一種制備高濃度稀硝酸的方法及其裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種制備高濃度稀硝酸的方法及其裝置，采用雙加壓工藝將除雜、除濕的空氣與除雜、除油、蒸發(fā)的液氨經(jīng)氨空混合、氨氧化、冷凝分離、精分離，并在內(nèi)置40層塔板的吸收塔內(nèi)進(jìn)行吸收，同時(shí)，采用三段式水循環(huán)工藝進(jìn)行冷卻換熱，得到濃度不低于68-70%的高濃度稀硝酸。本發(fā)明的高濃度稀硝酸的方法和裝置有效提高了硝酸的吸收效率，提高了稀硝酸的濃度，更能滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)高濃度稀硝酸的需要。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種制備高濃度稀硝酸的方法及其裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于硝酸生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種利用雙加壓法制備高濃度稀硝酸的生產(chǎn)方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，雙加壓法制備硝酸是國(guó)內(nèi)外主要采用的硝酸生產(chǎn)工藝，該方法是在中壓(0.35、.6Mpa)下進(jìn)行氨氧化，在高壓(1.(Tl.5 Mpa)下進(jìn)行酸吸收，具有能耗低，氨利用率高的優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品硝酸濃度可達(dá)60飛8%，是迄今為止國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的最佳硝酸生產(chǎn)工藝。
[0003]但雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)工藝在實(shí)際生產(chǎn)中還存在著一些問(wèn)題，對(duì)日常的生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)造成影響，其問(wèn)題主要集中在以下幾點(diǎn)。
[0004]1.雙加壓法硝酸生產(chǎn)裝置中對(duì)原料空氣的凈化處理做的不夠，原料空氣中所含的水份沒(méi)有進(jìn)行消除，在該裝置中原料空氣從進(jìn)入系統(tǒng)到氨空混合器入口前都沒(méi)有布置任何換熱除水裝置?？諝猱?dāng)中都含有部分水份，尤其是在部分空氣濕度大的地方，例如我國(guó)南方大部分地區(qū)，空氣當(dāng)中的水份含量相當(dāng)高，這些水份在系統(tǒng)中被冷凝成冷凝水，對(duì)提高成品酸的濃度有一定的不良影響。
[0005]2.雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)裝置中對(duì)吸收系統(tǒng)中的硝酸吸收反應(yīng)溫度控制不夠嚴(yán)格，首先沒(méi)有對(duì)冷凝酸進(jìn)行冷卻。氨氧化生成的NOx氣體經(jīng)冷凝和分離后的冷凝酸溫度一般在45— 50°C左右。再經(jīng)稀酸泵們?nèi)胛账鄳?yīng)塔板上，其溫度會(huì)上升到50— 65°C范圍。對(duì)硝酸吸收反應(yīng)來(lái)說(shuō)，冷凝酸溫度較高時(shí)，吸收塔中吸收反應(yīng)的進(jìn)行是不利的。對(duì)促進(jìn)吸收塔中NOx的氧化及提高成品酸濃度都有不利影響。
[0006]3.雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)裝置中氧化氮分離器分離后的NOx氣體往往攜帶大量液滴，再加上氧化氮壓縮機(jī)入口采用的是噴水裝置，十分容易造成帶液。
[0007]4.雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)裝置中對(duì)系統(tǒng)中氮氧化物的后續(xù)氧化深度不夠，造成吸收效率低下，尾氣中氮氧化物含量高，對(duì)整體生產(chǎn)運(yùn)行影響很大。
