專利名稱：硝酸的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硝酸的生產(chǎn)方法，尤其是涉及去除該方法產(chǎn)生的雜質(zhì)，和增加硝酸產(chǎn)量或降低增補(bǔ)氧要求的方法。
工業(yè)生產(chǎn)硝酸基于有九十年歷史的奧斯瓦德(Ostwald)法，該法細(xì)分為三個(gè)主要的工藝步驟I氨氧化(1)II氧化氮的氧化和二氧化氮的二聚作用(2)(3)和III四氧化二氮的吸收(4)規(guī)定按下列方程式給出進(jìn)行上述反應(yīng)總的化學(xué)計(jì)量(5)可用四個(gè)主要的工藝單元完成這些反應(yīng)氨轉(zhuǎn)化器、冷卻器和冷凝器設(shè)備(“冷卻器/冷凝器設(shè)備”)。吸收塔和漂白器。這些單元，除了用于尾氣處理的裝置外，構(gòu)成現(xiàn)代硝酸工廠操作的主要的單元。其它裝置包括管道或供原料(包括空氣)運(yùn)行所經(jīng)過的裝置，包括運(yùn)送含硝酸液體的管道。
表示常規(guī)硝酸工廠工藝單元的簡化工藝流程圖示于

圖1。氨氧化只在氨轉(zhuǎn)化器5中進(jìn)行。通常，該反應(yīng)是催化反應(yīng)并且在含鉑的絲網(wǎng)上進(jìn)行，盡管少數(shù)工廠使用鈷基粒狀催化劑?？諝釯a和氨2預(yù)混并且在某些情況下送入轉(zhuǎn)化器5之前預(yù)熱。轉(zhuǎn)化器原料中的氨濃度一般保持在9-11％當(dāng)中。轉(zhuǎn)化器中發(fā)生的反應(yīng)理想的是反應(yīng)(1)。然而，重要的競爭反應(yīng)是(6)和(7)工業(yè)上完成氨氧化的壓力范圍為1-10大氣壓，溫度范圍為1500-1700°F。操作壓力的選擇主要根據(jù)下游的要求，對于大多數(shù)的工廠操作壓力為約10大氣壓。操作溫度部分上是通過平衡氧化氮收率和隨溫度提高而增加的催化劑損失加以選擇的，其中收率也隨溫度的提高而提高。大多數(shù)轉(zhuǎn)化器在接近1650°F的溫度下操作。
由氨形成的氧化氮摩爾收率一般接近95％，但依所使用的反應(yīng)條件變化。尤其是，盡管約有100％的氨轉(zhuǎn)化成其它產(chǎn)物，但由于競爭反應(yīng)(6)和(7)使氧化氮的收率低于100％。溫度、轉(zhuǎn)化器構(gòu)型、流動速度和進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的氣體中氧對氨比值都影響氧化氮的收率。
在轉(zhuǎn)化器5中形成的氧化氮必須轉(zhuǎn)化成四氧化二氮以在吸收塔15中形成硝酸。做到這一點(diǎn)首先通過使氧化氮與過量的氧在氨轉(zhuǎn)化器5和吸收塔器15之間反應(yīng)形成二氧化氮。再使二氧化氮二聚形成四氧化二氮。這些反應(yīng)主要發(fā)生在冷卻器/冷凝器設(shè)備內(nèi)。
除了冷卻器/冷凝器設(shè)備之外的工藝裝置存在于氨轉(zhuǎn)化器5和吸收塔15之間。這樣的裝置包括但不限于廢熱鍋爐、節(jié)約器、鉑過濾器和管道或那些彼此連接的其他裝置和/或轉(zhuǎn)化器5和吸收塔15。所述裝置與冷卻器/冷凝器設(shè)備的組合對于在本發(fā)明中作為“冷卻器/冷凝器鏈”10是優(yōu)選的。
