способ получения азотной кислоты
Классы МПК: | C01B21/40 получение абсорбцией оксидов азота |
Автор(ы): | Савенков Анатолий Сергеевич (UA), Ворожбиян Михаил Иванович (UA), Губа Наталия Борисовна (UA), Перепадья Николай Петрович (UA), Туголуков Александр Владимирович (UA), Степанов Валерий Андреевич (UA), Кулацкий Николай Степанович (UA), Зарубин Владимир Михайлович (UA) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Концерн Стирол" (UA) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-02-13 публикация патента:
10.12.2004 |
Изобретение относится к области производства азотной кислоты из нитрозных газов. Сущность изобретения состоит в абсорбции нитрозных газов конденсатом азотной кислоты, подаваемым с холодильника-конденсатора в среднюю часть абсорбционной колонны, поглощение ведут при дополнительной подаче азотной кислоты, отобранной с отбойной тарелки колонны, регенерированной от непрореагировавших оксидов азота и разбавленной до концентрации 5-10%, двумя потоками, один из которых направляют на первую тарелку сверху в количестве 1,0-2,0 кг жидкости/кг газа, а с другой стороны - в количестве 0,09-0,12 кг жидкости/кг газа под отбойную тарелку, и регенерацию проводят подачей воздуха в регенератор в количестве 0,04-0,1 кг газа/кг жидкости. Изобретение позволяет повысить эффективность абсорбции и удешевить процесс. 2 табл., 1 ил.
Формула изобретения
Способ получения азотной кислоты, включающий абсорбцию нитрозных газов конденсатом азотной кислоты, подаваемым из холодильника-конденсатора в среднюю часть абсорбционной колонны, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности абсорбции и удешевления процесса, поглощение ведут при дополнительной подаче азотной кислоты, отобранной с отбойной тарелки, регенерированной от непрореагировавших оксидов азота и разбавленной до концентрации 5-10% двумя потоками, один из которых в количестве 1-2 кг жидкости/кг газа направляют на первую тарелку сверху колонны, а другой в количестве 0,09-0,12 кг жидкости/кг газа под отбойную тарелку и регенерацию проводят подачей воздуха в регенератор в количестве 0,04-0,1 кг газа/кг жидкости.
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к химической технологии и касается интенсификации переработки оксидов азота в азотную кислоту.
Известен способ переработки оксидов азота в азотную кислоту в абсорбционной колонне разбавленной азотной кислотой, подаваемой из сепаратора в среднюю часть колонны.
Дополнительную воду, необходимую для получения кислоты, вводят в верхнюю часть абсорбционной колонны, деминерализованную воду - на верхнюю 36-ю тарелку и на 33-ю тарелку - конденсат соковых паров, содержащий небольшое количество аммиачной селитры [1].
Однако при переработке нитрозных газов отходящие газы в промышленных условиях содержат оксиды азота после абсорбции в количестве 0,01%, значительно превышающем допустимое содержание.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ производства азотной кислоты путем каталитического окисления аммиака с получением оксида азота и окисления в диоксид азота с последующей абсорбцией нитрозных газов конденсатом азотной кислоты, подаваемым с промывателя на тарелку, содержащую 42,5 5%-ную азотную кислоту, конденсатом азотной кислоты, подаваемым с холодильника-конденсатора в нижнюю часть абсорбционной колонны вместе с нитрозными газами, конденсатом водяного пара из сборника после воздушных конденсаторов паровой турбины [2].
В этом случае отходящие газы в промышленных условиях содержат оксиды азота в количестве 0,04%, значительно превышающем допустимое содержание. Это снижает степень использования сырья и требует применения каталитической очистки, значительно удорожающей производство.
Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности абсорбции и удешевление процесса.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения азотной кислоты, включающему абсорбцию нитрозных газов конденсатом азотной кислоты, подаваемым из холодильника-конденсатора, поглощение ведут при дополнительной подаче азотной кислоты, отобранной с отбойной (глухой) тарелки колонны, регенерированной от не прореагировавших оксидов азота и разбавленной до концентрации 5-10%, двумя потоками, один из которых направляют на первую тарелку сверху в количестве 1-2,2 кг жидкости/1 кг газа, а другой - в количестве 0,09-0,12 кг жидкости/1 кг газа под отбойную тарелку, и регенерацию проводят подачей воздуха в регенератор в количестве 0,04-0,1 кг газа/1 кг жидкости.
Отличительными признаками предложенного способа является то, что поглощение нитрозных газов ведут при дополнительной подаче азотной кислоты, отобранной с отбойной тарелки колонны, регенерированной от не прореагировавших оксидов азота и разбавленной до концентрации 5-10%, двумя потоками, один из которых в количестве 1-2,2 кг жидкости/1 кг газа направляют на первую тарелку сверху колонны, а другой - в количестве 0,09-0,12 кг жидкости/1 кг газа под отбойную тарелку, и регенерацию проводят подачей воздуха в количестве 0,04-0,1 кг газа/1 кг жидкости.
