RU2253614C1 - Method of modernization of an installation for production of nitric acid with its increased productivity - Google Patents
Method of modernization of an installation for production of nitric acid with its increased productivity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2253614C1 RU2253614C1 RU2003134381/15A RU2003134381A RU2253614C1 RU 2253614 C1 RU2253614 C1 RU 2253614C1 RU 2003134381/15 A RU2003134381/15 A RU 2003134381/15A RU 2003134381 A RU2003134381 A RU 2003134381A RU 2253614 C1 RU2253614 C1 RU 2253614C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- supercharger
- absorption
- installation
- increase
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Способ относится к модернизации установки производства азотной кислоты по комбинированным схемам с окислением аммиака воздухом под разрежением, сжатием нитрозных газов в нагнетателе с турбодетандором и абсорбцией окислов азота под повышенным давлением, преимущественно 3,5 кг/см2.The method relates to the modernization of the installation of nitric acid production according to combined schemes with the oxidation of ammonia by air under vacuum, compression of nitrous gases in a supercharger with a turboexpander and absorption of nitrogen oxides under increased pressure, mainly 3.5 kg / cm 2 .
Подобного рода установки с относительно невысокой мощностью и давлением на стадии абсорбции 3,5 кг/см2 продолжают в настоящее время эксплуатироваться на ряде предприятий России и стран СНГ.Such plants with relatively low power and pressure at the absorption stage of 3.5 kg / cm 2 continue to be operated at a number of enterprises in Russia and the CIS countries.
Технологическая схема таких установок включает очистку засасываемого из атмосферы воздуха, сжатие смеси воздуха и аммиака, поступающего из газгольдера, в газодувке до давления ~1,08 кг/см2, нагрев аммиачно-воздушной смеси (АВС) нитрозными газами, окисление АВС в контактном аппарате, работающем под небольшим разрежением (200-400 Па), на двухступенчатом катализаторе при температуре 800-820°С, охлаждение горячих нитрозных газов (НГ) в котле-утилизаторе, затем в подогревателе АВС, в холодильнике-промывателе с водяным охлаждением до 45-55°С, смешение охлажденных НГ с дополнительным атмосферным воздухом, которым отдувают от NOx продукционную азотную кислоту, сжатие НГ в центробежном нагнетателе (ННГ) с приводом от электродвигателя и турбодетандора до 3,5-4,1 кг/см2, охлаждение сжатых НГ, абсорбцию окислов азота в абсорбционной колонне, каталитическую очистку хвостовых газов от остатков NOx в реакторе селективной низкотемпературной очистки при температуре ~260-300°С, расширение хвостовых газов в рекуперационной газовой турбине перед сбросом в атмосферу [1, стр.69-78].The technological scheme of such plants includes cleaning the air drawn in from the atmosphere, compressing the mixture of air and ammonia coming from the gas tank in a gas blower to a pressure of ~ 1.08 kg / cm 2 , heating the ammonia-air mixture (ABC) with nitrous gases, oxidizing the ABC in the contact apparatus operating under a small vacuum (200-400 Pa), on a two-stage catalyst at a temperature of 800-820 ° C, cooling of hot nitrous gases (NG) in a waste heat boiler, then in an ABC heater, in a refrigerator-washer with water cooling to 45- 55 ° C, cooling mix associated NG with additional atmospheric air, which is blown off from production of nitric acid from NO x , compression of NG in a centrifugal supercharger (NIS) driven by an electric motor and turboexpander to 3.5-4.1 kg / cm 2 , cooling of compressed NG, absorption of nitrogen oxides in an absorption column, catalytic purification of tail gases from NO x residues in a selective low-temperature purification reactor at a temperature of ~ 260-300 ° С, expansion of tail gases in a recovery gas turbine before discharge into the atmosphere [1, p. 69-78].
По мере износа нитрозного нагнетателя производительность установки снижается; одновременно снижается степень сжатия НГ и концентрация азотной кислоты, что в совокупности отрицательно сказывается на ее себестоимости.As the nitrous blower wears out, the unit's performance decreases; at the same time, the degree of compression of NG and the concentration of nitric acid decrease, which in the aggregate negatively affects its cost.
