年产6万吨稀硝酸车间的工艺设计.doc
《年产6万吨稀硝酸车间的工艺设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《年产6万吨稀硝酸车间的工艺设计.doc(57页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、年产年产 6 万吨稀硝酸车间的工艺设计万吨稀硝酸车间的工艺设计 设计题目设计题目: :年产年产 6 万吨稀硝酸车间的工艺设计万吨稀硝酸车间的工艺设计 English Topic: Design the craft of dilute nitric acid workshop with an annual output of 60,000 tons 学学 生:生: 指导教师:指导教师: 年 月 日 年产年产 6 万吨稀硝酸车间的工艺设计万吨稀硝酸车间的工艺设计 学生姓名: 指导老师: 摘要:摘要:本设计从描述硝酸的基本性质和其发展前途开始先论述了生产稀硝酸的 必要性,然后对其生产方法进行简述和论
2、证,最后选择了中压生产法。而后对 此方法进行了从工艺流程到计算和选型的详细描述。如稀硝酸的生产原理(包括 了催化剂的选择和催化机理)、工艺流程、生产过程的影响因素、化工工艺计算、 氧化器的工艺设计及附属设备的选择、车间布置设计。本设计还增加了尾气治 理,针对不同的需要采用不同的治理办法。最后本设计还对所采用的生产方法 进行了总结和讨论。 关键词关键词:稀硝酸;中压法;氧化炉;铂催化剂 ;吸收塔;工艺计算;尾气处理 Design the craft of dilute nitric acid workshopwith an annual output of 60,000 tons Name of
3、 stendent: Director: Abstract: The design started from the description nitic acids basic properly and its futurn development to elaborate first the necessity produced the thin nitic acid , and then carried on the summary and the proof to its productiom methd . Finally selected the productin law of m
4、edium pressure . Then has carried on to descripe this method from the technical process to the calculation and choice modle detailed . For example , the thin nitric acids production principle ( Including the choice of catalysts and catalytic mechanism ) , the technical process , production processs
5、influencing factor , chemical technology calculation , the design of oxidation equipment and appurtenances choice , workshop design . This design also increased the exhaust gas treatment , the different treatment approaches would be used in different needs . Finally , the production method that used
6、 in this design had been aggregated and discussed . Keywords: Dilute nitric acid;Compression pressure method; Oxidized still;Platinum Catalyst;Absorption tower;Craft Calculation;Exhaust processing 目目 录录 第一章 总论.7 1.1 硝酸工业的概况及发展趋势1.7 1.1.1 国外硝酸工业的现状及发展趋势.7 1.1.2 国内硝酸工业的现状及发展趋势.7 1.2 硝酸的性质2,38 1.2.1 硝酸
