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硝酸生产反应余热余压利用技术

发布时间:2018-01-05 11:25阅读次数:

所属行业: 化工
归属领域: 余热利用
适用范围: 硝酸生产流程的能量回收
关键词: 余热余压利用 硝酸生产
入选目录: 《国家重点节能技术推广目录》
发布时间: 2018-01-05

技术概述

2014 年我国浓硝酸产量(折纯100%)为288.21 万t。在硝酸的生产过程中需要提供压力能,以通常装置的平均生产水平计,每万吨成品约需要消耗功率20 万kW,能耗巨大。该技术旨在对硝酸生产的余热余压进行利用,具有较好的节能效果。

1.技术原理
      将硝酸生产工艺流程中产生的反应余热、余压进行回收,转化的机械能直接补充在轴系上,用于驱动机组,可减少能量多次转换损耗,提高能量利用效率。同时,向装置外供送蒸汽,使余热余压最大化利用。该技术配合双加压法稀硝酸生产工艺,与采用综合法和中压法的硝酸生产相比,可显著降低生产电耗。
      2.关键技术
      (1)系统与尾气能量回收及关联技术
      回收硝酸生产流程中的氨氧氧化反的反应热及氮氧化物吸收后的余压,驱动机组做功,并向装置界外输送副产蒸汽。
      (2)多跨轴系转子动力学及转子可靠性分析技术
      多跨轴系能量回收机组的每个单机的弯振及整个轴系的扭振分析,以保证机组安全运行。

(3)多跨轴系能量回收机组自动控制及防喘振技术
      实现能量回收机组启动、运行、停机及防喘振自动控制,以及机组运行状况远程监测技术。
      (4)高温及硝酸腐蚀性环境材料选用技术
      选择耐高温及硝酸的材料,防止有害物质泄漏和零部件的酸性腐蚀,延长机组使用寿命。
      (5)能量回收机组与系统工艺匹配及轴流与离心压缩机性能匹配技术
      根据系统工艺合理选择压缩机设计参数;对空压机与NOx 压缩机压力进行合理分配,达到优化能量回收机组性能,使之运行效率更高,更节能。
      3.工艺流程
      轴流压缩机将空气压缩至4.5-6bar,与气氨按照一定的比例混合,送入氧化炉进行氨氧化反应。NOx 压缩机将氮氧化物加压至11-13bar,用于NO2 的吸收。回收系统反应热,产生中温中压蒸汽;用于驱动汽轮机拖动机组,并外供至装置界外。回收NOX 吸收后的剩余能量,将余热、余压转换为机械能,与汽轮机共同驱动机组。具体工艺流程见图1。

图1  硝酸生产流程反应余热余压利用技术工艺示意图

4.主要技术指标

以1200t/d 规模双加压法硝酸生产装置为例:
      (1)年回收电量:≧23000 万kWh;
      (2)装置蒸汽产生量:≧60t/h;
      (3)吨酸外供蒸汽量:0.53t。

5.技术鉴定、获奖情况及应用现状
      该技术获得国家发明专利4 项,实用新型专利4 项。于2005 年通过陕西省科技厅组织的科学技术成果鉴定,2008 年获得陕西省科学技术奖一等奖,于2011年获得陕西省科学技术奖二等奖、中国机械工业科技技术二等奖,2012 年获得西安市科学技术奖一等奖,2013 年获得国家能源局科技进步奖三等奖,2015 年获得陕西省科学技术奖三等奖。
      随着硝酸生产工艺的进步和装置大型化的发展,双加压法硝酸生产工艺被广泛应用,目前国内建成投产的最大规模装置规模为1200t/d,国产化装置规模为902t/d,已陆续应用于石油化工、煤化工、化肥等工业领域,不同规模装置能量回收机组107 套。截至2014 年底,已投入运行60 套,运行装机规模约945 万t,合计年回收电量约54 亿kWh。

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