【正文】 合金者，如 鉑 99%、銥1%，其活性也很高。由于 鈀的加入可減少銠的用量。鉑的合金一般是鉑和銥、鉑和銠或鉑和鈀的合金，由含 5%～7%的銠的鉑銠合金的特點(diǎn)是活性高、機(jī)械強(qiáng)度大、 鉑損失減小。 鉑系催化劑 [14] 化學(xué)組成 以純鉑作為氨氧化催化劑，在溫度為 800～900℃ 的操作條件下，純鉑催化劑年產(chǎn) 27 萬噸稀硝酸車間的工藝設(shè)計(jì) 16活性并不高，且在強(qiáng)大氣流連續(xù)沖擊下鉑表面變得松弛不平，鉑表面疏松的鉑微粒易被氣流帶走。因此，國內(nèi)外用氨接觸氧化法制造硝酸均用鉑及鉑合金催化劑。用過的催化劑不容易點(diǎn)著，由催化劑節(jié)省的費(fèi)用并不能抵償由于原料氨耗增大所產(chǎn)生的費(fèi)用，因而非鉑系催化劑未能在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。非鉑系催化劑的優(yōu)點(diǎn)是，比較價(jià)廉易得，新制 備的非鉑系催化劑活性往往較高。一類是以金屬鉑為主體的鉑系催化劑。即要尋求一種選擇性催化劑，加速反應(yīng)式（1），同 時(shí)抑制其他反應(yīng)進(jìn)行。如果對反應(yīng)不加任何控制而任其自然進(jìn)行，氨和氧的最終反應(yīng)產(chǎn)物必然是氮?dú)?。列于下表? 表 3 不同溫度下氨氧化或氨分解的平衡常數(shù)（P=）平 衡 常 數(shù)溫度/k 反應(yīng)式（1） 反應(yīng)式（2） 反應(yīng)式（3） 反應(yīng)式（4）300 1041 1047 1056 103500 1026 1028 1034 700 1019 1020 1025 102900 3. 81015 1015 1020 1021100 1011 1012 1016 1031300 1011 1010 1014 1031500 1010 109 1012 104從上表可知，在一定溫度下，幾個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)都很大，實(shí)際上可視為不年產(chǎn) 27 萬噸稀硝酸車間的工藝設(shè)計(jì) 15可逆反應(yīng)。為此，首先要研究這些反應(yīng)的特點(diǎn)，即 討論在什么條件下才有利于一氧化氮的生成。年產(chǎn) 27 萬噸稀硝酸車間的工藝設(shè)計(jì) 144 氨的接觸氧化 氨的接觸氧化原理 [12，13]由于催化劑和反應(yīng)條件不同，氨與氧相互作用可生成不同的產(chǎn)物4NH3+5O2====4NO+6H2O △H= KJ/mol (1)4NH3+4O2====2N2O+6H2O △H=(2)4NH3+3O2====2N2+6H2O △H=(3)以上均為強(qiáng)烈放熱反應(yīng)。年產(chǎn) 27 萬噸稀硝酸車間的工藝設(shè)計(jì) 1360 年代后，硝酸生產(chǎn)的技術(shù)特點(diǎn)是，采用大型化 組，適當(dāng)?shù)奶岣卟僮?壓力。由于本設(shè)計(jì)的生產(chǎn)規(guī)模是年產(chǎn)27 萬噸稀硝酸，而雙加壓 法單機(jī)組生產(chǎn)能力大，適用于較大型硝酸裝置，所以本設(shè)計(jì)選用壓法流程來生產(chǎn)稀硝酸。 表 2 三種稀硝酸生產(chǎn)工藝的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)年產(chǎn) 27 萬噸稀硝酸車間的工藝設(shè)計(jì) 11生產(chǎn)方法 常壓法 加壓法 綜合法項(xiàng)目 常壓法 中壓法 高壓法 常壓氧化加壓吸收 雙加壓法氧化壓力/MPa（絕） ～ ～ 吸收壓力/MPa（絕） ～ ～ 氨氧化率% 96～97 96 ～95 96～97 96酸吸收率% 85～92 98 ～97 96 ～成品酸度% 40～45 50～53 53～55 43～45 58～60尾氣 NOX濃度（103）5～10 ～ ～ ﹤噸酸總氨耗/t ～ ～ ～噸酸鉑耗/g ～ ～ ～ 稀硝酸生產(chǎn)流程的確定盡管稀硝酸生產(chǎn)流程很多，但衡量一個(gè)流程的優(yōu)劣應(yīng)根據(jù)實(shí)際條件的不同，如生產(chǎn)規(guī)模，成品酸濃度要求，氨原料成本及公用工程費(fèi)用等，采用不同流程。