Охлаждение нитрозных газов и конденсация водяных паров из них

Образующиеся при окислении горячие нитрозные газы поступают в котел-утилизатор.

Котел-утилизатор – горизонтальный двухходовой теплообменник, в котором размещены дымогарные трубки [3].

При прохождении котла-утилизатора нитрозные газы охлаждаются до температуры 230 – 300^оС, отдавая своё тепло на выработку пара с давлением не более 1,7 МПа.

Образовавшийся в котле-утилизаторе водяной пар поступает в пароперегреватель, нагревается теплом нитрозных газов до температуры 230 – 270^оС и с давлением не более 1,6 МПа пар выдается в цеховой коллектор.

В газовом объеме котла-утилизатора частично происходит реакция окисления оксида азота (NO) в диоксид (NO₂) с выделением тепла:

2 NO + O2 = 2 NO2 + 124,0 кДж

(4)

Далее нитрозные газы поступают в окислитель.

Это цилиндрический аппарат, в верхней части которого установлен фильтрующий элемент из холсто-прошивной стеклоткани ХПСТ-2,5х160 для улавливания платины из газовой фазы.

В объеме окислителя продолжается окисление оксида азота с повышением температуры нитрозных газов на 50-80^оС.

Подогреватель воздуха используется как подогреватель хвостовых газов второй ступени. Из аппарата нитрозные газы последовательно проходят подогреватель воздуха и подогреватель хвостовых газов, в которых за счет нагрева воздуха и хвостовых газов температура нитрозных газов понижается.

Подогреватель хвостовых газов позволяет за счёт утилизации тепла нитрозных газов снизить затраты природного газа на подогрев хвостовых газов перед реактором очистки хвостовых газов.

Абсорбция оксидов азота

Нитрозные газы после подогревателя хвостовых газов подаются в межтрубное пространство холодильников-конденсаторов, проходят их последовательно и охлаждаются до температуры не более 60^оС оборотной водой, поступающей после абсорбционной колонны [5].

Холодильник-конденсатор – вертикальный, одноходовой кожухотрубчатый теплообменник.

На поверхности трубок холодильников-конденсаторов при охлаждении нитрозных газов конденсируются пары воды с образованием азотной кислоты, стекающей на трубную доску. Конденсат с массовой долей азотной кислоты
30 – 50% отводится с трубной доски по трубопроводу в абсорбционную колонну на одну из тарелок (6, 8, 10, 12).

После холодильников-конденсаторов нитрозные газы направляются под нижнюю тарелку абсорбционной колонны.

Абсорбционная колонна – это вертикальный цилиндрический аппарат, по высоте которого размещены 47 тарелок ситчатого типа с отверстиями 2 мм и расстоянием между отверстиями 9 мм. 47-ая тарелка служит сепаратором брызг кислоты.

На 46-ую тарелку абсорбционной колонны подается орошающая жидкость: обессоленная вода, кислый конденсат или их смесь. Объёмный расход орошающей жидкости регулируется автоматически, регулятором, исполнительный механизм которого установлен на трубопроводе подачи орошения в абсорбционную колонну после насосов.

Нитрозный газ, проходя через отверстия в тарелках, барботирует через слой кислоты на них, создаёт при этом пену с большой поверхностью раздела фаз и вступает в реакцию с водой.

В абсорбционной колонне протекают следующие реакции:

- в жидкой фазе:

	2 NO2 + Н2O = НNO2 + HNO3 + 116,1 кДж	(5)
	N2O4 + H2O = HNO2 + HNO3 + 59,2 кДж	(6)
	3 HNO2 = HNO3 + 2 NO + H2O - 75,9 кДж	(7)

- в газовом объеме (между тарелками):

	2 NO + О2= 2 NО2+ 123,6 кДж	(8)
	2 NO2 = N2O4 + 61,6 кДж	(9)

Вода, а затем образующаяся азотная кислота, двигаясь навстречу потоку нитрозного газа, перетекает на ниже лежащие тарелки по переливным трубам, обеспечивающим равномерное распределение жидкости на тарелке.

Массовая доля азотной кислоты увеличивается по мере прохождения жидкости вниз.

Для обеспечения более полного окисления NO в NO₂ и содержания кислорода в хвостовых газах после абсорбционной колонны не менее 1,7% в трубопровод нитрозного газа перед колонной подается добавочный воздух.

Отвод тепла, выделяющегося при окислении NO в NO₂ и образовании кислоты на тарелках абсорбционной колонны, осуществляется оборотной водой, поступающей в змеевики из водооборотного цикла.

Из куба абсорбционной колонны азотная кислота с температурой не более 60^оС отводится в продувочную колонну.

Продувочная колонна– это вертикальный цилиндрический аппарат с тремя ситчатыми тарелками.

В продувочной колонне производится отдувка оксидов азота из кислоты горячим воздухом, который подается от нагнетателя.

Смесь воздуха и выделяющихся из азотной кислоты оксидов азота возвращается в трубопровод нитрозных газов под первую тарелку абсорбционной колонны и служит в качестве добавочного воздуха.

Азотная кислота с температурой не более 60^оС и массовой долей азотной кислоты – не менее 58% из продувочной колонны, выдается в хранилища склада кислоты.

Хвостовые газы после абсорбционной колонны с объёмной долей оксидов азота не более 0,16% проходят в подогреватель хвостовых газов, где нагреваются до температуры 110 – 150^оС за счет теплообмена с нитрозными газами.

Подогреватель хвостовых газов – горизонтальный кожухо-трубчатый теплообменник, в котором хвостовые газы подогреваются теплом нитрозных газов. Подогретые хвостовые газы поступают на каталитическую очистку от остаточных оксидов азота.