[RU]

Изобретение относится к способу получения азотной кислоты из аммиака и содержащего кислород газа, используя процесс с единым давлением или с двумя ступенями давления, отличающемуся тем, что в ходе запуска и/или останова установки азотной кислоты технологический газ проходит сквозь холодильник (3) технологического газа и подогреватель (2) питающей воды, причем данный технологический газ нагревают в холодильнике (3) технологического газа и/или в подогревателе (2) питающей воды и направляют по меньшей мере через один теплообменник (5, 4), расположенный ниже по технологическому потоку от холодильника (3) технологического газа и/или подогревателя (2) питающей воды, с целью переноса тепловой энергии от нагретого технологического газа к хвостовому газу. Изобретение также относится к агрегату для осуществления способа. Указанные способы и/или агрегаты позволяют эффективно избежать замерзания турбины хвостовых газов.

(57) Реферат / Формула:

Изобретение относится к способу получения азотной кислоты из аммиака и содержащего кислород газа, используя процесс с единым давлением или с двумя ступенями давления, отличающемуся тем, что в ходе запуска и/или останова установки азотной кислоты технологический газ проходит сквозь холодильник (3) технологического газа и подогреватель (2) питающей воды, причем данный технологический газ нагревают в холодильнике (3) технологического газа и/или в подогревателе (2) питающей воды и направляют по меньшей мере через один теплообменник (5, 4), расположенный ниже по технологическому потоку от холодильника (3) технологического газа и/или подогревателя (2) питающей воды, с целью переноса тепловой энергии от нагретого технологического газа к хвостовому газу. Изобретение также относится к агрегату для осуществления способа. Указанные способы и/или агрегаты позволяют эффективно избежать замерзания турбины хвостовых газов.

---

Описание
Способ и агрегат для получения азотной кислоты
Настоящее изобретение относится к способу получения азотной кислоты, при котором при запуске и останове установки применяют выбранный способ
ю контроля. Изобретение также относится к соответствующим образом
модифицированной установке для получения азотной кислоты. Способ согласно данному изобретению и модифицированная установка позволяют беспроблемный запуск и останов установки азотной кислоты, включая те установки, которые оборудованы высокоэффективными рекуперационными турбинами хвостовых
15 газов.
Азотная кислота является важным продуктом, потребляемым в химической промышленности, и служит, например, основой для производства удобрений, взрывчатых веществ и для нитрования органических веществ в производстве 20 красителей и дезинфицирующих веществ.
С начала 20-го века для получения азотной кислоты используют процесс Оствальда, на котором до настоящего времени основано крупномасштабное производство. Реакция представляет собой каталитическую реакцию аммиака. 25 Образующийся монооксид азота реагирует с образованием диоксида азота, после чего при реакции с водой образуется азотная кислота, которую можно извлекать в абсорбционных колоннах. Этот процесс описан в публикации "Anorganische Stickstoffverbindungen" [Неорганические азотные соединения], опубликованной Мundo/Weber, Carl Hanser Verlag Munich Vienna 1982, и в патенте WO 01/68520 A1.
Для получения азотной кислоты аммиак NH3 обычно подвергают реакции с воздухом с получением оксида азота NO, который затем окисляют до диоксида
азота N02.
В дальнейшем диоксид азота NO2, полученный таким образом, абсорбируют водой с образованием азотной кислоты. Для обеспечения абсорбции водой 5 максимального количества полученного диоксида азота NO2, абсорбцию обычно проводят при повышенном давлении, предпочтительно в интервале от 4 до 14 бар.
Кислород, необходимый для превращения используемого в качестве сырья аммиака, обычно подается в виде атмосферного кислорода. Для питания ю технологический воздух компримируют в компрессоре и доводят до давления, пригодного как для реакции окисления, так и для реакции абсорбции.
Обычно энергию, необходимую для компримирования воздуха, получают, во-первых, путем сброса давления хвостовых газов до атмосферного давления в 15 рекуперационной турбине хвостовых газов, а во-вторых, за счет утилизации выделяемого в реакции тепла. Установки азотной кислоты, построенные по различным проектам, согласуют с требованиями к конкретной площадке каждой из них.
20 Получение азотной кислоты можно осуществлять в процессе с единым давлением или в процессе с двумя ступенями давления. В процессе с единым давлением, как сжигание, так и абсорбцию проводят под средним давлением ( < 8 бар) или при более высоком давлении (> 8 бар).
25 Процессы с единым давлением особенно применимы, когда требуемый объем ежедневного производства невысок. В этих случаях установка азотной кислоты предпочтительно работает по схеме процесса с единым высоким давлением или по схеме процесса с единым средним давлением. В процессе с единым высоким давлением сжигание аммиака и абсорбцию оксидов азота осуществляют при
зо примерно одинаковом давлении > 8 бар. Преимуществом процесса с единым высоким давлением является то, что обеспечивается компактность конструкции.
В процессе с единым средним давлением сжигание аммиака и абсорбцию оксидов азота осуществляют при примерно одинаковом давлении < 8 бар. Преимуществом процесса с единым средним давлением является то, что обеспечивается оптимальный выход при сжигании.