Поэтому в настоящее время актуальной является задача модернизации этих установок с повышением непроизводительности сверх проектной в пределах повышения давления, допустимого прочностными характеристиками аппаратов стадии абсорбции.Therefore, at present, the urgent task is to modernize these plants with an increase in over-design productivity over the design range within the pressure increase allowed by the strength characteristics of the absorption stage apparatuses.
В течение многолетней эксплуатации этих установок производились частичные модернизации с целью повышения концентрации азотной кислоты (установка холодильника НГ на входе в абсорбционную колонну), снижения содержания окислов азота в хвостовых газах на выходе из абсорбционной колонны (охлаждение части тарелок захоложенной до +5°С водой); установка реактора селективной каталитической очистки хвостовых газов до остаточного содержания NOx 0,005 об.% [см. 2, стр.63-66].During the long-term operation of these plants, partial modernizations were carried out in order to increase the concentration of nitric acid (installing an NG cooler at the entrance to the absorption column), to reduce the content of nitrogen oxides in the tail gases at the exit of the absorption column (cooling a part of the plates with water cooled to + 5 ° C) ; installation of a reactor for selective catalytic treatment of tail gases to a residual content of NO x of 0.005 vol.% [see 2, pp. 63-66].
Указанными модернизациями решали разрозненно частные задачи, без увеличения производительности агрегатов, что приводило к повышению себестоимости азотной кислоты.The indicated modernizations solved fragmented private problems without increasing the productivity of the units, which led to an increase in the cost of nitric acid.
Целью настоящего изобретения является способ модернизации установки 3,5 ати с увеличением производительности максимально на 20% с одновременным повышением концентрации азотной кислоты с 47-49% до 50-53% HNO3, снижением содержания оксидов азота в хвостовых газах после колонны до 0,1-0,11 об.%. Как следствие, снижаются расходы аммиака, электроэнергии, обессоленной воды на 1 т НNО3, себестоимость продукции.The aim of the present invention is a method of modernizing the installation of 3.5 ati with an increase in productivity by a maximum of 20% while increasing the concentration of nitric acid from 47-49% to 50-53% HNO 3 , reducing the content of nitrogen oxides in the tail gases after the column to 0.1 -0.11 vol.%. As a result, the costs of ammonia, electricity, demineralized water are reduced by 1 ton of HNO 3 , and the cost of production.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что для достижения указанной цели повышают давление нитрозных газов на всасе нитрозного нагнетателя одним из следующих способов:The essence of the present invention lies in the fact that to achieve this goal increase the pressure of nitrous gases at the inlet of the nitrous supercharger in one of the following ways:
- установкой новой газодувки аммиачно-воздушной смеси с более высоким давлением на нагнетании или дополнительной к существующей;- installation of a new gas blower of ammonia-air mixture with a higher pressure at the discharge or additional to the existing one;
- установкой газодувки на линии нитрозных газов после охлаждения до 40-50°С в холодильнике-промывателе;- installation of a gas blower on a line of nitrous gases after cooling to 40-50 ° C in a refrigerator-washer;
- снижением гидравлического сопротивления аппаратов и устройств на трубопроводах от воздухозабора из атмосферы до всаса нитрозных газов нагнетателем (ННГ).- reducing the hydraulic resistance of apparatuses and devices on pipelines from the air intake from the atmosphere to the absorption of nitrous gases by a supercharger (NIS).
При повышении давления НГ на всасе нагнетателя повышается его производительность и степень сжатия согласно аэродинамическим характеристикам нагнетателя 541-41-1 (см. фиг.3-6), который установлен в модернизируемых установках. Наибольшее увеличение давления на всасе ННГ достигается при установке дополнительной (или новой с более высоким напором) газодувки на линии аммиачно-воздушной смеси или новой газодувки на линии нитрозных газов.With increasing NG pressure at the inlet of the supercharger, its productivity and compression ratio increase according to the aerodynamic characteristics of the supercharger 541-41-1 (see FIGS. 3-6), which is installed in modernized installations. The greatest increase in pressure at the inlet of the NIS is achieved by installing an additional (or new with a higher pressure) gas blower on the ammonia-air mixture line or a new gas blower on the line of nitrous gases.
