硝酸生产工艺技术经验简介
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电子级硝酸工艺简介1. 基本情况电子化学品是电子信息产业重要的支持性行业,也是精细化工领域发展最迅猛的行业。
其下游应用十分广泛,包括集成电路、平板显示、印制电路板(PCB)和光伏太阳能等。
由于电子领域下游的技术集成度高、难度大,对上游电子化学品品质要求苛刻。
随着国民经济的快速发展,使用电子化学品的相关行业使用量也同步增加,同时随着科学技术的进步,对电子化学品的品种、质量要求也越来越严,尤其在高新科技领域使用的电子化学品一般都为高纯度,如大规模集成电路、光导纤维材料及有关的试剂,它们的杂质含量只允许ppb极。
虽然我国电子化学品技术有一定水平,但还不能完全满足科学发展、工业要求的实际需要,与世界先进水平亦有相当大的差距,有待于进一步发展。
电子级硝酸属于精细化工品,投资不大,但产品纯度要求高,其杂质含量都要求在10-9(ppb,十亿分之一为1ppb)级以下。
通过试验探究100ppb、50ppb、10ppb 级电子化学品。
2. 基本原理通过蒸馏法将硝酸和水加热蒸发变成气态,经冷却回收得到纯净硝酸,达到硝酸与杂质分离的目的。
3. 关键工艺技术设备设计为全封闭,空气净化精度0.1微米;蒸馏控制温度在350-400;恒压溢流:16比20;超纯水控制纯水电阻率≥18.2 MΩ。
4. 产品质量HNO3含量65.0~70.0%,金属元素M含量:<100ppb、50ppb、10ppb等规格。
5. 设备技术1、该设备主要为玻璃配件组装,构造简单,安装方便,易于维修。
2、存储设计采用钢衬四氟材质,管道安装设计采用PVDF材质。
3、过滤设备采用超精度四氟设备过滤。
4、设备配套尾气系统及稀酸处理工艺。
6. 技术创新点利用硝酸与水沸点不同,使硝酸经过气化,经过吸收塔塔板,分离金属杂质,得到纯净高纯硝酸。
节能方面:硝酸生产线上使用电蒸汽进行蒸馏提纯硝酸工艺。
在现有的蒸馏机组中,采用四氟换热进行热量转换达到提纯的目的。
但是该生产机组有一定的缺点,传热效果不佳,有一部分尾气热量损耗,所以针对于现情况在生产线上进行改进安装一套热量回收装置,充分压榨热能,达到节能、减排、增效的目的。
双加压法稀硝酸生产工艺技术分析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。
浓硝酸生产工艺浓硝酸是一种常用的化学品,广泛应用于化工、医药、冶金等领域。
它是一种无色液体,具有强烈的腐蚀性和氧化性。
浓硝酸的生产工艺是一个复杂的过程,需要严格控制各个环节,确保产品的质量和安全。
浓硝酸的生产工艺主要包括以下几个步骤:硝酸铵的制备、硝酸铵的浓缩、硝酸铵的分解、硝酸的脱水和硝酸的浓缩。
首先是硝酸铵的制备。
硝酸铵是浓硝酸的原料,常用的制备方法是将硝酸和氨水按一定比例混合反应,生成硝酸铵。
这个过程需要注意控制反应温度和反应时间,以及搅拌速度,确保反应充分,并避免副反应的发生。
接下来是硝酸铵的浓缩。
硝酸铵溶液中含有大量水分,需要通过蒸发的方式将其中的水分去除,使其浓度达到一定的要求。
这个过程通常采用多效蒸发器进行,通过多次蒸发和冷凝的循环,将水分逐渐蒸发出去,从而提高硝酸铵溶液的浓度。
然后是硝酸铵的分解。
硝酸铵在高温下会分解为氮气和水蒸气,生成硝酸。
这个过程需要在适当的温度和压力下进行,以保证分解反应的进行,并避免产生过多的副产物。
同时还需要控制反应的时间,确保分解反应充分进行。