Если, в отличие от этого, требуются высокие номинальные производственные мощности и/или относительно высокие концентрации кислоты, то более экономичным решением является установка азотной кислоты, работающая в режиме процесса с двумя ступенями давления. В процессе с двумя ступенями
ю давления сжигание аммиака выполняют при первом давлении, а именно, при более низком давлении по сравнению с давлением абсорбции. Азотистые газы, образующиеся при сжигании, обычно доводят до второго давления - давления абсорбции, после охлаждения посредством компримирования азотистого газа. Преимуществом процесса с двумя ступенями давления является то, что ступени
15 давления более пригодны для соответствующих реакций и, таким образом, обеспечивается и оптимальный выход при сжигании, и компактная стадия абсорбции.
В общем, установки для осуществления процессов, обсуждаемых выше, включают 20 по меньшей мере один воздушный компрессор и по меньшей мере одну
рекуперационную турбину для хвостовых газов (также называемую "турбиной хвостового газа").
Такие установки известны, например, из патентов WO 2009/146758 А1 и WO 25 2011/054928 А1.
В отличие от стационарного режима работы при операциях запуска и останова установки азотной кислоты узлы установки не работают в стандартных условиях и часто требуют дополнительной регулировки.
В ходе запуска из состояния выкл./холодн., установку азотной кислоты обычно заполняют воздухом с приводом энергии извне (например, внешнего пара или
электроэнергии) ("воздушная операция"). Первая эмиссия NOx происходит сразу после заполнения абсорбционной колонны азотной кислотой из резервуарной емкости в ходе операции запуска, и оксиды азота, присутствующие в кислоте, выдуваются воздухом, а в современных установках выпускается образующийся в 5 ходе операции заполнения NOx. По завершении операции заполнения также сначала прекращается эмиссия NOXl пока не начнется окисление NH3 ("зажигание") в установке азотной кислоты. После зажигания температура и концентрация NOx в установке постоянно повышаются до значения, принятого для стационарного режима, и отдельные части установки с определенного времени ю могут работать в соответствии с планом.
При останове установки азотной кислоты сначала останавливают окисление NH3, Концентрация NOx на выходе из абсорбционной колонны постоянно снижается, а температура падает параллельно с этим. Здесь также, с определенного момента 15 времени, отдельные части установки не могут работать в соответствии с планом, поскольку значения параметров стабильного режима работы не могут быть соблюдены.
Из публикации Dutch Notes on ВАТ for the Production of Nitric Acid, Final Report, 20 Ministry of Housing, Spatial Planning and the Environment: The Hague, NL, 1999 известно, что эмиссия NOx во время запуска и останова может быть снижена путем нагревания хвостовых газов. Кроме того, как предлагается специалисту в данной области техники, это можно осуществить с помощью парового подогревателя.
При работе установки азотной кислоты для снижения затрат желательно достичь высокой эффективности работы турбины хвостовых газов. Для этой цели температура на входе среды, текущей через турбину хвостовых газов в ходе операции запуска и останова установки, должна быть достаточно высокой, чтобы зо газы, выходящие из турбины хвостовых газов, не замерзли. Риск замерзания существует особенно в случае высокоэффективных турбин хвостовых газов, поскольку турбина хвостовых газов с улучшенной эффективностью охлаждает
среду, текущую сквозь нее, значительно больше при одной и той же температуре на входе по сравнению с обычной турбиной хвостовых газов.
В отличие от нормальной работы установки температура на входе среды, текущей 5 сквозь турбину хвостовых газов, обычно ниже в ходе запуска и/или останова.
Поэтому эффективность турбины хвостовых газов в ходе запуска и/или останова ограничена средой, текущей сквозь нее, с целью предотвращения замерзания турбины хвостовых газов в ходе запуска и/или останова.
В случае установки, включающей в себя особенно высокоэффективные турбины хвостовых газов, особенно необходимо, по меньшей мере, в ходе фаз запуска и останова установки нагревать среду, которая наличествует в хвостовых газах и направляется на турбину хвостовых газов.
Целью настоящего изобретения является оптимизация известных процессов с единым давлением и двумя ступенями давления для получения азотной кислоты таким образом, чтобы можно было избежать описанных выше проблем в ходе запуска или останова этих установок. Дополнительной целью данного изобретения 20 является предоставление установок для таких процессов, чтобы сделать
возможным использование высокоэффективных турбин хвостовых газов, и, таким образом,снизить затраты.
Дополнительным преимуществом настоящего изобретения является то, что при 25 использовании традиционной рекуперационной турбины можно было бы
осуществить бесцветный запуск установки азотной кислоты, поскольку хвостовые газы нагревают до такой степени, что можно начинать очистку хвостовых газов на ранней стадии.
зо Данное изобретение относится к способу запуска и/или останова установки
получения азотной кислоты из аммиака и содержащего кислород газа, используя процесс с единым давлением или с двумя ступенями давления, в котором
используемый аммиак окисляют с помощью компримированного технологического воздуха на катализаторе, причем указанный технологический воздух компримируют по меньшей мере в одном компрессоре (6), азотистый газ, образующийся при сжигании, охлаждают в одном или нескольких холодильниках
5 (3) технологического газа, оборудованных трубчатыми змеевиками с
охлаждающей средой, и в одном или нескольких подогревателях (2) питающей воды (также называемых "экономайзерами"), оборудованных трубчатыми змеевиками с охлаждающей средой, а охлажденный азотистый газ затем абсорбируют, по меньшей мере частично, водой, с образованием азотной кислоты,
ю а неабсорбированные хвостовые газы расширяется в по меньшей мере одной турбине (11) хвостовых газов с целью рекуперации работы компрессора.