冷卻器/冷凝器設(shè)備主要是熱交換器和相分離器。采用冷卻器/冷凝器去除熱量有助于兩相分離和氧化氮的氧化(靠下面的方程式(9))。在冷卻器/冷凝器中溫度的影響特別重要，因?yàn)橄跛岬难趸饔米鳛榫哂须S溫度升高速率減緩的均勻氣相反應(yīng)是意想不到的慢。相分離器冷凝并去除轉(zhuǎn)化器中形成的水。冷凝水由于四氧化二氮吸收的結(jié)果(靠反應(yīng)(4))一般會含有高達(dá)50wt％的硝酸。這種弱酸溶液12通常用泵送至吸收塔15的中部。
一些工廠將附加的空氣經(jīng)管線1c，如剖視圖所示送至冷卻器/冷凝器鏈10以提高冷卻器和冷凝器設(shè)備中的氧分壓。
由于冷卻器/冷凝器中的操作條件通常不在平衡條件下，所以二氧化氮形成的速率可按下列方程式計(jì)算(反應(yīng)(2)的逆反應(yīng)一般忽略不計(jì))(8)式中速率常數(shù)，K，作為溫度的函數(shù)規(guī)定為K＝10(64l/T)-(0.725)(9)根據(jù)方程式(8)，很明顯高的氧分壓可提高反應(yīng)(2)的速率，導(dǎo)致降低氧化在冷卻器/冷凝器中給定量的氧化氮所必須的體積。由于這一點(diǎn)，硝酸工廠通常都是在高壓的中間段(例如約3-10atm)下運(yùn)行。一些工廠還把附加空氣送到冷卻器/冷凝器以提高氧分壓。
來自冷卻器/冷凝器的富四氧化二氮工藝氣體11再與吸收塔15中的水13接觸。典型的是，吸收塔是雜散的(strayed)，盡管填充塔有時(shí)也可以使用。一般地，水13在吸收塔的頂部進(jìn)入，冷卻器/冷凝器中產(chǎn)生的弱酸12在吸收塔的中部進(jìn)入，與附加空氣(通常稱為二次空氣)一起的工藝氣體11在靠近塔底經(jīng)管線17進(jìn)入吸收塔15。由管線1b提供二次空氣并且先流經(jīng)漂白器20?？諝庖部梢越?jīng)空氣管線1d直接提供給吸收器15。產(chǎn)品酸16由底部排出而含NOx的排出氣(“尾氣”)14由頂部離去。
在吸收塔中，四氧化二氮反應(yīng)性地被吸收在水中而形成硝酸。該反應(yīng)吸收一般被表達(dá)成反應(yīng)(4)。但是，認(rèn)為實(shí)際的機(jī)理是(10)(11)反應(yīng)(11)中產(chǎn)生的亞硝酸(HNO2)或分解或氧化生成硝酸(12)(13)按照下面的反應(yīng)，通過三氧化二氮的吸收也可形成另外的亞硝酸，三氧化二氮也可由氧化氮和二氧化氮反應(yīng)以少量形式產(chǎn)生。
(14)(15)(16)盡管一般為次要反應(yīng)，但二氧化氮也能按下列反應(yīng)被吸收(17)(18)若在反應(yīng)(12)中形成的氧化氮不再經(jīng)反應(yīng)(2)氧化，它就作為尾氣從塔流出。以這種方式損失氧化氮會降低硝酸的收率而導(dǎo)致該工廠排放更多的NOx。由于NOx排放一般要加以嚴(yán)格控制，所以盡可能多地再次氧化氧化氮是有利的。
一些氧化氮的再次氧化在吸收塔塔盤間的空間內(nèi)發(fā)生。在常規(guī)工廠中，經(jīng)管道17的二次空氣，和有時(shí)經(jīng)管道1d(剖視圖中所示)被加到吸收塔以提高再次氧化的速率。通過提高氧化壓，二次空氣也能促進(jìn)反應(yīng)(13)。
由吸收塔的底部排出的硝酸16一般含有溶解的未反應(yīng)的四氧化二氮、亞硝酸、三氧化二氮和二氧化氮。這些雜質(zhì)使硝酸變色，成為黃色的。黃色是由溶解四氧化二氮和二氧化氮造成的。亞硝酸和三氧化二氮賦于硝酸藍(lán)色(與黃色混合成為綠色溶液)。無這些雜質(zhì)的硝酸與水混合物是清亮的，稱為“水白”。
這些雜質(zhì)干擾硝酸的正常使用，尤其是化學(xué)合成，所以必須除去，由于雜質(zhì)的去除可減輕黃的顏色，所以這一工藝步驟稱作漂白。