Авторам настоящего изобретения неизвестны способы модернизации с повышением производительности установок по комбинированной схеме с окислением аммиака воздухом под разрежением, и с абсорбцией окислов азота под средним давлением 3-5 кг/см2, в которых с целью интенсификации повышалось давление нитрозных газов на всасе нитрозного нагнетателя.The authors of the present invention are not aware of modernization methods with increasing the productivity of plants according to a combined scheme with ammonia oxidation by air under vacuum, and with absorption of nitrogen oxides under an average pressure of 3-5 kg / cm 2 , in which, to intensify, the pressure of nitrous gases at the inlet of the nitrous supercharger was increased.
Неизвестны также установки с окислением аммиака под разрежением, которые изначально имели избыточное давление на всасе ННГ.Units with ammonia oxidation under vacuum, which initially had excess pressure at the suction of the NIS, are also unknown.
В современных крупнотоннажных установках по комбинированной схеме окисления аммиака производят под давлением 3-5 кг/см2, а абсорбцию окислов азота под давлением 9-15 кг/см2 [2]. Поэтому авторы не могут указать близкий аналог предлагаемого способа модернизации установок по комбинированной схеме с окислением под разрежением и вообще любых установок получения азотной кислоты.In modern large-capacity plants, according to the combined scheme of ammonia oxidation, they are produced under a pressure of 3-5 kg / cm 2 , and nitrogen oxides are absorbed under a pressure of 9-15 kg / cm 2 [2]. Therefore, the authors cannot indicate a close analogue of the proposed method for the modernization of plants according to the combined scheme with oxidation under vacuum and in general any plants for the production of nitric acid.
Одним из существенных признаков настоящего изобретения является ограничение верхнего уровня повышения давления на всасе ННГ давлением 1,02-1,05 кг/см2, что связано с прочностными характеристиками аппаратов стадии абсорбции и аэродинамическими характеристиками нитрозного нагнетателя 540-41-1. В качестве определяющего аппарата принята абсорбционная колонна, прочность которой, согласно паспортным данным, допускает в верхней части аппарата давление не более 4 кг/см2. Согласно произведенным расчетам, при максимальной производительности агрегата азотной кислоты 6,9 т/час (на 20% выше проектной, предельно допустимой для модернизируемой установки), то есть при расходе через колонну 29500 м3/час НГ потеря давления в тракте "ННГ - окислитель-подогреватель хвостовых газов - холодильник - нижняя часть абсорбционной колонны" составляет ~ 0,8 кг/см2. Поэтому допустимое давление на нагнетании ННГ после интенсификации принято 4,8 кг/см2.One of the essential features of the present invention is the limitation of the upper level of pressure increase at the NIS intake with a pressure of 1.02-1.05 kg / cm 2 , which is associated with the strength characteristics of the devices of the absorption stage and the aerodynamic characteristics of the nitrous supercharger 540-41-1. An absorption column is adopted as the determining apparatus, the strength of which, according to the passport data, allows a pressure of not more than 4 kg / cm 2 in the upper part of the apparatus. According to the calculations, at a maximum productivity of the nitric acid aggregate of 6.9 t / h (20% higher than the design maximum permissible for the modernized installation), that is, at a flow rate of 29,500 m 3 / h of NG through the column, the pressure loss in the NIS - oxidizer path - tail gas heater - refrigerator - lower part of the absorption column "is ~ 0.8 kg / cm 2 . Therefore, the permissible pressure at the injection of the NIS after intensification is 4.8 kg / cm 2 .
Согласно аэродинамическим характеристикам нагнетателя 540-41-1, такое давление при указанном выше расходе газа достигается при температуре 40°С и давлении на всасе 1,02 кг/см2, а при 60°С - 1,05 кг/см2.According to the aerodynamic characteristics of the supercharger 540-41-1, such pressure at the gas flow rate indicated above is reached at a temperature of 40 ° C and an inlet pressure of 1.02 kg / cm 2 , and at 60 ° C - 1.05 kg / cm 2 .
