年產(chǎn)2萬噸稀硝酸工藝設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁
【正文】 及放假時(shí)間，全年的生產(chǎn)時(shí)間為300 天，即7200h；~%（V/V） ；以氨計(jì)，全廠收率為 98％；氧化反應(yīng)收率為96％；生產(chǎn)的硝酸濃度為 50~53%（W/W）；尾氣組成中含 ~％（V/V）的 NO[15] 。 反應(yīng)４：NO(g)+ 1/2O2(g) →NO2(g) △Hro=57120kJ/kmol氨的進(jìn)口濃度取為11%（V/V），故供給的空氣量為100/11100=909 kmol空氣組成: 79%N2 , 21%O2（V/V）所以進(jìn)入氧化爐的氧和氮的流量:氧(O2)=909=191kmol氮(N2)=909=718 kmol未反應(yīng)的氧，即出口物流中的氧=191－123 = 68kmol出口物流中的氮為空氣中的氮和氨氧化反應(yīng)中生成的氮的總和?？偭康挠?jì)算，可校核物料平衡的計(jì)算。冷卻—冷凝器的平衡 進(jìn)口物料與氧化爐出口物流 4 組成相同。在 40℃，45%硝酸液面上水的蒸氣壓力為 ，總壓取 450KPa。這樣在出口物流中未反應(yīng)的氧可以由單元氮氧化物及氧的平衡式計(jì)算得到。氣體總流量（忽略水）++20+720=,水的摩爾分率估計(jì)為：103，所以水蒸汽= 103 = kmol冷凝水= = kmol應(yīng)用此值重新計(jì)算，可以得到更好的近似值。物料(6)組成為：圖4進(jìn)入吸收塔進(jìn)口物流中：一氧化氮(NO)為 ，氧(O2) 將物流中一氧化氮(NO)氧化為二氧化氮(NO2)所需的氧，根據(jù)反應(yīng)式(4),得氧(O2) 。25℃時(shí)，吸收器壓力為 450MPa，則 水的摩爾分率為：103尾氣中的水為（+）103 = 物流（11），所需的水：除在尾氣中允許的一氧化氮(NO)量外，吸收氮氧化物等于生成硝酸(HNO3), （反應(yīng)式 6） (+) = kmol = 由反應(yīng) 6,化學(xué)計(jì)量計(jì)算所需的水為： () 2 = kmol 離開吸收器的酸濃度取為 52%（W/W） ，稀釋水為 ()/= kg = kmol 因此，包括進(jìn)口物流（6）中的水蒸氣，而不計(jì)二次空氣的少量水，則總水量為： ++ = 計(jì)算結(jié)果，物流組成如下：表4總量校核： 物流(6)+(8)= (9)?+= =(相近) 物流(9)+(11)= (10)+(12)? + 4950 = + =（接近） 從冷凝器 HNO3 = kmol = kg H2O = = 從吸收器 HNO3 = kmol = kg H2O = kmol = kg總量 HNO3 = + = H2O = + = 因此 HNO3 + H2O = kg混酸濃度 =( )100% = % 表5總收率可由氮平衡計(jì)算得到： 收率=(生產(chǎn)硝酸( HNO3)中的氮（N 2）Kmol) / (料液氨（NH3） 中的氮（N2）Kmol )100%= ( / 2 )/(100/2)=% 本設(shè)計(jì)任務(wù)是生產(chǎn)2 萬噸/年 （52%）的稀硝酸， 換算成 100%的硝酸則是 萬噸/每年；年生產(chǎn)時(shí)間為7200h[16]。取中間冷卻器氣體出口溫度為 60℃，在等功情況下，中間級(jí)壓力為雖然中間壓力取為 ，每段功并不嚴(yán)格相等，尤其是進(jìn)口溫度變化時(shí)，但是兩段的功是接近的。在 下的飽和溫度為 0℃，假設(shè)進(jìn)入氣化器的料液溫度為 15℃，則氨不需要汽化即可。