В способе в соответствии с данным изобретением технологический газ, в частности, воздух, текущий сквозь холодильник (3) технологического газа и
15 подогреватель (2) питающей воды в ходе запуска и/или останова установки азотной кислоты, нагревают в холодильнике (3) технологического газа и/или в подогревателе (2) питающей воды путем направления в по меньшей мере один трубчатый змеевик в холодильнике (3) технологического газа и/или в подогревателе (2) питающей воды нагревающей среды, а нагретый
20 технологический газ направляют через по меньшей мере один теплообменник (5, 4), присоединенный ниже по технологическому потоку холодильника (3) технологического газа и/или подогревателя (2) питающей воды, с целью переноса тепловой энергии от нагретого технологического газа к хвостовым газам, которые подаются в по меньшей мере одну турбину (11) хвостовых газов.
В способе в соответствии сданным изобретением при запуске и/или при останове установки хвостовые газы, которые текут сквозь турбину(ы) (11) хвостовых газов, подогревали путем теплообмена с нагретым технологическим газом, которые протекал через по меньшей мере один холодильник (3) технологического газа зо и/или по меньшей мере один подогреватель (2) питающей воды.
Так, в настоящем изобретении среду, находящуюся на стороне хвостовых газов, т.е. хвостовые газы, опосредованно нагревают с помощью холодильника (3) технологического газа, входящего в установку, и/или с помощью экономайзера (2), входящего в установку, и теплообменников (5, 4), подключенных после каждого из 5 них ниже по технологическому потоку.
В ходе операции запуска и останова как холодильник(и) (3) технологического газа, так и экономайзер(ы) (2) работают в обратном порядке; это означает, что фактическая функция в качестве холодильника технологического газа (т.е. воздуха ю в случае воздушной операции) не осуществляется; вместо этого, эти аппараты, напротив, временно подключены в качестве нагревателей технологического газа.
Типичный холодильник (3) технологического газа содержит внутри себя трубчатые змеевики, с помощью которых переносится охлаждающий агент (18, 19, 20) при 15 стационарном режиме работы. Ими являются, например, трубчатые змеевики предварительного испарителя (18), трубчатые змеевики подогревателя (19) и трубчатые змеевики испарителя (20). По выбору части этих трубчатых змеевиков можно не использовать и/или последовательность расположения этих трубчатых змеевиков можно менять.
В стационарном режиме работы технологический газ течет сквозь внутреннюю часть холодильника (3) технологического газа и передает часть своей тепловой энергии охлаждающему агенту в трубчатом змеевике. В ходе операций запуска и останова установки вместо охлаждающего агента по этим трубчатым змеевикам
25 (18, 19, 20) может проходить текучий теплоноситель, который нагревает вместо того, чтобы охлаждать текучую среду во внутренней части холодильника (3) технологического газа. В данном случае только, несколько или все из этих трубчатых змеевиков (18, 19, 20) могут быть заполнены текучим теплоносителем. В альтернативном варианте холодильник (3) технологического газа может быть
зо оснащен дополнительными трубчатыми змеевиками (21), сквозь которые
нагревающую среду пропускают в ходе операций запуска и останова установки, и в этом случае такую нагревающую среду таким же образом пропускают сквозь
другие трубчатые змеевики (18, 19, 20), или же другие трубчатые змеевики (18, 19, 20) отключены или работают со средой, оставшейся там с момента стационарного режима работы. В любом случае, в ходе операций запуска и останова в соответствии с данным изобретением технологический газ, текущий сквозь 5 холодильник (3) технологического газа, должен нагреваться.
С этой целью дополнительные и/или существующие трубчатые змеевики или их части (18, 19, 20, 21) в холодильнике (3) технологического газа могут быть подсоединены в ходе операции запуска и/или останова к источникам нагревающих
ю сред, например, заполняются горячими нагревающими средами, подаваемыми извне, например, поставляемым перегретым или насыщенным паром. В результате температура технологического газа, текущего сквозь холодильник (3) технологического газа, находящегося на стороне N0 газа (обычно воздух в случае запуска), повышается. Нагретый технологический газ (например, воздух) затем
15 отдает свою тепловую энергию на сторону хвостовых газов в теплообменнике (5) ниже по технологическому потоку, в результате чего хвостовые газы со стороны хвостовых газов нагреваются до температуры на входе, требуемой для по меньшей мере одной турбины (11) хвостовых газов.
20 В предпочтительном варианте осуществления способа согласно данному изобретению с целью улучшения теплопереноса нагревают не только дополнительные трубчатые змеевики (21), но также и существующие трубчатые змеевики (18, 19, 20) холодильника (3) технологического газа в ходе операции запуска и останова, используя насыщенный пар и/или кипящую воду из парового
25 барабана (8) и/или из внешней системы. Для этой цели паровой барабан (8) и/или внешняя система должны быть приведены в рабочее состояние до запуска и/или останова, что может быть выполнено, например, с помощью питания поступающим извне паром. Кипящая вода перед и в ходе операции запуска и/или останова движется предпочтительно сквозь трубчатые змеевики испарителя (20)
зо и/или в трубчатые змеевики предварительного испарителя (18). Трубчатые змеевики перегревателя (19) холодильника (3) технологического газа могут дополнительно нагреваться перегретым паром или насыщенным паром. В
результате технологический газ (например, воздух), который течет сквозь холодильник (3) технологического газа в ходе операции запуска и/или останова, нагревают таким же образом. Нагретый технологический газ (например, воздух) затем отдает свою тепловую энергию на сторону хвостовых газов в 5 теплообменнике (5) ниже по технологическому потоку, в результате чего
хвостовые газы на стороне хвостовых газов нагреваются. Так, количество тепла, передаваемого от технологического газа (например, воздуха) со стороны N0 газа на сторону хвостовых газов также повышается.