接下来是硝酸的脱水。
硝酸中含有大量水分,需要通过脱水的方式将其中的水分去除,使其浓度进一步提高。
通常采用浓硝酸与硫酸进行混合反应,生成硫酸和浓硝酸的混合物,然后通过蒸馏的方式将其中的水分去除,得到浓硝酸。
最后是浓硝酸的浓缩。
浓硝酸虽然已经具有一定的浓度,但还需要通过浓缩的方式进一步提高其浓度。
这个过程通常采用浓磷酸进行,将浓硝酸与浓磷酸进行混合反应,生成磷酸和浓硝酸的混合物,然后通过蒸馏的方式将其中的水分去除,得到所需浓度的浓硝酸。
浓硝酸的生产工艺需要严格控制各个环节,以确保产品的质量和安全。
在整个生产过程中,需要注意控制反应温度、时间和压力,避免副反应的发生。
同时还需要定期检测产品的浓度和纯度,以确保其符合要求。
此外,还需要采取必要的安全措施,防止事故的发生。
浓硝酸的生产工艺是一个复杂而关键的过程,需要严格控制各个环节,确保产品的质量和安全。
硝酸生产工艺一、中压法制稀硝酸工艺流程硝化法制硫酸的一种方法,硫酸工业发展史上最古老的工业生产方法,因以铅制的方形空室为主要设备而得名。
铅室法曾作为硫酸的唯一制造法盛行于世,历时100多年。
20世纪起,逐渐被塔式法和接触法(见硫酸)取代。
铅室法的基本原理与塔式法相同,实质上是利用高级氮氧化物(主要是三氧化二氮)使二氧化硫氧化并生成硫酸:SO+NO+HO─→HSO+2NO生成的一氧化氮又迅速氧化成高级氮氧化物:2NO+O─→2NONO+NO─→NO因此,在理论上,氮氧化物仅起着传递氧的作用,本身并无消耗。
英国人J.罗巴克于1746年创建了世界上第一个铅室法制造硫酸的工厂。
至19世纪50年代,铅室法生产工艺才臻于完善。
典型的铅室法的生产流程(图2[ 铅室法生产硫酸工艺流程]),是使300~500℃的含二氧化硫气体(见硫酸原料气)进入充有填料的脱硝塔,与淋洒的含硝硫酸逆流接触。
由于酸温升高,含硝硫酸中的氮氧化物得以充分脱除。
塔顶引出的含二氧化硫、氮氧化物、氧和水蒸气的混合气体,依次通过若干个铅室。
在铅室中,二氧化硫充分氧化而成硫酸。
最终通过两座串联的填料式吸硝塔,塔内淋洒经过冷却的脱硝硫酸,以吸收氮氧化物,所得的含硝硫酸送往脱硝塔。
由于部分氮氧化物会随废气和产品带出,需不断补充。
早期是将硝石加入焚硫炉内使受热分解,取得二氧化硫和氮氧化物的混合气体。
后来,都是将氨氧化成氮的氧化物,再将后者引入第一个铅室,或将硝酸直接补加在含硝硫酸中,用以淋洒脱硝塔。
潮湿的二氧化硫氮氧化物的混合气体和浓度在70%以下的稀硫酸具有很强的腐蚀性,设备需用铅制。
在铅室中,二氧化硫的氧化与成酸反应大部分是在气相中进行,因而不可避免地会形成大量的硫酸雾。
这种气溶胶状态的细微颗粒需经较长进间才能凝聚成液滴,坠落至铅室底部。
为此必须拥有很大的反应空间,才能保持较高的生产效率。
再者,生产过程中释放的大量反应热也须经铅室表面及时散去。
因此,铅室法工厂往往采用多个串联的铅室,耗铅量大,这是历史上人们力求革新铅室法的主要原因。
硝酸制备工艺流程
硝酸是一种重要的化学品,主要用于工业生产,特别是用于制备农药、染料、涂料和火药等许多产品。
因此,硝酸的制备工艺是一个重要的课题,其制备技术及其工艺流程也变得越来越重要。
硝酸的制备工艺有很多,主要有氧化法、铝热法、酸/碱混合法
和化学法等。
氧化法是一种常见的硝酸制备方法,它根据不同的原料、工艺参数与反应温度来实现硝酸的制备。
在氧化法中,根据原料的性质,可将其分为四类氧化法,即氧化铵法、氧化钡法、氧化钙法和氧化氯法。