[0008]5.雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)裝置中吸收塔內(nèi)部的吸收反應(yīng)進(jìn)行的程度不夠高，吸收塔塔板層數(shù)少，空間小，導(dǎo)致部分NO沒(méi)有充分氧化，同時(shí)使氮氧化物冷卻效果差，不利于吸收反應(yīng)的進(jìn)行。
[0009]6.雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)裝置對(duì)吸收塔用冷卻水的利用率不夠高，大部分的雙加壓系統(tǒng)都是采用外部循環(huán)水加來(lái)自液氨蒸發(fā)器用的冷卻水進(jìn)行雙循環(huán)，而吸收塔上部的液氨蒸發(fā)采用的冷卻水循環(huán)往往是單循環(huán)的，這對(duì)循環(huán)水的冷量存在大量浪費(fèi)，沒(méi)有使冷卻水充分換熱。
[0010]7.雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)裝置中液氨往往帶有大量的固體雜質(zhì)，水和油，嚴(yán)重影響蒸發(fā)器中蒸發(fā)，單純的蒸發(fā)器排污對(duì)此效果并不明顯。
[0011]由于現(xiàn)有雙加壓法硝酸生產(chǎn)工藝存在上述不完美，使制備的成品酸的濃度大都在60-68%以下，這并不能滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對(duì)硝酸濃度的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了解決現(xiàn)有雙加壓法硝酸生產(chǎn)工藝存在的技術(shù)問(wèn)題，提高成品稀硝酸的濃度，滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)需求，本發(fā)明有效解決了雙加壓系統(tǒng)生產(chǎn)成品稀硝酸濃度偏低這一技術(shù)問(wèn)題，將硝酸的濃度提升至68-70%以上。
[0013]本發(fā)明旨在提供一種具有生產(chǎn)穩(wěn)定，操作安全，控制簡(jiǎn)便，尾氣污染小，成品酸濃度高的稀硝酸生產(chǎn)方法；同時(shí)，提供了一種用于實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
[0014]本發(fā)明在現(xiàn)有雙加壓法硝酸工藝上進(jìn)行了如下幾個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)。
[0015]1.針對(duì)空氣中帶有水份的問(wèn)題，在四級(jí)空氣過(guò)濾裝置的一，二級(jí)過(guò)濾器之間加裝了氨空冷凝器、液滴分離器、空氣預(yù)熱器，利用液氨的低溫將空氣的溫度降至10~12°C，空氣中的水蒸氣發(fā)生凝結(jié)，從而去除空氣中大部分的水蒸汽；在二級(jí)空氣過(guò)濾器之前加裝空氣預(yù)熱器，使除水后的空氣能恢復(fù)到25°C。
[0016]2.針對(duì)氧化氮壓收縮機(jī)入口處噴水，導(dǎo)致帶液的問(wèn)題，在氧化氮壓縮機(jī)入口增設(shè)氧化氮精分離器，對(duì)來(lái)自氧化氮分離器的NOx氣體從容器中部進(jìn)入，經(jīng)過(guò)除霧元件后，NOx氣體被精分離，氣相從容器上方進(jìn)入氧化氮壓縮機(jī)，酸液從下方回到系統(tǒng)。氧化氮壓縮機(jī)入口采用噴飽和蒸汽，能有效防止氧化氮壓縮機(jī)帶液。
[0017]3.針對(duì)冷凝酸的冷卻程度欠佳的問(wèn)題，加設(shè)專(zhuān)門(mén)的冷卻裝置?？梢赃x稀酸冷卻器作為加設(shè)的硝酸冷卻裝置，在裝置內(nèi)冷凝酸與外界循環(huán)冷卻水進(jìn)行換熱，將冷凝酸的額溫度降至45°C以下，再將該冷凝酸通過(guò)稀酸泵打入到吸收塔相應(yīng)塔板上。增設(shè)專(zhuān)門(mén)的冷卻裝置，能有效降低冷凝酸溫度，促進(jìn)吸收塔的吸收反應(yīng)的進(jìn)行，可提高產(chǎn)品稀硝酸的濃度。