ю Типичный экономайзер (2) в своей внутренней части обычно имеет по меньшей мере одну группу трубчатых змеевиков (24), сквозь которые в стационарном режиме работы проходит нагреваемая вода. Обычно это - питающая вода для котла. В стационарном режиме работы технологический газ течет сквозь внутреннюю часть экономайзера (2) и передает часть своей тепловой энергии
15 питающей воде в трубчатых змеевиках (24). В ходе операций запуска и останова установки охлаждающий агент, проходящий по этим трубчатым змеевикам (24), вместо питающей воды, может быть текучим теплоносителем, который нагревает вместо того, чтобы охлаждать, технологический газ во внутренней части экономайзера (2). В данном случае только отдельный, несколько или все из этих
20 трубчатых змеевиков (24) могут быть заполнены текучим теплоносителем. В альтернативном варианте экономайзер может также быть оснащен дополнительными трубчатыми змеевиками (25), сквозь которые нагревающую среду пропускают в ходе операций запуска и останова установки, и в этом случае такую нагревающую среду таким же образом пропускают сквозь другие трубчатые
25 змеевики (18, 19, 24), или же другие трубчатые змеевики (24) отключены или
работают со средой, оставшейся там с момента стационарного режима работы. В любом случае, в ходе операции запуска и/или останова в соответствии с данным изобретением предпочтение отдается нагреванию технологического газа, текущего сквозь экономайзер (2).
С этой целью в дополнительном варианте способа согласно данному изобретению дополнительные и/или существующие трубчатые змеевики (24, 25) в экономайзере
(2) могут заполняться в ходе операции запуска и/или останова подаваемой горячей средой, например, перегретым или насыщенным (внешним) паром, в результате чего температура технологического газа, находящегося на стороне N0 газа, повышается. В результате технологический газ (например, воздух), который
5 течет сквозь экономайзер (2) в ходе операции запуска и/или останова,
нагревается. Нагретый технологический газ (например, воздух) затем отдает свою тепловую энергию на сторону хвостовых газов в теплообменнике (4) ниже по технологическому потоку, в результате чего хвостовые газы на стороне хвостовых газов подогреваются и, более предпочтительно, нагреваются до температуры на
ю входе, требуемой для по меньшей мере одной турбины (11) хвостовых газов, тепловой энергией из холодильника (3) технологического газа на стадии ниже по технологическому потоку.
В особенно предпочтительном варианте осуществления способа согласно
15 данному изобретению с целью обеспечения хорошего теплопереноса в ходе операции запуска также нагревают наряду с дополнительными трубчатыми змеевиками (25) существующие трубчатые змеевики (24) экономайзера (2), используя насыщенный пар и/или кипящую воду из парового барабана (8) и/или из внешней системы. Для этой цели паровой барабан (8) и/или внешняя система
20 должны быть приведены в рабочее состояние до запуска и/или останова, что
может быть выполнено, например, с помощью питания поступающим извне паром. Вода затем движется сквозь трубчатые змеевики (24, 25) экономайзера (2) до операции запуска и останова и в ходе ее. В результате технологический газ (например, воздух), который течет сквозь экономайзер (2) в ходе операции
25 запуска, также нагревается. Нагретый технологический газ (например, воздух) затем отдает свою тепловую энергию на сторону хвостовых газов в теплообменнике (4) ниже по технологическому потоку, в результате чего хвостовые газы на стороне хвостовых газов нагреваются. Так, количество тепла, передаваемого от технологического газа (например, воздуха) со стороны N0 газа
зо на сторону хвостовых газов повышается.
Более предпочтительно, чтобы все эти трубчатые змеевики в холодильнике (3) технологического газа и/или подогревателе (2) питающей воды заполнялись теплоносителем в ходе запуска и/или останова установки.
5 Дополнительные предпочтительные варианты осуществления способа в соответствии сданным изобретением относятся к другому улучшению в использовании энергии, содержащейся в текучем теплоносителе, применяемом в холодильнике (3) технологического газа или экономайзере (2).
Поскольку теплоноситель, например, пар, не отдает всю содержащуюся в нем энергию в трубчатых змеевиках (18, 19, 20, 21, 24, 25) в холодильнике (3) технологического газа или экономайзере (2), теплоноситель из холодильника (3) технологического газа или экономайзера (2) смешивают с хвостовыми газами на стороне хвостовых газов выше по технологическому потоку от входа в по меньшей мере одну турбину (11) хвостовых газов, или теплоноситель вводят в паровой барабан (8); в результате этого остаточная энергия теплоносителя может быть утилизирована.
В дополнительном предпочтительном варианте способа согласно данному изобретению теплообменник (10), установленный на стороне хвостовых газов выше по технологическому потоку от входа в по меньшей мере одну турбину (11) хвостовых газов работает, например, на горячем текучем теплоносителе, например, на паре, с целью нагрева хвостовых газов на стороне хвостовых газов установки азотной кислоты до температуры на входе, требуемой для турбины (11) хвостовых газов в ходе операции запуска и/или останова.
