Производство азотной кислоты

Производство азотной кислоты

Производство азотной кислоты

Промышленность азотной кислоты в странах бывшего СССР по настоящее время остается крупнейшей в мире. На ее основе базируется производство нитратных азотных удобрений (аммиачной селитры и ее модификаций) а также, комплексных удобрений (содержащих азот, фосфор и калий). Рост производства этих удобрений неизбежен во всем мире для решения продовольственной  проблемы. Кроме того, азотная кислота необходима для производства взрывчатых веществ в мирных и оборонных целях, продуктов органического синтеза.

Все действующие производства используют агрегаты, созданные в разные годы по проектам входящего в группу компаний «Алвиго», ОАО «ГИАП», по оригинальным технологическим схемам и полностью на отечественном оборудовании. Производство основной массы неконцентрированной азотной кислоты (58-60% HNO3) осуществляется на агрегатах УКЛ-7 (с одним давлением в системе) и АК-72 (комбинированная схема). Сохранились в эксплуатации  агрегаты малой мощности по комбинированной схеме 1/3,5 атм.

 Особенности агрегатов компании «Алвиго». УКЛ-7 и АК-72.

Основной особенностью этих агрегатов является применение высокотемпературных  рекуперационных газовых турбин в качестве основного двигателя компрессора воздуха, в агрегате УКЛ-7 с одним давлением 7,3 атм., компрессора воздуха и нагнетателя нитрозных газов, а в агрегате АК-72 с давлением на стадии конверсии аммиака 4,2 атм  и 11 атм на стадии абсорбции окислов азота.

В любом современном агрегате азотной кислоты, работающем под  давлением, производиться рекуперация энергии сжатых хвостовых газов в газовой турбине. Подогрев хвостовых газов в агрегатах других фирм осуществляется только собственным теплом  нитрозных газов до температуры  в пределах 300-400 °С. Основным двигателем является паровая турбина, использующая собственный пар, полученный в котле-утилизаторе.

При подогреве хвостовых газов до 700 °С в агрегате УКЛ-7 и до 760 °С в агрегате АК-72 паровая турбина исключается, а выработанный пар высвобождается для  использования в других технологических цехах предприятия.

Для нагрева хвостовых газов до  700-760 °С  требуется природный газ, который одновременно служит для очистки хвостовых газов  от непоглощенных окислов азота перед сбросом в атмосферу, одновременно решая задачу предотвращения загрязнения атмосферы окислами азота, в том числе и закиси азота (N2O), чему в последнее время придается особое значение, так как N2O,  входит в число газов, вызывающих «парниковый эффект».

Термодинамически применение  высокотемпературных газовых турбин обеспечивает экономию условного  топлива на получение азотной кислоты не менее 13%. Применение агрегатов азотной кислоты с высокотемпературными газовыми турбинами наиболее выгодно в странах, добывающих природный газ, и на предприятиях, где  потребляется много водяного пара в других производствах.

Для расширения рынка заказов агрегатов азотной кислоты компания «Алвиго», с учетом знания и опыта в этой области техники, работает в направлении модернизации агрегатов УКЛ-7 и АК-72 вплоть до частичного и даже полного исключения природного газа, и разработки новых агрегатов с применением импортных компрессоров  и нагнетателей.

В настоящее время компания «Алвиго» ведет работы по усовершенствованию агрегатов производства неконцентрированной азотной кислоты УКЛ-7 и АК-72 с целью повышения их мощности, надежности и экологических показателей. Возможности компании «Алвиго» позволяют выполнять  проекты агрегатов по производству неконцентрированной азотной кислоты разной мощности  и по разным технологическим схемам с учетом требований Заказчиков, отвечающих техническим показателям современному мировому уровню.

 

Модернизированный агрегат УКЛ-7 с новым компрессором воздуха
ГТУ-8

По техническому заданию компании «Алвиго» разработан для замены изношенных и морально устаревших установок ГТТ-3м новый ГТУ-8 для сжатия воздуха с существенно с более высоким технико-экономическими показателями и эксплуатационной надежностью.

Разработан проект модернизированного агрегата УКЛ-7 с ГТУ-8, который реализован и успешно эксплуатируется на ОАО «Невинномысский Азот»

Обновлена принципиально технологическая схема с применением ряда позиций оборудования. Достигнуто снижение расхода  природного газа. Повышена мощность агрегата.

 

Агрегат АК-72м

Агрегат АК-72М является модернизированным агрегатом АК-72 с изменением ряда узлов, направленным на повышение мощности и устранение выявленных в первые годы эксплуатации АК-72 недостатков в схеме и оборудовании, влияющих на стабильность работы агрегата и его технико-экономические показатели.

Основные изменения:

  1. Повышена проектная производительность агрегата до 1200-1250 т/сутки мнг. HNOза счет установки модернизированного машинного агрегата, получившего индекс АПК-2
  2. Исключен высокотемпературный реактор каталитической очистки на палладированном катализаторе АПК-2. Применена низкотемпературная каталитическая очистка хвостовых газов на катализаторе без драгметалла АМЦ.
  3. Нагрев хвостовых газов до температуры 760 ОС осуществляется на одной стадии в высокотемпературном блоке.
  4. Увеличена теплообменная поверхность экономайзера котла-утилизатора и увеличена паропроизводительность котла.
  5. Холод испарения жидкого аммиака использован для отвода тепла в верхних охлаждающих тарелках абсорбционной колонны, повышена степень абсорбции.
  6. В результате модернизации, помимо повышения производительности агрегата, достигнуто определенное снижение расхода сырья, природного газа, повышена выработка пара.

 

Агрегат 1/3,5 ата

Проект этого агрегата разработан более 50-ти лет назад. Мощность агрегата 45 тыс. т/год. Концентрация продукционной азотной кислоты 47-55% HNOз. Конверсия аммиака осуществляется под атмосферным давлением, которое наиболее благоприятно для глубины конверсии аммиака в NO (98%). В этих агрегатах минимально вложение платиновых сеток благодаря применению железохромового катализатора в качестве второй ступени конверсии аммиака без заметного снижения степени конверсии.

В агрегате установлена одна абсорбционная колонна с диаметром 3,2 м, работающая под давлением 3,5-3,8 ата. В агрегатах более позднего срока строительства концентрация азотной кислоты доведена до 55% мнг HNOз.

В агрегате применены прогрессивные технические решения. Помимо использования неплатинового катализатора для конверсии аммиака, к ним относится глубокая степень утилизации тепла окисления NO  в  NO2 для выработки пара с давлением 40 ата в прямоточных котлах. Все агрегаты оснащены реактором селективной очистки хвостовых газов. По расходу аммиака и степени утилизации тепла на единицу продукции, несмотря на низкое давление, агрегаты 1/3,5 ата находятся вполне на современном уровне.

Только в СССР было сооружено около 90 таких агрегатов. Они сооружались зарубежом в странах  Восточной Европы (Болгария, Венгрия, Румыния, Куба, ГДР).

В настоящее время в России, Белоруссии эксплуатируются около 30 таких агрегатов, зарубежом – на Кубе 4 агрегата.

Новые агрегаты не сооружаются, хотя, не смотря на  высокий удельный расход  электроэнергии на сжатие нитрозных газов и расход металла на единицу продукции, эти агрегаты ещё могут найти спрос в отдельных случаях, когда нужны агрегаты небольшой мощности не только для производства азотной кислоты, но и для производства нитрит-нитратных солей, в комплексе производства концентрированной азотной кислоты небольшой мощности при помощи водоотнимающих средств.