[go: up one dir, main page]

RU2843010C1 - Method of producing nitric acid and apparatus for realizing said method - Google Patents

Method of producing nitric acid and apparatus for realizing said method Download PDF

Info

Publication number
RU2843010C1
RU2843010C1 RU2024127376A RU2024127376A RU2843010C1 RU 2843010 C1 RU2843010 C1 RU 2843010C1 RU 2024127376 A RU2024127376 A RU 2024127376A RU 2024127376 A RU2024127376 A RU 2024127376A RU 2843010 C1 RU2843010 C1 RU 2843010C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stage
gases
tail
ammonia
nitrous
Prior art date
Application number
RU2024127376A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Васильевич Дюков
Дмитрий Владимирович Олейник
Мария Александровна Кропова
Александр Иванович Грязнов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н. Гулидова", ОАО "Красцветмет"
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н. Гулидова", ОАО "Красцветмет" filed Critical Открытое акционерное общество "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н. Гулидова", ОАО "Красцветмет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2843010C1 publication Critical patent/RU2843010C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention can be used in chemical industry and in production of fertiliser. Method of producing nitric acid involves: a) air compression stage with production of compressed air flow; b) a step of producing first and second streams of ammonia gas; c) a step of producing an ammonia-air mixture, comprising mixing a first ammonia stream with a stream of compressed air obtained at step a); d) a step of converting the ammonia-air mixture obtained at step c) into nitrous gases; e) a step of cooling the nitrous gases obtained in step d); f) a step for absorbing nitrous gases obtained in step e), to obtain nitric acid and separating the stream of tail gases; g) a step of heating the tail gases obtained in step f) by cooling the nitrous gases obtained in step d); h) a step of heating the tail gases obtained in step g) in a turbine combustion chamber by heat of exhaust gases obtained from burning natural gas in the turbine combustion chamber; i) a step for mixing the tail gases obtained in step h) with a second ammonia gas stream obtained in step b); j) a step for catalytically cleaning the tail gases obtained in step i) in a selective cleaning reactor with separation of the stream of cleaned tail gases; k) a step of recovering energy of the scrubbed tail gases obtained in step j). An apparatus for producing nitric acid is also disclosed.
EFFECT: group of inventions increases efficiency of cleaning tail gases from production of nitric acid due to simultaneous reduction of emissions of NO and N2O into the atmosphere, improves environmental friendliness of production of nitric acid.
14 cl, 2 dwg, 1 tbl, 2 ex

Description

Область техникиField of technology

Предлагаемое изобретение относится к способу и установке получения азотной кислоты и может быть использовано в химической промышленности и в производстве удобрений.The proposed invention relates to a method and installation for producing nitric acid and can be used in the chemical industry and in the production of fertilizers.

Предшествующий уровень техникиPrior art

Для получения азотной кислоты из аммиака традиционно используют следующие этапы:To obtain nitric acid from ammonia, the following steps are traditionally used:

⋅ подготовка и сжатие воздуха;⋅ air preparation and compression;

⋅ подготовка газообразного аммиака;⋅ preparation of gaseous ammonia;

⋅ подготовка аммиачно-воздушной смеси;⋅ preparation of ammonia-air mixture;

⋅ конверсия аммиака в нитрозные газы;⋅ conversion of ammonia into nitrous gases;

⋅ охлаждение нитрозного газа с утилизацией тепла;⋅ cooling of nitrous gas with heat recovery;

⋅ абсорбция оксидов азота;⋅ absorption of nitrogen oxides;

⋅ каталитическая очистка выхлопных (хвостовых) газов от остаточных оксидов азота;⋅ catalytic purification of exhaust (tail) gases from residual nitrogen oxides;

⋅ рекуперация энергии очищенного выхлопного газа;⋅ energy recovery of purified exhaust gas;

⋅ хранение и выдача продукционной кислоты.⋅ storage and distribution of production acid.

Из Д1 (А.П. Ильин и др., Производство азотной кислоты. Учебное пособие. Иван. гос. хим.-технол. ун-т., Иваново, 2011, рис. 2.1) известен способ получения азотной кислоты, включающий:From D1 (A.P. Ilyin et al., Production of nitric acid. Textbook. Ivan. state chemical-technological university, Ivanovo, 2011, Fig. 2.1) a method for obtaining nitric acid is known, including:

а) стадию сжатия воздуха с получением потока сжатого воздуха, часть которого расходуется на охлаждение элементов газовой турбины;a) a stage of air compression to obtain a flow of compressed air, part of which is used to cool the elements of the gas turbine;

b) стадию подготовки аммиачно-воздушной смеси, включающую смешение аммиака с потоком сжатого воздуха, полученным на стадии а);b) a stage of preparing an ammonia-air mixture, including mixing ammonia with a flow of compressed air obtained in stage a);

c) стадию конверсии аммиачно-воздушной смеси, полученной на стадии b) в нитрозные газы;c) a stage of converting the ammonia-air mixture obtained in stage b) into nitrous gases;

d) стадию охлаждения нитрозных газов, полученных на стадии c);d) a stage of cooling the nitrous gases obtained in stage c);

e) стадию абсорбции нитрозных газов, полученных на стадии d) с получением азотной кислоты и выделением потока хвостовых газов;e) a stage of absorption of nitrous gases obtained in stage d) to produce nitric acid and release a tail gas stream;

f) стадию нагревания хвостовых газов, полученных на стадии e), в подогревателе хвостовых газов первой ступени за счет охлаждения нитрозных газов;f) a stage of heating the tail gases obtained in stage e) in a first stage tail gas heater by cooling the nitrous gases;

g) стадию нагревания хвостовых газов, полученных на стадии f), в камере сгорания реактора;g) a stage of heating the tail gases obtained in stage f) in the combustion chamber of the reactor;

h) стадию каталитической очистки (с использованием палладий-содержащего катализатора) хвостовых газов, полученных на стадии g), от оксидов азота с выделением потока очищенных хвостовых газов;h) a stage of catalytic purification (using a palladium-containing catalyst) of the tail gases obtained in stage g) from nitrogen oxides with the release of a stream of purified tail gases;

i) стадию смешения очищенных хвостовых газов с топочными газами камеры сгорания турбины;i) the stage of mixing the purified tail gases with the flue gases of the turbine combustion chamber;

j) стадию преобразования внутренней энергии очищенных хвостовых газов в механическую.j) the stage of converting the internal energy of purified tail gases into mechanical energy.

В предложенном способе стадия каталитической очистки хвостовых газов предшествует стадии нагревания хвостовых газов в камере сгорания турбины. В камере сгорания происходит образование окислов азота, которые затем выбрасываются в атмосферу, что снижает экологичность технологии. Кроме того, в предложенном способе для каталитической очистки хвостовых газов используется катализатор, содержащий редкий, труднодобываемый палладий. Также в данном способе элементы газовой турбины охлаждаются за счет потока сжатого воздуха, что уменьшает количество сжатого воздуха, который может быть подан в технологию с целью увеличения выработки азотной кислоты.In the proposed method, the stage of catalytic cleaning of tail gases precedes the stage of heating the tail gases in the combustion chamber of the turbine. In the combustion chamber, nitrogen oxides are formed, which are then released into the atmosphere, which reduces the environmental friendliness of the technology. In addition, in the proposed method for catalytic cleaning of tail gases, a catalyst containing rare, hard-to-extract palladium is used. Also in this method, the elements of the gas turbine are cooled by a flow of compressed air, which reduces the amount of compressed air that can be supplied to the technology in order to increase the production of nitric acid.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является известный из Д2 (А.П. Ильин и др., Производство азотной кислоты. Учебное пособие. Иван. гос. хим.-технол. ун-т., Иваново, 2011, рис. 2.15) способ получения азотной кислоты, включающий:The closest analogue of the present invention is the method for producing nitric acid known from D2 (A.P. Ilyin et al., Production of nitric acid. Study guide. Ivan. state chemical-technological university, Ivanovo, 2011, Fig. 2.15), which includes:

а) стадию сжатия воздуха с получением потока сжатого воздуха, часть которого расходуется на охлаждение элементов газовой турбины;a) a stage of air compression to obtain a flow of compressed air, part of which is used to cool the elements of the gas turbine;

b) стадию получения первого и второго потоков газообразного аммиака;b) a stage for obtaining first and second streams of gaseous ammonia;

