双加压法稀硝酸生产工艺技术分析

时间:2022-12-01 09:36:54

双加压法稀硝酸生产工艺技术分析

1双加压法稀硝酸生产工艺技术概述

稀硝酸生产工艺的进步,很大程度上依赖于机械制造、材料研发、催化剂技术等快速发展,截至目前,国内的稀硝酸工业生产已经实现了自动化、标准化和经济性。换个角度分析,在不同的技术发展阶段,也产生了相应的生产工艺。从早期的常压法、综合法,到全中压法、全高压法,再到最先进的双加压法,我国的硝酸生产工艺不断进步,但关键要素是通过控制铵的氧化范畴来进行生产。本质上来说,硝酸由于其较活跃的特性,产品生产的关键环节及流程控制,包括原料消耗、生产规模、经济技术等内容,其中,氨的消耗最为明显,其影响了整个硝酸生产过程中成本的85%,由此不难判断加强氨的利用率是提高硝酸工业的重要手段。

1.1常规稀硝酸生产工艺

常规的稀硝酸生产工艺主要是常压法和综合法,这两种方法的执行环境对压力温度要求并不突出,缺点十分明显,例如吸收不充分、硝酸纯度低、尾气排放量大、能源消耗大等。这是由于压力设备技术发展较为落后的前提造成的,目前国内基本淘汰了此类生产方式。

1.2全中压和全高压法

首先,全中压指的是在0.5MPa左右的压力状态下促使氨、氧气、氮气的反应来制造硝酸,工艺流程较为简单,可以显著提升硝酸的转化率。相比于常规的稀硝酸制造工艺而言,方法简单、投资少、占地小、纯度高,单纯地就产品生产而言是十分优越的;但全中压法的显著缺点是,缺乏尾气处理功能,直接排入大气之后会造成严重的酸性气体污染。在上世纪三十年代到四十年代,全中压法是我国主要采用的硝酸技术,目前也面临淘汰。其次,全高压法指的是在.9MPa左右的压力下进行氨、氧气和氮气的化合反应来生产硫酸,这种工艺对设备的抗压性有一定的要求,除此之外和全中压法基本类似;利用全高压法可以实现收集高纯度硝酸的需求,同时减少尾气的排放,但由于压力过大会阻碍氨、氧之间的反应,导致大量的催化剂消耗。1.3双加压法工艺分析很显然,全中压法和全高压法在不同领域的优势,构成了“双加压”的特点。即在条件允许的情况下,采用加中压的方式来提高产量,再采用高压法来提高纯度,两种工艺技术的结合,有效地减少了对生态环境的影响;在双加压法的体系中,催化剂的消耗量与常规技术相当,在可以接受的范围。

2双加压法稀硝酸生产工艺技术特点分析

由于双加压法的各种优势十分明显,国内大部分企业已经完成技术改造,综合分析,主要的特点有以下几方面:第一,氨的利用率转化率高。双加压法装置及生产工艺中,氨是最主要的消耗原材料,在气化炉方面的独特设计可以组织旋涡流的产生,将气体均匀地分布在空间内;内部装置中的分布器保障气体均匀地流经铂网表面,产生较大的温度差,从而提高氨氧化合物、氮氧化合物的转化。第二,减少催化剂的消耗量。由于原料在双加压法工艺中的充分融合,可以提高催化剂的作用,减少催化剂的消耗,从而节省大量的成本。第三,一氧化氮吸收率较高。在硝酸生产过程中,较高的压力能够促使一氧化氮快速氧化,形成不稳定的硝酸根,硝酸中的氮元素含量增加,有利于提升硝酸的纯度(60%左右)。第四,有效降低毒害尾气排放。硝酸生产过程中的氮氧化合物是形成大气污染的主要物质(NOx),而为其的吸收量和反应的深度与压力有很大的关系,压力越大,吸收就越强。

3结语

从上世纪初期开始,我国就展开了稀硝酸的工艺研发和生产,技术的不断改进,不仅实现了产量、质量的提升,也有效控制了能源消耗、环境污染和安全事故的负面问题。随着双加压法工艺的不断完善,我国的稀硝酸生产工艺与世界先进水平日趋一致。从未来发展角度而言,如何提升单位产量是一个重要课题,这与国际先进企业还存在很大的差距。同时,随着我国市场经济体制的确立,如何带动硝酸产业下游发展也是一个产业发展前提条件。因此,双加压法的发展不仅要满足产业需要,更应该从产业链完善的角度出发,实现国内的市场安全性需求。

作者:马银善 单位:青海盐湖元通钾肥有限公司