АГРЕГАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
С ДВОЙНЫМ ДАВЛЕНИЕМ

 

Испарение аммиака

Жидкий аммиак от границы поставки направляется в испаритель Е101. Вода, поступающая из сети охлаждения абсорбционной колонны С201 и конденсатора Е202, обеспечивает тепло для испарения.

Предусмотрен непрерывный отвод жидкого аммиака из нижней части испарителя в вспомогательный испаритель E103, где смесь аммиака и воды испаряется при помощи пара НД. Выделившийся в результате испарения газообразный аммиак направляется в фильтр F103 после подогрева в подогревателе аммиака Е102.

Компримирование воздуха

Атмосферный воздух проходит через фильтр F101, который расположен на всасе воздушного компрессора K102. Фильтр снабжен нагревателем для использования в зимних условиях.

На выходе из воздушного компрессора K102 поток воздуха разделяется на первичный, технологический (в контактный аппарат R101 через фильтр F102) и вторичный, дополнительный (в отбелочную колонну C202, через подогреватель аммиака E102).

Соотношение воздух - аммиак

После фильтра F103 аммиак смешивается в первичным воздухом в смесителе М101. Количество аммиака регулируется в зависимости от потока поступающего первичного воздуха.

Окисление аммиака

Аммиачно-воздушная смесь с температурой ~210 °C и давлением 520 кПа вводится в контактный аппарат R101. Верхняя часть реактора оснащена специальными устройствами для равномерного распределения смеси по катализаторным сеткам.

На платиноидных сетках аммиак и воздух вступают в реакцию с образованием NO; выделяющаяся тепло увеличивает температуру газа до ~ 890 °C.

Рекуперация тепла реакции

Образовавшееся в результате реакции аммиака с кислородом и окисления газа NOx, тепло используется следующим образом:

  • Для производства пара ВД с давлением 4.2-4.5 МПа и температурой~ 400°C. Уровень давления и степень пароперегрева зависит от выбора турбины и требований Заказчика,
  • Для подогрева хвостового газа до газовой турбины K202, которая генерирует основную часть мощности, необходимую для двух компрессоров.

Система рекуперации тепла будет включать следующее оборудование:

  • пароперегреватель E104, в котором насыщенный пар перегревается до 400 °C,
  • подогреватель КПВ E105,
  • охладитель нитрозного газа E106,
  • подогреватель КПВ E109,
  • охлаждающий конденсатор НД E110.

Образование слабой кислоты

После подогревателя E109 нитрозный газ направляется в охлаждаемый водой конденсатор НД E110, где часть нитрозного газа и воды конденсируются с образованием слабой азотной кислоты. Газожидкостная смесь собирается в сепараторе слабой кислоты S101.

Сконденсированная кислота при помощи насоса Р101 АВ направляется в абсорбционную колонну C201.

Нитрозные газы из сепаратора слабой кислоты S101 смешиваются с вторичным воздухом из отбелочной колонны C202 и направляются в нитрозный нагнетатель K201.

Компримирование нитрозных газов и рекуперация тепла

Давление нитрозного газа на нагнетании K201 составляет 1.160 МПа.

Охлаждение нитрозного газа ВД осуществлятся в теплообменнике Е201 при помощи хвостового газа из абсорбционной колонны C201.

Далее часть кислоты конденсируется в холодильнике-конденсаторе ВД E202 и подается в нижнюю часть абсорбционной колонны C201, а нитрозный газ вводится в колонну ниже точки ввода кислоты.

Абсорбция оксидов азота

имеет перфорированные тарелки, на которых.

На перфорированных тарелках абсорбционной колонны C201 в противотоке происходит контакт оксидов азота с водой, которая стекает с верхних тарелок.

Тепло абсорбции отводится змеевиками, которые погружены в эмульсию на тарелках.

Число тарелок, поверхность змеевиков и расстояния между тарелками оптимизированы, принимая во внимание кинетику реакций, термодинамику и гидродинамические свойства потоков. Наше программное обеспечение позволяет проводить полную оптимизацию перепада давления в колонне.