铝热法是一种制备硝酸的特殊工艺,它根据原料的不同来实现硝酸的制备,主要是由铝热水渗出产品硝酸,它一般由铝材料及其衍生物制成,可以用于制备大批量硝酸。
酸/碱混合法是一种制备硝酸的新型工艺,该工艺将酸性物质与
碱性物质混合,使二者发生反应,从而制备出硝酸。
此外,该工艺还具有温和的反应条件、易于操作和可控性好等优点。
化学法是一种新型的硝酸制备工艺,它根据原料的不同,通过不同的反应条件来实现硝酸的制备,其中,最常用的是氧化硝酸盐法,它把氧化硝酸盐反应与弱酸或强酸,从而制得硝酸。
综上所述,硝酸制备工艺是一项广泛应用于工业生产的重要技术,其主要包括氧化法、铝热法、酸/碱混合法和化学法等几种,它们都
具有其独特的优点,在不同的应用领域中都能发挥不同的作用。
硝酸制备工艺的优势还是非常明显的,它能够有效地满足工业生
产需求,同时它的操作也比较容易,而且还具有一定的经济效益。
总之,硝酸制备工艺是一种重要的工艺,在工业生产中都有非常广泛的应用,而且它的发展趋势也是非常具有发展潜力的,非常值得我们继续关注和支持。
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。
硝酸生产工艺及流程1.综合法生产稀硝酸工艺流程综合法稀硝酸生产工艺流程见图1。
空气通过鼓风机依次经水洗塔和粗毛呢袋过滤器,除去机械杂质和夹带的粉尘;来自合成氨系统的气氨在氨过滤器中除去油污和机械杂质;净化后的空气与气氨在混合器内混合,使氨的体积分数保持在10. 5% ~12. 0%;混合气体经纸板过滤器进一步过滤后进入2台Φ2 800 mm氧化炉;氧化炉内反应生成的760~800℃高温氧化氮气体进入废热锅炉回收热量,氧化氮气体被冷却至180℃,然后进入快速冷却器中继续冷却至40℃左右;冷却后的气体经K-480-41透平压缩机加压(出口压力0.34MPa左右,温度升至120~130℃)后送入一氧化氮氧化器,使一氧化氮氧化度达70%左右,此时气体温度升至200℃,然后通过尾气预热器降温至80℃左右送入酸吸收塔底部;从酸吸收塔顶部出来的尾气(0. 255~0. 275 MPa)经尾气预热器预热至160~180℃后,送入透平膨胀机,回收能量后的气体(压力降至0. 098MPa)最后排入大气。
2中压法生产稀硝酸工艺流程中压法稀硝酸生产工艺流程见图2。
利用K-480-41透平压缩机作为空气压缩机,将来自空气过滤器的空气压缩至0. 35MPa,然后经素瓷过滤器进一步除去空气中的灰尘和杂质去氨空混合器;来自合成氨系统的气氨经气氨缓冲罐调节压力至0. 3~0. 6MPa,再经氨过滤器除去机械杂质和油污后进入气氨加热器,加热后的气氨经流量调节阀进入氨空混合器;混合后控制氨体积分数为9% ~11%,自上而下通过上部为Φ1 600 mm的氧化炉和下部直径为Φ900 mm的联合体废热废锅,氨空混合气经铂网催化高温氧化生成800~820℃的氧化氮气体,再经废热锅炉回收热量后温度降至240~260℃,进入尾气再热器和尾气预热器与尾气换热,当温度降至125~145℃与来自漂白塔的二次空气混合后进入氧化器,使一氧化氮被进一步氧化;温度升至180~200℃的氧化氮气体进入软水预热器与软水换热后,再与快冷器中的冷却水换热,气体温度降至30~50℃;出快冷器的氧化氮气体进入吸收塔底部,与自上而下的软水逆流接触,被吸收生成质量分数为45% ~50%的稀硝酸。
摘要:硝酸是基本化学工业的重要产品之一,也是一种重要的化工原料,产量在各类酸中仅次于硫酸。