Такой процесс обеспечивает создание дополнительной абсорбционной зоны в верхней части колонны, в которой происходит одновременно как поглощение оксидов азота, так и их растворение в азотной кислоте, проведение последующего процесса абсорбцией с любой плотностью его орошения, а значит, и возможностью получения любой заданной концентрации азотной кислоты до 70% при снижении содержания оксидов азота в отходящих газах до 0,005-0,009%, возможным исключением стадии каталитической очистки выхлопных газов, уменьшение количества оборудования и расхода энергии.
В Таблицах 1 и 2 приведены отличительные признаки предложенного способа и сравнение существующих показателей с предложенными.
Если концентрация азотной кислоты, подаваемой на абсорбцию 1-го потока, меньше 5%, а количество меньше 1 кг жидкости на 1 кг газа, то степень растворения оксидов азота составит всего 50% и содержание оксидов азота на выходе из колонны будет 0,06%.
Увеличение концентрации азотной кислоты более 10% в количестве более 2,0 кг жидкости на 1 кг газа не целесообразно, т.к. увеличение степени растворения оксидов азота выше 95,58% не происходит.
На чертеже представлена схема установки для производства азотной кислоты.
Она включает холодильник-конденсатор 1, абсорбционную колонну 2, продувочную колонну 3, регенератор 4, смеситель 5, насос 6, газовый трубопровод 7 регенератора 4, подключенный к линии подачи нитрозного газа из продувочной колонны 3 в абсорбционную колонну 2.
Воздушный трубопровод регенератора 4 подключен к линии подачи воздуха в продувочную колонну 3.
Смеситель 5 дополнительно снабжен линией подачи конденсата водяного пара 9.
Выход насоса 6 подключен к верху абсорбционной колонны 2 двумя трубопроводами 10 и 11 подачи азотной кислоты концентрацией 5-10%.
Работа установки осуществляется следующим способом.
Пример 1.
Нитрозный газ, содержащий в вес.%: N2 - 68, О2 - 6, NO - 2, NO2 - 8 и Н2О - 16, в количестве 55000 нм3 /час с температурой 180°С поступает в холодильник-конденсатор 1, где охлаждается до 55°С. При охлаждении нитрозного газа образуется конденсат азотной кислоты (46% НNО3), который подают в абсорбционную колонну 2 на 10 тарелку.
Нитрозный газ с температурой 55°С из холодильника-конденсатора 1 поступает в абсорбционную колонну 2, орошаемую двумя потоками азотной кислоты концентрацией 5%.
Первый поток HNO3 в количестве 1 кг жидкости/1 кг газа направляют по линии 10 на первую тарелку сверху.
Другой поток в количестве 0,091 кг жидкости/1 кг газа направляют под отбойную тарелку.
В абсорбционной колонне диаметром 3,2 м, содержащей 47 сетчатых тарелок, под давлением 7,3 атм при температуре 30-50°С происходит одновременное поглощение оксидов азота и растворение их в азотной кислоте.
Степень растворения составляет 92,5%.
Образующаяся на 5 тарелке сверху азотная кислота с концентрацией 12% направляется в регенератор 4 для удаления растворенных оксидов азота, которые по линии 7 подают в основной поток нитрозного газа, подаваемого в нижнюю часть абсорбционной колонны 2 из холодильника-конденсатора 1 и продувочной колонны 3.
Азотная кислота из регенератора 4 направляется в смеситель 5, где происходит разбавление кислоты конденсатом водяного пара до концентрации 5% и насосом 6 подается в абсорбционную колонну 2.
Продукционная азотная кислота концентрацией 60% из абсорбера 2 поступает в продувочную колонну 3, здесь при температуре 60-70°С воздухом в количестве 3750 м3/час выдуваются растворенные в ней оксиды азота, направляемые в абсорбционную колонну 2, продукционная кислота отправляется на склад.
Хвостовые газы с содержанием 0,009% оксидов азота из абсорбционной колонны 2 выбрасываются в атмосферу.
Пример 2.
Способ проводят аналогично примеру 1. Концентрация азотной кислоты, подаваемой в абсорбционную колонну 2, составляет 8%, количество азотной кислоты, подаваемой на орошение, 1,5 кг жидкости/1 кг газа в первом потоке и 0,1 кг жидкости/1 кг газа во втором. Расход воздуха на регенерацию - 0,08 кг газа/1 кг жидкости. Содержание оксидов азота в хвостовых газах - 0,0068%.
Пример 3.
Способ проводят аналогично примеру 1. Концентрация азотной кислоты, подаваемой в абсорбционную колонну 2, составляет 10%, количество азотной кислоты, подаваемой на орошение, 2 кг жидкости/1 кг газа в первом потоке и 0,12 кг жидкости/1 кг газа во втором. Расход воздуха на регенерацию - 0,1 кг газа/1 кг жидкости. Содержание оксидов азота в хвостовых газах - 0,005%.
Источники информации
1. Производство азотной кислоты в агрегатах большой единичной мощности./Под ред. В.М. Олевского. М.: Химия, 1985 г., с.310-314.
2. То же, с.330-334 (прототип).
Класс C01B21/40 получение абсорбцией оксидов азота