本發(fā)明涉及一種根據(jù)雙壓法生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組(machinetrain)，在其中所使用的氨的燃燒通過(guò)壓縮的工藝空氣在第一低壓下進(jìn)行，并且通過(guò)燃燒形成的亞硝氣在比第一壓力相對(duì)更高的第二壓力下至少部分被水吸收，結(jié)果產(chǎn)生硝酸，而未被吸收的殘余氣體則在殘余氣體膨脹器中從第二壓力膨脹至環(huán)境壓力，以用于提取壓縮機(jī)的功。

背景技術(shù)：

ep0945400b1中描述了用于生產(chǎn)硝酸的物質(zhì)和物質(zhì)混合物以及反應(yīng)方程。該方法的基本步驟是提供化學(xué)反應(yīng)所需的空氣氧。為此，工藝空氣被壓縮并提升至高壓。為了生產(chǎn)硝酸，除其它外，需要二氧化氮(no2)與水(h2o)和氧氣(o2)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。為了使這種化學(xué)反應(yīng)有效，二氧化氮應(yīng)該在更高的壓力下可用。優(yōu)選地，該壓力應(yīng)在4與14巴之間。

單機(jī)組硝酸裝置是已知的，其具有在日產(chǎn)硝酸100與1000噸之間的生產(chǎn)能力。按照雙壓法運(yùn)行的單列硝酸裝置如下所述來(lái)設(shè)計(jì)。單機(jī)組由單轉(zhuǎn)子機(jī)組形成，其中，在一側(cè)上的蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)該機(jī)組，并且部分氣體膨脹器(軸流式膨脹器)布置在機(jī)組的另一側(cè)，其同樣設(shè)計(jì)成用于驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)械機(jī)組。

no壓縮機(jī)或氮?dú)鈮嚎s機(jī)(離心式壓縮機(jī))以旋轉(zhuǎn)固定的方式在一側(cè)上連接至蒸汽輪機(jī)且在另一側(cè)上連接至空氣壓縮機(jī)(軸流式壓縮機(jī))，而空氣壓縮機(jī)(軸流式壓縮機(jī))在另一側(cè)以旋轉(zhuǎn)固定的方式連接至部分氣體膨脹器(軸流式膨脹器)。

這些單機(jī)組設(shè)計(jì)的硝酸生產(chǎn)裝置所具有的缺點(diǎn)是，過(guò)去這種機(jī)組組件所使用的亞硝氣和空氣壓縮機(jī)具有用于其最佳運(yùn)行的不同轉(zhuǎn)速，從而使得在氮?dú)鈮嚎s機(jī)與空氣壓縮機(jī)之間必須布置帶有聯(lián)接器的齒輪，且因此軸向長(zhǎng)度相對(duì)較大。此外，齒輪本身造成損失，這進(jìn)一步降低了機(jī)組的整體效率。

在現(xiàn)有技術(shù)中，需要在快速運(yùn)行的機(jī)組部件(蒸汽輪機(jī)和亞硝氣體壓縮機(jī))與慢速運(yùn)行機(jī)組部件(空氣壓縮機(jī)和膨脹器)之間布置齒輪，因?yàn)橛捎谠撛O(shè)計(jì)，空氣壓縮機(jī)(軸流式壓縮機(jī))不能實(shí)現(xiàn)對(duì)于蒸汽渦輪機(jī)和亞硝氣體壓縮機(jī)(離心式壓縮機(jī))來(lái)說(shuō)被認(rèn)為是最佳的高轉(zhuǎn)速。

ep0945400b1中描述了根本上區(qū)別于上述機(jī)械機(jī)組的用于生產(chǎn)硝酸的裝置的設(shè)計(jì)，其中，該硝酸裝置也根據(jù)雙壓法運(yùn)行。該硝酸裝置的一個(gè)實(shí)質(zhì)特征是空氣壓縮機(jī)，氮?dú)鈮嚎s機(jī)和部分氣體膨脹器組合在齒輪傳動(dòng)的機(jī)械中且由此形成多軸離心式渦輪壓縮機(jī)。然而，根據(jù)這樣的構(gòu)造原理的裝置所具有的缺點(diǎn)是，一方面存在又是受損耗影響的齒輪，且另一方面，由于大的機(jī)輪，齒輪傳動(dòng)的機(jī)械的結(jié)構(gòu)高度相對(duì)較高。