為了除去雜質(zhì)，使硝酸與經(jīng)管道1b供給漂白器20的上升空氣流逆流接觸。漂白器是雜散的或填充塔，通?；蚴桥c吸收塔分離的單元，或由吸收塔底部幾塊塔板構(gòu)成的(有時(shí)把吸收塔內(nèi)漂白器塔板與分離的漂白塔組合起來使用)。
漂白器中的空氣上升氣流從物理上能汽提酸中溶解的氣體并可從化學(xué)上氧化雜質(zhì)。除去雜質(zhì)的兩種氧化反應(yīng)是反應(yīng)(13)和(2)。反應(yīng)(13)是通過去除亞硝酸而去除產(chǎn)品中不想要的顏色。反應(yīng)(2)通過去除氧化氮也能去除亞硝酸，借此把反應(yīng)(12)推向右方。從漂白器20排出的硝酸21一般易于銷售或在現(xiàn)場上消耗。
排出漂白器的空氣和NOx(總起來說17)返回進(jìn)入吸收塔15。這樣可以提高吸收塔中的氧分壓和使漂白器汽提的NOx成分吸收而形成硝酸。
尾氣14含有大量的NOx并且為了與常規(guī)環(huán)境條例一致，在排入大氣之前必須進(jìn)行處理?，F(xiàn)在在美國，新建硝酸工廠的排放量限制在每公噸酸(100％為基礎(chǔ))1.5kg NOx，這相當(dāng)于230ppm。為了達(dá)到這一排放標(biāo)準(zhǔn)，慣用的三種去除方法是吸收法、吸附法和催化還原法。
在去除NOx的吸附法中，是使尾氣流經(jīng)含水或氨、脲或氫氧化鈉溶液的一個(gè)或多個(gè)吸收器。當(dāng)使用水時(shí)，在吸收工藝過程中形成弱酸溶液，使其循環(huán)。使用其他吸收劑時(shí)，通常氮的氧化物作為亞硝酸鹽/硝酸鹽溶液回收，可用于肥料生產(chǎn)。借助于使用這些方法，現(xiàn)行的硝酸生產(chǎn)工廠能把尾氣中的NOx排放量降低到100ppm以下。
已知在控制NOx排放量的同時(shí)加入增補(bǔ)氧能提高硝酸的產(chǎn)量。氧的這種添加描述在例如US專利4,183,906；4,235,858和5,167,935；UK專利803211和EP公開專利申請?zhí)?99794和808797中。還描述在Kongshaug，用氧提高硝酸工廠的生產(chǎn)能力，硝酸論文集(1981)，和Faried等人，提高當(dāng)前硝酸的生產(chǎn)量，肥料學(xué)會(1986)。
圖2是另一個(gè)流程圖，表明按前述歐洲專利申請EP 808797所述往常規(guī)硝酸工藝中加增補(bǔ)氧的現(xiàn)有技術(shù)。尤其是，經(jīng)管道30e往氨轉(zhuǎn)化器加增補(bǔ)氧，經(jīng)管道30a和30c往冷卻器/冷凝器10加增補(bǔ)氧，經(jīng)管道30d往吸收塔15加增補(bǔ)氧，經(jīng)管道30c往氨轉(zhuǎn)化器5和/或經(jīng)管道30b往漂白器20加增補(bǔ)氧。
盡管在工藝過程中可以在若干可能的位置上加氧，但最終還必須向吸收塔加氧。這樣才允許二次空氣改線進(jìn)入轉(zhuǎn)換器(因?yàn)槟苡蔑@著少的二次空氣氧化氧化氮)。二次空氣改線進(jìn)入轉(zhuǎn)化器能引起進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的總空氣流量增加。因?yàn)橐话阈缘淖龇ㄊ潜３职?空氣比為常數(shù)，使氨流量提高相應(yīng)量，引起產(chǎn)生的硝酸量總的增加。
由此，特別有利的是使二次空氣改線進(jìn)入轉(zhuǎn)換器以提高硝酸的產(chǎn)量。但是，為了遵守環(huán)境條例，做到這點(diǎn)的同時(shí)必須使NOx排放量不相應(yīng)增加。