7、的物理性质.8 1.2.2 硝酸的化学性质.9 1.3 硝酸的毒性、安全和贮运5.10 第二章 稀硝酸生产流程综述11 2.1 各种生产方法综述.11 2.1.1 常压法.11 2.1.2 加压法.11 2.1.3 综合法12 2.2 稀硝酸生产流程的确定 13 2.3 稀硝酸生产的主要原理 14 第三章 氨的接触氧化11.15 3.1 氨的接触氧化原理12,1315 3.2 催化剂的选择 .16 3.3 铂系催化剂14.16 3.3.1 化学组成16 3.3.2 物理性状16 3.3.3 铂网的活化、中毒及再生17 3.3.4 铂网的损失和回收18 3.4 氨催化氧化的反应动力学1519 3
8、.5 工艺条件的确定 20 3.6 混合气组成.21 3.7 爆炸及其防止16.21 3.8 氨接触氧化工艺流程.23 3.8.1 空气和氨的净化.23 3.8.2 混合气体的配制.23 3.8.3 反应热的利用.23 3.8.4 工艺流程简述.24 第四章 一氧化氮的氧化17.25 4.1 一氧化氮氧化机理 .25 4.2 氧化反应的影响因素 25 4.3 一氧化氨氧化的工艺流程 26 第五章 氮氧化物的吸收28 5.1 氮氧化物吸收机理.28 5.2 工艺条件的确定.28 5.2.1 吸收温度.28 5.2.2 操作压力.28 5.2.3 气体组成.29 第六章 工艺计算18.30 6.1
9、 物料衡算.30 6.1.1 反应器(氧化)30 6.1.2 废热锅炉(WHB)和冷却-冷凝器32 6.1.3 吸收塔34 6.1.4 生成的酸37 6.1.5总收率 .38 6.1.6放大至所需生产的速率 .38 6.2 能量衡算19,20.39 6.2.1 压缩机(透平机)39 6.2.2 氨气化40 6.2.3 氧化器40 第七章 主要设备的工艺计算和选型22.43 7.1 氨氧化炉23,2443 7.1.1 设备简介.43 7.1.2 工艺计算及选型.43 7.2 酸吸收塔 45 7.3 其他设备选型25.46 第八章 车间设备布置262847 第九章 硝酸尾气的处理29.48 9.1
10、 溶液吸收法 .48 9.1.1碱液吸收 .48 9.1.2亚硫酸溶液吸收法 .49 9.1.3延长吸收法 .49 9.1.4用稀硝酸加钒盐吸收法 .49 9.1.5硝酸吸收法 .49 9.2 固体物质吸收或吸附法 49 9.2.1 固体物质吸收法49 9.2.2 固体吸附法50 9.3 催化还原法 50 第十章 设计总结与讨论3052 参考文献.54 前前 言言 经过二年的学习和在车间的生产实践,我深刻理解了化工设计的真谛,本 着理论与实际相结合的原则,在毕业之即专门选择了以稀硝酸生产为题材的毕 业设计。此次毕业设计的训练,进一步巩固加深了所学的基础理论、基本技能 和专业知识,使之系统化、综
11、合化,对我以后的工作和生活起到了不可估量的 作用。 本设计是根据系下达的毕业设计任务书进行编写的,内容是年产 6 万吨稀 硝酸(HNO3)车间的工艺设计。为了全面介绍稀硝酸工艺过程设计的基本内容、 基本原理,本设计共分为十章。第一章概述了硝酸的现状和趋势、硝酸的物理 化学性质、用途和生产发展等;第二章较详细地论述了稀硝酸的三种生产方法 和本设计生产流程的确定;第三章、第四章、第五章重点阐述了稀硝酸生产中 各个环节的工艺流程及其工艺选择的原理,并在本设计结尾附有该工艺流程的 CAD 图;第六章进行了物料和能量的工艺计算;第七章简单介绍了主要设备的 选型,并在本设计结尾附有氧化炉设计图;第八章介绍
12、了车间的布置的基本要 求和原则,并在本设计后面附有稀硝酸车间布置图;第九章介绍了目前处理硝 酸尾气的各种方法,并对这些方法做了合理化选择;第十章对本设计进行了全 面的总结和讨论。最后附有参考文献。 本设计是以我二年来的学习和实践为依托,在指导老师和参考资料的帮助 下完成的,尽量做到集中优点、克服和改善缺点。但由于本人水平有限,设计 中有错误和不妥之处总是在所难免,恳切希望读者多予批评指正。 编者: 2008 年 11 月 20 日 第一章第一章 总论总论 1.11.1 硝酸工业的概况及发展趋势硝酸工业的概况及发展趋势 1.1.11.1.1 国外硝酸工业的现状及发展趋势国外硝酸工业的现状及发展趋