с) стадию получения аммиачно-воздушной смеси, включающую смешение первого потока аммиака с потоком сжатого воздуха, полученного на стадии а);c) a stage of obtaining an ammonia-air mixture, including mixing the first flow of ammonia with the flow of compressed air obtained in stage a);

d) стадию конверсии аммиачно-воздушной смеси, полученной на стадии c), в нитрозные газы;d) a stage of converting the ammonia-air mixture obtained in stage c) into nitrous gases;

e) стадию охлаждения нитрозных газов, полученных на стадии d);e) a stage of cooling the nitrous gases obtained in stage d);

f) стадию абсорбции нитрозных газов, полученных на стадии e), с получением азотной кислоты и выделением потока хвостовых газов;f) a stage of absorption of nitrous gases obtained in stage e), with the production of nitric acid and the separation of a tail gas stream;

g) стадию нагревания хвостовых газов, полученных на стадии f), за счет охлаждения нитрозных газов, полученных на стадии d);g) a stage of heating the tail gases obtained in stage f) by cooling the nitrous gases obtained in stage d);

h) стадию каталитической очистки хвостовых газов, полученных на стадии g), в реакторе селективной очистки с выделением потока очищенных хвостовых газов, в который также подается второй поток газообразного аммиака, полученный на стадии b);h) a stage of catalytic purification of the tail gases obtained in stage g) in a selective purification reactor with the separation of a stream of purified tail gases, into which a second stream of gaseous ammonia obtained in stage b) is also fed);

i) стадию нагревания очищенных хвостовых газов, полученных на стадии h), в камере сгорания турбины за счет тепла топочных газов, получаемых от сжигания природного газа в камере сгорания турбины;i) a step of heating the purified tail gases obtained in step h) in the combustion chamber of the turbine using the heat of the flue gases obtained from the combustion of natural gas in the combustion chamber of the turbine;

j) стадию рекуперации энергии очищенных хвостовых газов, полученных на стадии i).j) a stage of energy recovery from the purified tail gases obtained in stage i).

В данном способе стадия каталитической очистки хвостовых газов предшествует стадии нагревания хвостовых газов в камере сгорания турбины. В камере сгорания происходит образование окислов азота, которые затем выбрасываются в атмосферу, что снижает экологичность технологии. Помимо этого ванадиевый катализатор, использующийся в способе, генерирует дополнительную закись азота, а не способствует ее удалению, что дополнительно снижает экологичность технологии. Также в данном способе элементы газовой турбины охлаждаются за счет потока сжатого воздуха, что уменьшает количество сжатого воздуха, который может быть подан в технологию с целью увеличения выработки азотной кислоты.In this method, the stage of catalytic cleaning of tail gases precedes the stage of heating the tail gases in the combustion chamber of the turbine. In the combustion chamber, nitrogen oxides are formed, which are then released into the atmosphere, which reduces the environmental friendliness of the technology. In addition, the vanadium catalyst used in the method generates additional nitrous oxide, rather than facilitating its removal, which further reduces the environmental friendliness of the technology. Also in this method, the elements of the gas turbine are cooled by a flow of compressed air, which reduces the amount of compressed air that can be supplied to the technology in order to increase the production of nitric acid.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Задачей и техническим результатом настоящего изобретения является улучшение экологических показателей производства азотной кислоты за счет одновременного снижения выбросов NOx и N2O в атмосферу. Дополнительно, повышение энергоэффективности технологии при улучшении экологических показателей производства, повышение эффективности снижения NOx на выходе из системы до ≥ 98,5%, повышение эффективности снижения N2O на выходе из системы ≥ 97%, увеличение срока службы катализатора, при расчетных показателях с начала эксплуатации: ≥ 5 лет после первого воздействия газа.The objective and technical result of the present invention is to improve the environmental performance of nitric acid production by simultaneously reducing NO x and N 2 O emissions into the atmosphere. Additionally, increasing the energy efficiency of the technology while improving the environmental performance of production, increasing the efficiency of reducing NO x at the system outlet to ≥ 98.5%, increasing the efficiency of reducing N 2 O at the system outlet to ≥ 97%, increasing the service life of the catalyst, with estimated indicators from the start of operation: ≥ 5 years after the first exposure to gas.

Для решения задачи и с целью достижения технического результата предложен способ получения азотной кислоты, включающий:To solve the problem and achieve a technical result, a method for obtaining nitric acid is proposed, including:

а) стадию сжатия воздуха с получением потока сжатого воздуха;a) the stage of air compression to obtain a flow of compressed air;

b) стадию получения первого и второго потоков газообразного аммиака;b) a stage for obtaining first and second streams of gaseous ammonia;

с) стадию получения аммиачно-воздушной смеси, включающую смешение первого потока аммиака с потоком сжатого воздуха, полученного на стадии а);c) a stage of obtaining an ammonia-air mixture, including mixing the first flow of ammonia with the flow of compressed air obtained in stage a);

d) стадию конверсии аммиачно-воздушной смеси, полученной на стадии c), в нитрозные газы;d) a stage of converting the ammonia-air mixture obtained in stage c) into nitrous gases;

e) стадию охлаждения нитрозных газов, полученных на стадии d);e) a stage of cooling the nitrous gases obtained in stage d);

f) стадию абсорбции нитрозных газов, полученных на стадии e), с получением азотной кислоты и выделением потока хвостовых газов;f) a stage of absorption of nitrous gases obtained in stage e), with the production of nitric acid and the separation of a tail gas stream;

g) стадию нагревания хвостовых газов, полученных на стадии f), за счет охлаждения нитрозных газов, полученных на стадии d);g) a stage of heating the tail gases obtained in stage f) by cooling the nitrous gases obtained in stage d);

h) стадию нагревания хвостовых газов, полученных на стадии g), в камере сгорания турбины за счет тепла топочных газов, получаемых от сжигания природного газа в камере сгорания турбины;h) a stage of heating the tail gases obtained in stage g) in the combustion chamber of the turbine using the heat of the flue gases obtained from the combustion of natural gas in the combustion chamber of the turbine;

i) стадию смешения хвостовых газов, полученных на стадии h), со вторым потоком газообразного аммиака, полученным на стадии b);i) a step of mixing the tail gases obtained in step h) with the second stream of gaseous ammonia obtained in step b);

j) стадию каталитической очистки хвостовых газов, полученных на стадии i), в реакторе селективной очистки с выделением потока очищенных хвостовых газов;j) a stage of catalytic purification of the tail gases obtained in stage i) in a selective purification reactor with the separation of a stream of purified tail gases;

k) стадию рекуперации энергии очищенных хвостовых газов, полученных на стадии j).k) a stage of energy recovery from the purified tail gases obtained in stage j).

Окислы азота, образующиеся в камере сгорания, поступают в реактор селективной очистки, где происходит их восстановление до азота. Таким образом, в предложенном способе в очищенном хвостовом газе снижается содержание оксидов азота, негативно влияющих на повышение газовых эмиссий. Обеспечиваются условия для удаления (термического разложения) закиси азота до азота.Nitrogen oxides formed in the combustion chamber enter the selective purification reactor, where they are reduced to nitrogen. Thus, in the proposed method, the content of nitrogen oxides in the purified tail gas, which negatively affects the increase in gas emissions, is reduced. Conditions are provided for the removal (thermal decomposition) of nitrous oxide to nitrogen.

Под окислами азота (NOx) в настоящей заявке подразумеваются оксиды NO и NO2.In this application, nitrogen oxides (NO x ) refer to the oxides NO and NO 2 .

Под хвостовыми (выхлопными) газами в настоящей заявке понимаются газы производства азотной кислоты, выходящие из абсорбционной колонны, с содержанием более 0,05% оксидов азота.In this application, tail (exhaust) gases are understood to mean gases from the production of nitric acid, leaving the absorption column, containing more than 0.05% nitrogen oxides.

Под очищенными хвостовыми (выхлопными) газами в настоящей заявке понимаются хвостовые (выхлопные) газы после их каталитической очистки от оксидов азота.In this application, purified tail (exhaust) gases are understood to mean tail (exhaust) gases after their catalytic purification from nitrogen oxides.