[0018]4.針對(duì)吸收塔內(nèi)吸收反應(yīng)程度不夠的問(wèn)題，采用增加吸收塔內(nèi)塔板的方法。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)調(diào)整，將吸收塔的塔板增至40層，促進(jìn)NOx氣體冷卻和氧化，氨氧化所生成的NOx氣體由下向上通過(guò)各層塔板時(shí)經(jīng)冷卻水冷卻，同時(shí)，NOx氣體中的NO氣體被氧化。該方法能有效降低NOx中NO的比例，促進(jìn)吸收反應(yīng)，提高硝酸溶液濃度。
[0019]5.針對(duì)冷卻水利用率低的問(wèn)題，吸收塔創(chuàng)造性的采用三段式水循環(huán)換熱冷卻。在每層塔板都設(shè)有冷卻盤(pán)管，吸收塔兩側(cè)設(shè)有冷卻管道，吸收塔1-15層塔板的冷卻盤(pán)管采用循環(huán)冷卻水冷卻，第16-40層塔板的冷卻盤(pán)管中工藝?yán)鋮s水以上下兩段串聯(lián)的方式進(jìn)行冷卻，即:循環(huán)冷卻水從第I層塔板進(jìn)入，向上依次循環(huán)至第15層塔板輸出，將循環(huán)出水輸送至循環(huán)水回水總管；脫鹽工藝水先從第21層塔板進(jìn)入，向上依次循環(huán)至第40層塔板輸出后，輸送至第20層塔板再進(jìn)入，經(jīng)循環(huán)冷卻從第16層塔板流出，經(jīng)處理得到的脫鹽工藝水輸送至氨蒸發(fā)器進(jìn)行換熱。這種方法能充分利用循環(huán)水冷卻，促進(jìn)氧化反應(yīng)，提高吸收率，增加酸濃度。
[0020]6.針對(duì)尾氣中氮氧化物含量高的問(wèn)題，在尾氣分離器后增設(shè)氨催化反應(yīng)器。尾氣在催化反應(yīng)器中經(jīng)過(guò)催化劑床反應(yīng)后，對(duì)尾氣中的NOx進(jìn)行轉(zhuǎn)化，生成氣氨，使尾氣中的NOx含量小于200mg/m3。能有效減少污染物排放，保護(hù)環(huán)境。
[0021]7.針對(duì)液氨中雜質(zhì)含量高的問(wèn)題，在液氨進(jìn)入蒸發(fā)器前設(shè)置液氨過(guò)濾器和液氨除油器。液氨依次流過(guò)過(guò)濾器和除油器，除去雜質(zhì)和油，除雜效果可達(dá)99.99%，液氨中的油含量小于5ppm。能有效改善蒸發(fā)效果，防止催化劑中毒，促進(jìn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0022]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
采用雙加壓法硝酸生產(chǎn)方法，將吸入四級(jí)空氣過(guò)濾裝置一級(jí)空氣過(guò)濾器的空氣經(jīng)初次除雜后，經(jīng)氨空冷凝器降溫冷凝、經(jīng)液滴分離器除冷凝水、再輸送至四級(jí)空氣過(guò)濾裝置的二、三、四級(jí)空氣過(guò)濾器除塵，將除塵后的空氣經(jīng)加壓分為一次空氣和二次空氣，其中，二次空氣與一次空氣的體積比為10-20% ;液氨經(jīng)除雜、除油、蒸發(fā)后，與上述一次空氣在氨空混合器中混合；氨空混合氣經(jīng)氧化爐進(jìn)行氨氧化反應(yīng)得到NOx氣體；Ν0χ氣體經(jīng)換熱降溫后，送入冷凝分離器，產(chǎn)生的稀冷凝酸經(jīng)冷卻送至吸收塔中部的塔板上，所述吸收塔設(shè)有40層塔板；冷卻降溫后的NOx氣體經(jīng)氧化氮精分離器進(jìn)行精分離后，液相送至回收系統(tǒng)，氣相送入氧化氮壓縮機(jī)，再次升壓、換熱、降溫；將精分離、換熱后的NOx氣體送至吸收塔底部，與塔頂加入的水及中部加入的冷凝酸，進(jìn)行氣液逆向吸收，得到濃度為68%-70%的硝酸溶液；二次空氣部分輸送至氧化爐底部NOx氣體出口。