為了維持NOx排放量在可接受的水平上，可通過直接氧注入、提高吸收塔的高度、提高工藝壓力或提高尾氣處理單元的容量來完成。還可增加獨(dú)立的汽提反應(yīng)器，正如US專利4,062,928中所示。然而，直接氧注入，即加入來自與一次和二次空氣源分開的來源的氧，由于涉及投資費(fèi)用的顯著降低，所以是有利的。例如，現(xiàn)已確定直接注入一噸氧能增加大約一噸的硝酸產(chǎn)量，而NOx排放量保持在大約同一水平上。硝酸的增加通常是通過把來自漂白器的二次空氣改線進(jìn)入轉(zhuǎn)化器來完成的(正如上面所解釋的，增加相應(yīng)量的氨)。
然而，已由本發(fā)明人確定來自漂白器的二次空氣改線對硝酸的顏色質(zhì)量有不利的影響。這一點(diǎn)被認(rèn)為是由于用直接氧注入代替漂白器中的二次空氣能減少發(fā)生的物理汽提雜質(zhì)的量。尤其是，氮的損失(通常在用二次空氣時(shí)能發(fā)現(xiàn)而在直接注入氧時(shí)未發(fā)現(xiàn))能降低發(fā)生的物理汽提量。
另外，保持由直接氧注入產(chǎn)生的提高硝酸產(chǎn)量水平和避免NOx排放量增加的同時(shí)，若能減少直接氧注入所必需的增補(bǔ)氧的量是有利的。
混合包括氧的氣體與液體的方法描述在US專利5,108,662；5,356,600；4,867,918；5,061,406；5,302,325和4,931,225中。但這些專利沒有公開硝酸生產(chǎn)中氣體和液體混合時(shí)這些方法的任何實(shí)際優(yōu)點(diǎn)。
由此本發(fā)明的目的在于允許硝酸產(chǎn)量的提高，或供給硝酸生產(chǎn)工藝二次氧量的減少，同時(shí)還能保持所生產(chǎn)硝酸的顏色質(zhì)量，并且無需大量的基本建設(shè)費(fèi)用即能維持NOx排放量在約同一水平上。
本發(fā)明涉及生產(chǎn)硝酸工藝方法的改進(jìn)，該方法包括氧化氨氣生成四氧化二氮?dú)怏w、四氧化二氮與水在吸收區(qū)內(nèi)反應(yīng)形成含水硝酸和氧化氮?dú)怏w，從吸收區(qū)移出硝酸/氧化氮物流并且把該物流加入硝酸漂白區(qū)，在漂白區(qū)除去硝酸中的雜質(zhì)以形成硝酸產(chǎn)物并往一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物流中加增補(bǔ)氧氣以提高硝酸產(chǎn)量和/或濃度，該改進(jìn)包括增補(bǔ)氧注入含硝酸的工藝物流中以在該物流中形成氣泡/液體混合物，該混合物形成精細(xì)分散直徑低于約0.1mm氣泡。按照該法，在氣泡和液體混合物之間產(chǎn)生提高了界面的表面。
本發(fā)明人已確定這一方法能解決與上面所描述的現(xiàn)有技術(shù)方法有關(guān)的一些問題。例如，由于使用該方法，可以發(fā)現(xiàn)含水硝酸中存在的雜質(zhì)能被顯著地減少。結(jié)果，使硝酸的顏色質(zhì)量得到改進(jìn)，并且有可能使另加的二次空氣改道進(jìn)入轉(zhuǎn)化器以提高硝酸的產(chǎn)量，或者減少供給系統(tǒng)的增補(bǔ)氧量。
此外，完成上面所述不會伴隨NOx排放量的增加，也無需為降低這種NOx排放另外所需的投資費(fèi)用改進(jìn)措施。