工业上制取浓硝酸(HNO3浓度高于96%)的方法有三种:一是在有脱水剂的情况下,用稀硝酸蒸馏制取的间接法,习惯上称“间硝”;二是由氮氧化物、氧及水直接合成浓硝酸,称为’直硝’;三是包括:氨氧化、超共沸酸(75%—80%HNO3)生产和精馏的直接法。
本文仅探讨超共沸精馏法。
关键词:浓硝酸、氨氧化、超共沸精馏法前言硝酸是基本化学工业的重要产品之一,也是一种重要的化工原料广泛用于生产化肥、炸药、无机盐,也可用于贵金属分离、机械刻蚀等。
目前,我国有浓硝酸厂家20多家,年生产能力在80万吨以上。
1999年产量在73万~75万吨,到2005年稀硝酸生产能力达544。
7万吨,2004年浓硝酸产量130。
5万吨,2005年产量157万吨,2006年新增产能达300万吨.稀硝酸是合成氨的下游产品,与化肥生产紧密相关。
浓硝酸最主要用于国防工业,是生产三硝基甲苯(TNT)、硝化纤维、硝化甘油等的主要原料。
生产硝酸的中间产物——液体四氧化二氮是火箭、导弹发射的高能燃料。
硝酸还广泛用于有机合成工业;用硝酸将苯硝化并经还原制得苯胺,用硝酸氧化,苯可制造邻苯二甲酸,均用于染料生产。
此外,制药、塑料、有色金属冶炼等方面都需要用到硝酸。
我国硝酸的消费结构大致为:化学工业占65%左右,冶金行业占20%,医药行业占5%,其他行业占10%。
在化学工业中生产浓硝酸的工艺主要有多种大同小异的工艺流程,生产中是根据氨氧化和氮氧化物吸收操作压力的不同分为间接法、直硝法和直接法三种类型。
1 硝酸的性质、用途及生产方法1.1 硝酸的性质纯硝酸为带有窒息性与刺激性的无色液体,其相对密度1。
522,沸点83.4℃,熔点‐41。
5℃,分为浓硝酸和稀硝酸.无水硝酸极不稳定,一旦受热见光就会分解,生成二氧化氮和水.硝酸能与任意比例的水混合,形成浓硝酸(96%~98%HNO3)和稀硝酸(45%~70% HNO3)。
氨催化氧化制硝酸硝酸是五价氮的含氧酸,纯硝酸是无色液体,相对密度1.5027,熔点-42℃,沸点86℃。
一般工业品带微黄色。
含硝酸86%~97.5%以上的浓硝酸又称发烟硝酸,它是溶有二氧化氮的红褐色液体,在空气中猛烈发烟并吸收水分。
硝酸是强氧化剂,有强腐蚀性,在生产、使用和运输中要注意安全。
与硫酸不同,硝酸与水会形成共沸混合物,共沸点与温度和压力的关系示于图3-1-13,由图可见,共沸点随压力的增加而上升,但共沸点下的硝酸浓度却基本一样。
在101.32 kPa下共沸点温度为120.5℃,相应的硝酸浓度为68.4%。
因此,首先将稀硝酸脱水,制成超共沸酸(即浓度超过共沸点时的硝酸浓度),经蒸馏最后才能制得浓硝酸。
1. 生产方法综述A氨氧化主要反应有:4NH3+5O2=4NO+6H2O这是一个强放热反应。
反应温度760~840℃,压力0.1~1.0MPa,通过铂网的线速度大于0.3 m/s,氧氨比(O2/NH3)为1.7~2.0,在以上工艺条件下,氨的氧化率可达95%~97%。
B NO的氧化出氨氧化反应器(亦称氧化炉)的反应气经废热锅炉和气体冷却器分出冷凝稀酸后,在低温下(小于200℃)利用反应气中残余的氧继续氧化生成NO2:其中生成N2O3和N2O4的反应,速度极快(分别为0.1 s和10-4s),而生成NO2的反应则慢得多(约20 s左右),因此是整个氧化反应的控制步骤。
上列三个反应是可逆放热反应,反应后,摩尔数减少,因此降低反应温度,增加压力有利于NO氧化反应的进行。
NO的氧化程度α-NO与温度和压力的关系示于图3-1-14。
由图3-1-14可见,当温度低于200℃,压力为0.8MPa时α-NO接近100%,常压时α-NO也能达到90%以上,实际操作时α-NO在70%~80%之间,反应气即可送吸收塔进行吸收操作。
