Описание технологической схемы производства

Наиболее совершенной в настоящее время является комбинированная схема производства разбавленной (неконцентрированной) азотной кислоты. Схема АК-72 — это комбинированная схема, с двумя ступенями давления.

Конверсия аммиака происходит на двухступенчатом катализаторе, состоящем из платиноидных сеток и слоя оксидного катализатора; в основу этой схемы положен замкнутый энерготехнологический цикл. В этой схеме обеспечиваются наиболее оптимальные условия каждой из стадий производства — окисление аммиака и переработка нитрозных газов.

В схеме (рисунок 3) предусмотрено следующее:

выпуск продукции в виде 60%-й азотной кислоты;

тщательная очистка аммиака и воздуха; охлаждение нитрозных газов с промывкой их от нитрата и нитрита аммония;

каталитическая очистка выхлопных газов (остаточное содержание оксидов азота не более 0,008% об.);

использование вторичных энергетических ресурсов (теплота реакции используется для подогрева выхлопных газов перед их каталитической очисткой, а энергия сжатых газов для приводов воздушного и нитрозного компрессов).

Рисунок 3 — Технологическая схема производства азотной кислоты АК-72: 1 — ресивер; 2 — испаритель; 3, 24 — фильтры; 4, 15 — подогреватели; 5 — рекуперационная турбина; 6 — реактор каталитической очистки; 7 — смеситель; 8 — топочное устройство; 9 — продувочная колонна; 10 — абсорбционная колонна; 11, 14 — водяные холодильники; 12, 23 — компрессоры; 13 — газовый промыватель; 16, 18 — холодильники нитрозных газов; 17 — деаэрационная колонна; 19 — котел-утилизатор; 20 — контактный аппарат; 21 — барабан с сепарационным устройством; 22 — смесительная камера; 25 — труба для забора воздуха.

Воздух забирают из атмосферы через трубу 25, очищают от пыли в фильтре 24, сжимают воздушным компрессором 23 до 0,42 МПа и, разделив на два потока, подают в контактный аппарат и подогреватель аммиака. Жидкий аммиак (парожидкостная смесь) через ресивер 1 поступает в испаритель 2, где испаряется при 10−16 °С и давлении 0,6 МПа.

После испарителя газообразный аммиак очищают от масла и механических примесей в фильтре 3 и направляют в подогреватель аммиака 4, где он нагревается до 80 -120 °С воздухом.

Очищенный воздух и аммиак поступают в смесительную камеру 22 контактного аппарата 20. Образующаяся аммиачно-воздушная смесь содержит 9,6−10,0% NH₃. Пройдя тонкую очистку в фильтре, встроенном в контактный аппарат 6, аммиачно-воздушная смесь поступает на двухступенчатый катализатор, состоящий из трех платиноидных сеток и слоя неплатинового катализатора. Нитрозные газы при температуре 840−860 °С поступают в котел-утилизатор 19, расположенный под контактным аппаратом, где за счет их охлаждения получают пар давлением 40 МПа с температурой 440 °C. Котел питают химически очищенной водой, деаэрированной в колонне 17. Деаэрированная вода проходит теплообменник 16, где нагревается нитрозными газами до 150 °C, экономайзер 18 и затем поступает в барабан котла-утилизатора 21.

Нитрозные газы после котла-утилизатора охлаждаются в экономайзере 18, отдают свою теплоту в подогревателе 15 и затем поступают в водяной холодильник 14 для дальнейшего охлаждения до 55 °C. При охлаждении нитрозных газов происходит конденсация паров воды с образованием 40−45%-ной азотной кислоты, которая подается в газовый промыватель 13. Сюда же поступают нитрозные газы.

В промывателе происходит одновременно с охлаждением промывка нитрозных газов от нитрит-нитратных солей и дальнейшая конденсация азотной кислоты. Кислота из нижней части промывателя подается в абсорбционную колонну 10, а нитрозные газы сжимаются в компрессоре 12 до 11−12,6 МПа, нагреваясь при этом до 210−230 °С. После сжатия нитрозные газы охлаждают в холодильнике 16 до 155−165 °С. в холодильнике 11 второй ступени до 60−65 °С и подают в абсорбционную колонну 10. На тарелках колонны расположены земеевики для охлаждения кислоты. Сверху в колонну поступает паровой конденсат (Н₂О) с температурой не выше 40 °C. Снизу колонны выводится 58−60%-ная азотная кислота; она поступает в продувочную колонну 9 для удаления растворенных в ней оксидов азота и далее направляется в хранилище.

Отходящий газ из абсорбционной колонны нагревается в подогревателе (топочном устройстве) 8, смешивается в смесителе 7 с природным газом и подогретый до 480 °C направляется на каталитическую очистку от оксидов азота в реактор. Катализатором очистки служит алюмопалладиевый катализатор АПК-2. После каталитического разложения выхлопные газы, содержащие до 0,008% оксидов азота при температуре 750 °C, поступают в рекуперационную турбину 5, входящую в состав газотурбинного агрегата. Здесь тепловая энергия выхлопных газов преобразуется в механическую с одновременным снижением давления газа до 0,95−1,05МПа. Энергия, вырабатываемая в газовой турбине, используется для привода компрессоров 12 и 23 (нитрозного и воздушного).