13、势 目前各国硝酸工业的发展趋势是随着合成氨和硝酸磷肥的生产装置大型化 而采用大机组、大装置,合理提高系统压力,提高产品浓度,降低原材料及能 量的消耗,降低尾气排放浓度,以减少对大气的污染。硝酸工业形成了如下的 趋势:(1) 、生产规模大型化,目前最大装置为 2000t/d;(2) 、装置高压化; (3) 、产品多样化,可生产浓、稀两种产品;(4) 、 尾气排放达标,目前大型 装置上,特别是双加压装置已实现了 15010-6的指标;(5) 、催化剂不断改良; (6) 、能量回收合理化;(7) 、总体技术提升。 由于稀硝酸是半成品,其主要用途是用于制造浓硝酸、硝酸铵等,在此,借 浓硝酸在国外的生产
14、情况来反映稀硝酸在国外的生产现状。 目前,世界上浓硝酸的生产能力约为 300 万吨/年,2000 年总产量为 260 万 吨,我国浓硝酸产量 82.48 万吨,居世界首位。世界浓硝酸的装置能力如下: 表表 1 1 世界浓硝酸装置能力及产量世界浓硝酸装置能力及产量 国别装置能力(万吨/年)开工率(%) 美国 32.5100 加拿大 30.7590 墨西哥 17.466 西欧 82.085 日本 24.4580 中国 9092 总计 300 1.1.21.1.2 国内硝酸工业的现状及发展趋势国内硝酸工业的现状及发展趋势 从近几年硝酸行业发展来看,在国内硝酸盐行业超常规发展冶金和医药等 下游需求快速
15、增长的推动下,我国硝酸行业的发展步伐大大加快。2006 年全国 硝酸产量达到了 181.78 万吨,同比增长了 12.6%,增速同比下降了 11.4 个百分 点,但依然实现较快增长,当年进口量 3.12 万吨,出口量 1.2 万吨,观消费量 为 183.7 万吨,同比增长 14.3%,表明下游需求旺盛。 进入 2007 年,在硝酸下游消费稳中有增的利好因素下,行业继续保持着 较好的增长势头,一季度硝酸累计产量为 47.54 万吨,同比增长 14.35%,进口 480 吨出口 1854 吨,表观消费量为 47.4 万吨,同比增长 14.78%。 从我国硝酸工业的发展趋势来看,2006 年产能的过
16、快增长已经使得影响 行业健康发展的不利因素凸显。2006 年上半年,浓硝酸企业外购的合成氨、原 料煤、电力、铁路运价及各种辅助材料价格的大幅度上涨,加之因铁路提速而 大增的自备槽车改造和安全评估费用,使浓硝酸的生产成本大幅度上升。而同 时浓硝酸市场价格跳水,行业利润暴跌,许多企业被迫减产甚至停产,市场供 应量大幅度波动,价格跌宕不稳。 2007 年以来,由于市场需求较旺,硝酸价格止跌回稳,5 月以来强势上行, 其中华东市场浓硝酸(98%)价格从 4 月底 2300/吨上升至 5 月上旬的 2350 元/ 吨。可见硝酸工业还是很有前景的,但高价格将诱发硝酸生产恢复,增加供应 量,导致价格波动,总
17、的看来,产能增长过快仍然是硝酸行业难以承受的压力。 同时人们越来越重视环境保护。因此本设计将从节能、提高氨利用率、降低铂 耗、提高成品酸、降低尾气排放等方面来降低成本从而提高工业生产的利润。 1.21.2 硝酸的性质硝酸的性质 1.2.11.2.1 硝酸的物理性质硝酸的物理性质 硝酸(nitric acid),又名硝镪水或氮酸。纯硝酸(100% HNO3)为无色透 明,具有窒息性与刺激性的液体,相对密度 1.522,沸点 83.4C,熔点- 41.5C。硝酸腐蚀性很强, 属一级无机酸性腐蚀品,能灼伤皮肤,也能损害粘 膜与呼吸道,与蛋白质接触生成鲜明的黄蛋白酸黄色物质。 在-41时,呈白色雪状晶
18、体,不稳定,在常温下分解出红棕色的二氧化氮,光 和热能促其分解更快,溶于水,可以任何比例混合,溶解时放热。68.4%硝酸为恒 沸混合物,具有最高沸点 121.9,溶点-42(75%HNO3)。 工业硝酸依 HNO3 量多少可分为浓硝酸(96%98% HNO3)和稀硝酸 (45%70% HNO3) 。纯硝酸是无色透明的发烟液体,一般商品都带且有微黄色有 刺激性气味。 1.2.21.2.2 硝酸的化学性质硝酸的化学性质 硝酸是强酸之一,氧化性很强。除金、铂及某些其它稀有金属外,各种金 属都能与稀硝酸作用生成硝酸盐,如硝酸银、硝酸钠等。硝酸能使铁、铝、铬、 钙等钝化而不致继续侵蚀。非金属硫、磷、硼能
