Более 35 лет опыта в реализации Комплексных проектов по производству удобрений
Запросить стоимость
Линия производства азотной кислоты (100 000-270 000 т/год)
Полная система производства азотной кислоты на основе окисления аммиака для удобрений
Для производства азотной кислоты в основном используется процесс окисления аммиака.
Технологии производства разбавленной азотной кислоты можно классифицировать на пять типов в зависимости от давления окисления аммиака и давления, при котором оксиды азота поглощаются для дальнейшей реакции с водой: технология с атмосферным давлением, комбинированным давлением окисления и поглощения, средним давлением, высоким давлением, двойным давлением.
Качество продукта: соответствует GB/T 337.2-2014 "Промышленная азотная кислота: разбавленная азотная кислота"
Запросить стоимость
Сравнение типов технологий при производстве азотной кислоты
Основные параметры: производство 1 тонны 100% азотной кислоты (HNO₃)
Параметр
Технология с атмосферным давлением
Технология с комбинированным давлением
Технология со средним давлением
Технология с высоким давлением
Технология с двойным давлением
Давление окисления (МПа)
0.11-0.12
0.1
0.4-0.6
0.8-1.3
0.4-0.6
Давление поглощения (МПа)
0.98-1.8
0.4-0.6
0.4-0.6
0.8-1.3
0.8-1.2
Концентрация продукта (%)
40-45
≤50
≤53
≥60
≥60
Потребление аммиака (кг/т)
308-330
280
282-284
288-300
282-284
Потребление платины (мг/т)
60
60-80
120
200
120
Потребление энергии (кВт·ч/т)
/
/
10
25
11.1
Концентрация NOₓ в выходных газах из абсорбера (×10⁻⁶)
5000-10000
2500
1000-1500
2000-2500
200-800
Концентрация NOₓ после очистки газов (×10⁻⁶)
атмосферное поглощение щелочью: 600-1300
атмосферное поглощение щелочью: 400-600
поглощение щелочью под давлением: 200-500
≤200
≤200
Охлаждающая вода (ΔT = 10℃)
/
/
170
176
160
Количество пара от побочных продуктов (т/т)
/
/
0.18
0.3
0.301
Коэффициент эффективности окисления аммиака (%)
/
/
96
94
96.6
Эффективность поглощения NOₓ (%)
/
/
98
99.6
99.8
Примечание:
Значение потребления энергии не включает электричество для освещения, вентиляции или отопления. Для полного процесса производства при высоком давлении потребление энергии включает электричество для системы охлаждения.
Выводы на основе сравнительной таблицы:
Потребление аммиака и платины:
Технология с комбинированным давлением предполагает наименьшее потребление аммиака и платины. За ней следуют технологии со средним и двойным давлением, в то время как технология с высоким давлением характеризуется наибольшим потреблением аммиака и платины.
Капитальные инвестиции:
Технология с высоким давлением требует наименьших инвестиций, за ней следует технология с двойным давлением.
Производственная мощность и масштабируемость:
Технология с высоким давлением и двухдавленностная технология наиболее подходят для крупномасштабного внедрения.
Выбросы отработанных газов:
Технология с двойным давлением является самым оптимальным вариантом для минимизации выбросов.
Заключение:
На сегодняшний день технология с двойным давлением является наиболее передовой при производстве азотной кислоты.
Технология производства с двойным давлением
Преимущества:
Высокая эффективность окисления аммиака (96.6%) с низким потреблением платины (120 мг/т 100% HNO₃ до восстановления платины).
Высокая эффективность поглощения диоксида азота (99.8%), что позволяет достичь концентрации азотной кислоты до 60%.
Очень низкая концентрация NOₓ в отработанных газах после обработки аммиака (≤ 50 ppm).
Восстановление энергии от среднетемпературных отработанных газов; оптимальное сочетание паровой турбины и турбодетантера отработанных газов позволяет восстанавливать около 60% мощности компрессии.
Охлаждающая мощность, получаемая при низкотемпературном испарении аммиака, эффективно используется для охлаждения абсорбера.
Энергия политропного сжатия воздушных компрессоров и компрессоров NOₓ оптимально используется внутри установки.
Пар от побочных продуктов может быть перенаправлен для работы компрессоров и других нужд, что снижает удельное потребление энергии (11.1 кВт·ч/т 100% HNO₃).
Система управления DCS повышает безопасность эксплуатации, улучшает автоматизацию и упрощает управление процессом.
