稀硝酸双加压法生产装置工艺设计

word摘要双加压法生产稀硝酸工艺是当今世界最为先进的稀硝酸生产工艺。

双加压法生产硝酸的氧化压力适中，吨酸铂耗少，吸收压力高，对氮的氧化物吸收有利，产酸浓度高，氨耗低，酸尾排放的NO x含量低。

双加压法的这些优点，使其占据了主导地位。

关键词：双加压法工艺流程稀硝酸Abstractthe development of medium-pressure method for high pressure law and dual-pressure, dual-pressure production of dilute nitric acid process is the most advanced in the world today, dilute nitric acid production process. pared with other methods, dual-pressure production of nitric acid oxidation pressure is moderate, tons of acid platinum consumption, high pressure absorption, absorption of nitrogen oxides favorable high concentrations of acid production, ammonia consumption is low, acid tail emissions of NOx content is low. These advantages of the dual-pressure process, it has dominated in the production of nitric acid.Keywords:dual-pressure process; process; dilute nitric acid目录摘要1Abstract1目录1第1章硝酸生产开展简史11.1 硝酸的工业应用和生产概况11.2 常用的硝酸生产工艺11.3 硝酸生产工艺之间的比拟21.4 双加压法稀硝酸在我国的生产现状4第2章双加压法硝酸工艺流程简介52.1 主要经济指标和参数控制52.2 生产原料的选取62.2.1 工业上对液氨的要求：72.2.2 对空气的要求：72.2.3 对水的要求：72.2.4 氨催化剂82.2.5 润滑油〔L-TSA46防锈汽轮机油〕9第3章流程分析双加压法硝酸工艺113.1 主要反响方程式113.2 氨氧化反响与影响因素113.2.1 氮催化氧化的速率控制步骤113.2.2 氨氧化的物料和热量衡算123.2.3 氨氧化反响的影响因素133.3 NO氧化反响与影响因素143.3.1 温度与压力对反响速度的影响143.3.2 压力对NO氧化空间的影响153.4 影响吸收反响的因素16第4章双加压法硝酸生产装置主要设备分析164.1 氨空混合器174.2 氧化炉与废热锅炉194.4 四合一机组21第5章总结22参考文献23致谢23第1章硝酸生产开展简史1.1 硝酸的工业应用和生产概况硝酸的生产历史较为悠久，早在十五世纪就有用智利硝石制造硝酸的方法，即用浓硫酸分解智利硝石，一直沿用到1900年。

双加压法硝酸生产装置的主要工序双加压法硝酸生产装置的主要工序1.液氨蒸发工序，一般使用冷却水回收其中的冷量，用于移走吸收过程的反应热。

2. 空气压缩工序，空气经过过滤、压缩和精滤后与气氨混合进入下一工序。

3. 氨氧化工序，温度一般在850~900℃，燃烧热用于产生蒸汽，用来驱动蒸汽透平，和尾气透平一道为氧化氮压缩机和空压机提供动力，这四台动设备组成了所谓的“四合一”机组。

氧化产物经过冷却冷凝，进一步氧化成NO2和N2O4，放出热量。

分离冷凝酸后，氧化氮气体被进一步压缩，冷却，去吸收工序。

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O2NO + O2 = 2NO22NO2 = N2O44. 吸收工序，氧化氮气体在吸收塔内与水反应生成硝酸。

N2O4 + H2O +0.5O2 = 2HNO3加压氧化，加压吸收，是谓“双加压”工艺。

5. 漂白工序，用空气漂白稀硝酸中溶解的氧化氮，漂白是形象的说法，即把红酸漂白成无色透明的酸，基本原理就是气提技术。

双加压法为氨氧化在中压下进行，而酸吸收在高压下进行。

由于它具有氨消耗低，铂损耗少，单机组生产能力大，尾气中氮氧化物含量低等特点，目前已经成为世界普遍采用的硝酸生产工艺。

双加压法工艺叙述如下：1、氨空混合气的制备压力1.3MPa左右的液氨被送入蒸发器E101A/B中，被蒸发为气氨，其中约80%的液氨在A台蒸发器中，被循环于A台蒸发器和吸收塔冷却器E113上部之间的冷却水所蒸发。

剩余的液氨在B台蒸发器中用来自高压反应水冷器E111的冷却水所蒸发，用PIC101控制蒸发压力在0.5MPa。

约0.9m3/h的液体连续地用控制阀HC101控制，从E101A引至E101B，并通过就地调节将积存在E101B的水份排至辅助蒸发器E102中，用低压蒸汽蒸发，回收气氨。