[0023]其中，將內(nèi)含40層塔板的吸收塔依次劃分為第一吸收段、第二吸收段，第三吸收段，在所述吸收塔各吸收段外對(duì)應(yīng)設(shè)有第一水循環(huán)管路、第二水循環(huán)管路和第三水循環(huán)管路，各吸收段內(nèi)的塔板上設(shè)有冷卻盤(pán)管與相應(yīng)的水循環(huán)管路連通，循環(huán)冷卻水通過(guò)所述第一水循環(huán)管路流經(jīng)第一吸收段各塔板的冷卻盤(pán)管，工藝?yán)鋮s水經(jīng)所述第三水循環(huán)管路流經(jīng)第三吸收段各塔板后，進(jìn)入所述第二水循環(huán)管路，流經(jīng)第二吸收段各塔板后，流出酸吸收塔，輸送至氨蒸發(fā)器進(jìn)行換熱。
[0024]在尾氣處理工藝方面，采用尾氣的氨催化工藝，將經(jīng)過(guò)尾氣分離器分離的氣相尾氣經(jīng)預(yù)熱后，尾氣在氨催化反應(yīng)器中進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
[0025]用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置包括:
四級(jí)空氣過(guò)濾裝置，所述四級(jí)空氣過(guò)濾裝置的一級(jí)空氣過(guò)濾器依次與氨空冷凝器、液滴分離器、空氣預(yù)熱器連通，所述空氣預(yù)熱器再與所述四級(jí)空氣過(guò)濾裝置的二、三、四級(jí)空氣過(guò)濾器連通，所述四級(jí)空氣過(guò)濾裝置的空氣出口與空氣壓縮機(jī)連通，用于使空氣經(jīng)一級(jí)空氣過(guò)濾器初次除雜、經(jīng)氨空冷凝器降溫冷凝、經(jīng)液滴分離器除冷凝水、經(jīng)二、三、四級(jí)空氣過(guò)濾器除塵后，送入空氣壓縮機(jī)加壓分為一次空氣和二次空氣；
液氨過(guò)濾器、液氨除油器、氨蒸發(fā)器依次連通，用于先將原料液氨進(jìn)行除雜和除油，再送入蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)；
氨空混合器的一次空氣進(jìn)口與所述空氣壓縮機(jī)的一次空氣出口連通，氨空混合器的氣氨進(jìn)口與所述氨蒸發(fā)器的出口連通，用于將預(yù)處理過(guò)的空氣和氣氨進(jìn)行混合反應(yīng)；
氧化爐的NOx進(jìn)口與氨空混合器的出口連通，在氧化爐底部設(shè)有二次空氣進(jìn)口，用于NOx冷卻，同時(shí)促進(jìn)深度氧化；
氧化爐、高溫氣氣換熱器、省煤器依次連通，用于換熱降溫，熱量回收；
冷凝分離器頂部設(shè)有NOx進(jìn)口與省煤器連通，冷凝分離器底部設(shè)有冷凝酸出口與稀酸冷卻器連通，用于稀酸的快速降溫冷卻，分離產(chǎn)生的冷凝酸與外界循環(huán)冷卻水進(jìn)行換熱降溫，冷卻的冷凝酸通過(guò)稀酸泵送至吸收塔相應(yīng)塔板上；
氧化氮精分離器，連接在所述冷凝分離器和氧化氮壓縮機(jī)之間，用于對(duì)經(jīng)冷凝分離器的NOx進(jìn)行精分離，經(jīng)過(guò)精分離除液的NOx送至氧化氮壓縮機(jī)再次升壓；
尾氣預(yù)熱器頂端進(jìn)料口通過(guò)二次空氣加熱器與氧化氮壓縮機(jī)連通，尾氣預(yù)熱器的一個(gè)出口與吸收塔進(jìn)料口連通，用于對(duì)出料進(jìn)行換熱降溫；
吸收塔，其頂部排氣口通過(guò)尾氣分離器與尾氣預(yù)熱器連通，塔體底部出料口與漂白塔連通，塔體上部設(shè)有冷卻水進(jìn)口，塔體中部的稀酸進(jìn)口通過(guò)稀酸泵與氧化氨分離器，塔體下部進(jìn)料口與尾氣預(yù)熱器的出口連通。同時(shí)，所述吸收塔內(nèi)置40層塔板，第1-15層為第一吸收段，第16-20層為第二吸收段，第21-40層為第三吸收段，在硝酸吸收塔各吸收段外對(duì)應(yīng)設(shè)有第一水循環(huán)管路、第二水循環(huán)管路和第三水循環(huán)管路，各吸收段內(nèi)的塔板上設(shè)有冷卻盤(pán)管與相應(yīng)的水循環(huán)管路連通，所述第一水循環(huán)管路的進(jìn)水口設(shè)在第一吸收段下部，連接循環(huán)水進(jìn)水管，出水口位于第一吸收段上部，與循環(huán)水回水管連接；所述工藝?yán)鋮s水進(jìn)水管連接位于第三吸收段下部的第三水循環(huán)管路進(jìn)水口，工藝?yán)鋮s水出水管與第二吸收段上部的第二水循環(huán)管路出水口連接；所述第三水循環(huán)管路出水口與第二水循環(huán)管路的進(jìn)水口連接，第二水循環(huán)管路的出水口與氨蒸發(fā)器連通，用于充分利用循環(huán)水冷卻，促進(jìn)氧化反應(yīng)，提高吸收率，提升硝酸酸濃度。
