2020-01-14
750
Хвостовые газы очищаются от остаточных оксидов азота селективным методом.
Процесс селективной очистки представляет собой избирательное восстановление оксидов азота до молекулярного азота аммиаком на алюмованадиевом катализаторе.
Хвостовые газы из подогревателя хвостовых газов первой ступени поступают в подогреватель хвостовых газов второй ступени, в котором нагреваются до температуры 220 – 275°С теплом нитрозного газа выходящего из окислителя [7].
Далее хвостовые газы из подогревателя поступают в камеру сгорания реактора.
Камера сгорания состоит из цилиндрического корпуса, экрана, жаровой трубы и размещённых во входной части горелок. Природный газ и необходимый для горения воздух подают через горелочное устройство.
Горение происходит внутри жаровой трубы. Охлаждение жаровой трубы осуществляется за счёт омывания её с внешней стороны относительно холодными хвостовыми газами.
Природный газ поступает в камеру сгорания реактора (КСР) с давлением не более 1,2 МПа из цехового коллектора. Оптимальный режим горения природного газа в КСР поддерживается автоматически регулятором соотношения "газ-воздух", обеспечивающим зависимость объёмного расхода природного газа от объёмного расхода воздуха подаваемых в КСР.
|
|
|
Температура хвостовых газов после смешения с топочными газами поддерживается в пределах 250 – 300оС дистанционным управлением клапаном на трубопроводе воздуха в камеру сгорания реактора.
Между камерой сгорания и реактором очистки хвостовых газов расположена камера смешения, представляющая кольцевую камеру, которая охватывает трубопровод. Через эту камеру подаётся газообразный аммиак, который служит восстановителем при разложении оксидов азота.
После камеры смешения смесь хвостовых газов и аммиака поступает в реактор очистки хвостовых газов.
Смешение аммиака с хвостовым газом осуществляется в струйном смесителе, представляющем конструкцию из торообразного кольца с набором поперечных распределительных труб.
Реактор очистки хвостовых газов – это цилиндрический аппарат с шаровыми днищами. В реакторе размещена полка с катализатором АВК-10, АВК-10М или АОК-78-55.
Основные реакции происходящие на катализаторе:
| 4 NH3 + 6 NO = 5 N2 + 6 H2O + 1810 кДж | (10) | |
| 8 NH3 + 6 NO2 = 7 N2 + 12 H2O + 2734 кДж | (11) |
Процесс протекает при температуре 220 – 300оС. Соотношение "аммиак/оксиды азота" составляет (1,1-1,15) / 1, степень восстановления 98 – 98,5%.
Гомогенная доочистка от остаточного аммиака осуществляется в "горячем" газоходе между камерой сгорания и турбиной с термическим окислением аммиака до молекулярного азота с остаточным содержанием аммиака не более 0,01%.
|
|
|
После очистки хвостовые газы содержат:
- объёмная доля оксидов азота (NOx) – не более 0,005%;
- объёмная доля аммиака (NH3) – не более 0,0086%;
- объёмная доля оксида углерода (СО) – не более 0,007%.
Рекуперация энергии, тепла и давления очищенных газов
Очищенные хвостовые газы обладают значительной энергией тепла и давления, которые используются в газовой турбине. На входе в камеру сгорания в трубопровод очищенного хвостового газа подается перегретый водяной пар для увеличения массы рабочего тела (газа) и для гомогенной доочистки следовых количеств оксидов азота в присутствии водяного пара до элементарного азота и водяных паров.
Выдача и хранение продукционной кислоты
Осветленная азотная кислота из продувочной колонны, по двум трубопроводам поступает в хранилища склада азотной кислоты.
Производство слабой азотной кислоты включает в себя 4 унифицированные комплексные линии (агрегата), поэтому приводится описание технологической схемы по одному агрегату.
Характеристика основного оборудования
Аммиак окисляется кислородом воздуха до оксида азота на катализаторе при температуре (TIRSAH-102) 830-910оС в контактном аппарате.
Контактный аппарат – это вертикальный аппарат с имеющимся внутри дополнительным конусом, обеспечивающим равномерную подачу аммиачно-воздушной смеси на катализатор. Для этой же цели предназначена распределительная решётка внутри этого конуса.
В верхней части контактного аппарата имеется взрывная пластина, предназначенная для предотвращения разрушения аппаратов в случае хлопка внутри контактного аппарата или смесителя.
В качестве катализатора используются сетки катализаторные из платиновых и палладиевых сплавов.
Для розжига катализаторных сеток имеется горелка, состоящая из системы труб с отверстиями. Розжиг производится путём подачи в горелку азотоводородной фракции. Азотоводородная фракция при температуре 130оС самовоспламеняется.
Дополнительно установлено электророзжиговое устройство (ЭРУ), которое состоит из нагревательного элемента в изоляторах из технического фарфора и подключается через вводное устройство к кабелю. Схема питается переменным напряжением ~ 220 В.
Нижняя часть контактного аппарата состоит из цилиндра, переходящего в конус. В цилиндрической части установлены колосниковые решетки, на которые укладываются катализаторные сетки.
Каталитическая система состоит из 9-10 сеток из платиносодержащих сплавов и дополнительного пакета из 4-5 сеток из палладиевого сплава, улавливающих платину.
В качестве несущей газораспределительной подложки для пакетов платиновых и улавливающих сеток применяется носитель керамический сотовой структуры (Сонол).
В конусной части аппарата размещается пароперегреватель котла-утилизатора.
Контактный аппарат изготовлен из стали Х18Н10Т, в качестве футеровки пользуются шамот, диатомит, асбест.
Технические характеристики аппарата представлены в табл. 5 [3].
Таблица 5 –Характеристики контактного аппарата.
| Избыточное давление | 8 кгс/см2 |
| Температура на входе | 170..230оС |
| Температура в зоне катализатора | 830..910оС |
| Среда | аммиачно-воздушная смесь, нитрозные газы |
| Емкость | 18 м3 |
| Диаметр | 2200 мм |
| Высота | 6000 мм |
Отходы производства