在圖1所示常規(guī)硝酸生產(chǎn)工藝中，使用約85％的空氣流向轉(zhuǎn)化器，而使用約15％的空氣流入漂白器。通過使用直接氧注入，例如，如EP808797中所述，尤其是如圖2所示經(jīng)管道30a和30b使增補(bǔ)氧流向冷卻器/冷凝器和漂白器，另外已流經(jīng)漂白器的約1/2-1/3的二次空氣可改道進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。所得到的工藝有可能使例如約95％的空氣作為一次空氣1a流向轉(zhuǎn)換器，而有大約5％的空氣經(jīng)管道1b作為二次空氣流向漂白器。
業(yè)已確定，在這樣一種工藝中，使用本發(fā)明的方法能減少經(jīng)管道1b排出的二次空氣大約5-20％，同時(shí)有相應(yīng)量的二次空氣被改道進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。結(jié)果，若有要求，硝酸的產(chǎn)量能增加相應(yīng)的量。但是，除了提高產(chǎn)量外，還認(rèn)為降低所用的增補(bǔ)氧量通常更是優(yōu)選的。使用本發(fā)明的方法能把使用例如EP 808797法另外直接注入的增補(bǔ)氧減少大約5％-20％。
雖然不希望本發(fā)明受任何理論約束，但相信本發(fā)明對于氧在液相中轉(zhuǎn)化成為硝酸的速率起作用。由此提高了反應(yīng)(13)的速率。按所述反應(yīng)通過去除HNO2可以改善漂白。還認(rèn)為本發(fā)明能通過提高在液體硝酸中的雜質(zhì)向按本發(fā)明方法形成的氧氣泡的轉(zhuǎn)移而起作用。通過這種方法去除的主要雜質(zhì)認(rèn)為是四氧化二氮。四氧化二氮一旦由這種方法除去，立即按上面的反應(yīng)(10)和(11)被破壞。這一點(diǎn)被認(rèn)為通過反應(yīng)(12)平衡的移動也促使HNO2在液相中的破壞。
還認(rèn)為通過上述機(jī)制加大HNO2的破壞有助于借助反應(yīng)(11)平衡的移動來破壞N2O4。另外，認(rèn)為N2O3破壞的增強(qiáng)是由反應(yīng)(16)平衡的移動引起的，而NO2破壞的增加是由于反應(yīng)(18)平衡的移動引起的。
使用本發(fā)明的方法破壞來自液相的HNO2、N2O4、N2O3和NO2能顯著提高所生產(chǎn)的硝酸的顏色質(zhì)量。
部分地，本發(fā)明通過提高物理汽提量使用直接注入氧能克服現(xiàn)有技術(shù)工藝的缺欠。這樣抵償了直接氧注入代替二次空氣時(shí)損失的物理汽提。借助于實(shí)施本發(fā)明的方法，物理汽提可以除去進(jìn)入氣相的雜質(zhì)(與按上述方式使這些雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)不同)。然后運(yùn)送氣相的雜質(zhì)返回吸收器(例如，通過管道17)。
圖1是描繪制造硝酸而無增補(bǔ)氧的常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)工藝的示意圖。
圖2是描繪按歐洲專利公開申請EP 808797所述注入增補(bǔ)氧現(xiàn)有技術(shù)的示意圖。表示增補(bǔ)氧注入的各點(diǎn)。
圖3是描繪采用本發(fā)明方法可以注入氧的一些工藝位點(diǎn)的硝酸制造部分示意圖。
圖4是描繪本發(fā)明最佳實(shí)施方案的硝酸制造示意圖。
在本說明書中引證的所有專利申請，專利和文獻(xiàn)均全文引入作為參考。
