АГРЕГАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
ПОД ЕДИНЫМ ДАВЛЕНИЕМ

 

Для строительства агрегатов по производству азотной кислоты низкой и средней мощности CEAMAG предлагает технологию с единым давлением.

Выбор рабочего давления в диапазоне между 600 – 800 кПа абс. зависит от необходимой оптимизации в соответствии с местными условиями и требованиями заказчика.

При более низком низком давлении - в контактном аппарате выше конверсия аммиака, при более высоком – ниже инвестиционные затраты.

Технология хорошо себя зарекомендовала на многочисленных агрегатах по производству азотной кислоты, отличительными характеристиками которых являются длительный период непрерывной работы, стабильность, надежность и простота эксплуатации, оптимизированная эффективность рекуперации тепла и низкие эксплуатационные затраты.

Испарение аммиака

Жидкий аммиак от границы поставки направляется в испаритель E101. Тепло для испарения получается за счёт подогрева водой, поступающей из сети охлаждения абсорбционной колонны С101 и холодильника-конденсатора Е108. Предусмотрен непрерывный отвод жидкого аммиака от основания испарителя Е101, в вспомогательный испаритель E103, чтобы поддерживать концентрацию масла и воды в испарителе Е101. На выходе Е101 газообразный аммиак перегревается и после Е102 направляется в фильтр F103.

Компримирование воздуха

Компримирование требуемого для процесса атмосферного воздуха осуществляется в компрессоре К102, который приводится в действие газовой турбиной К103 и, частично, паровой турбиной К101. Возможно применение турбогруппы с горизонтальным или планетарным расположением типа "Bull Gear".

Эффективная фильтрация в фильтре поз. F101 обеспечивает защиту компрессора и платиновых сеток. Поток воздуха делится на первичный, технологический, направляемый в контактный аппарат R101, и вторичный, направляемый в отбелочную часть С102 абсорбционной колонны С101. В качестве опции для небольших агрегатов возможна замена паровой турбины на электродвигатель.

Смешивание аммиака с воздухом

Соотношение вводимого в технологический воздух аммиака регулируется. Системы контроля и блокировок обеспечивают безопасную эксплуатацию агрегата вне взрывоопасных пределов аммиачно-воздушной смеси. В целях обеспечения хорошего смешения и высокой конверсии на платиновых сетках, смесь проходит через воздушно-аммиачный смеситель М101. На платиноидных сетках аммиак и кислород вступают в реакцию с образованием NO; тепло реакции увеличивает температуру газа после сеток 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, ~2.8 - 4.5 МПа с температурой 420 °C. Уровень давления и степень пароперегрева зависит от выбранной турбины и требований Заказчика,
  • Для подогрева хвостового газа из абсорбционной колонны С101 до входа в реактор селективной очистки R102 и последующего его расширения в газовой турбине K103.

Система рекуперации тепла будет включать следующее оборудование:

  • пароперегреватель поз. E104,
  • котел-утилизатор поз. E105,
  • охладитель нитрозного газа поз. E106,
  • экономайзер поз. E107,
  • холодильник-конденсатор поз. E108.

Расположение теплообменников и компоновка оборудования оптимизируются с целью максимального использования тепла реакции и принимая во внимание инвестиционные расходы заказчика.

Конденсация и абсорбция нитрозного газа, получение азотной кислоты

Холодильник-конденсатор E108, охлаждается водой; часть нитрозного газа и воды конденсируются с образованием слабой азотной кислоты, которая, при помощи насоса Р101, направляется в абсорбционную колонну C101 на тарелку с аналогичной концентрацией кислоты. Нитрозный газ из Е108 подается под первую окислительную тарелку колонны С101.

Абсорбционная колонна состоит из четырех основных секций:

  • нижняя секция с окислительными тарелками, где происходит эффективное окисление нитрозного газа в NO2 и N2O4 до абсорбции,
  • верхняя секция с абсорбционными тарелками, где происходит образование азотной кислоты,
  • промежуточная секция, где происходит аккумуляция оксидов азота с последующим их отводом в отбелочную часть С102 колонны С101,
  • отбелочная секция С102.

Отбелочная секция С102 может быть выполнена и в виде отдельной колонны, в зависимости от условий площадки и мощности агрегата.

На две последних тарелки абсорбционной колонны подается вода: деминерализованная вода поступает на последнюю, а на предпоследнюю можно подать конденсат сокового пара от агрегата аммиачной селитры. В этом случае его pH будет регулироваться перед введением в абсорбционную колонну, чтобы гарантировать кислую среду и отсутствие свободного аммиака. Тепло абсорбции отводится змеевиками, которые погружены в эмульсию на тарелках. Концентрация оксидов азота в хвостовом газе после абсорбционной колонны составляет приблизительно 1000 ppm.

Подогрев хвостового газа, реакторы очистки от N20 и NOx

После абсорбционной колонны, хвостовой газ подогревается паром низкого давления в подогревателе Е109 и, далее, проходит последовательно через холодильники Е110 и Е106, после которых достигается температура, необходимая для очистки от закиси азота N2O. После каталитической полки реактора R102, очищенный от закиси азота газ, поступает на каталитическую полку реактора R103, где происходит очистка от окислов азота. Аммиак для восстановления NOx подается в хвостовой газ с учетом состава и расхода хвостового газа.

После реактора селективной очистки, горячий хвостовой газ, через холодильник Е110, обеспечивающий оптимальную рекуперацию тепла, направляется в газовую турбину К103 и, далее, в атмосферу через дымовую трубу

Опции по экспорту пара и ко-генерации

Система рекуперации тепла может быть легко адаптирована к условиям площадки и требованиям заказчика по использованию теплоты реакции:

  • Паровая турбина может быть заменена на электродвигатель, например, в целях оптимизации экспорта пара,
  • Паровая турбина, потребляющая весь произведенный пар, может использоваться вместе с электрогенератором, для производства электроэнергии, когда экспорт пара не требуется.

В зависимости от требований и конечной температуры на выходе из газовой турбины, возможна установка экономайзера на выходе из турбины для рекуперации части доступного тепла (до степени отсутствия отложения нитритных солей на холодных частях).

 

Основные показатели
1. Концентрация HNO3, % 58 - 62
2. Расходные коэффициенты  
Аммиак : кг/т
(включая NH3 для селективной очистки)
284+2
Платина, до рекуперации, мг/т - брутто 140 – 150
Платина, мг/т после рекуперации 45 – 50
3 Экспорт пара : кг/т
С паровой турбиной
~550
4 Эмиссии N2O / NOx EFMA – BAT (*)

(*) В соответствии с требованиями заказчика.