Предпочтительно, часть потока очищенных хвостовых газов, полученных на стадии j), отводят в виде побочного потока очищенных хвостовых газов на охлаждение в блоке охлаждения очищенных хвостовых газов и далее направляют на охлаждение элементов газовой турбины.Preferably, a portion of the purified tail gas stream obtained in step j) is diverted as a side stream of purified tail gases for cooling in a purified tail gas cooling unit and then directed to cooling elements of a gas turbine.

В стандартных технологиях получения азотной кислоты элементы газовой турбины охлаждаются за счет потока сжатого воздуха. В настоящем изобретении предлагается охлаждать элементы турбины потоком очищенного хвостового газа, благодаря этому высвобождаемый воздух может быть использован в технологии, что дополнительно повышает энергоэффективность предложенного способа.In standard technologies for producing nitric acid, gas turbine elements are cooled by a flow of compressed air. The present invention proposes to cool turbine elements by a flow of purified tail gas, due to which the released air can be used in the technology, which further increases the energy efficiency of the proposed method.

Предпочтительно, в блоке охлаждения очищенных хвостовых газов происходит двухступенчатое охлаждение очищенных хвостовых газов: на первой ступени - водой или за счет выработки пара, на второй ступени - водой.Preferably, in the cooling unit for purified tail gases, two-stage cooling of the purified tail gases occurs: in the first stage - with water or by generating steam, in the second stage - with water.

В случае использования одной ступени может наблюдаться повышенный температурный перепад между хладагентом и теплоносителями, что приведет к дополнительному усложнению конструкции и к дополнительному снижению надежности теплообменного аппарата.In the case of using one stage, an increased temperature difference between the refrigerant and heat carriers may be observed, which will lead to additional complexity of the design and to an additional decrease in the reliability of the heat exchanger.

Предпочтительно, в реакторе селективной очистки используют цеолитный катализатор, предпочтительно цеолитный катализатор сотовой структуры.Preferably, a zeolite catalyst, preferably a honeycomb zeolite catalyst, is used in the selective purification reactor.

Использование цеолитного катализатора сотовой структуры обеспечивает меньший перепад давления, а также приводит к снижению использования активных компонентов катализатора за счет керамического носителя, обуславливает удобство загрузки и эксплуатации катализатора, в частности, за счет отсутствия пыли.The use of a zeolite catalyst with a honeycomb structure provides a lower pressure drop, and also leads to a reduction in the use of active components of the catalyst due to the ceramic carrier, ensuring the convenience of loading and operating the catalyst, in particular, due to the absence of dust.

Предпочтительно, в качестве цеолитного катализатора используют Fe-ZSM-5, Fe-BEA, Fe-ZSM-12, Fe/HZSM-5, Fe-Ferrierite, Cu-ZSM-5, Cu-BEA, Cu-ZSM-12, Cu/HZSM-5, Cu-Ferrierite.Preferably, Fe-ZSM-5, Fe-BEA, Fe-ZSM-12, Fe/HZSM-5, Fe-Ferrierite, Cu-ZSM-5, Cu-BEA, Cu-ZSM-12, Cu/HZSM-5, Cu-Ferrierite are used as the zeolite catalyst.

Благодаря модификации железа или меди в бетта-положение катализатор приобретает повышенную эффективность процесса удаления закиси азота, не генерируя при этом закись азота (N2O), что дополнительно повышает экологичность процесса.By modifying iron or copper to the beta position, the catalyst gains increased efficiency in the nitrous oxide removal process without generating nitrous oxide ( N2O ), which further improves the environmental friendliness of the process.

Предпочтительно, стадия k) рекуперации энергии очищенных хвостовых газов включает преобразование внутренней энергии газов в механическую энергию вращения турбины.Preferably, step k) of recovering energy from purified tail gases comprises converting the internal energy of the gases into mechanical energy of rotation of the turbine.

Рекуперация энергии очищенных хвостовых газов дополнительно повышает энергоэффективность технологии.Energy recovery from purified tail gases further increases the energy efficiency of the technology.

Предпочтительно, стадию j) каталитической очистки хвостовых газов осуществляют при температуре 450-700°С, предпочтительно, 550-600°С.Preferably, stage j) of catalytic purification of tail gases is carried out at a temperature of 450-700°C, preferably 550-600°C.

Указанный диапазон температур позволяет обеспечить наиболее подходящие условия для удаления закиси азота (т.е. для термического разложения закиси азота до азота).The specified temperature range allows for the most suitable conditions for the removal of nitrous oxide (i.e. for the thermal decomposition of nitrous oxide to nitrogen).

Также для решения поставленной задачи и достижения технического результата предлагается установка получения азотной кислоты, включающаяAlso, to solve the problem and achieve the technical result, a nitric acid production unit is proposed, including

блок получения сжатого воздуха, соединенный с линией отведения потока сжатого воздуха;a compressed air receiving unit connected to a compressed air flow discharge line;

блок получения газообразного аммиака, соединенный с линией отведения первого потока аммиака и линией отведения второго потока аммиака;a gaseous ammonia production unit connected to a first ammonia flow discharge line and a second ammonia flow discharge line;

блок получения аммиачно-воздушной смеси, соединенный с линией подачи потока сжатого воздуха, линией подачи первого потока аммиака и линией отведения потока аммиачно-воздушной смеси;an ammonia-air mixture obtaining unit connected to a compressed air flow supply line, a first ammonia flow supply line and an ammonia-air mixture flow discharge line;

блок конверсии аммиачно-воздушной смеси, соединенный с линией подачи потока аммиачно-воздушной смеси и линией L1 отведения потока нитрозных газов;an ammonia-air mixture conversion unit connected to the ammonia-air mixture flow supply line and the L1 nitrous gas flow discharge line;

блок охлаждения нитрозных газов и нагревания хвостовых газов, соединенный с линией L1 подачи нитрозных газов, линией отведения охлажденных нитрозных газов, линией L2 подачи хвостовых газов и линией L3 отведения хвостовых газов, выполненный с возможностью нагревания хвостовых газов за счет охлаждения нитрозных газов;a nitrous gas cooling and tail gas heating unit connected to a nitrous gas supply line L1, a cooled nitrous gas discharge line, a tail gas supply line L2 and a tail gas discharge line L3, configured to heat the tail gases by cooling the nitrous gases;

блок абсорбции нитрозных газов, соединенный с линией подачи охлажденных нитрозных газов, линией отведения азотной кислоты и линией L2 отведения хвостовых газов;a nitrous gas absorption unit connected to a cooled nitrous gas supply line, a nitric acid discharge line and a tail gas discharge line L2;

блок нагревания хвостовых газов, включающий камеру сгорания природного газа, и соединенный с линией L3 подачи хвостовых газов, а также выполненный с возможностью нагревания хвостовых газов топочными газами, образующимися в камере сгорания, и соединенный с линией L4 отведения хвостовых газов;a tail gas heating unit comprising a natural gas combustion chamber and connected to a tail gas supply line L3, and also configured to heat the tail gases with flue gases generated in the combustion chamber and connected to a tail gas discharge line L4;

блок очистки хвостовых газов, включающий реактор селективной очистки, выполненный с возможностью очистки хвостовых газов с использованием в качестве восстановителя газообразного аммиака, соединенный с линией L4 подачи хвостовых газов и линией отведения очищенных хвостовых газов, причем линия L4 соединена с линией подачи второго потока аммиака;a tail gas purification unit comprising a selective purification reactor configured to purify tail gases using gaseous ammonia as a reducing agent, connected to a tail gas supply line L4 and a purified tail gas discharge line, wherein line L4 is connected to a second ammonia flow supply line;

блок рекуперации энергии очищенных хвостовых газов, соединенный с линией подачи очищенных хвостовых газов.a purified tail gas energy recovery unit connected to the purified tail gas feed line.

Предпочтительно, линия отведения потока очищенных хвостовых газов выполнена с возможностью отведения побочного потока очищенных хвостовых газов.Preferably, the line for removing the flow of purified tail gases is designed to remove a side flow of purified tail gases.

Предпочтительно, установка содержит блок охлаждения очищенных хвостовых газов, соединенный с линией подачи побочного потока очищенных хвостовых газов.Preferably, the installation comprises a purified tail gas cooling unit connected to a supply line for a side stream of purified tail gases.

