Сравнительный анализ технологий производства азотной кислоты — Подготовлено ООО Сычуань Шутай Химико-технологическая компания 

В настоящее время основным методом производства разбавленной азотной кислоты является метод окисления аммиака. В качестве сырья используются аммиак и воздух, а процесс получения кислоты происходит при участии катализаторов на основе платиновых сплавов, при этом концентрация готового продукта может превышать 40%. В зависимости от рабочего давления в отрасли выделяют пять типов технологических процессов: метод при атмосферном давлении, комбинированный метод, метод среднего давления, метод высокого давления и метод двухступенчатого давления (двойного давления).

Пять характерных особенностей производственных процессов
01 Метод при атмосферном давлении
Окисление аммиака и абсорбция кислоты на протяжении всего процесса происходят при атмосферном давлении. Оборудование имеет простую конструкцию, высокую степень конверсии аммиака и низкие потери платинового катализатора. Однако существуют такие недостатки, как низкая концентрация готовой кислоты, превышение норм загрязняющих веществ в отходящих газах, высокий расход аммиака и большая занимаемая площадь. Данная технология была официально выведена из эксплуатации государством и больше не используется в новых производственных линиях.

02 Комбинированный метод
Окисление аммиака проводится при атмосферном давлении, а поглощение кислотой — под давлением 0,3~0,5 МПа, что позволяет сочетать некоторые технологические преимущества. Однако общая схема процесса сложна, инвестиции в оборудование высоки, а выбросы оксидов азота в отходящих газах остаются на высоком уровне. С 1999 года государство запретило строительство новых установок азотной кислоты такого типа.

03 Метод среднего давления
Весь технологический процесс осуществляется при абсолютном давлении 0,45~0,55 МПа с использованием отработанных агрегатов «три в одном». Повседневное производство стабильно, показатели энергопотребления и себестоимости хорошо контролируются. Недостатками являются ограниченная концентрация готовой кислоты, несоответствие отходящих газов экологическим стандартам и низкая ценность вторичной переработки, в связи с чем данный метод постепенно выводится из эксплуатации.

04 Метод высокого давления
Давление реакции поддерживается на уровне 0,9~1,1 МПа (абс.), концентрация получаемой азотной кислоты может достигать 55%~60%, компоновка установки компактная, а содержание загрязняющих веществ в отходящих газах низкое. Недостатком является относительно высокий расход платинового катализатора. На сегодняшний день отечественная технология установок высокого давления мощностью 50 000 тонн в год является зрелой, реализовано множество промышленных пусков.

05 Метод двухступенчатого давления (комбинированный метод)
Используется ступенчатое давление: давление окисления аммиака составляет 0,35~0,6 МПа, а давление абсорбции кислоты повышается до 1,0~1,5 МПа. Данный процесс сочетает в себе преимущества методов среднего и высокого давления, концентрация готовой кислоты может достигать 60%~70%, отличается высокой интенсивностью производства и низким энергопотреблением. Выбросы отходящих газов соответствуют экологическим стандартам, что относит данный метод к энергосберегающим и экологически чистым технологиям производства.
В настоящее время технология развивается в направлении укрупнения масштабов. В стране реализовано самостоятельное проектирование и строительство установок мощностью в сотни тысяч тонн, завершено импортозамещение основного агрегата «четыре в одном», а технический уровень соответствует показателям импортного оборудования.

Сравнение технико-экономических показателей
Судя по совокупности эксплуатационных данных, метод двойного давления обладает наилучшими комплексными характеристиками и выраженными ключевыми преимуществами:
Запатентованная конструкция смесительного распределителя обеспечивает полноту реакции аммиака, при этом степень окисления превышает 96%, а расход платины может быть снижен до 60 мг на тонну азотной кислоты;
Специальный метод зажигания позволяет избежать риска взрыва солей аммония, что значительно повышает безопасность производства;
 Эффективность абсорбции в колонне с ситчатыми тарелками с переменным шагом достигает 99,8%, что исключает необходимость установки дополнительного оборудования для очистки отходящих газов;
 Многоступенчатая рекуперация избыточного тепла и энергии сжатия обеспечивает высокий коэффициент циклического использования энергии, а также позволяет получать излишки побочного высокотемпературного пара;
 Высокий уровень автоматизации и рациональный подбор материалов оборудования обеспечивают длительную и стабильную эксплуатацию установки.

Заключение
Метод при атмосферном давлении и комбинированный метод уже относятся к устаревшим и выведенным из эксплуатации технологиям, а метод среднего давления отличается высокой стоимостью очистки отходящих газов, поэтому ни один из них не рекомендуется для нового строительства. Технология высокого давления является зрелой и стабильной, она подходит для малых и средних установок по производству азотной кислоты мощностью 50 000 тонн; метод двойного повышенного давления сочетает в себе преимущества высокой производительности, низкого энергопотребления, экологичности и экономичности, являясь предпочтительной технологией для крупных проектов по производству азотной кислоты. Использование отечественных агрегатов «четыре в одном» позволяет полностью удовлетворить производственные потребности.