NO的氧化是一个非催化氧化反应,反应时间比氨氧化反应长得多,前者为20 s左右,而后者仅为2×10-4s。
硝酸生产工艺摘要:简要介绍了国内外硝酸工业的技术及发展趋势,同时对双加压法的特点进行阐述,并提出了其发展前景及需关注的问题。
关键词:硝酸生产双加压法发展趋势前言:硫酸工业已经逐渐发展起来,这个工业减少了对环境的污染,合理地利用了资源,使我国的经济不断发展。
1 硝酸的性质、用途及生产方法1.1 硝酸的性质纯净的硝酸是无色透明液体,工业品浓硝酸和发烟硝酸因溶有二氧化氮而显棕色。
硝酸易溶于水,101.32 kPa下,当其质量分数达到68%(约15mol/L)时形成共沸混合物(沸点120.5℃),此后硝酸质量分数不增加,制取更浓的硝酸需要对硝酸脱水生成超共沸混合物并进行蒸馏。
纯硝酸为带有窒息性与刺激性的无色液体,其相对密度 1.522,沸点83.4℃,熔点‐41.5℃,分为浓硝酸和稀硝酸。
无水硝酸极不稳定,一旦受热见光就会分解,生成二氧化氮和水。
)和稀硝酸硝酸能与任意比例的水混合,形成浓硝酸(96%-98%HNO3)。
硝酸是三大强酸之一,具有很强的氧化性。
除金、铂及一些(45%-70% HNO3稀有金属外,各种金属都能与稀硝酸作用生成硝酸盐。
硝酸还具有强烈的硝化作用,与硫酸制成的混酸能与很多有机化合物结合成硝化物。
1.2 硝酸的用途作为硝酸盐和硝酸酯的必需原料,硝酸被用来制取一系列硝酸盐类氮肥,如硝酸铵、硝酸钾等;也用来制取硝酸酯类或含硝基的炸药。
由于硝酸同时具有氧化性和酸性,硝酸也被用来精炼金属:即先把不纯的金属氧化成硝酸盐,排除杂质后再还原。
硝酸能使铁钝化而不致继续被腐蚀。
还可供制氮肥、王水、硝酸盐、硝化甘油、硝化纤维素、硝基苯、苦味酸等.将甘油放和浓硝酸、浓硫酸中,会生成硝化甘油。
这是一种无色或黄色的透明油状液体,是一种很不稳定的物质,受到撞击会发生分解,产生高温,同时生成大量气体。
气体体积骤然膨胀,产生猛烈爆炸。
所以硝化甘油是一种烈性炸药。
硝化炸药军事上用得比较多的是2,4,6-三硝基甲苯(TNT)。
硝酸生产工艺比较本文旨在比较不同的硝酸生产工艺,并分析其优缺点。
以下是几种常见的硝酸生产工艺的比较:1. 硝酸硝酸铵法- 工艺描述:该工艺是将硝酸铵和硫酸在反应器中反应生成硝酸。
工艺描述:该工艺是将硝酸铵和硫酸在反应器中反应生成硝酸。
- 优点:生产成本低,产量高,反应速度快。
优点:生产成本低,产量高,反应速度快。
- 缺点:硫酸的使用增加了环境污染风险。
缺点:硫酸的使用增加了环境污染风险。
2. 硝酸硫酸法- 工艺描述:该工艺是将硝酸和硫酸在反应器中反应生成硝酸。
工艺描述:该工艺是将硝酸和硫酸在反应器中反应生成硝酸。
- 优点:无需使用硝酸铵,减少了一些环境污染风险。
优点:无需使用硝酸铵,减少了一些环境污染风险。
- 缺点:生产成本较高,产量相对较低。
缺点:生产成本较高,产量相对较低。
3. 电解法- 工艺描述:该工艺是通过电解硫酸铵溶液来生产硝酸。
工艺描述:该工艺是通过电解硫酸铵溶液来生产硝酸。
- 优点:环境污染较小,可控性高。
优点:环境污染较小,可控性高。
- 缺点:生产成本较高,设备复杂,产量相对较低。
缺点:生产成本较高,设备复杂,产量相对较低。
4. 环保法- 工艺描述:该工艺是利用环保技术生产硝酸,减少环境污染。
工艺描述:该工艺是利用环保技术生产硝酸,减少环境污染。
- 优点:减少环境污染,符合可持续发展要求。