Повышение давления нитрозных газов на всасе ННГ может быть произведено по двум схемам:An increase in the pressure of nitrous gases at the inlet of the NIS can be made according to two schemes:
- первая схема - повышение давления аммиачно-воздушной смеси (ABC) в голове установки. Уровень повышения давления АВС для получения давления нитрозного газа на всасе ННГ в пределах 1,02-1,05 кг/см2 с учетом потерь на сопротивление тракта АВС “газодувка АВС - газопроводы - подогреватель АВС - регулирующие заслонки - фильтр АВС” в конце пробега и тракта нитрозного газа “низ контактного аппарата - котел - утилизатор - подогреватель АВС - холодильники-промыватели - узел смешения с воздухом - газопроводы”, согласно расчетам составляет 0,12 кг/см2. Для этого можно установить новую газодувку, но предпочтительнее последовательно с существующей газодувкой ТГ-500-1,08 установить такую же газодувку, что, кроме уменьшения объема капиталовложения, позволяет экономично решать проблему пуска контактного аппарата под разрежением (включением только одной газодувки). По этой схеме в номинальном режиме контактный аппарат для окисления аммиака будет работать под давлением 1,125 кг/см2;- The first scheme is to increase the pressure of the ammonia-air mixture (ABC) in the installation head. The ABC pressure increase level to obtain the nitrous gas pressure at the NIS intake within 1.02-1.05 kg / cm 2 taking into account the resistance losses of the ABC path “ABC gas blower - gas pipelines - ABC heater - control dampers - ABC filter” at the end of the run and nitrous gas path “bottom of the contact apparatus — boiler — utilizer — heater ABC — refrigerators-washers — mixing unit with air — gas pipelines”, according to calculations, is 0.12 kg / cm 2 . To do this, you can install a new gas blower, but it is preferable to install the same gas blower in series with the existing TG-500-1,08 gas blower, which, in addition to reducing the amount of investment, allows you to economically solve the problem of starting the contact apparatus under vacuum (turning on only one gas blower). According to this scheme, in the nominal mode, the contact apparatus for the oxidation of ammonia will operate at a pressure of 1.125 kg / cm 2 ;
- вторая схема - сжатие охлажденных до 45-55°С нитрозных газов после холодильников-промывателей газодувками с общим напором 0,1-0,12 кг/см2. Газодувки должны быть изготовлены из нержавеющей стали. По этой схеме контактные аппараты работают под разрежением.- the second scheme is the compression of nitrous gases cooled to 45-55 ° C after refrigeration washers with gas blowers with a total pressure of 0.1-0.12 kg / cm 2 . Blowers must be made of stainless steel. According to this scheme, contact devices operate under vacuum.
Настоящее изобретение включает и модернизацию установки без дополнительных нагнетающих устройств; в этом варианте повышение давления нитрозных газов на всасе ННГ осуществляется путем снижения гидравлического сопротивления аппаратов и устройств на тракте до ННГ.The present invention includes the upgrade of the installation without additional pumping devices; in this embodiment, an increase in the pressure of nitrous gases at the inlet of the NIS is carried out by reducing the hydraulic resistance of the apparatus and devices on the tract to the NIS.
На тракте аммиачно-воздушной смеси снижение потерь давления газа может быть достигнуто:On the path of the ammonia-air mixture, a reduction in gas pressure losses can be achieved:
- изменением конструкции фильтра воздуха и заменой фильтрующего материала на материал с меньшим сопротивлением;- changing the design of the air filter and replacing the filter material with a material with lower resistance;
- исключением дроссельной заслонки на линии АВС;- exception throttle on the ABC line;
- установкой второго подогревателя АВС, что дает еще и снижение сопротивления по тракту нитрозного газа;- installation of a second heater ABC, which also gives a decrease in resistance along the path of nitrous gas;
- изменением конструкции и заменой фильтрующего материала в фильтре АВС.- design changes and replacement of filter material in the ABC filter.