Предпочтительно, блок охлаждения хвостовых газов включает блок охлаждения хвостовых газов водой или за счет выработки пара и блок охлаждения хвостовых газов водой.Preferably, the tail gas cooling unit includes a tail gas cooling unit with water or by generating steam and a tail gas cooling unit with water.

Предпочтительно, реактор селективной очистки содержит цеолитный катализатор, предпочтительно, цеолитный катализатор сотовой структуры.Preferably, the selective purification reactor comprises a zeolite catalyst, preferably a honeycomb zeolite catalyst.

Предпочтительно, цеолитный катализатор представляет собой Fe-цеолит или Cu-цеолит, предпочтительно, Fe-ZSM-5, Fe-BEA, Fe-ZSM-12, Fe/HZSM-5, Fe-Ferrierite, Cu-ZSM-5, Cu-BEA, Cu-ZSM-12, Cu/HZSM-5, Cu-Ferrierite.Preferably, the zeolite catalyst is a Fe zeolite or a Cu zeolite, preferably Fe-ZSM-5, Fe-BEA, Fe-ZSM-12, Fe/HZSM-5, Fe-Ferrierite, Cu-ZSM-5, Cu-BEA, Cu-ZSM-12, Cu/HZSM-5, Cu-Ferrierite.

Предпочтительно, блок рекуперации энергии очищенных хвостовых газов включает блок преобразования внутренней энергии газов в механическую энергию вращения турбины.Preferably, the purified tail gas energy recovery unit includes a unit for converting the internal energy of the gases into mechanical energy of turbine rotation.

Далее отмечается, что все преимущества настоящего изобретения, указанные в отношении способа получения азотной кислоты, в равной мере применимы для заявленной установки и не повторяются здесь, чтобы избежать излишнего дублирования.It is further noted that all the advantages of the present invention indicated in relation to the method for producing nitric acid are equally applicable to the claimed installation and are not repeated here in order to avoid unnecessary duplication.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Чертежи представлены для лучшего понимания изобретения, однако специалисту в данной области техники будет очевидно, что раскрытое изобретение не ограничивается вариантом, представленным на них.The drawings are presented for a better understanding of the invention, however, it will be obvious to a person skilled in the art that the disclosed invention is not limited to the embodiment shown therein.

На фиг. 1 представлена схема получения азотной кислоты согласно прототипу.Fig. 1 shows a diagram of the production of nitric acid according to the prototype.

На фиг. 2 представлена схема получения азотной кислоты согласно настоящему изобретению.Fig. 2 shows a diagram of the production of nitric acid according to the present invention.

Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention

Описанные примеры осуществления приведены исключительно в целях иллюстрации. Специалисту будет очевидно, что возможны и иные варианты осуществления без изменения сущности изобретения.The described examples of implementation are given solely for illustrative purposes. It will be obvious to a specialist that other embodiments are possible without changing the essence of the invention.

Под линией в настоящей заявке понимается средство для подачи потока из одного места в другое, которое, в частности, включает в себя необходимые для этого трубы и соединительные элементы, а также при необходимости средства регулирования и устройства.In this application, a line is understood to mean a means for delivering a flow from one place to another, which, in particular, includes the pipes and connecting elements necessary for this, as well as, if necessary, control means and devices.

Под блоком в настоящей заявке понимается устройство или совокупность устройств, которые обеспечивают реализацию указанной для данного блока функции.In this application, a block is understood to be a device or a set of devices that ensure the implementation of the function specified for a given block.

Далее отмечается, что, если не указано иное, все позиции (блоки, устройства, линии) технологических схем, обозначенные одинаково на фиг. 1, 2, предполагают полную функциональную идентичность.It is further noted that, unless otherwise indicated, all positions (blocks, devices, lines) of the process flow diagrams, designated identically in Fig. 1, 2, imply complete functional identity.

Пример 1 (прототип)Example 1 (prototype)

На фиг. 1 представлена схема получения азотной кислоты согласно прототипу. В блок 1 подготовки газообразного аммиака подают поток жидкого аммиака по линии 100 из заводской сети (не показана). В блоке 1 осуществляют подготовку потока газообразного аммиака, который по линии 103 подают в блок 3 подготовки аммиачно-воздушной смеси.Fig. 1 shows a diagram of the production of nitric acid according to the prototype. A flow of liquid ammonia is fed into the gaseous ammonia preparation unit 1 via line 100 from the plant network (not shown). In unit 1 , a flow of gaseous ammonia is prepared, which is fed via line 103 to the ammonia-air mixture preparation unit 3 .

Поток атмосферного воздуха забирается осевым компрессором ОК по линии 200 через воздухозаборную трубу (не показана) в блок 2 подготовки воздуха (фильтр воздуха), где осуществляют очистку воздуха. Воздух, поступающий в осевой компрессор, подогревают путем подачи в него горячего воздуха от нагнетателя ЦН.The atmospheric air flow is taken by the axial compressor OK along line 200 through the air intake pipe (not shown) into the air preparation unit 2 (air filter), where the air is cleaned. The air entering the axial compressor is heated by feeding hot air into it from the supercharger CN .

Из блока 2 подготовки воздуха поток очищенного воздуха по линии 201 подают в осевой компрессор ОК, в котором он сжимается и нагревается. Далее поток воздуха по линии 202 подают в промежуточный воздухоохладитель ВП, где он охлаждается оборотной водой (не показана) и далее по линии 203 поступает в центробежный нагнетатель ЦН, в котором сжимается и нагревается. Осевой компрессор ОК и центробежный нагнетатель ЦН газотурбинной установки ГТТ-3М приводятся в движение газовой турбиной ГТ, объединенной конструктивно в одном корпусе с компрессором.From the air preparation unit 2 , the purified air flow is fed through line 201 to the axial compressor OK , where it is compressed and heated. Then the air flow is fed through line 202 to the intermediate air cooler VP , where it is cooled by circulating water (not shown) and then through line 203 to the centrifugal supercharger CN , where it is compressed and heated. The axial compressor OK and the centrifugal supercharger CN of the GTT-3M gas turbine unit are driven by the gas turbine GT , which is structurally combined in one casing with the compressor.

Из нагнетателя поток воздуха по линии 303 подают в блок 3 подготовки аммиачно-воздушной смеси.From the blower, the air flow is fed through line 303 to block 3 for preparing the ammonia-air mixture.

Также воздух по линии 208 направляют в продувочную колонну 8 в качестве добавочного воздуха для окисления оксида азота в диоксид и отдувки оксидов азота из продукционной кислоты.Air is also directed through line 208 to the purge column 8 as additional air for the oxidation of nitrogen oxide into dioxide and the purge of nitrogen oxides from the product acid.

Кроме того, поток воздуха по линии 204 направляют в камеру сгорания турбины УКСТ.In addition, the air flow through line 204 is directed into the combustion chamber of the UKST turbine.

Помимо этого, часть потока воздуха направляют в газовую турбину агрегата ГТТ-3М для охлаждения элементов проточной части корпуса (не показано).In addition, part of the air flow is directed to the gas turbine of the GTT-3M unit to cool the elements of the flow part of the housing (not shown).

Далее, в блоке 3 подготовки аммиачно-воздушной смеси, куда подается поток воздуха по линии 303 и аммиак по линии 103, образуется аммиачно-воздушная смесь, которую далее очищают от примесей и подают в контактный аппарат 4 по линии 304.Next, in block 3 for preparing the ammonia-air mixture, where a flow of air is supplied through line 303 and ammonia through line 103 , an ammonia-air mixture is formed, which is then purified from impurities and supplied to contact apparatus 4 through line 304 .

В контактном аппарате аммиак окисляется до оксида азота (II) и, частично, до оксида азота (IV). Образующиеся при окислении аммиака горячие нитрозные газы поступают в котел-утилизатор (не показан). В котле-утилизаторе за счет охлаждения нитрозных газов происходит испарение питательной воды с получением перегретого пара (не показан).In the contact apparatus, ammonia is oxidized to nitrogen oxide (II) and, partially, to nitrogen oxide (IV). The hot nitrous gases formed during the oxidation of ammonia enter the waste heat boiler (not shown). In the waste heat boiler, due to the cooling of the nitrous gases, the feed water evaporates, producing superheated steam (not shown).