Схема технологического процесса
Описание процесса производства азотной кислоты:
Подготовка смеси аммиака с воздухом
Жидкий аммиак подается в испарители (A и B), где он испаряется с образованием газообразного аммиака. Газообразный аммиак нагревается до температуры выше 100℃ в паровом нагревателе, после чего проходит через газовый фильтр для удаления масла и примесей. Очищенный, он подается в аммиачно-воздушный смеситель, где смешивается с первичным воздухом, сжатым до 0,35 МПа (г), и нагревается приблизительно до 236℃. Концентрация аммиака контролируется на уровне 9,6%, и стабильная смесь аммиак-воздух подается в окислительный реактор.
Окисление аммиака и восстановление тепла
Смесь аммиака с воздухом поступает в верхнюю часть реактора для окисления и равномерно распределяется на платиновом сетчатом катализаторе с помощью распределителя. Каталитическое окисление аммиака происходит по реакции: 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O + Q
В процессе выделяется большое количество тепла, при этом температура реакции поддерживается на уровне приблизительно 860℃. Продукты реакции проходят через пароперегреватель и котел-утилизатор тепла отработанных газов, где образуется перегретый пар с давлением 3,9 МПа и температурой 440℃. Этот пар подается в паровую турбину в составе четырехкомпонентной установки, а избыточный пар выводится во внешнюю паровую сеть.
Окисление NO и восстановление тепла
Газообразный оксид азота, выходящий из котла-утилизатора, проходит через высокотемпературный теплообменник типа газ-газ и экономайзер. Затем он поступает в охладитель воды низкого давления, где газообразный NO охлаждается примерно до 42℃. Одновременно NO окисляется до NO₂ в оборудовании и трубопроводах по следующей реакции: 2NO + O₂ → 2NO₂ + Q
NO₂ вступает в реакцию со сконденсированным водяным паром с образованием разбавленной азотной кислоты. Смесь газ-кислота поступает в газо-жидкостной сепаратор, где разбавленная азотная кислота отделяется и подается в абсорбционную башню. Оставшийся газ NO смешивается со вторичным воздухом из отбельной башни и подается в компрессор для оксидов азота, где сжимается до 1,0 МПа (г).
Во время сжатия температура повышается с 42℃ примерно до 200℃. Тепло сжатия удаляется в предварительном охладителе отработанных газов, подогревая отработанные газы, при этом температура газа NO снижается до 130℃. Затем газообразный NO охлаждается примерно до температуры 40℃ в охладителе воды высокого давления и подается в нижнюю часть абсорбционной башни, где конденсированная кислота смешивается с азотной кислотой.
Абсорбция NOₓ и отбелка азотной кислоты
Оксиды азота абсорбируются водой в абсорбционной башне для получения азотной кислоты с массовой долей 60-65%. Разбавленная азотная кислота направляется в продувочную колонну, где она отбеливается вторичным воздухом, а затем поступает в резервуар для хранения кислоты. Основная реакция абсорбции: 3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO + 142 ккал/кг
Восстановление энергии и выброс отработанных газов
Отработанные газы выходят с верхней части абсорбционной башни и поступают в сепаратор отработанных газов, где удаляется мелкодисперсная жидкость. Газ сначала нагревается примерно до 55℃ в охладителе вторичного воздуха, затем дополнительно нагревается примерно до 155℃ в предварительном нагревателе отработанных газов с использованием газа оксида азота высокого давления. В конечном итоге отработанные газы нагреваются до 360-390℃ в теплообменнике газ-газ и подаются в турбину для расширения отработанных газов, где восстанавливается часть энергии. С помощью данной системы рекуперации энергии можно восстановить более 50% общей мощности компрессии. После каталитической очистки от аммиака концентрация NOₓ в отработанных газах снижается до ≤ 56 ppm (v), и очищенные отработанные газы выводятся через трубопровод отработанных газов.
Основное оборудование:
Четырехкомпонентная установка: паровая турбина, компрессор оксидов азота, воздушный компрессор, турбина для расширения отработанных газов, редуктор и вспомогательное оборудование.
Реактор окисления аммиака:
Верхняя часть: многоуровневый распределитель с перфорированными перегородками;
Средняя часть: корзинчатый держатель с платиновой сеткой;
Нижняя часть: зона перегревания пара и котел для утилизации отходящего тепла с охлаждающими змеевиками на стенках печи.
Абсорбционная башня: оснащена двумя S-образными ситовыми поддонами с одним выходом для жидкости на каждом уровне. Из 32-х поддонов 26 оснащены охлаждающим змеевиком.
Продувочная колонна: колонна с четырьмя ситовыми поддонами.
Более 35 лет опыта в реализации комплексных проектов по производству удобрений
Компания Delandi разрабатывает и производит оборудование для индустрии удобрений. Мы фокусируемся на проектировании процессов, производстве оборудования и повышении производственных показателей. Наша команда опытных профессионалов с глубокими техническими знаниями и компетенциями всегда готова к новым проектам!