因此，存在對(duì)如下用于生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組的需求，即其可更有效地運(yùn)行并因此帶有較低損耗。此外，存在對(duì)減少這種機(jī)械機(jī)組的安裝空間要求的需求，以便能夠?qū)⑵浒仓迷跍p小了長(zhǎng)度和高度的較小尺寸的建筑中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由此出發(fā)，本發(fā)明是所基于的目的是制造用于生產(chǎn)硝酸的新型機(jī)械機(jī)組。

該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)械機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組包括蒸汽輪機(jī)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n10旋轉(zhuǎn)的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子；第一壓縮機(jī)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n20旋轉(zhuǎn)的第一壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子；第二壓縮機(jī)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n30旋轉(zhuǎn)的第二壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子；以及膨脹器，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n40旋轉(zhuǎn)的膨脹器轉(zhuǎn)子。

蒸汽輪機(jī)設(shè)計(jì)成用于第一壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元，并且其轉(zhuǎn)子經(jīng)由第一聯(lián)接器在操作上連接至第一壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子。

第一壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子經(jīng)由第二聯(lián)接器在操作上連接至第二壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，并驅(qū)動(dòng)第二壓縮機(jī)。

膨脹器設(shè)計(jì)成用于第二壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元，并且其轉(zhuǎn)子經(jīng)由第三聯(lián)接器在操作上連接至第二壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子。

在裝置運(yùn)行期間，蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速n10、第一壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n20、第二壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n30和膨脹器的轉(zhuǎn)速n40總是相等的，因?yàn)樵跈C(jī)械機(jī)組的任意上述機(jī)械之間沒(méi)有布置用于各個(gè)轉(zhuǎn)速的降檔或升檔傳動(dòng)的齒輪。

第一壓縮機(jī)可設(shè)計(jì)成離心式壓縮機(jī)(單級(jí)或多級(jí))，而第二壓縮機(jī)可設(shè)計(jì)成多級(jí)軸流式壓縮機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械機(jī)組的機(jī)械部件僅具有一個(gè)機(jī)組公共轉(zhuǎn)速，沒(méi)有齒輪，以及與現(xiàn)有技術(shù)已知的組件相比還要更少的聯(lián)接部，其中特別是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)(第二壓縮機(jī))對(duì)于實(shí)現(xiàn)機(jī)組的公共轉(zhuǎn)速具有重要的影響。與現(xiàn)有技術(shù)的空氣壓縮機(jī)相比，該空氣壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)可以將轉(zhuǎn)速提高30-40%，由此，與本發(fā)明一起使用的膨脹器的設(shè)計(jì)也受到積極影響，因?yàn)橛捎诟叩霓D(zhuǎn)速，甚至更小的膨脹器類型都足以實(shí)現(xiàn)所期望的膨脹器的驅(qū)動(dòng)輸出。

在考慮用于生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組的新概念的進(jìn)程中，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)過(guò)去的布置原理，不能獲得整個(gè)機(jī)械機(jī)組和其各個(gè)機(jī)械部件的、特別是關(guān)于它們的效率以及整個(gè)安裝空間和成本的最佳化。

特別是通過(guò)分析各個(gè)機(jī)器部件，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一方面通過(guò)省略第一和第二壓縮機(jī)之間的齒輪(根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的布置)，齒輪的成本不再適用，而另一方面，安裝空間可以顯著地減少，且因此可本質(zhì)上更有效地配置機(jī)組。