Поток нитрозных газов, полученный в контактном аппарате 4, направляют по линии 400 в окислитель О со встроенным подогревателем хвостовых газов ПХГ2, где происходит окисление оксидов азота (II) в оксиды азота (IV). Далее, часть потока нитрозных газов направляют в ПХГ2 и охлаждают за счет нагревания хвостовых газов в ПХГ2. Вторую часть потока нитрозных газов из О байпасируют мимо ПХГ2, затем оба потока объединяют и по линии 500 (L1) подают в подогреватель хвостовых газов первой ступени ПХГ. В подогревателе хвостовых газов нитрозные газы охлаждаются, нагревая хвостовые газы.The flow of nitrous gases obtained in the contact apparatus 4 is directed via line 400 to the oxidizer O with a built-in tail gas heater UGS2 , where the oxidation of nitrogen oxides (II) into nitrogen oxides (IV) occurs. Then, part of the flow of nitrous gases is directed to UGS2 and cooled by heating the tail gases in UGS2 . The second part of the flow of nitrous gases from O is bypassed past UGS2 , then both flows are combined and fed via line 500 (L1) to the first stage tail gas heater UGS . In the tail gas heater, nitrous gases are cooled, heating the tail gases.

Из ПХГ поток нитрозных газов по линии 600 подают в межтрубное пространство холодильников-конденсаторов 5, 6, где поток охлаждается оборотной водой (не показана), поступающей из блока 7 абсорбции.From the UGS, the flow of nitrous gases is fed through line 600 into the intertube space of the refrigerator-condensers 5 , 6 , where the flow is cooled by circulating water (not shown) coming from the absorption unit 7 .

Из холодильников-конденсаторов нитрозные газы по линии 607 подают в блок 7 абсорбции, где образуется азотная кислота.From the refrigerator-condensers, nitrous gases are fed through line 607 to absorption block 7 , where nitric acid is formed.

Поток азотной кислоты после блока 7 абсорбции подают в продувочную колонну 8, где производится отдувка из нее оксидов азота горячим добавочным воздухом. Отдутая (отбеленная) азотная кислота из продувочной колонны выдается в одно из хранилищ склада по линии 800. Отдутые газы из продувочной колонны для обеспечения полного окисления оксида азота (II) (NO) в оксид азота (IV) (NO2) поступают в трубопровод нитрозных газов перед абсорбционной колонной по линии 807.The nitric acid stream after the absorption unit 7 is fed to the purge column 8 , where nitrogen oxides are purged from it with hot additional air. The purged (bleached) nitric acid from the purge column is discharged into one of the storage facilities of the warehouse via line 800. The purged gases from the purge column, in order to ensure complete oxidation of nitrogen oxide (II) (NO) into nitrogen oxide (IV) (NO 2 ), are fed into the nitrous gas pipeline before the absorption column via line 807 .

Выходящий из абсорбционной колонны поток хвостовых (выхлопных) газов по линии 706 (L2) поступает в ПХГ, где нагревается нитрозными газами. Затем поток хвостовых газов по линии 605 направляют в подогреватель хвостовых газов ПХГ2, встроенный в окислитель, где поток хвостовых газов подогревают за счет тепла нитрозных газов.The tail (exhaust) gas flow leaving the absorption column enters the UGS via line 706 (L2), where it is heated by nitrous gases. The tail gas flow is then sent via line 605 to the UGS2 tail gas heater, built into the oxidizer, where the tail gas flow is heated by the heat of the nitrous gases.

Нагретый поток хвостовых газов по линии 606 направляется в реактор селективной очистки РСО, куда также подается аммиак по линии 101. В реакторе селективной очистки протекает процесс восстановления оксидов азота в основном до молекулярного азота при температурах 200-350°С.The heated tail gas flow is sent via line 606 to the selective purification reactor RSO , where ammonia is also supplied via line 101. In the selective purification reactor, the process of reducing nitrogen oxides mainly to molecular nitrogen occurs at temperatures of 200-350°C.

В РСО образуется поток очищенного хвостового газа, который по линии 900 подают в универсальную камеру сгорания турбины УКСТ. Затем очищенные хвостовые поступают в газовую турбину ГТ по линии 901. В газовой турбине внутренняя энергия газов преобразуется в механическую (энергию вращения турбины).In the RSO, a stream of purified tail gas is formed, which is fed through line 900 into the universal combustion chamber of the UKST turbine. Then the purified tail gas enters the gas turbine GT through line 901. In the gas turbine, the internal energy of the gases is converted into mechanical energy (turbine rotation energy).

Далее очищенные хвостовые газы по линии 902 поступают в газотурбинный котел-утилизатор ГКУ, затем по линии 904 в экономайзер Э, где охлаждаются и затем выбрасываются в атмосферу по линии 905. В котле-утилизаторе за счет охлаждения очищенных газов вырабатывается перегретый пар давлением не более 1,5 МПа, который по линии 903 отводится в заводскую сеть (не показана). В качестве питательной воды для котлов-утилизаторов применяется нагретая деаэрированная химочищенная вода (не показана). Питательная вода проходит экономайзер Э, где подогревается очищенными хвостовыми газами до температуры и поступает в котел-утилизатор ГКУ. В котле-утилизаторе за счет тепла очищенных хвостовых газов происходит испарение питательной воды с образованием пара.Then the purified tail gases are fed to the gas turbine waste heat boiler GKU via line 902 , then to the economizer E via line 904 , where they are cooled and then released into the atmosphere via line 905. In the waste heat boiler, superheated steam with a pressure of no more than 1.5 MPa is generated due to the cooling of purified gases, which is discharged into the plant network via line 903 (not shown). Heated deaerated chemically purified water (not shown) is used as feed water for the waste heat boilers. The feed water passes through the economizer E , where it is heated by purified tail gases to a temperature and fed to the waste heat boiler GKU . In the waste heat boiler, due to the heat of the purified tail gases, the feed water evaporates, forming steam.

Пример 2Example 2

На фиг. 2 представлена модернизированная схема получения азотной кислоты по настоящему изобретению. Стадии осуществления примера, совпадающие с прототипом, не повторяются во избежание дублирования.Fig. 2 shows a modernized scheme for obtaining nitric acid according to the present invention. The stages of implementing the example, which coincide with the prototype, are not repeated in order to avoid duplication.

Нагретый поток хвостовых газов по линии 608 (L3) направляется в универсальную камеру сгорания турбины УКСТ, где нагревается до 610÷620°С за счёт смешения его с топочными газами, получаемыми от сжигания природного газа, подаваемого по линии 909, в токе воздуха, поступающего по линии 204. Выходящий из камеры сгорания поток хвостовых газов отводится по линии 609 (L4), смешивается с потоком аммиака, поступающим по линии 101 и подается в РСО.The heated tail gas flow is directed through line 608 (L3) to the universal combustion chamber of the UKST turbine, where it is heated to 610÷620°C by mixing it with flue gases obtained from burning natural gas supplied through line 909 in a flow of air supplied through line 204. The tail gas flow leaving the combustion chamber is diverted through line 609 (L4), mixed with a flow of ammonia supplied through line 101 and supplied to the RSO.

Процесс очистки осуществляется аммиаком при температуре 450÷700°С на цеолитном катализаторе сотовой структуры в вертикальном реакторе по следующим реакциям:The purification process is carried out with ammonia at a temperature of 450÷700°C on a zeolite catalyst of a honeycomb structure in a vertical reactor according to the following reactions:

4NO + O2 + 4NH3 → 4N2 + 6H2O4NO + O 2 + 4NH 3 → 4N 2 + 6H 2 O

NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2ONO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H2O

6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O

Присутствие NOx будет способствовать разложению N2O:The presence of NO x will promote the decomposition of N 2 O:

2N2O → 2N2 + O2 2N2O2N2 + O2

Выходящий из РСО поток очищенных хвостовых газов отводится по линии 901 в газовую турбину ГТ. В газовой турбине внутренняя энергия газов преобразуется в механическую (энергию вращения турбины).The flow of purified tail gases leaving the RSO is diverted via line 901 to the gas turbine GT. In the gas turbine, the internal energy of the gases is converted into mechanical energy (turbine rotation energy).