本設(shè)計(jì)采用的是中壓式氧化爐，中壓式氧化爐目前常使用的是：氧化爐直流式廢熱鍋爐聯(lián)合裝置和雙加 壓法氧化爐與廢熱鍋爐聯(lián)合裝置。 氨空氣混合氣由氧化爐頂部通入，經(jīng)氣體分布板、鋁環(huán)和不銹鋼環(huán)填充層，使氣體均布于鉑網(wǎng)上。廢熱鍋爐的管板采用橢圓形 結(jié)構(gòu)，以改善熱補(bǔ)償能力。d（NH3），因此完全可以滿足生產(chǎn)需求。本設(shè)計(jì)采用加壓吸收塔，加壓吸收通常都 采用篩板塔，一般內(nèi)裝塔板 30～40 塊。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排約束性指標(biāo)和適應(yīng)NOx新標(biāo)準(zhǔn)的要求，下面著重分析了我國硝酸工業(yè)生產(chǎn)中，硝酸尾氣NOx的處理方法及其治理措施。近年來對濕法吸收進(jìn)行了一些改進(jìn)，還提出了用新 型的活性溶液作吸收劑的方法，如采用酸性尿素溶液或高錳酸鉀溶液作吸收劑 等。堿液吸收中采用 Mg(OH)2 的懸浮水溶液作吸收劑是較新的方法。利用硫酸尾氣回收的排出液(亞硫酸銨和亞硫酸氫銨)來洗滌硝酸尾氣中的 NOx 達(dá)到較好的綜合效果,吸收率可達(dá) 75%以上。在硝酸中添加釩鹽,用來吸收尾氣中的 NO,使后者氧化、吸收生成硝酸。（二）催化還原法催化還原法的特點(diǎn)是脫除NOX 效率高，并且不存在濕法吸收伴隨產(chǎn)生廢液或副產(chǎn)品的處理問題。a選擇性還原法250～350℃下進(jìn)行，還原劑為 NH3,發(fā)生以下三個(gè)反應(yīng): 4NH3+6NO→5N2+6H2O+（1） 8NH3+6NO2→7N2+12H2O+（2） 4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O （3）此外還有極少量 NO 和 N2O 生成。反應(yīng)式可表達(dá)如下: 2H2+O2===2H2O (1) H2+NO2===NO+H2O (2) 2H2+2NO===N2+2H2O (3) CH4+4NO2=4NO+CO2+2H2O (4) CH4+4NO=2N2+CO2+2H2O (5) CH4+2O2=CO2+2H2O (6)上列(6)式中,(1)和(4)是供熱反應(yīng),(2)和(5)為脫除 NO2(稱為脫色反應(yīng))的 反應(yīng),(3)和(6)為消毀反應(yīng),如果燃料氣不足,只能使 NO2 還原為 NO 并燒去一部分 O2。 六 總 結(jié)我國是硝酸生產(chǎn)的大國,正在逐步向硝酸強(qiáng)國邁進(jìn),雙加壓法是世界公認(rèn)的最先進(jìn)的生產(chǎn)工藝,相信在設(shè)備廠家,設(shè)計(jì)院以及生產(chǎn)企業(yè)間的相互合作和共同努力下,通過對國外先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的引進(jìn)和創(chuàng)新,我國硝酸工業(yè)的技術(shù)水平將會(huì)不斷提高,逐步達(dá)到國際先進(jìn)水平。[M]. 110~114.[9] [M]. 報(bào),2010，（03）： 19~23.[10] 韓冬冰主編.《化工工藝學(xué)》[M]. 北京中國石化出版社. 2005 [S]：32~37.[11] 時(shí)鈞等主編.《化學(xué)工程手冊》（第二版）[M]. 北京化學(xué)工業(yè)出版社. 2007：477 ~489. [12] [美]E不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。
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