采用能形成直徑低于約0.1mm氣泡的在線氣體分散裝置完成了本發(fā)明的方法。優(yōu)選的裝置是在線的聲波汽提塔，如從Praxair公司買到的那種，并且描述在US專利5,302,325中。US專利5,302,325的在線氣體分散裝置能把部分氣/液混合物加速至超聲速之后再把該混合物減速至亞聲速。聲沖擊波在混合物中如此形成，產(chǎn)生非常細(xì)的氣泡，這種氣泡能提高氣體和液體之間的界面表面。
采用本發(fā)明方法在生產(chǎn)工藝過程中有這樣物流的任何地方都可以把氧引入含水硝酸中，特別是冷卻器/冷凝器鏈10和最終產(chǎn)物流21之間的任何地方，以便借助于使用本發(fā)明方法達(dá)到有益的結(jié)果。正如圖3所示，存在若干可采取本發(fā)明的方法注入氧的可能位置。在描繪的實(shí)施方案中，氧可以經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)運(yùn)送氧的管道30h、30g、30f、30i和30j注入運(yùn)送含水硝酸的管道中。為了在運(yùn)送硝酸的管道中形成氣泡/液體混合物而注入氧，以便形成直徑低于約0.1mm氣泡的分散體。
氧經(jīng)過管道30g注入管道25，于吸收塔15內(nèi)循環(huán)硝酸。這樣的循環(huán)管道通常位于塔底。同樣地，有可能通過管道30i把氧注入管道27，再于漂白器20內(nèi)循環(huán)硝酸。還有可能通過管道30h把氧注入管道12，它在冷卻器/冷凝器10和吸收塔15之間運(yùn)送稀硝酸。最后，氧經(jīng)過管道30j被注入離開漂白器20含硝酸產(chǎn)物的液流管道21。
在本發(fā)明最佳實(shí)施方案中，另外引入冷卻器/冷凝器10或漂白器20的氧采用本發(fā)明的氣體分散技術(shù)注入吸收塔中產(chǎn)生的液體含水硝酸/氧化氮?dú)饬髦小８鼉?yōu)選地，按EP 808797和1996年5月23日申請的相應(yīng)美國專利申請?zhí)?8/652,046所述，全部分散在冷卻器/冷凝器和漂白器之間的直接注入增補(bǔ)氧部分地被改道進(jìn)入在線的氣體分散裝置中。在示于圖4中的最佳實(shí)施方案中，在線的氣體分散裝置被放入運(yùn)送來自吸收塔15到漂白器20的含水硝酸和氧化氮?dú)怏w的管道16中，在該點(diǎn)注入氧。經(jīng)管道30f由增補(bǔ)氧源30注入氧，該氧源還可分別經(jīng)管道30a和30b向冷凝器10和漂白器20直接供氧。直接通過管道30f的氧優(yōu)選是另外流向漂白器氧的一部分或甚至全部。
盡管通過本發(fā)明的方法注入的氧是按與其他含氧管道分開的形式，即直接由增補(bǔ)氧源30排出示于圖3中，但在合適條件下由運(yùn)送增補(bǔ)氧的、常規(guī)注入氧的管道，如管道30a或管道30b使氧改道是有利的。優(yōu)選從運(yùn)送氧的管道30b出來的氧改道進(jìn)入漂白器。
在往硝酸生產(chǎn)工藝注入增補(bǔ)氧的任何工藝中實(shí)施這些方法都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。有許多這樣的工藝為本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員所了解。所以，本發(fā)明包括許多工藝，其中可以以任何為轉(zhuǎn)化器、冷卻器/冷凝器、吸收塔和/或漂白器所希望的結(jié)構(gòu)供應(yīng)增補(bǔ)氧，所述裝置包括專利和上面本發(fā)明背景部分中引證的其他參考文獻(xiàn)所說明的。例如，經(jīng)過若干管道，同時(shí)例如經(jīng)過圖2所示任何管道注入增補(bǔ)氧均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