Часть потока очищенных хвостовых газов отводится по линии 906 в блок 9 охлаждения очищенных хвостовых газов. В блоке 9 охлаждения очищенных хвостовых газов происходит двухступенчатое охлаждение очищенных хвостовых газов: на первой ступени - за счет выработки пара, на второй ступени - водой.Part of the purified tail gas flow is diverted via line 906 to purified tail gas cooling unit 9. In purified tail gas cooling unit 9, two-stage cooling of the purified tail gas occurs: at the first stage - by generating steam, at the second stage - by water.

На первой ступени охлаждение очищенных хвостовых газов также может осуществляться за счет дополнительного нагрева питательной воды котла ГКУ или за счет оборотной воды.At the first stage, cooling of purified tail gases can also be carried out by additional heating of the feedwater of the GKU boiler or by means of circulating water.

На второй ступени охлаждения очищенных хвостовых газов может использоваться оборотная вода из водооборотного цикла предприятия, а также химочищенная или частично обессоленная вода для питания котла-утилизатора из цеха химводоподготовки.At the second stage of cooling the purified tail gases, recycled water from the water circulation cycle of the enterprise, as well as chemically purified or partially desalinated water for feeding the waste heat boiler from the chemical water treatment shop, can be used.

Поток охлажденных очищенных хвостовых газов отводится по линии 907 и направляется далее на охлаждение элементов турбины (не показано). Cжатый воздух на охлаждение элементов турбины не поступает и полностью расходуется в технологии с целью увеличения выработки азотной кислоты.The cooled purified tail gas flow is removed via line 907 and sent further to cool the turbine elements (not shown). Compressed air is not supplied to cool the turbine elements and is completely consumed in the technology to increase the production of nitric acid.

Все вышеуказанные линии оснащены средствами измерения объемного расхода, температуры и давления. Линии 606, 608, 905 дополнительно оснащены автоматизированными газоанализаторами с возможностью измерения содержания оксидов азота.All the above lines are equipped with means for measuring volume flow, temperature and pressure. Lines 606, 608, 905 are additionally equipped with automated gas analyzers with the ability to measure nitrogen oxide content.

В таблице далее приведены результаты эксперимента (объемный расход приведен к стандартным условиям: 20°С, 1 атм):The table below shows the results of the experiment (volume flow rate is reduced to standard conditions: 20°C, 1 atm):

ПоказательIndicator Значение (фиг. 1)Meaning (Fig. 1) Значение (фиг. 2)Meaning (Fig. 2) Аммиак в линии 103Ammonia in line 103 - температура- temperature 100°С100°С 100°С100°С - давление- pressure 0,7 МПа0.7 MPa 0,7 МПа0.7 MPa - объемный расход- volumetric flow rate 5953 м35953 m3 /h 6780 м36780 m3 /h Аммиак в линии 101Ammonia in line 101 - температура- temperature 100°С100°С 100°С100°С - давление- pressure 0,7 МПа0.7 MPa 0,7 МПа0.7 MPa - объемный расход- volumetric flow rate 120 м3120 m3 /h 80 м380 m3 /h Воздух в линии 303Air in line 303 - температура- temperature 150°С150°С 150°С150°С - давление- pressure 0,7 МПа0.7 MPa 0,7 МПа0.7 MPa - объемный расход - volumetric flow rate 51263 м351263 m3 /h 58400 м358400 m3 /h Аммиачно-воздушная смесь в линии 304Ammonia-air mixture in line 304 - температура- temperature 145°С145°C 145°С 145°C - давление- pressure 0,7 МПа0.7 MPa 0,7 МПа0.7 MPa - объемный расход- volumetric flow rate 57216 м357216 m3 /h 65180 м365180 m3 /h Нитрозные газы в линии 400Nitrous gases in line 400 - температура- temperature 285°С285°C 285°С 285°C - давление- pressure 0,7 МПа0.7 MPa 0,7 МПа0.7 MPa - объемный расход - volumetric flow rate 56910 м356910 m3 /h 65570 м365570 m3 /h Нитрозные газы в линии 500Nitrous gases in line 500 - температура- temperature 272°С272°C 272°С272°C - давление- pressure 0,689 МПа0.689 MPa 0,689 МПа0.689 MPa - объемный расход - volumetric flow rate 56408 м356408 m3 /h 64320 м364320 m3 /h Нитрозные газы в линии 607Nitrous gases in line 607 - температура- temperature 45°С45°C 45°С45°C - давление- pressure 0,678 МПа0.678 MPa 0,678 МПа0.678 MPa - объемный расход - volumetric flow rate 51100 м351100 m3 /h 53950 м353950 m3 /h Хвостовые газы в линии 706Tail gases in line 706 - температура- temperature 35°С35°C 35°С35°C - давление- pressure 0,62 МПа0.62 MPa 0,62 МПа0.62 MPa - объемный расход - volumetric flow rate 51508 м351508 m3 /h 58220 м358220 m3 /h Хвостовые газы в линии 605Tail gases in line 605 - температура- temperature 153°С153°C 153°С153°C - давление- pressure 0,618 МПа0.618 MPa 0,618 МПа0.618 MPa - объемный расход- volumetric flow rate 51508 м351508 m3 /h 58220 м358220 m3 /h Хвостовые газы в линии 606Tail gases in line 606 - температура- temperature 250°С250°С -- - давление- pressure 0,616 МПа0.616 MPa -- - объемный расход- volumetric flow rate 51508 м351508 m3 /h -- Хвостовые газы в линии 608Tail gases in line 608 - температура- temperature -- 280°С280°С - давление- pressure -- 0,616 МПа0.616 MPa - объемный расход- volumetric flow rate -- 58220 м358220 m3 /h Хвостовые газы в линии 609Tail gases in line 609 - температура- temperature -- 600°С600°С - давление- pressure -- 0,61 МПа0.61 MPa - объемный расход- volumetric flow rate -- 72720 м372720 m3 /h Очищенные хвостовые газы в линии 900Cleaned tail gases in line 900 - температура- temperature 265°С265°C -- - давление- pressure 0,61 МПа0.61 MPa -- - объемный расход- volumetric flow rate 51810 м351810 m3 /h -- Очищенные хвостовые газы в линии 901Cleaned tail gases in line 901 - температура- temperature 650°С650°С 620°С620°С - давление- pressure 0,61 МПа0.61 MPa 0,61 МПа0.61 MPa - объемный расход- volumetric flow rate 66010 м366010 m3 /h 72800 м372800 m3 /h Очищенные хвостовые газы в линии 902Cleaned tail gases in line 902 - температура- temperature 353°С353°C 350°С350°С - давление- pressure 0,104 МПа0.104 MPa 0,104 МПа0.104 MPa - объемный расход - volumetric flow rate 74210 м374210 m3 /h 78200 м378200 m3 /h Очищенные хвостовые газы в линии 906Cleaned tail gases in line 906 - температура- temperature -- 620°С620°С - давление- pressure -- 0,61 МПа0.61 MPa - объемный расход - volumetric flow rate -- 5400 м35400 m3 /h Очищенные хвостовые газы в линии 907Cleaned tail gases in line 907 - температура- temperature -- 150°С150°С - давление- pressure -- 0,6 МПа0.6 MPa - объемный расход - volumetric flow rate -- 5400 м35400 m3 /h Очищенные хвостовые газы в линии 904Cleaned tail gases in line 904 - температура- temperature 265°С265°C 265°С265°C - давление- pressure 0,099 МПа0.099 MPa 0,099 МПа0.099 MPa - объемный расход - volumetric flow rate 74210 м374210 m3 /h 78200 м378200 m3 /h Используемый катализаторThe catalyst used АВК-10МAVK-10M Fe-BEAFe-BEA Производительность моногидрата азотной кислотыNitric acid monohydrate performance 15,5 т/ч15.5 t/h 16,5 т/ч 16.5 t/h Содержание NOx в газах, подаваемых по линии 606NOx content in gases supplied via line 606 1200 ppm1200 ppm -- Содержание NOx в газах, подаваемых по линии 608NOx content in gases supplied via line 608 -- 1200 ppm1200 ppm Содержание NOx в газах, отводимых по линии 905NOx content in gases discharged via line 905 50 ppm50 ppm 10 ppm10 ppm Эффективность снижения NOxNOx reduction efficiency 96%96% 99%99% Содержание N2O в газах, подаваемых по линии 606 N2O content in gases supplied via line 606 1200 ppm1200 ppm -- Содержание N2O в газах, подаваемых по линии 608 N2O content in gases supplied via line 608 -- 1200 ppm1200 ppm Содержание N2O в газах, отводимых по линии 905 N2O content in gases discharged via line 905 1320 ppm1320 ppm 10 ppm10 ppm Эффективность снижения N2O N2O Reduction Efficiency Генерирование дополнительного N2O до 10%Generation of additional N2O up to 10% 99%99% Срок службы катализатора с начала эксплуатацииService life of the catalyst from the beginning of operation ≥ 5 лет≥ 5 years ≥ 5 лет≥ 5 years