残留物则间断排至排油罐R109中，E101A/B出口气氨经预过滤器R114过滤后，送入氨过热器E103中，用低压蒸汽加热，气氨温度由TRCA101控制。

15kt/a稀硝酸双加压法生产装置工艺设计简介化学工程与工艺08160310 盛华毛丽萍副教授摘要本设计从描述硝酸的基本性质和其发展前途开始先论述了生产稀硝酸的必要性，然后对其生产方法进行简述和论证，最后选择了双加压生产法。

而后对此方法进行了从工艺流程到计算和选型的详细描述。

如稀硝酸的生产原理、工艺流程、生产过程的影响因素、化工工艺计算、氧化器的工艺设计及附属设备的选择、车间布置设计。

本设计还增加了尾气治理，针对不同的需要采用不同的治理办法。

最后本设计还对所采用的生产方法进行了总结和讨论。

关键词：稀硝酸；双加压法；吸收塔；工艺计算；尾气处理AbstractThe design started from the description HNO3s basic properly and its future development to elaborate first the necessity produced the thin HNO3 , and then carried on the summary and the proof to its production method . Finally selected the double-pressurizing method for diluted HNO3 .Then has carried on to describe this method from the technical process to the calculation and choice detailed . For example , the thin nitric acid’s production principle, the technical process , production process’s influencing factor , chemical technology calculation , the design of oxidation equipment and appurtenance’s choice , workshop design . This design also increased the exhaust gas treatment , the different treatment approaches would be used in different needs . Finally , the production method that used in this design had been aggregated and discussed .Keywords: Dilute nitric acid；double-pressurizing method；Absorption tower；Technology Calculation；Exhaust processing一、选题依据及意义硝酸是基本化学工业重要的产品之一，产量在各类酸中仅次于硫酸。

年产30万吨稀硝酸工艺设计一、稀硝酸生产的主要原理解氨接触氧化法制硝酸的总反应式为:NH3+2O2===HNO3+H2O，反应可分三步进行：氨的接触氧化过程：在催化剂的作用下，将氨氧化为一氧化氮，其反应式为:4NH3+5O2====4NO+6H2O （1）一氧化氮氧化过程：将前一过程中生成的NO进一步氧化成NO2，其反应式为：2NO+O2====2NO2 （2）氮氧化物的吸收过程：用水吸收二氧化氮，从而得到产品硝酸，其反应式为：3NO2+H2O====2HNO3+NO （3）用此工艺可生产浓度为45%～60%的稀硝酸。

60年代后，硝酸生产的技术特点是，采用大型化组，适当的提高操作压力。

采用高效设备，降低原料及能量消耗，决尾气中氮氧化物的污染问题。

二、工艺条件的确定催化剂：铂系催化剂氨氧化工艺条件1. 温度在不同温度下，氨氧化后的反应生成物也不同。

低温时，主要生成的是氮气。

650℃时，氧化反应速率加快，氨氧化率达90%；700～1000℃时，氨氧化率为95%～98%。

温度高于1000℃时，由于一氧化氮分解，氨氧化率反而下降。

在650～1000℃范围内，温度升高，反应速率加快，氨氧化率也提高。

但是温度太高，铂损失增大，同时对氧化炉材料要求也更高。

因此一般常压下，氧化温度取750～850℃，加压氧化取870～900℃为宜。

2. 压力氨氧化反应实际上可视为不可逆反应，压力对于NO产率影响不大，但加压反有助于反应速度的提高。

在工业生产条件下，加压时氧化率比常压时氧化率低1%～2%。

尽管加压可导致氨氧化率降低，但由于反应速度的提高可使催化剂的生产强度增大。

尤其是压力提高可大大节省NO氧化和NO2吸收所用的昂贵不锈钢设备。

生产中究竟采用常压还是加压操作，应视具体条件而定。

一般加压氧化采用0.3～0.5MPa压力，国外有采用1.0MPa。

由于本设计选用全中压法，操作压力选为0.45MPa。

3. 接触时间混合气体在铂网区的停留时间称为接触时间。

1。

双加压法稀硝酸生产工艺流程1.1工艺流程示意图如图1-1：1、2-液氨蒸发器，3-辅助蒸发器，4—氨过热器,5-氨过滤器，6—空气过滤室,7—空压机，8-混合器,9-氧化炉、过热器、废热锅炉，10—高温气气换热器,11-省煤器，12-低压反应水冷器，13—氧化氮分离器,14—氧化氮压缩机，15—尾气预热器，16—高压反应水冷器，17—吸收塔，18—尾气分离器，19—二次空气冷却器，20-尾气透平，21—蒸汽透平，22—蒸汽分离器，23—汽包，24—蒸汽冷凝器.图1—1 工艺流程示意图1.2流程简述：合成氨厂来的液氨进入有液位控制的A、B两台氨蒸发器中，氨在其中蒸发,正常操作时,大部分液氨被A台蒸发器中来至吸收塔的冷却水所蒸发（吸收塔上部冷却水与A蒸发器形成闭路循环），蒸发温度11.5 ℃；其余的液氨被冷却水在B台蒸发器中蒸发，蒸发温度为14 ℃，两台氨蒸发器的蒸发压力均维持在0.52 Mpa；其中的油和水在辅助蒸发器中被分离，蒸发出的气氨进入氨过热器,气氨温度由TV31022控制，温度为110 ℃，然后再经氨过滤器进入氨─空气混合器.空气从大气中吸入，经过三级过滤进入空气压缩机入口(冬季在经过空气过滤器前由空气预热器预热)，经过空气压缩机加压至0。