Режим работы установки согласно данному изобретению осуществляется в основном в ходе фазы запуска и/или останова установки, особенно в фазе запуска. В ходе стационарного режима работы мероприятия способа согласно зо данному изобретению не требуются.
В результате способа согласно данному изобретению азотную кислоту, имеющую концентрацию в интервале от 40 до 76%, получают из аммиака и содержащего кислород газа , используя процесс с единым давлением или с двумя ступенями давления, в котором сжигание используемого аммиака выполняют с помощью 5 компримированного технологического воздуха, который компримируют по меньшей мере в одном компрессоре.
Азотистый газ, образующийся при сжигании, по меньшей мере частично абсорбируется водой, при этом образуется азотная кислота. С целью рекуперации ю работы компрессора неабсорбированные хвостовые газы расширяются в одной или в более чем одной турбине (11) хвостовых газов, также называемой рекуперационной турбиной, предпочтительно до температуры окружающей среды.
Предпочтительный вариант осуществления способа в соответствии сданным 15 изобретением осуществляют на установке азотной кислоты, в которой есть абсорбционная колонна для абсорбции азотистого газа, образующегося при сжигании, с целью образования азотной кислоты, а также очистка хвостовых газов ниже по технологическому потоку и одна или несколько турбин хвостовых газов ниже по технологическому потоку, при этом в ходе операции запуска и/или 20 останова установки азотной кислоты технологический газ течет сквозь холодильник (3) технологического газа и экономайзер (2) и нагревается в холодильнике (3) технологического газа и/или экономайзере (2), нагретый технологический газ отдает свою тепловую энергию на сторону хвостовых газов в одном или нескольких теплообменниках (5, 4) ниже по технологическому потоку, в 25 результате чего хвостовые газы на стороне хвостовых газов нагреваются между абсорбционной колонной и очисткой хвостовых газов. Эти мероприятия обеспечивают более раннее включение очистки хвостовых газов в случае запуска, или более позднее отключение очистки хвостовых газов в случае останова, в результате чего становится возможным бесцветный запуск и/или останов.
Используемый кислород-содержащий газ зачастую представляет собой воздух, но также может быть предпочтительным использовать обогащенный кислородом воздух.
5 Изобретение особенно относится к способу, который осуществляется на
установке, включающей в себя по меньшей мере одну турбину (11) хвостовых газов, имеющую по меньшей мере две ступени.
Изобретение особенно относится к способу, который осуществляют на установке, ю включающей в себя по меньшей мере один узел абсорбции азотистого газа водой.
Изобретение дополнительно предоставляет агрегат для осуществления способа, как описано выше.
15 Этот агрегат включает в себя по меньшей мере один воздушный компрессор (6), по меньшей мере один холодильник (3) технологического газа, по меньшей мере один подогреватель (2) питающей воды и по меньшей мере одну турбину (11) хвостовых газов, причем холодильник (3) технологического газа и/или подогреватель (2) питающей воды, а также трубчатые змеевики (18, 19, 20, 24),
20 предоставленные для стационарного режима работы, не обязательно
дополнительно содержат дополнительные трубчатые змеевики (21, 25), причем по меньшей мере один из трубчатых змеевиков (18, 19, 20, 21, 24, 25) соединен с источником теплоносителя таким образом, что по меньшей мере один из трубчатых змеевиков (18, 19, 20, 21, 24, 25) в ходе операции запуска и/или
25 останова агрегата могут заполняться теплоносителем для нагревания
технологического газа, текущего сквозь холодильник (3) технологического газа и/или подогреватель (2) питающей воды, и причем по меньшей мере один теплообменник (5, 4) подсоединен ниже по технологическому потоку от холодильника (3) технологического газа и/или подогревателя (2) питающей воды с
зо целью передачи тепловой энергии от нагретого технологического газа к хвостовым газам, который подается на по меньшей мере одну турбину (11) хвостовых газов.
В предпочтительном варианте агрегата данного изобретения холодильник (3) технологического газа и/или подогреватель (2) питающей воды, а также трубчатые змеевики (18, 19, 20, 24), предоставленные для стационарного режима работы, также содержат дополнительные трубчатые змеевики (21, 25), и эти
5 дополнительные трубчатые змеевики (21, 25) соединены с источником
теплоносителя, предпочтительно паровым барабаном (8) и/или внешней системой, таким образом, что дополнительные трубчатые змеевики (21, 25) в ходе операции запуска и/или останова агрегата могут заполняться теплоносителем для нагревания технологического газа, текущего сквозь холодильник (3)
ю технологического газа и/или подогреватель (2) питающей воды.
В дополнительном предпочтительном варианте агрегата данного изобретения холодильник (3) технологического газа и/или подогреватель (2) питающей воды содержат только трубчатые змеевики (18, 19, 20, 24), предоставленные для
15 стационарного режима работы, и эти трубчатые змеевики (18, 19, 20, 24)
соединены с источником теплоносителя, предпочтительно паровым барабаном (8) и/или внешней системой, таким образом, что эти трубчатые змеевики в ходе операции запуска и/или останова агрегата могут заполняться теплоносителем для нагревания технологического газа, текущего сквозь холодильник (3)
20 технологического газа и/или подогреватель (2) питающей воды.