[0026]此外，該裝置還設(shè)有氨催化反應(yīng)器，所述氨催化反應(yīng)器的出口通過(guò)尾氣透平與煙囪相通，所述氨催化反應(yīng)器的進(jìn)口通過(guò)高溫氣氣換熱器與尾氣預(yù)熱器連通。
[0027]本發(fā)明是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的革新和完善，使空氣除濕盒除雜更徹底，氨氣除油和除雜得到改善，對(duì)氧化氮壓縮機(jī)帶液進(jìn)行了控制，采用三段式水循環(huán)換熱冷卻提高冷卻水的利用率，增設(shè)氨催化反應(yīng)器來(lái)降低污染物的排放，增加吸收塔塔板至40層，加設(shè)硝酸冷卻裝置，來(lái)促進(jìn)硝酸的吸收，有效提高了硝酸的濃度至68-70%以上，大大滿(mǎn)足了現(xiàn)代工業(yè)對(duì)硝酸的高濃度需求，當(dāng)然也可以對(duì)裝置和工藝進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，生產(chǎn)出硝酸的濃度小于68%的硝酸。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本發(fā)明高濃度稀硝酸溶液的生產(chǎn)工藝流程圖。
[0029]圖2為本發(fā)明的硝酸吸收塔三段式水循環(huán)換熱冷卻工藝流程圖。
[0030]1.空氣壓縮機(jī)，2.空氣預(yù)熱器，3.液滴分離器，4.氨空冷凝器，5.四級(jí)空氣過(guò)濾裝置，6.液氨過(guò)濾器，7.液氨除油器，8.氨空混合器，9.高溫氣氣換熱器，10.省煤器，11.低壓反應(yīng)水冷器-氧化氮分離器，12.氧化氮壓縮機(jī)，13.二次空氣加熱器，14.高壓反應(yīng)水冷凝器-尾氣預(yù)熱器-冷凝酸收集器三合一設(shè)備，15.氧化氮精分離器，16.稀酸冷卻器，17.吸收塔，18.第一水循環(huán)管路，19.第二水循環(huán)管路，20.第三水循環(huán)管路，21.稀酸泵，22.尾氣透平，23.氨催化反應(yīng)器，24.尾氣分離器，25.漂白塔，26.煙囪，27.氨蒸發(fā)器B，28.氨蒸發(fā)器A，29.氧化爐。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效。特列舉以某公司的年產(chǎn)27萬(wàn)噸硝酸生產(chǎn)裝置為例，配合附圖詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]如圖1所示，四級(jí)空氣過(guò)濾裝置5的一級(jí)空氣過(guò)濾器依次與氨空冷凝器4、液滴分離器3、空氣預(yù)熱器2連通，空氣預(yù)熱器2再與四級(jí)空氣過(guò)濾裝置5的二、三、四級(jí)空氣過(guò)濾器連通，四級(jí)空氣過(guò)濾裝置5的空氣出口與空氣壓縮機(jī)I連通，用于使空氣經(jīng)一級(jí)空氣過(guò)濾器初次除雜、經(jīng)氨空冷凝器4降溫冷凝、經(jīng)液滴分離器3除冷凝水、經(jīng)二、三、四級(jí)空氣過(guò)濾器除塵后，送入空氣壓縮機(jī)I加壓分為一次空氣和二次空氣；液氨過(guò)濾器6與液氨除油器7連接再與氨蒸發(fā)器A 28和氨蒸發(fā)器B 27分別連通，用于先將原料液氨進(jìn)行除雜和除油，再送入蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)；氨空混合器8的一次空氣進(jìn)口與所述空氣壓縮機(jī)I的一次空氣出口連通，氨空混合器8的氣氨進(jìn)口與所述氨蒸發(fā)器A 