35 Mpa后分为一次空气和二次空气两股气流，一次空气进入氨─空混合器,二次空气进入漂白塔。

氨和空气在氨─空混合器中混合以后，进入氧化炉，经过铂网催化剂氧化生成NO等混合气体，铂网氧化温度为860 ℃，然后经过蒸汽过热器、废热锅炉，再经高温气─气换热器、省煤器、低压反应水冷器,再进入氧化氮分离器,在此将稀酸分离下来，气体则与漂白塔来的二次空气混合后进入氧化氮压缩机，进气温度为60 ℃，压力为0。

3 Mpa;出口温度为200 ℃，压力为1。

0 Mpa.再经尾气预热器、高压反应水冷却器进入吸收塔，进入吸收塔时的氮氧化物气体温度为40℃，氮氧化物气体从吸收塔底部进入，工艺水从吸收塔顶部喷淋而下，二者逆流接触，生成58 ％—60 %的硝酸，塔底酸温度为40 ℃，从吸收塔出来的硝酸进入漂白塔,用来自二次空气冷却器的约120 ℃的二次空气在漂白塔中逆流接触,以提出溶解在稀酸中的低价氮氧化物气体，完成漂白过程，漂白后的成品酸经酸冷却器冷却到40 ℃,进入成品酸贮罐，再用成品酸泵送往硝铵和间硝装置.从吸收塔顶部出来的尾气先后经过尾气分离器、二次空气冷却器、尾气预热器、高温气—气换热器，温度升至360 ℃，进尾气透平,回收约60 %的总压缩功,出尾气透平的气体含量≤200 ppm,经排气筒排入大气。

1生产工艺原理1.1概述本硝酸装置包括日产500吨100%硝酸所有设备。

采用GRANDEPAROZSSE（GP）所用的硝酸双加压法工艺，其特点是在低压下进行氨氧化，在高压下进行氧化氮气体吸收。

两个主要的工艺步骤如下：----在一定压力下：氨氧化成氮氧化物；----在一定压力下：氧化氮气体氧化和吸收。

1.2氨氧化进入氧化炉的氨-空混合气在作催化剂铂或铂合金网上发生定向氧化。

整个氧化反应如下：NH3+5/4O2→ NO+3/2H2O+226392.8KJ (1)通过反应（1）得到NO反应发生在810℃~900℃，在高温下该反应热力学动力学不稳定。

根据催化剂的操作条件，会发生其它降低一氧化氮收率的反应；在催化剂存在的条件下若温度过高氨会分解：NH3→1/2 N2+3/2H2 (2)催化剂网温度过高（过热）及接触时间过长会促NO分解以及氨的彻底氧化：NO→1/2 N2+1/2O2 (3)NH3+3/4O2→ 1/2N2+3/2H2O+316990.8 KJ (4)NH3+3/2NO→ 5/4N2+3/2H2O (5)反应（4）是最容易发生的。

在给定的氨空混合气流量下，为了获得最大的NO产率，铂网温度的控制就通过调整氨空比来实现。

1.3 NO氧化主要的氮氧化物如下：NO ：一氧化氮NO2：二氧化氮N2O3：三氧化二氮N2O4：四氧化二氮由反应（1）形成的NO与水不起反应，因而必须氧化成NO2。

不过它会与NO2生成少量的N2O3。

NO2在温度低于200℃时很稳定，在温度低于100℃很快生成N2O4。

N2O4与水反应生成亚硝酸HNO2和硝酸HNO3，NO氧化反应如下：NO+1/2O2→ NO2+56521.7KJ (6)反应（6）是NO与O2之间的均相反应，不需催化剂，这是一个缓慢的三分子反应，温度升高时平衡会向反方向进行。

该反应具有负温度系数，当温度低于500℃时就会有氧化反应发生，随着温度降低及压力升高反应会加速。

双加压法稀硝酸生产工艺技术分析论文双加压法稀硝酸生产工艺技术分析论文1双加压法稀硝酸生产工艺技术概述稀硝酸生产工艺的进步，很大程度上依赖于机械制造、材料研发、催化剂技术等快速发展，截至目前，国内的稀硝酸工业生产已经实现了自动化、标准化和经济性。