В дополнительном предпочтительном варианте агрегата данного изобретения все трубчатые змеевики (18, 19, 20, 24), предоставленные для стационарного режима работы, и все необязательно присутствующие дополнительные трубчатые 25 змеевики (21, 25) соединены с источником теплоносителя таким образом, что эти трубчатые змеевики ходе операции запуска и/или останова агрегата могут заполняться теплоносителем для нагревания технологического газа, текущего сквозь холодильник (3) технологического газа и/или подогреватель (2) питающей воды.
В дополнительном предпочтительном варианте агрегата данного изобретения тепловая энергия, выделяемая в теплообменнике (5, 4) предается на сторону
хвостовых газов между абсорбционной колонной и очисткой хвостовых газов установки азотной кислоты.
С помощью способа в соответствии с данным изобретением или агрегата данного 5 изобретения можно осуществить запуска и останов установки получения азотной кислоты быстрым и экономящим материалы путем без какого-либо риска замерзания турбин(ы) (11) хвостовых газов. Особенно в случае высокоэффективных турбин (11) хвостовых газов способ в соответствии с данным изобретением предлагает высокую степень эксплуатационной надежности ю поскольку можно надежно избежать замерзания турбин (11) хвостовых газов. Кроме того, изобретение обеспечивает более раннее включение или более позднее отключение очистки хвостовых газов, что делает возможным бесцветный запуск и/или останов.
15 На Фигуре 1 в схематическом виде описан способ в соответствии с данным изобретением.
На Фигуре 2 описан холодильник технологического газа в соответствии с данным изобретением.
На Фигуре 3 описан экономайзер в соответствии сданным изобретением.
На Фигуре 1 в общем виде показано исполнение установки азотной кислоты (1), а также экономайзер (2), холодильник (3) технологического газа, теплообменники (4, 5, 10), турбина (11) хвостовых газов, дымовая труба (12) и паровой барабан (8), насос (9) и воздушный компрессор (6). При запуске установки воздух из
25 компрессора (6) нагревают с помощью холодильника (3) технологического газа и экономайзера (2) и направляют в часть установки (1). Тепловую энергию извлекают из нагретого воздуха в теплообменниках (4, 5) и передают на сторону хвостовых газов. Сторону хвостовых газов можно нагревать дополнительно с помощью теплообменников (10). Текучий теплоноситель для нагревания воздуха в
зо холодильнике (3) технологического газа и экономайзере (2) может быть получен из парового барабана (8) и/или из внешней системы и доставлен с помощью насоса (9) в трубчатые змеевики, которые не показаны. Охлажденный текучий
теплоноситель из холодильника (3) технологического газа и экономайзера (2) направляют на турбину (11) хвостовых газов и/или паровой барабан (8). Паровой барабан (8) может снабжаться извне паром или другой горячей текучей средой.
5 На Фигуре 2 показан холодильник технологического газа в продольном разрезе. На разрезе показаны обечайка (22) с выходом (17), а также крышка (15) с входом (16) для технологического газа, текущего сквозь внутреннюю часть. Крышка (15) и обечайка (22) соединены фланцем (23). Внутри холодильника технологического газа находятся трубчатый змеевик (18) предварительного испарения, трубчатый
ю змеевик (19) перегревателя, трубчатый змеевик (20) испарителя и
дополнительный трубчатый змеевик (21) для подогрева. Дополнительный трубчатый змеевик (21) используют главным образом в ходе запуска и/или останова установки и заполняют теплоносителем. Трубчатый змеевик (18) предварительного испарения, трубчатый змеевик (19) перегревателя и трубчатый
15 змеевик (20) испарителя в ходе запуска и/или останова установки можно заполнять теплоносителем. В стационарном режиме эти трубчатые змеевики заполняют хладагентом.
На Фигуре 3 показан экономайзер в продольном разрезе. На разрезе показаны 20 обечайка (22) с входом (16, 17) для текущего технологического газа. Внутри
экономайзера находятся трубчатый змеевик (24) для нагревания технологического газа, текущего сквозь внутреннюю часть, и дополнительные трубчатый змеевик (25) для дополнительного нагрева технологического газа, текущего сквозь внутреннюю часть. Дополнительный трубчатый змеевик (25) используют главным 25 образом в ходе запуска и/или останова установки и заполняют теплоносителем. Трубчатый змеевик (24) в ходе запуска и/или останова установки можно заполнять теплоносителем. В стационарном режиме работы трубчатый змеевик (24) заполняют питающей водой для котла, которую нагревают горячим N0 газом, текущим сквозь экономайзер.