任何含氧氣體都可用來供給增補(bǔ)氧，包括空氣、富氧空氣和再富氧空氣(Oxygen de-enriched air)。例如，使用本發(fā)明方法注入部分二次空氣在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。這樣做是為了用二次空氣改善所達(dá)到的漂白質(zhì)量。例如，在如圖3所示注入氧的任何地方注入部分尾氣也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
使用一種或若干種在線的注入裝置在本發(fā)明范圍內(nèi)。例如，在吸收單元和送運(yùn)吸收塔產(chǎn)生的含水硝酸和氧化氮?dú)怏w的漂白器之間，放置兩個(gè)或三個(gè)在線的氣體分散裝置在本發(fā)明的范圍內(nèi)。把氧注入放在若干位置上，例如圖3所示任何位置的在線氣體分散裝置也在本發(fā)明范圍內(nèi)。
現(xiàn)存的工廠易于改造完成本發(fā)明的工藝。做到這一點(diǎn)可通過增加必要的氧供應(yīng)管道，和通過放入在線的氣體注入裝置，或多個(gè)這樣的裝置，于運(yùn)送硝酸的含任何預(yù)定液體的管道中。
優(yōu)選地，經(jīng)在線裝置注入的氧要盡實(shí)施可能地冷，優(yōu)選溫度在約0-20℃。冷氧按本發(fā)明有助于雜質(zhì)的去除和氧的溶解。
盡管本說明書描述了本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，用來包括在權(quán)利要求范圍內(nèi)的替代實(shí)施方案將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)硝酸的方法，該方法是通過氧化氨氣以形成四氧化二氮?dú)怏w，該四氧化二氮與水在吸收區(qū)內(nèi)反應(yīng)以形成含水硝酸和氧化氮?dú)怏w，從吸收區(qū)移出硝酸/氧化氮物流并將該物流加到硝酸漂白區(qū)，在漂白區(qū)除去硝酸中的雜質(zhì)以形成硝酸產(chǎn)物和往一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物流中加增補(bǔ)氧以提高硝酸的產(chǎn)量和/或濃度，其改進(jìn)包括將增補(bǔ)氧注入含硝酸工藝物流中以形成氣泡/液體混合物，其中包含直徑低于約0.1mm的氣泡精細(xì)分散體，并借此在氣泡和液體混合物之間提供增加的界面表面。
2.權(quán)利要求1的方法，其中增補(bǔ)氧被注入從吸收區(qū)移出的含硝酸的工藝物流和被加入漂白區(qū)以提高氧進(jìn)入硝酸和雜質(zhì)進(jìn)入氧氣泡的傳質(zhì)速率，并借此提高汽提和來自液流中副產(chǎn)物的反應(yīng)，也借此使本方法中的反應(yīng)平衡移動。
3.權(quán)利要求1的方法，其中增補(bǔ)氧被注入進(jìn)(a)吸收區(qū)的循環(huán)硝酸物流中；(b)漂白區(qū)的循環(huán)硝酸物流中；或(c)從漂白區(qū)移出的硝酸流出物流中。
4.權(quán)利要求1的方法，其中增補(bǔ)氧是從向漂白區(qū)提供空氣的二次空氣流，或從吸收區(qū)排出的尾氣流引出的。