优点:减少环境污染,符合可持续发展要求。
- 缺点:生产成本可能较高,技术要求较高。
缺点:生产成本可能较高,技术要求较高。
综上所述,不同的硝酸生产工艺具有各自的优缺点。
选择适合的工艺需要综合考虑成本、产量、环境污染等因素。
双加压法稀硝酸工艺技术要点分析摘要:双加压法是稀硝酸生产工艺中十分先进的一项技术,该生产工艺具有着明显的优势,首先其尾气排放量相对较少,而且具有较高的氧化率,铂耗也相对较低,因此逐渐在各国的稀硝酸生产过程中得到了有效应用。
本文针对双加压法稀硝酸工艺技术要点进行分析,介绍了双加压法稀硝酸生产工艺的主要技术特点和生产工艺技术,探讨了生产工艺中的一些常见问题,并提出具体的解决对策,希望能够为相关工作人员起到一些借鉴。
关键词:双加压法;稀硝酸工艺;技术要点稀硝酸主要是指浓度低于68%的硝酸,其具有着较强的氧化性和腐蚀性,属于无机酸,而且具有酸的相关通性,在工业生产过程当中具有着十分重要的应用。
近些年来,虽则我国经济的快速发展和科学技术水平的不断提升,硝酸工业在高新材料研发以及新能源利用等方面也取得了十分显著的成绩,更是成为我国经济发展过程当中不可或缺的一项重要原材料。
而对于稀硝酸的生产工艺,也是相关工作人员不断研究和一项内容,通过完善其生产工艺,可以进一步提升稀硝酸的生产效率和生产质量[1]。
一、双加压法稀硝酸生产工艺技术特点分析双加压法具有着十分明显的优势,因此相关企业也在快速地完善其内部技术改造,而此项生产工艺技术的主要特点具体包括以下几个方面。
(一)氨的利用率、转化率高在双加压法装置和生产工艺当中,氧化炉的设计十分独特,可对漩涡流的产生进行阻止,使气体能够在氧化空间内得到均匀分布。
而氧化炉内部的气体分布器则可以充分保障气体在铂网催化剂表面进行均匀流过,使氧气和氨气可以充分接触,确保氨气可以得到充分反应,而且还能够产生相应的温度差,使氨的氧化率和氮氧化合物的转化率得到极大的提高。
(二)减少催化剂的消耗量在双加压法工艺当中,原料可以得到充分的融合,使催化剂的催化作用得到提高,这样一来催化剂的使用量也可以得到减少,能够降低生产成本。
(三)一氧化氮吸收率较高硝酸在具体的生产工艺过程当中,通过高压能够加快的一氧化氮的氧化,从而生成不稳定的硝酸根,而当硝酸中氮元素含量增加后,可以使硝酸的纯度得到提升。
硝酸工艺——超共沸酸精馏法共沸酸法制浓硝酸流程示于下图。
它分为氧化工序,超共沸酸的制造和精馏工序三部分。
原料液氨从液氨贮槽(V101)用泵(P102)抽出,经液氨过滤器(S103)过滤后送至次共沸吸收塔(T202)作为冷却介质,同时将液氨气化为气氨。
空气经空气过滤器(S104、S105)进入“四合一”机组(C118)空气压缩机段,出口空气压力为0.45MPa,经气体换热器(E115)之后,与气氨一起进入氨 空气混合器(S106),经混合过滤器(S107)进入氧化炉(R108)。
在Pt-Rh催化剂的催化下生成NO。
出氧化炉的反应气温度约为820~850℃,经过尾气加热器(E109)、废热锅炉(E110)和快锅冷却器(E111),气体被冷却到49℃,反应过程中所产生的水被冷凝。
冷凝水含有少量硝酸和NOx气体,经冷凝酸分离器(V114)分离之后,稀酸水去漂白塔(T121)。
在此,溶解于酸中的NOx被送至塔底的二次空气气提出来,气提气与氧化塔(T116)出口气体合并。
酸水经减压送至酸水贮槽(V122),其中一部分经酸水泵(P203)进入次共沸吸收塔(T202)循环使用,其余送去酸水处理。