28和氨蒸發(fā)器B 27的出口連通，用于將預(yù)處理過(guò)的空氣和氣氨進(jìn)行混合反應(yīng)；氧化爐29的NOx進(jìn)口與氨空混合器8的出口連通，在氧化爐29底部設(shè)有二次空氣進(jìn)口，用于NOx冷卻，同時(shí)促進(jìn)深度氧化；氧化爐29、高溫氣氣換熱器9、省煤器10依次連通，用于換熱降溫，熱量回收；在冷凝分離器(優(yōu)選低壓反應(yīng)水冷器-氧化氮分離器11)頂部設(shè)有NOx進(jìn)口與省煤器10連通，低壓反應(yīng)水冷器-氧化氮分離器11底部設(shè)有冷凝酸出口與稀酸冷卻器16連通，用于稀酸的快速降溫冷卻，分離產(chǎn)生的冷凝酸與外界循環(huán)冷卻水進(jìn)行換熱降溫，冷卻的冷凝酸通過(guò)稀酸泵送至吸收塔17相應(yīng)塔板上；氧化氮精分離器15連接在所述低壓反應(yīng)水冷器-氧化氮分離器11和氧化氮壓縮機(jī)12之間，用于對(duì)經(jīng)低壓反應(yīng)水冷器-氧化氮分離器11的NOx進(jìn)行精分離，經(jīng)過(guò)精分離除液的NOx送至氧化氮壓縮機(jī)12再次升壓，經(jīng)精分離產(chǎn)生的液相送至回收系統(tǒng)，其中，氧化氮壓縮機(jī)入口處采用噴飽和蒸汽方式；高壓反應(yīng)水冷凝器-尾氣預(yù)熱器-冷凝酸收集器三合一設(shè)備14的頂端進(jìn)料口通過(guò)二次空氣加熱器13與氧化氮壓縮機(jī)12連通，高壓反應(yīng)水冷凝器-尾氣預(yù)熱器-冷凝酸收集器三合一設(shè)備14的一個(gè)出口與吸收塔17進(jìn)料口連通，用于對(duì)NOx進(jìn)行換熱降溫；吸收塔17頂部的排氣口通過(guò)尾氣分離器24與高壓反應(yīng)水冷凝器-尾氣預(yù)熱器-冷凝酸收集器三合一設(shè)備14中的尾氣預(yù)熱器連通，塔體底部出料口與漂白塔25連通，塔體上部設(shè)有冷卻水進(jìn)口，塔體中部的稀酸進(jìn)口通過(guò)稀酸泵21與低壓反應(yīng)水冷器-氧化氮分離器11連通，塔體下部進(jìn)料口與高壓反應(yīng)水冷凝器-尾氣預(yù)熱器-冷凝酸收集器三合一設(shè)備14中的尾氣預(yù)熱器出口連通，用于促進(jìn)氧化反應(yīng)，提高吸收率，得到濃度為68%-70%的硝酸溶液；氨催化反應(yīng)器23的出口通過(guò)尾氣透平22與煙囪26相通，所述氨催化反應(yīng)器23的進(jìn)口通過(guò)高溫氣氣換熱器9與高壓反應(yīng)水冷凝器-尾氣預(yù)熱器-冷凝酸收集器三合一設(shè)備14中的尾氣預(yù)熱器連通。
[0033]所述吸收塔內(nèi)置40層塔板，第1-15層為第一吸收段，第16-20層為第二吸收段，第21-40層為第三吸收段，在硝酸吸收塔各吸收段外對(duì)應(yīng)設(shè)有第一水循環(huán)管路18、第二水循環(huán)管路19和第三水循環(huán)管路20，各吸收段內(nèi)的塔板上設(shè)有冷卻盤(pán)管與相應(yīng)的水循環(huán)管路連通，所述第一水循環(huán)管路的進(jìn)水口設(shè)在第一吸收段下部，連接循環(huán)水進(jìn)水管，出水口位于第一吸收段上部，與循環(huán)水回水管連接；所述工藝?yán)鋮s水進(jìn)水管連接位于第三吸收段下部的第三水循環(huán)管路進(jìn)水口，工藝?yán)鋮s水出水管與第二吸收段上部的第二水循環(huán)管路出水口連接；所述第三水循環(huán)管路出水口與第二水循環(huán)管路的進(jìn)水口連接，第二水循環(huán)管路的出水口與氨蒸發(fā)器連通，具體的工藝流程為:循環(huán)冷卻水通過(guò)所述第一水循環(huán)管路同時(shí)流經(jīng)第1-15層塔板的冷卻盤(pán)管，工藝?yán)鋮s水經(jīng)所述第三水循環(huán)管路同時(shí)流經(jīng)第21-40層塔板的冷卻盤(pán)管后，通過(guò)管路連接進(jìn)入第二水循環(huán)管路，同時(shí)流經(jīng)第16-20層塔板的冷卻盤(pán)管后，流出該硝酸吸收塔，輸送至氨蒸發(fā)器A 28和氨蒸發(fā)器B 27進(jìn)行換熱，用于充分利用循環(huán)水冷卻,促進(jìn)氧化反應(yīng),提高吸收率,增加硝酸溶液濃度。