5.一種生產(chǎn)硝酸的方法，該方法是通過用空氣氧化氨氣以形成氣態(tài)的氧化氮和水蒸氣，用空氣氧化氧化氮以形成二氧化氮?dú)怏w、二聚二氧化氮?dú)怏w以形成四氧化二氮?dú)怏w，該四氧化二氮與水在吸收區(qū)內(nèi)反應(yīng)形成含水硝酸和氧化氮?dú)怏w，從吸收區(qū)移出硝酸/氧化氮物流，并把該物流加入硝酸漂白區(qū)，在漂白區(qū)除去硝酸中的雜質(zhì)以形成硝酸產(chǎn)物和往一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物流中加增補(bǔ)氧以提高硝酸的產(chǎn)量和/或濃度，其改進(jìn)包括將增補(bǔ)氧注入從吸收區(qū)移出的含硝酸的工藝物流并被加入漂白區(qū)以形成氣泡/液體混合物，其中包含直徑小于0.1mm氣泡的精細(xì)分散體和在氣泡與液體混合物之間提供增加的界面表面以有利于從含硝酸的工藝物流中去除雜質(zhì)。
6.權(quán)利要求5的方法，其中增補(bǔ)氧是從向漂白區(qū)提供空氣的二次空氣流，或從吸收區(qū)排出的尾氣流中引出的。
7.一種生產(chǎn)硝酸的方法，該方法是通過用空氣氧化氨氣形成氣態(tài)氧化氮和水蒸氣，用空氣氧化氧化氮以形成二氧化氮?dú)怏w，二聚二氧化氮?dú)怏w以形成四氧化二氮?dú)怏w，該四氧化二氮與水在吸收區(qū)反應(yīng)形成含水硝酸和氧化氮?dú)怏w，從吸收區(qū)移出硝酸/氧化氮物流并把該物流加到硝酸漂白區(qū)中，從漂白區(qū)的硝酸中除去雜質(zhì)以形成硝酸產(chǎn)物，和把增補(bǔ)氧加到一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物流中以提高硝酸的產(chǎn)量和/或濃度，其改進(jìn)包括將增補(bǔ)氧注入到吸收區(qū)移出的含硝酸的工藝物流中，并被加到漂白區(qū)內(nèi)以形成氣泡/液體混合物，其中把氣泡/液體混合物的相當(dāng)大的一部分加速至超聲速，再把氣泡/液體混合物減速至亞聲速以產(chǎn)生能形成直徑小于0.1mm氣泡的精細(xì)分散體的聲沖擊波和在工藝物流中的氣泡與硝酸之間提供增加的界面表面以有利于提高工藝物流中的氣相和液相之間的傳質(zhì)。
全文摘要
描述一種生產(chǎn)硝酸的方法,包括氧化氨形成四氧化二氮、四氧化二氮與水在吸收區(qū)反應(yīng)以形成含水硝酸和氧化氮?dú)怏w,從吸收區(qū)移出硝酸/氧化氮物流并把該物流加到硝酸漂白區(qū),從漂白區(qū)的硝酸中除去雜質(zhì)以形成硝酸產(chǎn)物,并把增補(bǔ)氧加到一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物流中以提高硝酸的產(chǎn)量和/或濃度。改進(jìn)包括增補(bǔ)氧注入含硝酸的工藝流中以在該流中形成氣泡/液體混合物,混合物形成直徑小于約0.1mm氣泡的精細(xì)分散體。根據(jù)本發(fā)明,可在氣泡和液體混合物間產(chǎn)生增加的界面表面以利于從液相去除雜質(zhì)和移動反應(yīng)。
文檔編號C01B21/00GK1261594SQ99126938
公開日2000年8月2日 申請日期1999年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月24日
發(fā)明者D·F·埃切加賴, A·A·M·維洛索, M·L·瓦格納 申請人:普拉塞爾技術(shù)有限公司