从冷凝酸分离器(V114)分离出来的气体,经气体换热器(E115)加热至160℃进入氧化塔(T116),浓度为58%的稀硝酸送至氧化塔的顶部,气液在氧化塔内接触,NO被氧化成N O2,硝酸则被分解为NO2。
反应后硝酸浓度降至25%,用酸泵(P117)打入次共沸塔(T202),制得58%的酸再循环到氧化塔(T116)。
在次共沸吸收塔中NO继续氧化成NO2,NO2被水吸收生成硝酸,此放热反应在1.15MPa下进行,塔内设有蛇管冷却器,冷却介质为液氨。
液氨在0.6MPa压力下气化吸收反应热,使该塔塔顶温度控制在20℃,排出的尾气中NOx含量小于200 ppm(国家规定的排放标准是500 ppm)。
出塔尾气经气体换热器(E120),进入尾气加热器(E109),再进入“四合一”机组(C118)的尾气透平回收段回收能量后,经烟囱(S119)排入大气。
C硝酸生产工艺技术简介
1建设规模及产品方案
1.1产品方案
1.2
1.2.1
万吨/ 1.2.2
2
2.1
2.1.1
2.1.1.1国内外稀硝酸工艺技术概况
目前,国内外工业上生产稀硝酸的方法有常压法、综合法、全中压法、高压法、双加压法,现分述如下:
(1)常压法:
氨氧化和吸收均在常压下进行的生产工艺。
早期硝酸生产多采用这种方法,该工艺流程的特点为系统压力低,设备结构简单,工艺操作稳定,氨氧化率高,铂耗较低。
但吸收比容积大(20~25m3),酸吸收率较低(仅为92%左右)。
为减少对大气的污染并提高氨利用率,需附有碱吸收NOX尾气装置并副产硝盐,即便如此尾气中NOX浓度仍很高,不符合目前日益严格的环境要求。
加上设备相对台数较多,设备体积大,装置占地面积多,投资大,成品酸浓度
成品酸浓度在54~57%左右,出塔尾气中NOX含量为0.2%左右,仍需采取进一步的尾气处理措施才能满足环保要求。
国外也有各具特点的全中压流程,诸如:伍德流程、Bamag流程、Stamicarbon 流程等。
由于其酸浓度、尾气指标以及投资等仍不太令人满意,故而,新建装置已很少采用该种流程。
(4)全高压法
除系统压力较全中压法高外(约为0.6~1.1MPa(表)),其它均类似于全中压流程。
该工艺流程特点为:设备紧凑,相对其它流程投资省,酸浓度高(一般可达60%(wt)),尾气中NOX含量低(一般可控制在200ppm~500ppm(wt))。
其主要缺点为:在高压下进行氧化,氧化率低,铂损耗高。
由于美国的氨价便宜,在美国从50年代就较普遍地采用全高压法生产硝酸,但随着双加压法生产工艺的推广,全高压法稀硝酸工艺
双加压法系氧化压力为
)。
二氧
③合理利用低压氨蒸发所形成的冷量,制得低温冷却水去后序吸收装置冷却吸
④空压机及NOx
⑤装置副产较高参数的蒸汽,除拖动压缩机组外还可以外送,装置耗电量小,仅为11.1kw/t100%HNO3
⑥采用DCS
上世纪八十年代,化二院开发了具有自主知识产权的双加压法硝酸工艺,首次为济南化肥厂设计了10万吨/年硝酸装置,于1990年12月一次投料试车获得成功。
1993年该装置获得化工部优秀设计二等奖,国内双加压法硝酸工艺技术水平已达到国际先进水平;相继投产的还有云南云峰化学工业公司、辽阳化纤及南化公司、石家庄化肥厂、安徽华泰公司、南化公司、山东海力、山东联合化工、陕西兴化、新
工业生产浓硝酸工艺路线有:直接合成法(直硝法)、间接浓缩法(间硝法)及共沸蒸馏法(共沸法)。
我国生产浓硝酸所采用的是直硝法和间硝法,共沸法我国尚未采用。
直硝法通过氨氧化、冷却吸收、漂白冷凝、高压合成等步骤直接合成浓硝酸。
兰州石化公司、吉化公司、大连化学工业公司、南化公司、淮南化工总厂、四川