换个角度分析，在不同的技术发展阶段，也产生了相应的生产工艺。

从早期的常压法、综合法，到全中压法、全高压法，再到最先进的双加压法，我国的硝酸生产工艺不断进步，但关键要素是通过控制铵的氧化范畴来进行生产。

本质上来说，硝酸由于其较活跃的特性，产品生产的关键环节及流程控制，包括原料消耗、生产规模、经济技术等内容，其中，氨的消耗最为明显，其影响了整个硝酸生产过程中成本的85%，由此不难判断加强氨的利用率是提高硝酸工业的重要手段。

1.1常规稀硝酸生产工艺常规的稀硝酸生产工艺主要是常压法和综合法，这两种方法的执行环境对压力温度要求并不突出，缺点十分明显，例如吸收不充分、硝酸纯度低、尾气排放量大、能源消耗大等。

这是由于压力设备技术发展较为落后的前提造成的，目前国内基本淘汰了此类生产方式。

1.2全中压和全高压法首先，全中压指的是在0.5MPa左右的压力状态下促使氨、氧气、氮气的反应来制造硝酸，工艺流程较为简单，可以显著提升硝酸的转化率。

相比于常规的稀硝酸制造工艺而言，方法简单、投资少、占地小、纯度高，单纯地就产品生产而言是十分优越的；但全中压法的显著缺点是，缺乏尾气处理功能，直接排入大气之后会造成严重的.酸性气体污染。

在上世纪三十年代到四十年代，全中压法是我国主要采用的硝酸技术，目前也面临淘汰。

其次，全高压法指的是在.9MPa左右的压力下进行氨、氧气和氮气的化合反应来生产硫酸，这种工艺对设备的抗压性有一定的要求，除此之外和全中压法基本类似；利用全高压法可以实现收集高纯度硝酸的需求，同时减少尾气的排放，但由于压力过大会阻碍氨、氧之间的反应，导致大量的催化剂消耗。

1.3双加压法工艺分析很显然，全中压法和全高压法在不同领域的优势，构成了“双加压”的特点。

四川理工学院课程设计设计题目：20万吨/年双加压法制造稀硝酸一、设计要求：1、根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，选定合理的流程方案和设备类型，并进行简要论述。

（字数不小于8000字）2、设计说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述、参考资料等。

3、图纸要求：工艺流程图1张（图幅2号）；设备平面或立面布置图1张（图幅3号））。

二、进度安排：教学内容学时地点备注查资料、说明书提纲、流程论证、工艺流程第一周设计室图设备布置图、说明书整理、答辩。

第二周设计室三、指定参考文献与资料《过程装备成套技术设计指南》（兼用本课程设计指导书）、《过程装备成套技术》、《化工单元过程及设备课程设计》摘要硝酸是化学工业中的重要产品之一，用途十分广泛。

本文对国内外硝酸工业的发展进行了比较全面的总结，对不同的硝酸生产工艺流程进行了比较，分析了各个工艺的优点和缺点。

稀硝酸生产分为常压法、综合法、中压法、高压法、双加压法5种工艺。

与其它方法相比，双加压法生产硝酸的氧化压力适中，吨酸铂耗少，吸收压力高，对氮的氧化物吸收有利，产酸浓度高，氨耗低，酸尾排放的NOx含量低。

双加压法的这些优点，使其在硝酸工业生产中占据了主导地位。

关键词：双加压法；稀硝酸；工艺流程；目录摘要 (Ⅰ)前言 (Ⅱ)第一章硝酸生产工艺简介 (1)1.1 世界硝酸生产概况 (1)1.2 国内硝酸生产概况 (1)第二章工艺流程论证 (3)2.1 常用硝酸生产工艺 (3)2.1.1 常压法 (3)2.1.2 全压法 (3)2.1.3 综合法与双加压法 (3)2.2 硝酸生产工艺之间比较 (3)2.3 稀硝酸生产流程的确定 (5)2.3.1 双加压法稀硝酸工艺流程 (5)2.3.2 主要反应方程式 (6)第三章物料衡算与能量衡算 (8)3.1 物料衡算 (8)3.1.1 反应器（氧化） (8)3.2 能量衡算 (10)3.2.1 压缩机（透平机） (10)第四章典型机械设备的选型与论证 (12)4.1 主要设备 (12)4.2 典型压缩机选型与论证 (12)4.3 典型设备选型与论证 (13)总结 (14)参考文献 (15)致谢 (16)附录 (17)前言目前国内外工业化生产稀硝酸几乎全部采用氨氧化法，根据氨氧化的压力和水吸收氧化氮的压力，稀硝酸生产分为常压法、综合法、中压法、高压法、双加压法5种工艺。