[发明专利]用于在停机和/或启动过程中降低硝酸厂的氮氧化物尾气浓度的工艺方法及适用于该方法的硝酸厂

说明书

技术领域

本发明涉及在停机和/或启动过程中，用于降低运行在压力下的硝酸厂的氮氧化物浓度的工艺方法。本发明还涉及一种改进性的硝酸厂，其可以运行该工艺方法。

背景技术

为了制备硝酸，氨气首先在催化剂上被氧气氧化并生成氮氧化物NO，其在后续过程中被氧化生成二氧化氮NO₂[参见Behr,A.,2002.Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,Vol.6,Wiley-VCH,Weinheim]。

随后，由此得到的二氧化氮NO₂在水中被吸收以形成硝酸。为了使所得到的二氧化氮NO₂最大程度地被水吸收，该吸收反应通常是在加压的条件下进行，优选在4至14巴之间的压力下。

一般以大气中的氧气的形式提供对作为原材料的氨进行转换所需的氧气。出于供应的目的，工艺空气在压缩机内被压缩并达到适于氧化反应和吸收反应的压力。

现代硝酸厂运行在加压条件下，以便在吸收反应中得到更高的酸浓度和更高的NO_x的吸收率(即更好的吸收效率)。双压硝酸厂和单压硝酸厂是有区别的。在单压工艺中，燃烧和吸收工艺均是在中等压力(小于8巴)下或者和高压(大于8巴)下进行。

在双压工厂里，气体的生产，即通过氨氧化生产亚硝酸气体是在约4至6巴的压力下进行的，并且由此得到的亚硝酸气体用水进行吸收通常是在8至12巴下制备硝酸。

采用由气体和/或蒸汽轮机或电动方式驱动的压缩机来产生该压力。气轮机优选地借助于硝酸厂的尾气来运行，其使用由至少一个压缩机所施加的压力。

现代硝酸厂配备有残余气体净化器以满足日益严格的有关NO_x和N₂O尾气排放的法规。尾气净化器是现有技术，因为氮氧化物NOx是，例如造成“酸雨”的因素和尾气中的成分氧化亚氮N₂O(笑气)是一种温室气体。借助于市场上现有的用于尾气净化的系统，稳态运行下的硝酸厂生产硝酸过程中是能够可靠地遵守目前对于NO_x排放的限制。

源于报告编号为ecn-c-02-009(2002年2月)的、由van den Brink发表的“在单一反应器里从硝酸厂尾气中合并催化去除NO_x和N₂O”(Combined catalytic removal of NO_x and N₂O in a single reactor from the tail gas of a nitric acid plant)和从蒂森克虏伯伍德公司的文件“用于硝酸厂的设定排放标准”(Setting Emissions Standards for Nitric Acid Plants)可知，用于硝酸厂稳态运行下的残余气体净化的实例是已知的。这些文件没有公开硝酸厂在启动和/或停机过程中减少该运行状态下氮氧化物含量的措施。

相比而言，在硝酸厂的非稳态的启动和停机过程中，升高的NO_x浓度，例如在残留气体中大于50ppm，在烟囱出口处会普遍地升高。除非减排附加措施是安装在工厂。根据在烟囱出口处NO_x的浓度，升高的氮氧化物NO_x的排放量使得残余气体变成可见的浅黄色到深褐色。浓度越高，所排放的气体的颜色的外观越深并且越强烈。在烟囱出口处的残余气体里的升高的NO_x浓度升高是由于当硝酸厂启动时或当硝酸厂未处于运行状态时，工作残余气体的净化通常是不处于或不再处于运行状态。此外，升高的NO_x浓度还会出现在工厂中，例如管道里，管道内部或其他工厂的部件中。

相对于稳态运行，通常不太可能在硝酸厂启动/关机操作过程中避免在该有限的时间段内显著超过标准限值的氮氧化物的排放量。这涉及到主要为NO₂的NO_x的排放，升到烟囱外的褐色的尾气从大约20ppm的浓度增加到视觉可感知的程度。这些运行状态迄今为止相对较少地成为被考虑的课题，因为相对于稳态运行模式，其比较罕见并且公共利益相对较低。由于公众环境意识的逐渐增长以及由此产生的排放法规，工厂运营商现在也越来越希望“减少排放”或“无烟”启动/停机。