衡量一種工藝流程優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，主要是技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和設(shè)備的投資。使氨的 損耗與鉑催化劑的損耗較少，吸收率高，吸收系 統(tǒng)采用高壓，容 積減少，酸濃度高，生 產(chǎn)強(qiáng)度大， 經(jīng)濟(jì)技術(shù) 指標(biāo)最優(yōu)化，生產(chǎn)成本低，尾氣中 NOX 含量低，是徹底的清 潔技術(shù)，符合國 際上的排放要求，基建投資適度，能量回收綜合利用合理，是最具 發(fā)展的流程。我國于 1986 年在山西天脊集 團(tuán)建成 2 套 920t/d 的雙加 壓法生產(chǎn)裝置，形成540Kt/a 規(guī)模，為我國硝酸工業(yè) 的技術(shù)提高起到了推動(dòng) 作用。由于 這種裝置存在氨耗高，電耗高和尾氣排放濃度高等問題，生產(chǎn)方法落后，根據(jù)國家 經(jīng)貿(mào)委的“工商投 資領(lǐng)域制止重復(fù)建 設(shè)目錄（第一批）” ，該法已被列入其中，屬自 1999年 8 月 9 日公布日起不許再建設(shè)的項(xiàng)目。其特點(diǎn)是氨氧化率高， 鉑耗低，吸收系統(tǒng)由于壓力提高，吸收容 積相對縮小，吸收率高，占地面 積、基建投資、特種鋼材用量均較常壓減少，適合于 規(guī)模不大的工廠選擇。該流程中的氨的氧化在常壓下年產(chǎn) 27 萬噸稀硝酸車間的工藝設(shè)計(jì) 10進(jìn)行，氮氧化物的吸收在加壓（～ ）下進(jìn)行。 綜合法氨氧化和氮氧化物吸收分別在兩種不同壓力下進(jìn)行，現(xiàn)有兩類流程：一為常壓氨氧化 加壓 氮氧化物吸收流程；二為中壓氨氧化高壓氮氧化物吸收流程，又稱雙加壓法。生 產(chǎn)成本較高。此法的特點(diǎn)是全過程壓力均由空氣壓縮機(jī)供給，不需特種鋼材的 NOX壓縮機(jī)，流程簡單，設(shè)備布置緊湊，基建投 資少，特種鋼材用量少，生產(chǎn)強(qiáng)度大，吸收率高，產(chǎn)品濃度高，能量回收率高。（2）、高壓法氨氧化和 NOX 吸收均在 ～ 的壓力下進(jìn)行。吸收塔容積小，能量回收率高，缺點(diǎn)是生產(chǎn)強(qiáng)度仍低，氨在加壓 下氧化，氧化率略低，鉑損 失大，尾氣中 NOX 含量略高，仍需要處理才能達(dá)標(biāo)排放。20 世紀(jì) 70 年代以后采用該類方法的生產(chǎn)企業(yè)有興平、烏拉山、年產(chǎn) 27 萬噸稀硝酸車間的工藝設(shè)計(jì) 9大慶、川化、黑化、開化等。（1）、全中壓法氨的氧化和氮氧化物的吸收均在 ～ 壓 力下進(jìn)行。 加壓法氨氧化和氮氧化物吸收均在加壓下進(jìn)行。為減少對大氣的污染并提高氨利用率，需附有堿吸收 NOX 尾氣裝置并副產(chǎn)硝 鹽，即便如此尾氣中 NOX濃度仍很高，不符合目前日益嚴(yán)格的環(huán)境要求。早期硝酸生產(chǎn)多采用這種方法，該工藝流程的特點(diǎn)為系統(tǒng)壓力低，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，工 藝操作穩(wěn)定，氨氧化率高， 鉑耗較低。 常壓法氨的氧化與氮氧化物的吸收均在常壓下進(jìn)行，使用的設(shè)備材質(zhì)有花崗巖、PVC 塑料及不銹鋼。不慎被濃硝酸燒傷皮膚，應(yīng)立即用大量或小蘇打水清洗，并及時(shí)送醫(yī)院救治。電氣 設(shè)備、電線等應(yīng)有耐酸防腐措施。宜單層建筑，不宜設(shè)地下室。盡管硝酸不燃燒，但它是強(qiáng)氧化劑，與金屬粉末、有機(jī)物 質(zhì)等發(fā)生反應(yīng)后，有引起燃燒或爆炸的危險(xiǎn)。氮氧化物和硝酸蒸氣低濃度時(shí)，引起 頭痛、強(qiáng)烈咳嗽、胸悶，嚴(yán)重者出現(xiàn)肺氣腫。 硝酸的毒性、安全和貯運(yùn) [5] 動(dòng)物組織和植物組織受到硝酸的作用即被破壞。此外,硝酸還用于化學(xué)試劑及有色金屬酸洗滌。