Таким образом, предложенная группа изобретений позволяет обеспечить:Thus, the proposed group of inventions allows to ensure:

- улучшение экологических показателей производства азотной кислоты за счет одновременного снижения выбросов NOx и N2O в атмосферу;- improving the environmental performance of nitric acid production by simultaneously reducing NO x and N 2 O emissions into the atmosphere;

- повышение энергоэффективности технологии при улучшении экологических показателей производства;- increasing the energy efficiency of technology while improving the environmental performance of production;

- эффективность снижения NOx на выходе из системы ≥ 98,5%;- efficiency of NO x reduction at the system outlet ≥ 98.5%;

- эффективность снижения N2O на выходе из системы ≥ 97%;- efficiency of N2O reduction at the system outlet ≥ 97%;

- увеличение срока службы катализатора при расчетных показателях с начала эксплуатации: ≥ 5 лет после первого воздействия газа.- increase in the service life of the catalyst with calculated indicators from the start of operation: ≥ 5 years after the first exposure to gas.

Claims (34)

1. Способ получения азотной кислоты, включающий1. A method for producing nitric acid, comprising а) стадию сжатия воздуха с получением потока сжатого воздуха;a) the stage of air compression to obtain a flow of compressed air; b) стадию получения первого и второго потоков газообразного аммиака;b) a stage for obtaining first and second streams of gaseous ammonia; с) стадию получения аммиачно-воздушной смеси, включающую смешение первого потока аммиака с потоком сжатого воздуха, полученного на стадии а);c) a stage of obtaining an ammonia-air mixture, including mixing the first flow of ammonia with the flow of compressed air obtained in stage a); d) стадию конверсии аммиачно-воздушной смеси, полученной на стадии c), в нитрозные газы;d) a stage of converting the ammonia-air mixture obtained in stage c) into nitrous gases; e) стадию охлаждения нитрозных газов, полученных на стадии d);e) a stage of cooling the nitrous gases obtained in stage d); f) стадию абсорбции нитрозных газов, полученных на стадии e), с получением азотной кислоты и выделением потока хвостовых газов;f) a stage of absorption of nitrous gases obtained in stage e), with the production of nitric acid and the separation of a tail gas stream; g) стадию нагревания хвостовых газов, полученных на стадии f), за счет охлаждения нитрозных газов, полученных на стадии d);g) a stage of heating the tail gases obtained in stage f) by cooling the nitrous gases obtained in stage d); h) стадию нагревания хвостовых газов, полученных на стадии g), в камере сгорания турбины за счет тепла топочных газов, получаемых от сжигания природного газа в камере сгорания турбины; h) a stage of heating the tail gases obtained in stage g) in the combustion chamber of the turbine using the heat of the flue gases obtained from the combustion of natural gas in the combustion chamber of the turbine; i) стадию смешения хвостовых газов, полученных на стадии h), со вторым потоком газообразного аммиака, полученным на стадии b);i) a step of mixing the tail gases obtained in step h) with the second stream of gaseous ammonia obtained in step b); j) стадию каталитической очистки хвостовых газов, полученных на стадии i), в реакторе селективной очистки с выделением потока очищенных хвостовых газов;j) a stage of catalytic purification of the tail gases obtained in stage i) in a selective purification reactor with the separation of a stream of purified tail gases; k) стадию рекуперации энергии очищенных хвостовых газов, полученных на стадии j).k) a stage of energy recovery from the purified tail gases obtained in stage j). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть потока очищенных хвостовых газов, полученных на стадии j), отводят в виде побочного потока очищенных хвостовых газов на охлаждение в блоке охлаждения очищенных хвостовых газов и далее направляют на охлаждение элементов газовой турбины.2. The method according to paragraph 1, characterized in that part of the flow of purified tail gases obtained in stage j) is diverted as a side flow of purified tail gases for cooling in a purified tail gas cooling unit and then sent to cool elements of the gas turbine. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в блоке охлаждения очищенных хвостовых газов осуществляют двухступенчатое охлаждение очищенных хвостовых газов: на первой ступени водой или за счет выработки пара, на второй ступени – водой.3. The method according to paragraph 2, characterized in that in the cooling unit for purified tail gases, two-stage cooling of the purified tail gases is carried out: in the first stage with water or by generating steam, and in the second stage with water. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в реакторе селективной очистки используют цеолитный катализатор, предпочтительно цеолитный катализатор сотовой структуры.4. The method according to claim 1, characterized in that a zeolite catalyst, preferably a zeolite catalyst with a honeycomb structure, is used in the selective purification reactor. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве цеолитного катализатора используют Fe-цеолит или Cu-цеолит, предпочтительно, Fe-ZSM-5, Fe-BEA, Fe-ZSM-12, Fe/HZSM-5, Fe-Ferrierite, Cu-ZSM-5, Cu-BEA, Cu-ZSM-12, Cu/HZSM-5, Cu-Ferrierite.5. The method according to claim 4, characterized in that the zeolite catalyst used is a Fe zeolite or a Cu zeolite, preferably Fe-ZSM-5, Fe-BEA, Fe-ZSM-12, Fe/HZSM-5, Fe-Ferrierite, Cu-ZSM-5, Cu-BEA, Cu-ZSM-12, Cu/HZSM-5, Cu-Ferrierite. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия k) рекуперации энергии очищенных хвостовых газов включает преобразование внутренней энергии газов в механическую энергию вращения турбины.6. The method according to claim 1, characterized in that stage k) of recovering the energy of purified tail gases includes converting the internal energy of the gases into mechanical energy of rotation of the turbine. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадию j) каталитической очистки хвостовых газов осуществляют при температуре 450-700°С, предпочтительно, 550-600°С.7. The method according to claim 1, characterized in that stage j) of catalytic purification of tail gases is carried out at a temperature of 450-700°C, preferably 550-600°C. 8. Установка получения азотной кислоты, включающая8. A nitric acid production plant, including блок получения сжатого воздуха, соединенный с линией отведения потока сжатого воздуха;a compressed air receiving unit connected to a compressed air flow discharge line; блок получения газообразного аммиака, соединенный с линией отведения первого потока аммиака и линией отведения второго потока аммиака;a gaseous ammonia production unit connected to a first ammonia flow discharge line and a second ammonia flow discharge line; блок получения аммиачно-воздушной смеси, соединенный с линией подачи потока сжатого воздуха, линией подачи первого потока аммиака и линией отведения потока аммиачно-воздушной смеси;an ammonia-air mixture obtaining unit connected to a compressed air flow supply line, a first ammonia flow supply line and an ammonia-air mixture flow discharge line; блок конверсии аммиачно-воздушной смеси, соединенный с линией подачи потока аммиачно-воздушной смеси и линией L1 отведения потока нитрозных газов;an ammonia-air mixture conversion unit connected to the ammonia-air mixture flow supply line and the L1 nitrous gas flow discharge line; блок охлаждения нитрозных газов и нагревания хвостовых газов, соединенный с линией L1 подачи нитрозных газов, линией отведения охлажденных нитрозных газов, линией L2 подачи хвостовых газов и линией L3 отведения хвостовых газов, выполненный с возможностью нагревания хвостовых газов за счет охлаждения нитрозных газов;a nitrous gas cooling and tail gas heating unit connected to a nitrous gas supply line L1, a cooled nitrous gas discharge line, a tail gas supply line L2 and a tail gas discharge line L3, configured to heat the tail gases by cooling the nitrous gases; блок абсорбции нитрозных газов, соединенный с линией подачи охлажденных нитрозных газов, линией отведения азотной кислоты и линией L2 отведения хвостовых газов;a nitrous gas absorption unit connected to a cooled nitrous gas supply line, a nitric acid discharge line and a tail gas discharge line L2; блок нагревания хвостовых газов, включающий камеру сгорания природного газа, и соединенный с линией L3 подачи хвостовых газов, а также выполненный с возможностью нагревания хвостовых газов топочными газами, образующимися в камере сгорания, и соединенный с линией L4 отведения хвостовых газов;a tail gas heating unit comprising a natural gas combustion chamber and connected to a tail gas supply line L3, and also configured to heat the tail gases with flue gases generated in the combustion chamber and connected to a tail gas discharge line L4; блок очистки хвостовых газов, включающий реактор селективной очистки, выполненный с возможностью очистки хвостовых газов с использованием в качестве восстановителя газообразного аммиака, соединенный с линией L4 подачи хвостовых газов и линией отведения очищенных хвостовых газов, причем линия L4 соединена с линией подачи второго потока аммиака;a tail gas purification unit comprising a selective purification reactor configured to purify tail gases using gaseous ammonia as a reducing agent, connected to a tail gas supply line L4 and a purified tail gas discharge line, wherein line L4 is connected to a second ammonia flow supply line; блок рекуперации энергии очищенных хвостовых газов, соединенный с линией подачи очищенных хвостовых газов.a purified tail gas energy recovery unit connected to the purified tail gas feed line. 9. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что линия отведения потока очищенных хвостовых газов выполнена с возможностью отведения побочного потока очищенных хвостовых газов.9. The installation according to item 8, characterized in that the line for removing the flow of purified tail gases is designed with the possibility of removing a side flow of purified tail gases. 10. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что содержит блок охлаждения очищенных хвостовых газов, соединенный с линией подачи побочного потока очищенных хвостовых газов.10. The installation according to item 9, characterized in that it contains a cooling unit for purified tail gases, connected to a supply line for a side stream of purified tail gases. 11. Установка по п. 10, отличающаяся тем, что блок охлаждения очищенных хвостовых газов включает блок охлаждения хвостовых газов водой или за счет выработки пара и блок охлаждения хвостовых газов водой.11. The installation according to item 10, characterized in that the cooling unit for purified tail gases includes a cooling unit for tail gases with water or by generating steam and a cooling unit for tail gases with water. 12. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что реактор селективной очистки содержит цеолитный катализатор, предпочтительно цеолитный катализатор сотовой структуры.12. The installation according to item 8, characterized in that the selective purification reactor contains a zeolite catalyst, preferably a zeolite catalyst with a honeycomb structure. 13. Установка по п. 12, отличающаяся тем, что цеолитный катализатор представляет собой Fe-цеолит или Cu-цеолит, предпочтительно, Fe-ZSM-5, Fe-BEA, Fe-ZSM-12, Fe/HZSM-5, Fe-Ferrierite, Cu-ZSM-5, Cu-BEA, Cu-ZSM-12, Cu/HZSM-5, Cu-Ferrierite.13. The installation according to claim 12, characterized in that the zeolite catalyst is a Fe-zeolite or a Cu-zeolite, preferably Fe-ZSM-5, Fe-BEA, Fe-ZSM-12, Fe/HZSM-5, Fe-Ferrierite, Cu-ZSM-5, Cu-BEA, Cu-ZSM-12, Cu/HZSM-5, Cu-Ferrierite. 14. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что блок рекуперации энергии очищенных хвостовых газов включает блок преобразования внутренней энергии газов в механическую энергию вращения турбины.14. The installation according to item 8, characterized in that the unit for recovering the energy of purified tail gases includes a unit for converting the internal energy of gases into mechanical energy of turbine rotation.
RU2024127376A 2024-09-17 Method of producing nitric acid and apparatus for realizing said method RU2843010C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2843010C1 true RU2843010C1 (en) 2025-07-07