Формула изобретения 211ku05
1. Данное изобретение относится к способу запуска и/или останова установки получения азотной кислоты из аммиака и содержащего кислород газа,
5 используя процесс с единым давлением или с двумя ступенями давления, в котором используемый аммиак окисляют с помощью компримированного технологического воздуха на катализаторе, причем указанный технологический воздух компримируют по меньшей мере в одном компрессоре (6), азотистый газ, образующийся при сжигании, охлаждают в одном или нескольких
ю холодильниках (3) технологического газа, оборудованных трубчатыми
змеевиками с охлаждающей средой, и в одном или нескольких подогревателях (2) питающей воды, оборудованных трубчатыми змеевиками с охлаждающей средой, а охлажденный азотистый газ затем абсорбируют, по меньшей мере частично, водой, с образованием азотной кислоты, а неабсорбированные
15 хвостовые газы расширяются в по меньшей мере одной турбине (11) хвостовых газов с целью рекуперации работы компрессора, где технологический газ, текущий сквозь холодильник (3) технологического газа и подогреватель (2) питающей воды в ходе запуска и/или останова установки азотной кислоты, нагревают в холодильнике (3) технологического газа и/или в
20 подогревателе (2) питающей воды путем направления в по меньшей мере один трубчатый змеевик в холодильнике (3) технологического газа и/или в подогревателе (2) питающей воды нагревающей среды, а нагретый технологический газ направляют через по меньшей мере один теплообменник (5, 4), присоединенный ниже по технологическому потоку холодильника (3)
25 технологического газа и/или подогревателя (2) питающей воды, с целью
переноса тепловой энергии от нагретого технологического газа к хвостовым газам, который подается в по меньшей мере одну турбину (11) хвостовых газов.
зо 2. Способ по п. 1, где трубчатые змеевики (18, 19, 20, 21) в холодильнике (3) технологического газа заполняют в ходе операции запуска горячим теплоносителем, подаваемым извне, в результате чего температура
технологического газа, текущего сквозь холодильник(и) (3) технологического газа, находящегося на стороне N0 газа, повышается, а нагретый технологический газ затем отдает свою тепловую энергию на сторону хвостовых газов в теплообменнике (5) ниже по технологическому потоку, в результате чего хвостовые газы на стороне хвостовых газов нагреваются до температуры на входе, необходимой для турбины (11) хвостовых газов.
Способ по п. 2, где горячий теплоноситель, подаваемый извне, представляет собой перегретый или насыщенный пар.
Способ по п. 2, где применяют холодильник (3) технологического газа, который наряду с трубчатыми змеевиками подогревателя, перегревателя и/или испарителя (18, 19, 20), предоставленными для стационарного режима работы также содержит дополнительные трубчатые змеевики (21), и не только дополнительные трубчатые змеевики (21), но также и трубчатые змеевики подогревателя, перегревателя и/или испарителя (18, 19, 20) холодильника (3) технологического газа нагревают в ходе операции запуска и/или останова насыщенным паром и/или кипящей водой из парового барабана (8) и/или из внешней системы, а кипящая вода перед или в ходе операции запуска и/или останова установки азотной кислоты предпочтительно движется по трубчатым змеевикам испарителя (20) и/или трубчатым змеевикам предварительного испарителя (18), а трубчатые змеевики перегревателя (19) холодильника (3) технологического газа дополнительно нагревают перегретым паром или насыщенным паром.
Способ по п. 2, где применяют холодильник (3) технологического газа, который содержит только трубчатые змеевики подогревателя, перегревателя и/или испарителя (18, 19, 20), которые предоставлены для стационарного режима работы и нагреваются в ходе операции запуска и/или останова насыщенным паром и/или кипящей водой из парового барабана (8) и/или из внешней системы, а кипящая вода перед или в ходе операции запуска и/или останова установки азотной кислоты движется по трубчатым змеевикам испарителя (20)
и/или трубчатым змеевикам предварительного испарителя (18), а трубчатые змеевики перегревателя (19) холодильника (3) технологического газа дополнительно нагревают перегретым паром или насыщенным паром.
5 6. Способ по любому из пп. 1-5, где применяют подогреватель (2) питающей
воды, который, наряду с трубчатыми змеевиками (24), предоставленными для стационарного режима работы, также содержит дополнительные трубчатые змеевики (25), и дополнительные трубчатые змеевики и/или змеевики, предоставленные для стационарного режима работы (24, 25) в подогревателе
ю (2) питающей воды, в ходе операции запуска и/или останова заполняются подаваемым горячим теплоносителем, в результате чего температура технологического газа на стороне N0 газа повышается, а нагретый технологический газ передает свою тепловую энергию на сторону хвостовых газов в теплообменнике (4) ниже по технологическому потоку, в результате
15 чего хвостовые газы на стороне хвостовых газов подогреваются.
7. Способ по п. 6, где хвостовые газы, подогретые на стороне хвостовых газов, нагревают до температуры на входе, необходимой для турбины (11) хвостовых газов, тепловой энергией из холодильника (3) технологического газа на стадии
20 ниже по технологическому потоку.
8. Способ по любому из пп. 1-5, где применяют подогреватель (2) питающей воды, который содержит только трубчатые змеевики (24), предоставленные для стационарного режима работы, и трубчатые змеевики (24),
25 предоставленные для стационарного режима работы, в подогревателе (2)
питающей воды в ходе операции запуска и останова заполняются подаваемым горячим теплоносителем, предпочтительно перегретым или насыщенным паром, в результате чего температура технологического газа на стороне N0 газа повышается, а нагретый технологический газ передает свою тепловую
зо энергию на сторону хвостовых газов в теплообменнике (4) ниже по
технологическому потоку, в результате чего хвостовые газы на стороне хвостовых газов подогреваются.
9. Способ по п. 8, где хвостовые газы, подогретые на стороне хвостовых газов, нагревают до температуры на входе, необходимой для турбины (11) хвостовых газов, тепловой энергией из холодильника (3) технологического газа на стадии
5 ниже по технологическому потоку.
