【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过nh3原料的氧化产生硝酸。
技术介绍
1、硝酸(na)在工业上是通过nh3原料的催化燃烧产生的。ullmann的《工业化学百科全书(encyclopedia ofindustrial chemistry)》,硝酸、亚硝酸和氮氧化物(nitricacid,nitrous acid andnitrogen oxides)章节,2012对此类设施和方法进行了一般性讨论。其中所描述的方法涉及三个化学步骤：氨与大气氧气的催化燃烧以产生no，no产物氧化为no2，以及氮氧化物在水中吸收以产生作为液流和尾气的硝酸。氨-空气混合物用于催化燃烧。
2、硝酸设施通常包括包含氨氧化催化剂的燃烧器区段、冷却/冷凝区段、具有用于硝酸流的液体出口和用于尾气的气体出口的吸收区段。吸收区段通常是吸收柱。通常在柱中也会发生氧化。wo 2018/052304中描述了示例双压力设施。
3、挑战是来自吸收器的尾气含有氮氧化物(nox)，并且在环境方面排放此气流是不期望的，并且通常有必要对尾气进行清洁处理以去除nox。实践中使用了各种降低尾气nox水平的方法，如改进吸收、化学洗涤、吸附和催化尾气还原(参见ullmann的硝酸(nitricacid)，段落1.4.2.3)。然而，满足现代严格的nox排放环境限制仍然具有挑战性。尾气处理还增加了设施和方法的资本支出(设备成本)和运营费用。
4、us3927182a描述了一种硝酸产生方法，所述方法采用分子氧气含量为约90vol.％至99vol.％的氧气补充气体作为所述方法的
5、用于na生产设施的nh3原料来源于nh3生产设施，其中h2和n2反应以形成nh3。在很多现有设施和方法中，用于nh3生产的h2原料来源于基于烃原料的蒸汽重整，尤其是基于例如蒸汽甲烷重整的合成气体设施。烃原料的蒸汽重整需要大量加热，并且通常涉及显著的co2排放。
6、cn106185984a描述了一种用于氨和硝酸的联合生产的基于水蒸气电解方法的系统。
7、cn109516445a描述了一种用于通过水电解和空气分离相结合制备硝酸的封闭循环技术。
8、在化学工业中，普遍期望减少co2排放，还期望减少nh3产生，包含h2原料产生(‘绿色氢气’)。还有一种趋势是使用例如来自太阳能、水力发电或风力发电等电力进行原料生产。一个挑战是太阳能和风能是波动的能源来源。
9、仍然期望改进的硝酸生产设施和方法。例如，期望提供可以使用电力以灵活的方式与上游生产方法和设施耦合的硝酸生产设施和方法。还期望用于修改现有硝酸设施的方法，以便从绿色nh3生产中受益。
技术实现思路
1、本专利技术的第一方面涉及在硝酸生产区段中进行的硝酸生产方法，其中所述硝酸生产区段包括燃烧器区段、冷却/冷凝区段和吸收区段，所述吸收区段具有用于尾气流的出口，所述方法包括：a)提供氧气流，所述氧气流包括至少90vol.％的来自一个或多个氧气供应单元的o2；b)向所述燃烧器区段供应所述氧气流和氨原料；以及c)其中所述尾气流的至少一部分，优选地第一部分，在尾气加热区段中加热以得到加热的尾气流，并且供应至所述燃烧器区段。
2、本专利技术还涉及一种硝酸生产设施，其包括硝酸生产区段，所述硝酸生产区段包括燃烧器区段、冷却/冷凝区段以及吸收区段，所述吸收区段具有用于尾气流的出口，其中所述硝酸生产设施进一步包括第一流动管线和氧气流供应管线以及第二流动管线，所述第一流动管线用于使尾气从所述吸收区段穿过尾气加热区段中的至少一个加热器通入所述燃烧器区段的入口，所述氧气流供应管线从一个或多个氧气供应单元通入所述燃烧器区段，所述第二流动管线用于使尾气从所述吸收区段通入尾气处理区段。
3、本专利技术还涉及一种修改现有硝酸生产设施的方法，所述现有硝酸生产设施包括燃烧器区段、冷却/冷凝区段、具有用于尾气流的出口的吸收区段、尾气加热区段以及用于使尾气从所述吸收区段通入尾气处理区段的流动管线，以及任选地空气供应管线，所述空气供应管线包括通入所述燃烧器区段的空气压缩机；所述方法包括向所述设施中添加：用于使尾气从所述吸收区段穿过尾气加热区段中的至少一个加热器通入所述燃烧器区段的入口的流动管线；以及从一个或多个氧气供应单元通入所述燃烧器区段的氧气流供应管线；优选地得到硝酸生产区段。
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1.一种硝酸生产方法，其在硝酸生产区段(100)中进行，
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述尾气流的第二部分(12)在所述尾气加热区段(7)中加热并且供应至尾气处理区段(13)，所述尾气处理区段包括催化剂床，其中设施包括用于将空气供应至所述燃烧器区段的空气供应管线(11)，并且其中所述尾气流(4)的加热的第一部分的温度例如通过与所述尾气流(4)的另一部分混合而被降低，并且此后供应至所述燃烧器区段(1)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤b)涉及使氧气和氨在所述燃烧器区段中反应，由此形成燃烧器气流，其中所述尾气流的所述第一部分和所述第二部分(12)在所述尾气加热区段(7)中的所述加热涉及与所述燃烧器气流的热交换，并且其中所述尾气流的所述第二部分(12)在至少350℃的温度下从所述尾气加热区段(7)供应至所述尾气处理区段(13)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述氧气供应单元(6)包括电解槽，并且所述氧气流(5)优选地包括至少99.9vol.％的O2。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述氧气供应单元(6
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述设施包括用于向所述燃烧器区段供应空气的空气供应管线(11)；优选地其中所述氧气供应单元(6)包括电解槽，并且所述氧气流(5)优选地包括至少99.9vol.％的O2。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述尾气流(4)的第一部分在步骤c)中加热并供应至所述燃烧器区段，并且所述尾气流的第二部分(12)供应至尾气处理区段(13)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括从氨设施(101)供应所述氨原料(9)，以及从空气分离单元(103)向所述氨设施供应N2进料(102)。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括将H2进料(104)从水电解单元(105)供应至所述氨设施(101)，以及使用在所述水电解单元(105)中产生的氧气作为所述氧气流(5)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤c)中，将所述氧气流(5)与所述加热的尾气流(8)的至少一部分混合，以形成混合气流，并且将所述混合气流至少与所述氨原料(9)混合并且供应至所述燃烧器区段(1)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中此外将温度低于所述加热的尾气流(8)的温度的第二尾气流(14)供应至所述燃烧器(1)。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述尾气处理区段(13)包括用于去除N2O和NOx的催化床，其中所述尾气的所述第一部分和所述第二部分(4，12)两者在所述尾气加热区段(13)中加热。