Согласно ориентировочным расчетам это может дать снижение потерь давления в линиях АВС и НГ до 400-500 мм в. ст. В этом варианте сохраняется разрежение на всасе ННГ, и повышение производительности достигнет не более 8% от проектной.According to rough calculations, this can give a reduction in pressure loss in the ABC and NG lines to 400-500 mm c. Art. In this embodiment, a vacuum is maintained at the suction of the NIS, and the increase in productivity will reach no more than 8% of the design.
Ниже приводятся примеры осуществления настоящей изобретения по схемам с установкой дополнительных нагнетательных устройств.The following are examples of the implementation of the present invention according to schemes with the installation of additional discharge devices.
Пример 1 (фиг.1).Example 1 (figure 1).
Воздух, забираемый из атмосферы, фильтруется в фильтре 1. Аммиачно-воздушная смесь, сжатая в существующей газодувке (поз.2) под давлением 1,06-1,08 кг/см2 подается на всас вновь устанавливаемой газодувки (поз.3) с производительностью до 30000 м3/час и напором до 0,12 кг/см2 в условиях всаса (температура - 20-35°С, давление 1,06-1,08 кг/см2). Во вновь устанавливаемой газодувке давление АВС повышается до 1,18-1,2 кг/см2. Подогрев АВС и охлаждение нитрозных газов производится в существующем технологическом оборудовании. Подогретая АВС подается в контактный аппарат (поз.4), который переводится на режим работы под давлением до 1,125 кг/см2. Для этого контактный аппарат реконструируется с целью повышения его герметичности. Нитрозный газ охлаждается в существующих аппаратах и поступает на всас нитрозного нагнетателя (поз.5) под давлением 1,02-1,05 кг/см2. Сжатые до 4,7-4,8 кг/см2 нитрозные газы направляются далее на переработку в отделение абсорбции, в котором при необходимости производятся работы по обеспечению эксплуатации аппаратов под этим давлением. В связи с переходом на режим работы с разрежения на избыточное давление на всасе нитрозного нагнетателя для подачи добавочного воздуха и продувочных газов из колонны продувки (поз.6) азотной кислоты от растворенных оксидов азота, устанавливается вентилятор (поз.7), который подает воздух под напором, большим, чем избыточное давление на всасе ННГ на величину сопротивления продувочной колонны и системы трубопроводов.Air taken from the atmosphere is filtered in
Пример 2 (фиг.2).Example 2 (figure 2).
В этом варианте модернизации установки после охлаждения нитрозных газов в холодильниках-промывателях до 50-55°С повышение давления нитрозных газов от 0,92-0,93 кг/см2 до 1,02-1,05 кг/см2 производится газодувками (поз. 1). На всас этих газодувок поступает добавочный и продувочный воздух, который до модернизации подавался на всас нитрозного нагнетателя. По этому варианту не требуется герметизация контактного аппарата.In this embodiment, the modernization of the installation after cooling of nitrous gases in refrigerator-washers to 50-55 ° C increases the pressure of nitrous gases from 0.92-0.93 kg / cm 2 to 1.02-1.05 kg / cm 2 by gas blowers ( item 1). At the inlet of these gas blowers, additional and purge air enters, which before modernization was supplied to the inlet of the nitrous supercharger. This option does not require sealing of the contact apparatus.
Далее нитрозные газы сжимаются в нитрозном нагнетателе 2 до давления 4,7-4,8 кг/см2 и поступают в систему абсорбции.Next, nitrous gases are compressed in a
Модернизация установки по вариантам, описанным в примерах 1 и 2, обеспечивает повышение производительности на 15-20% от исходной до модернизации, при этом 20% повышения производительности относится к верхнему пределу повышения давления на всасе нитрозного нагнетателя до 1,05 кг/см2.The modernization of the installation according to the options described in examples 1 and 2, provides an increase in productivity by 15-20% from the initial to modernization, while a 20% increase in productivity relates to the upper limit of the increase in pressure at the inlet of the nitrous supercharger to 1.05 kg / cm 2 .
