年产3.3万吨硝酸生产工艺设计毕业设计论文

年产3.3万吨硝酸生产工艺设计

目录

一、综述…………………………………………………………2—6

二、生产流程的确定……………………………………………6—7

三、生产流程简述……………………………………………7—11

四、物料衡算…………………………………………………12—14

五、主要设备选型……………………………………………14—17

六、原材料、动力消耗………………………………………17—19

七、“三废”的处理……………………………………………19—21

八、参考文献 (22)

九、致谢 (23)

一、综述：

1、概述：

纯硝酸是无色的液体，其相对密度 1.522,沸点83.4℃，熔点-41.5℃。工业产品往往含有NO2,所以略带黄色，硝酸可以和任意体积的水混合，并放出热量。硝酸是强酸之一，也是强氧化剂，除金、铂及一些稀有金属外，各种金属都能与稀硝酸作用生成硝酸盐；由浓硝酸与盐酸按1：3（体积比）组成的混合液成为“王水”，能溶解金和铂。合成氨工业和硝酸的生产密切相关，氨和空气混合后，通过铂铑合金网（催化剂）便被氧化为一氧化氮。一氧化氮进一步转变为二氧化氮，二氧化氮与水作用变成硝酸。

硝酸是一种重要的化工原料，在各类酸中，产量仅次于硫酸，工业硝酸依HNO3含量多少分为浓硝酸(96%-98%)和稀硝酸(45%-70%)。稀硝酸大部分用于制造硝酸铵、硝酸磷肥和各种硝酸盐；浓硝酸主要用于国防工业，是生产三硝基甲苯(TNT)、硝化纤维、硝化甘油等的主要原料。生产硝酸的中间产物——液体四氧化二氮是火箭、导弹发射的高等原料。硝酸还广泛用于有机合成工业；用硝酸将苯硝化并经还原制得苯胺；用硝酸氧化苯可制造邻苯二甲酸，均用于染料生产。此外，制药、塑料、有色金属冶炼等方面都需要用到硝酸。

由此可知，硝酸工业、在国民经济、国防工业和航天事业中占有重要地位，根据国家原石油和化学工业局1998年统计报告，目前中国浓硝酸产量为71.52万t(折100%未包括台湾)。

现今稀硝酸的生产流程有十几种之多，各种流程几乎都是以操作压力来分类，归纳起来不外有以下三种：

（1）常压法氨氧化及酸吸收均在常压下进行，这种方法因压力低，氨氧化率高，铂损耗低，设备结构简单，多用6-12

个串联的吸收塔。早期吸收塔多用耐酸材质，如花岗石或

耐酸砖砌成，现金用塑料和不锈钢制成。常压法缺点是成

品酸中HNO3含量低，排放的尾气中氮氧化物含量高，环境

污染严重，尾气需作处理。吸收容大，占地多，损耗大。

（2）全压法氨氧化和吸收均在加压下进行。吸收压力可分为两个等级：中压吸收的压力为0.2-0.5MPa，高压吸收为

0.7-1.0Mpa或更高。全压法因吸收压力高，其NO2吸收率

以及成品酸中HNO3含量都较高。排放尾气中氮氧化物含量

低，吸收塔容积小，能量回收率高，但氨氧化率比常压法

稍低，而且铂损耗较大。

（3）综合法氨氧化和吸收分别在两种不同压力下进行。现有两类流程：一为常压氨氧化—NO2吸收流程；二为中压氨氧

化—NO2吸收流程。前者兼有常压和加压法两者优点：其氨

耗和铂损耗比全高压法小，不锈钢用量比全中压法少。后

者采用较高吸收压力和较低吸收温度，成品酸中HNO3含量

可达60%，尾气中氮氧化物含量低于200mg/kg排放。

现代的硝酸工业与早期的相比，无论生产规模、生产技术以及工艺流程都有很大的革新和突破。早期多用常压法，只能生产低于50%

的稀硝酸，以后由于设备材质、工艺条件的改进，借助于低温和加压的方法，可以生产50%-70%的硝酸，或一种流程可以兼产60%和70%两种不同含量的硝酸。这已成为今后稀硝酸工业的发展趋向。

2、计划任务书的项目来源：

本课题来源于生产实际，设计为年产3.3万吨硝酸的工艺流程。本设计以氨和空气为原料，采用全高压法生产65wt%的稀硝酸，设计生产时间为7200h/y，连续化生产。在本设计中，包括生产流程的确定，生产流程简述，物料衡算，主要设备选型，原材料和动力（水、电、汽等）消耗，“三废”处理等。

3、原材料来源及水、电、汽等供应情况:

（1）原材料规格： NH3：纯度99.8%

H2O ： 0.2%

灰份： 10ppm

(2)公用工程供应情况:

①电力：高压电低压电

频率 50Hz 50Hz

电压交流6KV 交流380V

类型三相三线三相三线

②工厂空气：压力： 0.6Mpa(至少)

温度：常温

特性：无油

③仪表空气：压力： 0.6Mpa（至少）

温度：常温

特性：无油

固体颗粒：最大小于等于3μm

露点： -40℃（常压）

④蒸汽：饱和高压蒸汽中压蒸汽低压蒸汽压力 3.5Mpa 1.3Mpa 0.4Mpa 温度 244℃ 200±5℃ 155±5℃⑤脱盐水：压力： 0.4MPa

温度： 5-30℃

电导率： 0.5μs/cm

Fe ： 0.1 mg/L

SiO2 ： 0.1 mg/L

Ph ： 6.5-7.5

⑥工业水：压力： 0.4Mpa

温度： 19±0.5℃

总硬度：7.14 mg/L （折CaO）

总碱： 5.35mg/L

CL-： 1.5mg/l

浊度： 10mg/l

⑦饮用水：压力： 0.4Mpa 温度：常温

⑧冷却水：上水回水

压力 0.35MPa 0.23Mpa

温度 32℃ 41℃

⑨锅炉给水：压力： 4.0MPa

温度： 95-100℃

电导率： 5.0μs/cm

O2含量： 0.015mg/L

SiO2： 0.1mg/L

⑩其它：液氨从外部购入，储存于耐压球罐中。

成品酸存储于成品酸储罐中。

尾气中氮氧化物含量小于200ppm，可直接排放。

二、生产流程的确定：

生产方法为全高压法，氧化压力为 1.16Mpa,吸收压力为1.12Mpa。其优点是：成品酸浓度高，尾气中NOx 含量低，设备台数较少，布置比较紧凑。缺点是：氨耗高，铂耗高。

设计氨的氧化率为96%，氮氧化物的吸收率为98%。工艺流程简图如下：

空气→空气入口过滤器→压缩机→工艺空气/漂白空气

空气预热器→空气加热器→空气出口过滤器→氨空混合器

液氨→液氨过滤器→氨蒸发器→氨过热器→气氨过滤器→氨空混合器