钚是重要的核燃料，在精制過程中，先將钚轉(zhuǎn)化成 Pu(NO3)4 溶液，再萃取分離。4 制造草酸以農(nóng)作物廢料如玉米蕊、甘蔗渣、谷殼、花生殼等為原料與硝酸反應(yīng)，制取草酸，硝酸與丙烯或乙烯、乙二醇作用也可制取草酸。3 有機(jī)合成原料：濃硝酸可將苯、蒽、萘和其他芳香族化合物硝化制取有機(jī)原料。硝酸鋰熔點(diǎn) 264℃，分解溫度 為 600℃，用于熱交換載體。其用途如下：1 制造化肥：硝酸大部分用于生產(chǎn)硝酸銨和硝酸磷肥。此溶液中含有氯化亞硝酰，并放出游離氯，游離 氯是一種強(qiáng)氧化劑：HNO3+3HCl=NOCl+Cl2+2H2O, 這就是各種金屬包括金、鉑等之所以溶于王水中的原因所在。濃硝酸還是強(qiáng)氧化劑，除金、鉑、 銠、銥外，可將所有金屬氧化。硝酸作為氮的最高價(jià)(+5)水化物，具有很強(qiáng)的酸性，一般情況下 認(rèn)為硝酸的水溶液是完全電離的。非金屬硫、磷、硼能被硝酸氧化成相應(yīng)的酸，碳則被氧化成 CO2。除金、鉑及某些其它稀有金屬外，各種金屬都能與稀硝酸作用生成硝酸鹽，如硝酸銀、硝酸 鈉等。純硝酸是無色透明的發(fā)煙液體 ,一般商品都帶且有微黃色有刺激性氣味。%硝酸為恒沸混合物,具有最高沸點(diǎn) ℃,溶點(diǎn)42℃ (75%HNO3)。硝酸腐蝕性很強(qiáng), 屬一級(jí)無機(jī)酸性腐蝕品，能灼 傷皮膚,也能損害粘膜與呼吸道，與蛋白質(zhì)接觸生成鮮明的黃蛋白酸黃色物質(zhì)。 硝酸的性質(zhì) 硝酸的物理性質(zhì) [2]硝酸(nitric acid)，又名硝鏹水或氮酸。同 時(shí)人們越來越重視環(huán)境保護(hù)。2022 年以來，由于市場需求較旺，硝酸價(jià)格止跌回穩(wěn)， 5 月以來強(qiáng)勢上行，其中華東市場濃硝酸（98%）價(jià)格從 4 月底 2300/噸上升至 5 月上旬的 2350 元/噸。 2022 年上半年， 濃硝酸企 業(yè)外購的合成氨、原料煤、電力、鐵 路運(yùn)價(jià)及各種輔助材料價(jià)格的大幅度上漲，加之因鐵路提速而大增的自備槽車改造和安全評估費(fèi)用，使?jié)庀跛岬纳a(chǎn)成本大幅度上升。進(jìn)入 2022 年，在硝酸下游消費(fèi)穩(wěn)中有增的利好因素下，行業(yè)繼續(xù)保持著較好的增長勢頭，一季度硝酸累 計(jì)產(chǎn)量為 萬噸，同比增長 %，進(jìn)口 480噸出口 1854 噸，表觀消費(fèi) 量為 萬噸，同比增 長 %。世界 濃硝酸的裝置能力如下：表 1 世界濃硝酸裝置能力及產(chǎn)量國別 裝置能力（萬噸/年） 開工率（% ）美國 100加拿大 90墨西哥 66西歐 85日本 80中國 90 92年產(chǎn) 27 萬噸稀硝酸車間的工藝設(shè)計(jì) 4總計(jì) 300 國內(nèi)硝酸工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢從近幾年硝酸行業(yè)發(fā)展來看，在國內(nèi)硝酸鹽行業(yè)超常規(guī)發(fā)展冶金和醫(yī)藥等下游需求快速增長的推動(dòng)下，我國硝酸行業(yè)的發(fā)展步伐大大加快。由于稀硝酸是半成品，其主要用途是用于制造濃硝酸、硝酸銨等，在此，借 濃硝酸在國外的生產(chǎn)情況來反映稀硝酸在國外的生產(chǎn)現(xiàn)狀。年產(chǎn) 27 萬噸稀硝酸車間的工藝設(shè)計(jì) 2年產(chǎn) 27 萬噸稀硝酸車間的工藝設(shè)計(jì) 32 總論 硝酸工業(yè)的概況及發(fā)展趨勢 國外硝酸工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [1]目前各國硝酸工業(yè)的發(fā)展趨勢是隨著合成氨和硝酸磷肥的生產(chǎn)裝置大型化而采用大機(jī)組、大裝置，合理提高系統(tǒng)壓力，提高 產(chǎn) 品濃度，降低原材料及能量的消耗，降低尾氣排放濃度，以減少對大氣的污染。本設(shè)計(jì)是以我兩年來的學(xué)習(xí)和實(shí)踐為依托，在指導(dǎo)老師和參考資料的幫助下完成的，盡管做到集中優(yōu) 點(diǎn)、克服和改善缺點(diǎn)。