Концентрация кислоты увеличивается по абсорбирования оксидов азота и продвижения сверху вниз по тарелкам; соответственно концентрация оксидов азота уменьшается по мере прохождения газа от нижних тарелок к верхним.

Азотная кислота, с концентрацией 60 - 65% (см. варианты), отводится из абсорбционной колонны и направляется в отбелочную колонну C202.

На две верхних тарелки абсорбционной колонны подается вода: деминерализованная – на последнюю и конденсат сокового пара от агрегата аммиачной селитры – на предпоследнюю. Чтобы гарантировать отсутствие свободного аммиака, подаваемый конденсат подкисляется и его кислотность регулируется перед подачей конденсата в абсорбционную колонну.

Для оптимизированного расхода аммиака концентрация оксидов азота в хвостовом газе после абсорбционной колонны составляет приблизительно 150-200 ppm. С целью оптимизации капитальных затрат возможно спроектировать абсорбционную колонну с концентрацией оксидов азота на выходе около 1000 ppm.

Отбелочная колонна

Кислота после абсорбционной колонны содержит некоторое количество растворенных оксидов азота, которые окрашивают ее в желтый цвет.

Для их устранения в отбелочной колонне C202 кислота продувается горячим вторичным воздухом, который направляется из воздушного компрессора K102 через подогреватель аммиака E102.

После отбелочной колонны продукционная азотная кислота направляется за границу поставки.

Подогрев хвостовых газов и газовая турбина

На выходе из абсорбционной колонны C201, хвостовой газ подогревается, проходя последовательно через холодильники нитрозных газов Е201 и Е106.

После E106 хвостовой газ с температурой около 440 °C проходит последовательно реакторы очистки от закиси азота R201 и селективной очистки R202 и с давлением около 1.0 МПа поступает в газовую турбину К202.

Содержание NOx and N2O после реактора R202 будет соответствовать действующим экологическим нормам.

Пар и конденсат

Примечание: в данной типовой схеме теплота реакции используется для производства пара 4.2 МПа, перегретого до ~400°C. Уровни давления и температуры могут быть изменены в зависимости от местных условий и требований Заказчика.

Деминерализованная вода из-за границ поставки вводится деаэратор V301.

В деаэратор поступают деминерализованная вода, паровой конденсат из турбины и другие паровые конденсаты с агрегата. Удаление CO2 и O2 достигается вводом пара НД.

Котловая питательная вода из деаэратора c температурой ~105 °C направляется для заключительной обработки в секцию водоподготовки КПВ G301.

КПВ насосом P302 AB через подогреватель E109 подается в паросборник V302.

Предусмотрена следующая система производства и распределения пара:

  • один пароперегреватель E104,
  • один подогреватель КПВ с принудительной циркуляцией (рекуператор тепла E105 в контактном аппарате от насоса P303 AB).

Охлаждающая вода

Показана типовая сеть охлаждающей воды. Окончательная схема распределения будет зависеть от распределения охлаждающей воды на площадке.

 

Технологические опции

Электроэнергия

На прилагаемой типовой схеме избыток пара ВД экспортируется за границу проекта.

Схема может быть адаптирована для производства электроэнергии при помощи турбо-генератора вместо экспорта пара.

Ограничение абсорбции

С точки зрения оптимизации капитальных затрат количество и высота тарелок абсорбционной колонны может быть значительно сокращено, если допустить, что большее количество оксидов азота будет поступать в реактор селективной очистки; расход аммиака в реактор селективной очистки при этом незначительно увеличится.

С другой стороны, если в будущем планируется последующее наращивание мощности агрегата, более полная абсорбция оксидов азота является более выгодной опцией.

Концентрация азотной кислоты

По желанию, концентрация азотной кислоты может быть увеличена до 68% после незначительных технологических модификаций.

 

Основные показатели
Концентрация (%HNO3) 62-64% (68% по выбору)
Расход NH3 282 кг/т NH3+ ~2 кг/т для DeNOx
Платина, до рекуперации, брутто 140 – 150 мг/т NH3
Платина после рекуперации ~40 мг/т NH3
Период непрерывной работы 330 суток в год
Экспорт пара 550 – 600 кг/т NH3
Эмиссии N2O / NOx EFMA-BAT (соответствие с местными требованиями)