[0034]關(guān)于二次空氣的去向，一部分被引到氧化爐29底部的NOx出口，另一部分被引到漂白塔25。
[0035]需要說(shuō)明的是可以對(duì)吸收塔的三段循環(huán)的塔板的連接位置關(guān)系進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
[0036]以上實(shí)施方式只是闡述了本發(fā)明的基本原理和特性，本發(fā)明不受上述實(shí)施方式的限制，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改變，這些變化和改變都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種制備高濃度稀硝酸的方法，包括以下步驟: (1)吸入四級(jí)空氣過(guò)濾裝置一級(jí)空氣過(guò)濾器的空氣經(jīng)初次除雜后，經(jīng)氨空冷凝器降溫冷凝、經(jīng)液滴分離器除冷凝水、再輸送至四級(jí)空氣過(guò)濾裝置的二、三、四級(jí)空氣過(guò)濾器除塵，將除塵后的空氣經(jīng)加壓分為一次空氣和二次空氣，其中，二次空氣與一次空氣的體積比為10-20% ； (2)液氨經(jīng)除雜、除油、蒸發(fā)后，與上述一次空氣在氨空混合器中混合； (3)氨空混合氣經(jīng)氧化爐進(jìn)行氨氧化反應(yīng)得到NOx氣體； (4)NOx氣體經(jīng)換熱降溫后，送入冷凝分離器，產(chǎn)生的稀冷凝酸經(jīng)冷卻送至吸收塔中部的塔板上，所述吸收塔設(shè)有40層塔板； (5)冷卻降溫后的NOx氣體經(jīng)氧化氮精分離器進(jìn)行精分離后，液相送至回收系統(tǒng)，氣相送入氧化氮壓縮機(jī)，再次升壓、換熱、降溫； (6)將精分離、換熱后的NOx氣體送至吸收塔底部，與塔頂加入的水及中部加入的冷凝酸，進(jìn)行氣液逆向吸收，得到濃度為68%-70%的硝酸溶液； 其中，步驟(1)中的二次空氣部分輸送至氧化爐底部NOx氣體出口。
2.如權(quán)利要求1所述制備高濃度稀硝酸的方法，其特征在于:將內(nèi)含40層塔板的吸收塔依次劃分為第一吸收段、第二吸收段，第三吸收段，在所述吸收塔各吸收段外對(duì)應(yīng)設(shè)有第一水循環(huán)管路、第二水循環(huán)管路和第三水循環(huán)管路，各吸收段內(nèi)的塔板上設(shè)有冷卻盤(pán)管與相應(yīng)的水循環(huán)管路連通，循環(huán)冷卻水通過(guò)所述第一水循環(huán)管路流經(jīng)第一吸收段各塔板的冷卻盤(pán)管，工藝?yán)鋮s水經(jīng)所述第三水循環(huán)管路流經(jīng)第三吸收段各塔板后，進(jìn)入所述第二水循環(huán)管路，流經(jīng)第二吸收段各塔板后，流出酸吸收塔，輸送至氨蒸發(fā)器進(jìn)行換熱。
3.如權(quán)利要求1所述制備高濃度稀硝酸的方法，其特征在于:該方法還包括尾氣的氨催化工藝，將經(jīng)過(guò)尾氣分離器分離的氣相尾氣經(jīng)預(yù)熱后，尾氣在氨催化反應(yīng)器中進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
4.如權(quán)利要求1所述制備高濃度稀硝酸的方法，其特征在于:在所述步驟(5)中，氧化氮壓縮機(jī)入口處采用噴飽和蒸汽方式。