泸天化股份有限公司等均采用该法。
间硝法是借助于脱水剂将稀硝酸精馏后得到浓硝酸。
1964年我国采用硝酸镁作脱水剂的中试成功后,很快应用到生产实际中。
目前济南化肥厂、上海染化、川化、山东鲁光化工厂、河南开封化肥厂、鄂西等企业均采用该方法。
该法流程短,工艺简单,投资较少。
本项目拟采用“硝酸镁”法生产浓硝酸,该生产技术在国内已十
2.2
2.2.1
剩余的
(2)氨的氧化和热能回收:
氨—空气混合气在氨氧化炉内均匀分布于铂网上,进行氧化反应:
4NH3+5O2=4NO+6H2O+Q
氨氧化反应所释放出的热量使氧化氮气体温度升高至860℃,此气流经安装在氨氧化下部的过热器和废热锅炉回收热量后,温度降至400℃。
(3)一氧化氮氧化及吸收:
出废热锅炉的氧化氮气体流经串联的高温气—气换热器及省煤器温度降至156℃,随着温度的降低,混合气中的一氧化氮氧化为二氧化氮:
2NO+O2=2NO2+Q
氧化氮气进入低压反应水冷凝器用冷却水冷却到50℃,部分二氧化氮气体在此与冷凝水反应生成约34%的硝酸,酸气混合物送至氧化氮气分离器,分离出的稀硝
60%
中的
机。
经漂白后的成品酸含HNO2<100ppm,在酸冷却器中用冷却水冷却到50℃后,送出界外至浓硝酸装置及成品酸贮槽。
吸收塔顶出来的尾气进入尾气分离器以除去夹带的雾沫。
然后经二次空气冷却器,尾气予热器及高温气—气换热器,将尾气加热至360℃,经氨还原反应器处理后尾气入尾气膨胀机,在此可回收总压缩功的60%,尾气经尾气排气筒排入大气,尾气中含NOx≤100ppm(v)。
2.2.2浓硝酸
由稀硝装置来的60%的稀硝酸与72%的浓硝酸镁溶液,通过流量调节阀按比例混合,HNO3:MgNO3=1:3.8。
混合液进浓缩塔中部,浓缩塔上部为精馏段,下部为提馏段,浓硝酸镁吸收稀硝酸中的水,浓度降低,由塔底流入硝酸镁加热器,硝酸镁加热器蒸出的蒸汽进浓缩塔的底部,提供浓缩塔提馏、精馏操作的热量。
循环使用。
塔尾水循环槽和镁尾水循环槽多余的酸性水提浓或后部分去稀硝酸装置作为工艺水回用,部分去循环水作补充水。
2.3主要设备选择
2.3.1稀硝酸
2.3.1.1氧化炉——
氧化炉——废热锅炉连为一体,上部为氧化炉,下部为废热锅炉,上部直径为Φ3600,
下部直径为Φ3000,上下壳体由法兰连接,设备采用冷壁设计,保证了法兰密封和整个设备设计合理。
该设备是氧化炉,过热器和废热锅炉三体合一,设备重约为40
本设备的最大特点是设备一次安装零维修,连续生产,选用1台。
吸收塔采用高吸收率,不等板间距筛板塔,设备直径Φ
58640mm,设备壳体及塔盘材料用
流双。
吸
“四合一”机组主体设备由四个部分组成:空气压缩机、氧化氮压缩机、尾气膨胀机、蒸汽透平。
NOX
可靠运行,达产达标的关键。
关于“四合一”机组,世界上最有经验的制造商有两家:德国的GHH公司及瑞士苏尔寿(SULZER)公司,现两家公司已经重整合并。
在国内陕西鼓风机厂曾引进瑞士苏尔寿(SULZER)公司轴流压缩机的专利和技术为云南云峰公司、石家庄化肥厂、辽阳化纤、南化、安徽华泰公司等年产10万吨硝酸装置配套生产“四合一”机组。
900t/d国产化机组河南晋开、陕西兴化二家开车,分别于2008年11月和2009
年11月成功开车,性能考核指标已达到设计值。
本项目350t/d硝酸装置拟拟采用陕西鼓风机厂硝酸的“四合一”机组.
2.3.2浓硝酸
2.3.2.1硝酸浓缩塔(5台)材质:高硅铸铁
φ1000x15100,内装陶瓷波纹规整填料6.7m3;。