雙加壓法稀硝酸生產工藝技術分析論文
1雙加壓法稀硝酸生產工藝技術概述
稀硝酸生產工藝的進步,很大程度上依賴於機械製造、材料研發、催化劑技術等快速發展,截至目前,國內的稀硝酸工業生產已經實現了自動化、標準化和經濟性。換個角度分析,在不同的技術發展階段,也產生了相應的生產工藝。從早期的常壓法、綜合法,到全中壓法、全高壓法,再到最先進的雙加壓法,我國的硝酸生產工藝不斷進步,但關鍵要素是透過控制銨的氧化範疇來進行生產。本質上來說,硝酸由於其較活躍的特性,產品生產的關鍵環節及流程控制,包括原料消耗、生產規模、經濟技術等內容,其中,氨的消耗最爲明顯,其影響了整個硝酸生產過程中成本的85%,由此不難判斷加強氨的利用率是提高硝酸工業的重要手段。
1.1常規稀硝酸生產工藝
常規的稀硝酸生產工藝主要是常壓法和綜合法,這兩種方法的`執行環境對壓力溫度要求並不突出,缺點十分明顯,例如吸收不充分、硝酸純度低、尾氣排放量大、能源消耗大等。這是由於壓力設備技術發展較爲落後的前提造成的,目前國內基本淘汰了此類生產方式。
1.2全中壓和全高壓法
首先,全中壓指的是在0.5MPa左右的壓力狀態下促使氨、氧氣、氮氣的反應來製造硝酸,工藝流程較爲簡單,可以顯著提升硝酸的轉化率。相比於常規的稀硝酸製造工藝而言,方法簡單、投資少、佔地小、純度高,單純地就產品生產而言是十分優越的;但全中壓法的顯著缺點是,缺乏尾氣處理功能,直接排入大氣之後會造成嚴重的酸性氣體污染。在上世紀三十年代到四十年代,全中壓法是我國主要採用的硝酸技術,目前也面臨淘汰。其次,全高壓法指的是在.9MPa左右的壓力下進行氨、氧氣和氮氣的化合反應來生產硫酸,這種工藝對設備的抗壓性有一定的要求,除此之外和全中壓法基本類似;利用全高壓法可以實現收集高純度硝酸的需求,同時減少尾氣的排放,但由於壓力過大會阻礙氨、氧之間的反應,導致大量的催化劑消耗。1.3雙加壓法工藝分析很顯然,全中壓法和全高壓法在不同領域的優勢,構成了“雙加壓”的特點。即在條件允許的情況下,採用加中壓的方式來提高產量,再採用高壓法來提高純度,兩種工藝技術的結合,有效地減少了對生態環境的影響;在雙加壓法的體系中,催化劑的消耗量與常規技術相當,在可以接受的範圍。
2雙加壓法稀硝酸生產工藝技術特點分析
由於雙加壓法的各種優勢十分明顯,國內大部分企業已經完成技術改造,綜合分析,主要的特點有以下幾方面:第一,氨的利用率轉化率高。雙加壓法裝置及生產工藝中,氨是最主要的消耗原材料,在氣化爐方面的獨特設計可以組織旋渦流的產生,將氣體均勻地分佈在空間內;內部裝置中的分佈器保障氣體均勻地流經鉑網表面,產生較大的溫度差,從而提高氨氧化合物、氮氧化合物的轉化。第二,減少催化劑的消耗量。由於原料在雙加壓法工藝中的充分融合,可以提高催化劑的作用,減少催化劑的消耗,從而節省大量的成本。第三,一氧化氮吸收率較高。在硝酸生產過程中,較高的壓力能夠促使一氧化氮快速氧化,形成不穩定的硝酸根,硝酸中的氮元素含量增加,有利於提升硝酸的純度(60%左右)。第四,有效降低毒害尾氣排放。硝酸生產過程中的氮氧化合物是形成大氣污染的主要物質(NOx),而爲其的吸收量和反應的深度與壓力有很大的關係,壓力越大,吸收就越強。
3結語
從上世紀初期開始,我國就展開了稀硝酸的工藝研發和生產,技術的不斷改進,不僅實現了產量、質量的提升,也有效控制了能源消耗、環境污染和安全事故的負面問題。隨着雙加壓法工藝的不斷完善,我國的稀硝酸生產工藝與世界先進水平日趨一致。從未來發展角度而言,如何提升單位產量是一個重要課題,這與國際先進企業還存在很大的差距。同時,隨着我國市場經濟體制的確立,如何帶動硝酸產業下游發展也是一個產業發展前提條件。因此,雙加壓法的發展不僅要滿足產業需要,更應該從產業鏈完善的角度出發,實現國內的市場安全性需求。
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