在分析的進(jìn)程中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在沒(méi)有關(guān)于機(jī)械機(jī)組的各個(gè)機(jī)器部件的配置作進(jìn)一步測(cè)量的情況下不能實(shí)現(xiàn)齒輪的省略，因?yàn)檫^(guò)去所使用的機(jī)械機(jī)組的機(jī)械部件不具有任何統(tǒng)一的最佳轉(zhuǎn)速范圍，而這是省去齒輪所需要的。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地設(shè)計(jì)成空氣壓縮機(jī)的第二壓縮機(jī)現(xiàn)在關(guān)于其優(yōu)化的轉(zhuǎn)速來(lái)設(shè)計(jì)，從而在機(jī)械機(jī)組的運(yùn)行期間，蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速n10，第一壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n20，第二壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n30，以及膨脹器的轉(zhuǎn)速n40相等。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的示例性實(shí)施方案通過(guò)說(shuō)明書(shū)和附圖來(lái)說(shuō)明。標(biāo)有相同附圖標(biāo)記的部件具有相同的功能性。

圖1顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組的示意圖。

圖2顯示了用于生產(chǎn)硝酸的本發(fā)明機(jī)械機(jī)組的示意圖。

附圖標(biāo)記清單

1機(jī)械機(jī)組

10蒸汽輪機(jī)

11蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子

20第一壓縮機(jī)

21第一壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子

30第二壓縮機(jī)

31第二壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子

40膨脹器

41膨脹器的轉(zhuǎn)子

k1第一聯(lián)接器

k2第二聯(lián)接器

k3第三聯(lián)接器

n10蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速

n20第一壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速

n30第二壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速

n40膨脹器轉(zhuǎn)速。

具體實(shí)施方式

在ep0945400b1中描述了生產(chǎn)硝酸的方法。此外，在該專利公開(kāi)中描述了用于生產(chǎn)一氧化氮的裝置，并且除此之外還示出了在硝酸生產(chǎn)過(guò)程期間應(yīng)用的大量化學(xué)反應(yīng)方程式。

專利公開(kāi)ep0945400b1的全部?jī)?nèi)容因此并入本申請(qǐng)中。

附圖說(shuō)明尤其涉及所需的壓縮機(jī)單元。關(guān)于各個(gè)工藝順序，參考ep0945400b1。

本發(fā)明的用于生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組在圖2中示意性地示出。用于生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組(1)包括蒸汽輪機(jī)(10)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n10旋轉(zhuǎn)的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子(11)；第一壓縮機(jī)(20)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n20旋轉(zhuǎn)的第一壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(21)；第二壓縮機(jī)(30)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n30旋轉(zhuǎn)的第二壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(31)；膨脹器(40)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n40旋轉(zhuǎn)的膨脹器轉(zhuǎn)子(41)。

蒸汽輪機(jī)(10)設(shè)計(jì)成用于第一壓縮機(jī)(20)的驅(qū)動(dòng)單元，且其轉(zhuǎn)子(11)經(jīng)由第一聯(lián)接器(k1)在操作上連接至第一壓縮機(jī)(20)的轉(zhuǎn)子(21)。

第一壓縮機(jī)(20)的轉(zhuǎn)子(21)經(jīng)由第二聯(lián)接器(k2)在操作上連接至所述第二壓縮機(jī)(30)的轉(zhuǎn)子(31)并驅(qū)動(dòng)第二壓縮機(jī)(30)。

膨脹器(40)設(shè)計(jì)成用于第二壓縮機(jī)(30)的驅(qū)動(dòng)單元，其轉(zhuǎn)子(41)經(jīng)由第三聯(lián)接器(k3)在操作上連接至第二壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子(31)。

第二壓縮機(jī)(30)關(guān)于其效率優(yōu)化的轉(zhuǎn)速n30來(lái)設(shè)計(jì)，從而在機(jī)組(1)運(yùn)行期間，蒸汽輪機(jī)(10)的轉(zhuǎn)速n10，第一壓縮機(jī)(20)的轉(zhuǎn)速n20，第二壓縮機(jī)(20)的轉(zhuǎn)速n30，以及膨脹器(40)的轉(zhuǎn)速n40相等。

在本發(fā)明的優(yōu)選進(jìn)一步改進(jìn)方案中，第一壓縮機(jī)設(shè)計(jì)成離心式壓縮機(jī)，第二壓縮機(jī)設(shè)計(jì)成軸流式壓縮機(jī)。