19、被硝酸氧化成相应的酸,碳则 被氧化成 CO2。硝酸还能够使有机物氧化和硝化。硝酸作为氮的最高价(+5)水 化物,具有很强的酸性,一般情况下认为硝酸的水溶液是完全电离的。 浓硝酸具有强烈的硝化作用,与硫酸制成的混酸能与很多有机化合物结合 成硝化物,如硝基苯、硝基萘、三硝基甲苯、硝化甘油等。浓硝酸还是强氧化 剂,除金、铂、铑、铱外,可将所有金属氧化。将浓硝酸按 1:3 的比例与盐酸 混合,其混合液称为王水。此溶液中含有氯化亚硝酰,并放出游离氯,游离氯 是一种强氧化剂:HNO3+3HCl=NOCl+Cl2+2H2O, 这就是各种金属包括金、铂等之 所以溶于王水中的原因所在。 1.31.3 硝酸的用途
20、硝酸的用途 硝酸是基本化学工业重要的产品之一,产量在各类酸中仅次于硫酸。其用 途如下: (1)制造化肥:硝酸大部分用于生产硝酸铵和硝酸磷肥。 (2)制造硝酸盐:硝酸可用于制造金属硝酸盐,如:硝酸钠、硝酸镁、硝酸 锂、硝酸铷等。硝酸锂熔点 264,分解温度为 600,用于热交换载体。硝酸 铷是制备丁二烯的催化剂。 (3)有机合成原料:浓硝酸可将苯、蒽、萘和其他芳香族化合物硝化制取有 机原料。如硝酸和硫酸的混酸(工业上常用由 30%与苯反应,生成硝基苯,再 加氢生成苯胺,它是合成染料、医药、农药的中间体。 (4)制造草酸以农作物废料如玉米蕊、甘蔗渣、谷壳、花生壳等为原料与硝 酸反应,制取草酸,硝酸
21、与丙烯或乙烯、乙二醇作用也可制取草酸。 (5)军火工业硝酸除用于制造 TNT 炸药,还用它精制提取核原料。钚是重 要的核燃料,在精制过程中,先将钚转化成 Pu(NO3)4溶液,再萃取分离。 (6)合成香料硝酸与二甲苯反应制得二甲苯麝香气味,广泛用于调配化妆品、 皂用及室内用香料。 此外,硝酸还用于化学试剂及有色金属酸洗涤。也用来鉴别含有蛋白的物质 加羊毛,羽毛等。 1.31.3 硝酸的毒性、安全和贮运硝酸的毒性、安全和贮运 动物组织和植物组织受到硝酸的作用即被破坏。硝酸落到皮肤上,皮肤即 被染成黄色并烧坏,溅入眼睛尤其危险。氮氧化物和硝酸蒸气低浓度时,引起 头痛、强烈咳嗽、胸闷,严重者出现肺气
22、肿。因此,工作场所空气中的 NO2允 许浓度,中国和原苏联规定为 0.085mg/m3,美国为 0.1mg/m3,德国为 0.08mg/m3。 尽管硝酸不燃烧,但它是强氧化剂,与金属粉末、有机物质等发生反应后, 有引起燃烧或爆炸的危险。 工厂为了保持硝酸生产的连续进行并随时向外提供商品酸,在厂区需设室 内或半露天式酸库,以防烈日暴晒。宜单层建筑,不宜设地下室。地面应耐酸 腐蚀。电气设备、电线等应有耐酸防腐措施。稀硝酸的容器为铝质的,输送浓 硝酸采用装有铝罐的槽车。 不慎被浓硝酸烧伤皮肤,应立即用大量或小苏打水清洗,并及时送医院救 治。 第二章第二章 稀硝酸生产流程综述稀硝酸生产流程综述 2.1
23、2.1 各种生产方法综述各种生产方法综述 生产稀硝酸的方法主要有三中常压法、加压法和综合法,它们都各有各的 优缺点,本节将从经济和环保两大方面来论述个方法,并根据系下达的任务书 选择适合本设计的方法。 2.1.12.1.1 常压法常压法 氨的氧化与氮氧化物的吸收均在常压下进行,使用的设备材质有花岗岩、 PVC 塑料及不锈钢。吸收工艺有多塔流程和单塔流程。 常压法的特点是生产过程及设备比较简单,系统压力低,工艺操作稳定, 氨氧化率高,原料及辅助材料消耗低,铂耗低,不需要大型的转动设备,缺点 是生产强度低,设备容积大,氧化炉和吸收塔数量多,热能利用低,吸收率低, 产品浓度低,尾气中氮氧化物含量高,
24、易造成严惩污染。需设置碱吸收尾气或 用其他方法处理尾气,布置不紧凑,占地面积大,基建材料及投资较多。根据 国家经贸委的“工商投资领域制止重复建设目录(第一批) ”,常压法已被列入其 中,属自 1999 年 8 月 9 日公布日起不许再建设的项目。 2.1.22.1.2 加压法加压法 氨氧化和氮氧化物吸收均在加压下进行。根据压力不同可分为中压 (0.30.6MPa)与高压(0.71.5MPa)两种。 (1) 、全中压法、全中压法 氨的氧化和氮氧化物的吸收均在 0.350.6MPa 压力下进行。这种流程始于 20 世纪 30 年代。20 世纪 70 年代以后采用该类方法的生产企业有兴平、乌拉山、
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 年产 万吨稀 硝酸 车间 工艺 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-3316411.html