Модернизация установки без использования дополнительных газодувок на линиях аммиачно-воздушной смеси или нитрозных газов, но со снижением потерь давления по тракту АВС и нитрозных газов до всаса нитрозного нагнетателя за счет технических решений, описанных выше позволяет повысить производительность установки на 8%.The modernization of the installation without the use of additional gas blowers on the lines of ammonia-air mixture or nitrous gases, but with a decrease in pressure losses along the ABC path and nitrous gases to the suction of the nitrous supercharger due to the technical solutions described above, allows to increase the plant productivity by 8%.
Приведенные примеры иллюстрируют сущность изобретения, но не ограничивают его.The above examples illustrate the essence of the invention, but do not limit it.
Литература:Literature:
1. Справочник азотчика, том 2. М.: Химия, 1969, стр.69-781. The Nitrogen Handbook,
2. Справочник азотчика, издание 2, книга 2. М.: Химия, 1987, стр.63-66.2. The Nitrogen Handbook,
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003134381/15A RU2253614C1 (en) | 2003-11-28 | 2003-11-28 | Method of modernization of an installation for production of nitric acid with its increased productivity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003134381/15A RU2253614C1 (en) | 2003-11-28 | 2003-11-28 | Method of modernization of an installation for production of nitric acid with its increased productivity |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003134381A RU2003134381A (en) | 2005-05-20 |
RU2253614C1 true RU2253614C1 (en) | 2005-06-10 |
Family
ID=35820102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003134381/15A RU2253614C1 (en) | 2003-11-28 | 2003-11-28 | Method of modernization of an installation for production of nitric acid with its increased productivity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2253614C1 (en) |
-
2003
- 2003-11-28 RU RU2003134381/15A patent/RU2253614C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Справочник азотчика, изд.2, книга 2 М, Химия, 1987, с.63-66. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003134381A (en) | 2005-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1039115B1 (en) | Gas turbine system | |
CN109173558B (en) | Low-energy-consumption carbon dioxide capturing and sealing technology and system | |
RU2564273C2 (en) | Method of obtaining sulphuric acid by means of hydrogen sulphide | |
CN102913919A (en) | Method for purifying high-concentration organic waste gas | |
US3389972A (en) | Inert gas generator | |
CN103980094A (en) | Process for preparing methanol from tail gas of calcium carbide furnace | |
WO2021227489A1 (en) | Nitrogen-hydrogen shielding gas separation system and method for steel rolling annealing furnace | |
CN112815719B (en) | On-site oxygen-generating and gas-supplying device and method for kiln of cement plant | |
RU2559467C2 (en) | Method for decreasing of co2 emissions in combustion gaseous products and industrial plants to this end | |
RU2253614C1 (en) | Method of modernization of an installation for production of nitric acid with its increased productivity | |
CN210159582U (en) | Petroleum industry tail gas pressurization recovery system | |
CN203021291U (en) | Hydrogen recycling and purifying device of stainless steel band continuous bright heat treatment furnace | |
CN112403181B (en) | Flue gas desulfurization and denitrification treatment system and method | |
CN204702505U (en) | Perhydro bell-type annealing furnace hydrogen recycling device | |
RU2434841C2 (en) | Method of processing oxidation reaction waste gases and extracting power therefrom | |
US4330520A (en) | Process and apparatus for preventing NOx emissions after emergency shutdowns of plants for the manufacture of nitric acid | |
CN209322470U (en) | A kind of space division system heated using oxygenation pipeline | |
CN211328914U (en) | Composite catalytic desulfurization system | |
US4081511A (en) | Process for removing nitric oxides from processing exhaust gases | |
CN102080920B (en) | Method for separating nitrogen oxides from industrial waste gas by low-temperature refrigerators | |
CN110332558B (en) | Pressurization oxygen boosting flue gas desulfurization denitration demercuration system | |
RU2536949C1 (en) | Method for intensification of apparatus for producing non-concentrated nitric acid | |
CN217578992U (en) | Annealing furnace protection gas circulation system and annealing furnace unit | |
CN115430262B (en) | Device and method for recycling nitrous gases | |
CN105483330A (en) | Vacuum system for vacuum degassing smelting furnace, and control method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071129 |