[发明专利]一种生产硝酸的方法

说明书

合成氨和硝酸的集成工艺，包括硝酸的合成，硝酸的合成包括以下步骤：a)对氨流(10)进行催化氧化，得到含氮氧化物的气流(13)；b)使所述气流经受吸收氮氧化物的工艺，提供硝酸和含氮气和残余氮氧化物(16)的尾气(17)；c)使所述第一尾气(17)的至少一部分经受除去氮氧化物的工艺，提供贫氮氧化物的尾气(18)，以及包括通过在氨合成回路中含氢和氮的补充气体的催化转化来合成氨(126，226)，其中所述第二尾气的至少一部分(18b，18d，21)用作氮源以获得所述补充气体(126，226)。

技术领域

本发明涉及硝酸生产领域。

背景技术

硝酸通过氨和氧的反应来合成。

硝酸的合成主要包括以下步骤：用常压氧气对氨进行催化氧化，得到一氧化氮(NO)；将一氧化氮产物氧化成二氧化氮(NO₂)或四氧化二氮 (N₂O₄)；吸收氮氧化物以产生硝酸。氨的催化氧化在下文中也称为氨燃烧。

在氨燃烧期间，少量的氨参与不期望的副反应，导致形成氮氧化物 (N₂O)。

为简单起见，术语氮氧化物表示一氧化氮、二氧化氮、四氧化二氮和一氧化二氮。氮氧化物表示为NO_x。

硝酸合成过程可以分为单压(monopressure或single-pressure)和双压 (分压)。

在单压工艺中，氨燃烧和NO_x吸收在相同的工作压力下进行。它们通常包括中压(2-6bar)工艺和高压(7-11bar)工艺。

在双压工艺中，吸收压力高于燃烧压力。现代的双压设备的特点是 4-6bar的燃烧和9-14bar的吸收。

NO_x吸收步骤在吸收塔中进行，吸收塔从底部提供硝酸，尾气作为塔顶产物。所述尾气主要含有氮(约95-98％mol)，氧(最多4％mol)和残余的NO_x(通常为200-300ppm，在某些情况下为3000ppm或更高)。

所述尾气通常在合适的催化NO_x去除单元中进行NO_x去除步骤，以使大气中的NO_x排放最小。已知几种方法来控制NO_x排放。

最广泛使用的NO_x控制技术是催化还原，因为它允许达到最低水平的残余NO_x，即小于50ppm。催化还原可以分为选择性(称为SCR)或非选择性(称为NSCR)：SCR在所述经处理的尾气中留下一些氨和所有氧，而NSCR留下一些未转化的燃料(例如烃类或氢气)和CO，并且还可能释放一定量的氨和CO₂。

根据现有技术，如此获得的经处理的尾气通常在适当的膨胀机中从吸收塔顶部压力进行功膨胀(work-expanded)至大气压力。

根据预热温度，膨胀机提供硝酸设备的压缩机所需功率的35％至100 ％，通常为70％，即空气压缩机用于单压工艺，并且空气和氮氧化物压缩机用于双压工艺，而余量功率(balance power)由汽轮机或电动机提供。

强烈希望蒸汽轮机或电动机所需的功率最小化。为此目的，尾气被预热并且功膨胀至接近大气压，使得硝酸过程产生足够的蒸汽以覆盖余量，或者仅需要在公用蒸汽锅炉中输入或产生最少量的额外蒸汽。

来自膨胀机的废气基本上含有氮和残余量的其他组分。所述废气通常排放到大气中，这导致氮的损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产硝酸的方法，该方法简单，成本有效，高效且环保。