第二章概述了硝酸的現(xiàn)狀和趨勢、硝酸的物理化學(xué)性質(zhì)、用途和生產(chǎn)發(fā)展等；第三章較詳細(xì)地論述了稀硝酸的三種生產(chǎn)方法和本設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程的確定；第四章、第五章、第六章重點(diǎn)闡述了稀硝酸生產(chǎn)中各個(gè)環(huán)節(jié)的工藝流程及其工藝選擇的原理，并在本設(shè)計(jì)結(jié)尾附有該工藝流程的 CAD 圖；第七章進(jìn)行了物料和能量的工藝計(jì)算；第八章簡單介紹了主要設(shè)備的選型，并在本設(shè)計(jì)結(jié)尾附有氧化爐設(shè)計(jì)圖；第九章介紹了車間的布置的基本要求和原則，并在本設(shè)計(jì)后面附有稀硝酸車間布置圖；第十章介紹了目前處理硝酸尾氣的各種方法，并對這些方法做了合理化選擇；第十一章對本設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面的總結(jié)和討論。本設(shè)計(jì)是根據(jù)系下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書進(jìn)行編寫的，內(nèi)容是年產(chǎn) 27 萬噸稀硝酸車間的工藝設(shè)計(jì)。1目錄1 前言 ...............................................................................................12 總論 ...............................................................................................2 硝酸工業(yè)的概況及發(fā)展趨勢 .................................................................................2 國外硝酸工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ......................................................................2 國內(nèi)硝酸工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ......................................................................2 硝酸的性質(zhì) .............................................................................................................3 硝酸的物理性質(zhì) ..................................................................................................3 硝酸的化學(xué)性質(zhì) ..................................................................................................4 硝酸的用途 .............................................................................................................4 硝酸的毒性、安全和貯運(yùn) .......................................................................................53 稀硝酸生產(chǎn)流程綜述 .....................................................................6 各種生產(chǎn)方法綜述 ............................................................................................