10. Способ по п. 6, где наряду с дополнительными трубчатыми змеевиками (25), трубчатые змеевики (24) подогревателя (2) питающей воды, предоставленные для стационарного режима работы, в ходе операции запуска нагревают
ю насыщенным паром и/или кипящей водой из парового барабана (8) и/или из внешней системы, в результате чего технологический газ, текущий сквозь подогреватель (2) питающей воды в ходе операции запуска нагревается, а затем передает свою тепловую энергию на сторону хвостовых газов в теплообменнике (4) ниже по технологическому потоку, в результате чего
15 хвостовые газы на стороне хвостовых газов подогреваются.
11. Способ по любому из пп. 1-7, где теплоноситель, проходящий по трубчатым змеевикам холодильника (3) технологического газа и/или подогревателя (2) питающей воды, вводят в хвостовые газы на стороне хвостовых газов перед
20 входом в по меньшей мере одну турбину (11) хвостовых газов, или
теплоноситель, прошедший по трубчатым змеевикам холодильника (3) технологического газа и/или подогревателя (2) питающей воды, вводят в паровой барабан (8).
25 12. Способ по любому из пп. 1-11, где теплообменник (10), установленный на стороне хвостовых газов выше по технологическому потоку по отношению к входу в по меньшей мере одну турбину (11) хвостовых газов работает на горячем текучем теплоносителе с целью нагрева хвостовых газов на стороне хвостовых газов установки азотной кислоты, по меньшей мере, в ходе
зо операции запуска и останова, до необходимой для турбины (11) хвостовых газов температуры на входе.
13. Способ по любому из пп. 1-12, который осуществляют на установке,
включающей в себя по меньшей мере один узел абсорбции азотистого газа водой.
5 14. Способ по любому из пп. 1-13, который осуществляют на установке азотной кислоты, в которой есть абсорбционная колонна для абсорбции азотистого газа, образующегося при сжигании, с целью образования азотной кислоты, а также очистка хвостовых газов ниже по технологическому потоку и одна или несколько газовых турбин ниже по технологическому потоку, при этом в ходе
ю операции запуска и/или останова установки азотной кислоты технологический газ течет сквозь холодильник (3) технологического газа и экономайзер (2) и нагревается в холодильнике (3) технологического газа и/или экономайзере (2), нагретый технологический газ отдает свою тепловую энергию на сторону хвостовых газов в одном или нескольких теплообменниках (5, 4) ниже по
15 технологическому потоку, в результате чего хвостовые газы на стороне хвостовых газов нагреваются между абсорбционной колонной и очисткой хвостовых газов.
15. Агрегат для осуществления способа по п. 1, включающий по меньшей мере 20 один воздушный компрессор (6), по меньшей мере один холодильник (3)
технологического газа, по меньшей мере один подогреватель (2) питающей воды и по меньшей мере одну турбину (11) хвостовых газов, причем холодильник (3) технологического газа и подогреватель (2) питающей воды содержат трубчатые змеевики (18, 19, 20, 24), причем по меньшей мере один 25 трубчатый змеевик соединен с источником теплоносителя таким образом, что по меньшей мере один трубчатый змеевик в холодильнике (3) технологического газа и/или подогревателе (2) питающей воды в ходе операции запуска и/или останова агрегата может заполняться теплоносителем для нагревания технологического газа, текущего сквозь холодильник (3) зо технологического газа и подогреватель (2) питающей воды, и причем по меньшей мере один теплообменник (5, 4) подсоединен ниже по технологическому потоку от холодильника (3) технологического газа и/или
подогревателя (2) питающей воды с целью передачи тепловой энергии от нагретого технологического газа к хвостовым газам, который подается на турбину (11) хвостовых газов.
5 16. Агрегат по п. 15, где холодильник (3) технологического газа и/или
подогреватель (2) питающей воды, а также трубчатые змеевики (18, 19, 20, 24), предоставленные для стационарного режима работы, также содержат дополнительные трубчатые змеевики (21, 25), и эти дополнительные трубчатые змеевики (21, 25) соединены с источником теплоносителя таким
ю образом, что дополнительные трубчатые змеевики (21, 25) в ходе операции запуска и/или останова агрегата могут заполняться теплоносителем для нагревания технологического газа, текущего сквозь холодильник (3) технологического газа и/или подогреватель (2) питающей воды.
15 17. Агрегат по п. 16, где источником теплоносителя является паровой барабан (8) и/или внешняя система.
18. Агрегат по любому из п. 15 или п. 17, где холодильник (3) технологического газа и/или подогреватель (2) питающей воды содержит только трубчатые
20 змеевики (18, 19, 20, 24), предоставленные для стационарного режима работы, и данные трубчатые змеевики соединены с источником теплоносителя таким образом, что эти трубчатые змеевики ходе операции запуска и/или останова агрегата могут заполняться теплоносителем для нагревания технологического газа, текущего сквозь холодильник (3) технологического газа и подогреватель
25 (2) питающей воды.
19. Агрегат по любому из пп. 15-18, где тепловая энергия, выделяемая в теплообменнике (5, 4) предается на сторону хвостовых газов между абсорбционной колонной и очисткой хвостовых газов установки азотной
30 кислоты.
20. Агрегат по любому из пп. 15-19, который включает в себя по меньшей мере одну турбину (11) хвостовых газов, имеющую по меньшей мере две ступени.
ФИГУРА 3