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9302222B2 (en) * 2012-05-22 2016-04-05 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Process for reducing the nitrogen oxide off-gas concentration in a nitric acid plant during shut-down and/or start-up, and nitric acid plant suitable therefor
US10899617B2 (en) * 2011-02-21 2021-01-26 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Method for removing N2O and NOx from the nitric acid production process, and an installation suitable for same
CN112279226A (en) * 2020-12-04 2021-01-29 河南神马尼龙化工有限责任公司 Device and method for improving quality of dilute nitric acid product
RU2766114C2 (en) * 2017-11-30 2022-02-08 Касале Са METHOD FOR PRODUCING NITRIC ACID WITH A TERTIARY REDUCTION IN N2O AND NOx EMISSIONS
WO2022248538A1 (en) * 2021-05-28 2022-12-01 Casale Sa Process for production of nitric acid provided with a secondary abatement treatment.
RU2793239C2 (en) * 2018-03-01 2023-03-30 Касале Са PROCESS FOR REDUCING NOx AND N2O CONTENT IN TAIL GAS OF NITRIC ACID PRODUCTION

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10899617B2 (en) * 2011-02-21 2021-01-26 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Method for removing N2O and NOx from the nitric acid production process, and an installation suitable for same
US9302222B2 (en) * 2012-05-22 2016-04-05 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Process for reducing the nitrogen oxide off-gas concentration in a nitric acid plant during shut-down and/or start-up, and nitric acid plant suitable therefor
RU2766114C2 (en) * 2017-11-30 2022-02-08 Касале Са METHOD FOR PRODUCING NITRIC ACID WITH A TERTIARY REDUCTION IN N2O AND NOx EMISSIONS
RU2793239C2 (en) * 2018-03-01 2023-03-30 Касале Са PROCESS FOR REDUCING NOx AND N2O CONTENT IN TAIL GAS OF NITRIC ACID PRODUCTION
RU2825631C1 (en) * 2020-03-06 2024-08-28 Касале Са Method of producing nitric acid
CN112279226A (en) * 2020-12-04 2021-01-29 河南神马尼龙化工有限责任公司 Device and method for improving quality of dilute nitric acid product
WO2022248538A1 (en) * 2021-05-28 2022-12-01 Casale Sa Process for production of nitric acid provided with a secondary abatement treatment.

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109562942B (en) Apparatus and method for producing nitric acid
US7264710B2 (en) Process and apparatus for treating heavy oil with supercritical water and power generation system equipped with heavy oil treating apparatus
AU2012213152B2 (en) Apparatus and system for NOX reduction in wet flue gas
RU2602148C2 (en) Improved production of nitric acid
UA65527C2 (en) Method for removal of nitrogen oxides from gas flow
JP2013533426A (en) Jet engine with carbon capture
RU2843010C1 (en) Method of producing nitric acid and apparatus for realizing said method
RU2842245C1 (en) Method of cleaning tail gases from production of nitric acid and unit for implementation thereof
US8951488B2 (en) Method and system for NOx reduction in flue gas
CN213375903U (en) NO (nitric oxide)XProduction system for preparing acid by recovering tail gas
EA034005B1 (en) Plant and process for producing nitric acid
RU2843574C1 (en) Method of producing nitric acid and apparatus for realizing said method
US20230115002A1 (en) Process for the production of nitric acid
RU2825631C1 (en) Method of producing nitric acid
RU2846148C1 (en) Method of nitric acid production ukl unit upgrading and modernized unit
JPS6016366B2 (en) Method and device for preventing NOx release after emergency shutdown of nitric acid production plant
OA19178A (en) Plant and process for producing nitric acid.
CN120771811A (en) High-capacity ammonia cracking hydrogen production device and technology based on combustion type heating
SU321470A1 (en) METHOD FOR PRODUCING NITRIC ACID
US20190111387A1 (en) Method for reducing the waste gas concentration of nox in a plant for producing nitric acid as said plant is started up and/or shut down
UA62699C2 (en) process for preparation OF NITRIC ACID (VARIANTS) AND PLANT FOR IMPLEMENTATION THEREOF
UA62700A (en) A process for preparing the nitric acid (variants) and a unit for realizing the same (variants)