5.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1方法的裝置，該裝置包括: 四級(jí)空氣過(guò)濾裝置，所述四級(jí)空氣過(guò)濾裝置的一級(jí)空氣過(guò)濾器依次與氨空冷凝器、液滴分離器、空氣預(yù)熱器連通，所述空氣預(yù)熱器再與所述四級(jí)空氣過(guò)濾裝置的二、三、四級(jí)空氣過(guò)濾器連通，所述四級(jí)空氣過(guò)濾裝置的空氣出口與空氣壓縮機(jī)連通，用于使空氣經(jīng)一級(jí)空氣過(guò)濾器初次除雜、經(jīng)氨空冷凝器降溫冷凝、經(jīng)液滴分離器除冷凝水、經(jīng)二、三、四級(jí)空氣過(guò)濾器除塵后，送入空氣壓縮機(jī)加壓分為一次空氣和二次空氣； 液氨過(guò)濾器、液氨除油器、氨蒸發(fā)器依次連通，用于先將原料液氨進(jìn)行除雜和除油，再送入蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)； 氨空混合器的一次空氣進(jìn)口與所述空氣壓縮機(jī)的一次空氣出口連通，氨空混合器的氣氨進(jìn)口與所述氨蒸發(fā)器的出口連通，用于將預(yù)處理過(guò)的空氣和氣氨進(jìn)行混合反應(yīng)； 氧化爐的NOx進(jìn)口與氨空混合器的出口連通，在氧化爐底部設(shè)有二次空氣進(jìn)口，用于NOx冷卻，同時(shí)促進(jìn)深度氧化； 氧化爐、高溫氣氣換熱器、省煤器依次連通，用于換熱降溫，熱量回收； 冷凝分離器頂部設(shè)有NOx進(jìn)口與省煤器連通，冷凝分離器底部設(shè)有冷凝酸出口與稀酸冷卻器連通，用于稀酸的快速降溫冷卻，分離產(chǎn)生的冷凝酸與外界循環(huán)冷卻水進(jìn)行換熱降溫，冷卻的冷凝酸通過(guò)稀酸泵送至吸收塔相應(yīng)塔板上； 氧化氮精分離器，連接在所述冷凝分離器和氧化氮壓縮機(jī)之間，用于對(duì)經(jīng)冷凝分離器的NOx進(jìn)行精分離，經(jīng)過(guò)精分離除液的NOx送至氧化氮壓縮機(jī)再次升壓； 尾氣預(yù)熱器頂端進(jìn)料口通過(guò)二次空氣加熱器與氧化氮壓縮機(jī)連通，尾氣預(yù)熱器的一個(gè)出口與吸收塔進(jìn)料口連通，用于對(duì)出料進(jìn)行換熱降溫； 吸收塔，其頂部排氣口通過(guò)尾氣分離器與尾氣預(yù)熱器連通，塔體底部出料口與漂白塔連通，塔體上部設(shè)有冷卻水進(jìn)口，塔體中部的稀酸進(jìn)口通過(guò)稀酸泵與氧化氨分離器，塔體下部進(jìn)料口與尾氣預(yù)熱器的出口連通，用于充分利用循環(huán)水冷卻，促進(jìn)氧化反應(yīng)，提高吸收率，增加硝酸溶液濃度。
6.如權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于:所述吸收塔內(nèi)置40層塔板，第1-15層為第一吸收段，第16-20層為第二吸收段，第21-40層為第三吸收段，在硝酸吸收塔各吸收段外對(duì)應(yīng)設(shè)有第一水循環(huán)管路、第二水循環(huán)管路和第三水循環(huán)管路，各吸收段內(nèi)的塔板上設(shè)有冷卻盤(pán)管與相應(yīng)的水循環(huán)管路連通，所述第一水循環(huán)管路的進(jìn)水口設(shè)在第一吸收段下部，連接循環(huán)水進(jìn)水管，出水口位于第一吸收段上部，與循環(huán)水回水管連接；所述工藝?yán)鋮s水進(jìn)水管連接位于第三吸收段下部的第三水循環(huán)管路進(jìn)水口，工藝?yán)鋮s水出水管與第二吸收段上部的第二水循環(huán)管路出水口連接；所述第三水循環(huán)管路出水口與第二水循環(huán)管路的進(jìn)水口連接，第二水循環(huán)管路的出水口與氨蒸發(fā)器連通，用于充分利用循環(huán)水冷卻，促進(jìn)氧化反應(yīng)，提高吸收率，提升硝 酸酸濃度。
7.如權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于:該裝置還設(shè)有氨催化反應(yīng)器，所述氨催化反應(yīng)器的出口通過(guò)尾氣透平與煙囪相通，所述氨催化反應(yīng)器的進(jìn)口通過(guò)高溫氣氣換熱器與尾氣預(yù)熱器連通。
【文檔編號(hào)】C01B21/40GK104016317SQ201410270597
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】李向遠(yuǎn), 張河成, 路安華, 李超, 劉金亮, 趙建設(shè) 申請(qǐng)人:天脊煤化工集團(tuán)股份有限公司