13.一种硝酸生产设施，其包括硝酸生产区段(100)，所述硝酸生产区段包括燃烧器区段(1)、冷却/冷凝区段(2)以及吸收区段(3)，所述吸收区段具有用于尾气流(4)的出口，其中所述硝酸生产设施进一步包括第一流动管线和氧气流供应管线(5)以及第二流动管线(12)，所述第一流动管线用于使尾气(4)从所述吸收区段(3)穿过尾气加热区段(7)中的至少一个加热器通入所述燃烧器区段(1)的入口，所述氧气流供应管线从一个或多个氧气供应单元(6)通入所述燃烧器区段(1)，所述第二流动管线用于使尾气从所述吸收区段(3)通入尾气处理区段(13)。
14.根据权利要求13所述的设施，其进一步包括空气供应管线(11)，所述空气供应管线包括通入所述燃烧器区段的空气压缩机。
15.根据权利要求13或14所述的设施，其中用于尾气的所述第二流动管线(12)穿过所述尾气加热区段(7)，其中所述尾气处理区段(13)包括催化剂床，并且所述设施包括从所述吸收区段通入所述燃烧器的气体流动管线(14)，所述气体流动管线绕过至少一个热交换器，所述至少一个热交换器包含在穿过所述尾气加热区段(7)的所述尾气的所述第一部分(4)的所述气体流动管线中。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的设施，其进一步包括氨设施(101)、空气分离单元(103)和水电解单元(105)，其中所述水电解单元(105)具有连接至所述氧气流供应管线的用于氧气的出口(5)以及连接至所述氨设施(101)的入口的用于H2的出口(104)，其中所述空气分离单元(103)具有连接至所述氨设施(101)的入口的用于N2的出口(102)，并且其中所述氨设施具有连接至包括在所述硝酸生产区段(100)中的所述燃烧器区段(1)的入口的用于NH3的出口(9)。
17.一种修改现有硝酸生产设施的方法，所述现有硝酸生产设施包括燃烧器区段(1)、冷却/冷凝区段(2)、具...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种硝酸生产方法，其在硝酸生产区段(100)中进行，
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述尾气流的第二部分(12)在所述尾气加热区段(7)中加热并且供应至尾气处理区段(13)，所述尾气处理区段包括催化剂床，其中设施包括用于将空气供应至所述燃烧器区段的空气供应管线(11)，并且其中所述尾气流(4)的加热的第一部分的温度例如通过与所述尾气流(4)的另一部分混合而被降低，并且此后供应至所述燃烧器区段(1)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤b)涉及使氧气和氨在所述燃烧器区段中反应，由此形成燃烧器气流，其中所述尾气流的所述第一部分和所述第二部分(12)在所述尾气加热区段(7)中的所述加热涉及与所述燃烧器气流的热交换，并且其中所述尾气流的所述第二部分(12)在至少350℃的温度下从所述尾气加热区段(7)供应至所述尾气处理区段(13)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述氧气供应单元(6)包括电解槽，并且所述氧气流(5)优选地包括至少99.9vol.％的o2。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述氧气供应单元(6)包括空气分离单元。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述设施包括用于向所述燃烧器区段供应空气的空气供应管线(11)；优选地其中所述氧气供应单元(6)包括电解槽，并且所述氧气流(5)优选地包括至少99.9vol.％的o2。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述尾气流(4)的第一部分在步骤c)中加热并供应至所述燃烧器区段，并且所述尾气流的第二部分(12)供应至尾气处理区段(13)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括从氨设施(101)供应所述氨原料(9)，以及从空气分离单元(103)向所述氨设施供应n2进料(102)。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括将h2进料(104)从水电解单元(105)供应至所述氨设施(101)，以及使用在所述水电解单元(105)中产生的氧气作为所述氧气流(5)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤c)中，将所述氧气流(5)与所述加热的尾气流(8)的至少一部分混合，以形成混合气流，并且将所述混合气流至少与所述氨原料(9)混合并且供应至所述燃烧器区段(1)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中此外将温度低于所述加热的尾气流(8)的温度的第二尾气流(14)供应至所述燃烧器(1)。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述尾气处理区段(13)包括用于去除n2o和nox的催化床，其中所述尾气的所述第一部分和所述第二部分(4，12)两者在所述尾气加热区段(13)中加热。
13.一种硝酸生产设施，其包括硝酸生产区段(100)，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·佩雷斯萨尔梅龙，A·M·亚夸涅洛，J·多布里，M·P·穆尼奥斯洛佩斯，
申请(专利权)人：斯塔米卡邦有限公司，
类型：发明
国别省市：
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