[发明专利]氩气和氮气的生产方法

说明书

一种方法，包括在合适的吸收媒介(23)中使含有NOx的工艺气体(22)经受吸收NOx的步骤，获得硝酸(24)和含有氮气、氩气和残余NOx的尾气(25)；对所述尾气(25)进行包括至少一个NOx脱除步骤的处理，获得调节后的尾气(26)；对所述调节后的尾气的至少一部分(26b)进行分离处理，获得含有氩气的产物流(40)和含有氮气的产物流(37)。

技术领域

本发明涉及氩气和氮气生产技术领域。

背景技术

氩气(Ar)是一种稀有气体，因此具有化学惰性。凭借此特性，它可用于多种工业应用，例如，在惰性气氛的形成中。

由于其低反应性，分子氮(N₂)也特别适合用于不同的工业和工艺环境中惰性气氛的形成。大量的氮也用于低温应用，但主要用途仍然是合成氨，由氨可获取肥料、聚合物、炸药和着色剂。

氩和氮通常与氧一起从空气分离过程中获得。

大多数空气分离装置都进行液态空气的分馏过程。所述过程称为低温过程(cryogenicprocess)，利用氩气、氮气和氧气沸点的不同(分别为–186℃，–196℃和–183℃)将其基本分离。本领域已知的空气液化方法是例如林德法(Lindeprocess)和克劳德法(Claudeprocess)。分馏通常在包括几个蒸馏塔(通常是三个塔)的系统中进行。

这种技术的一个问题是氩气和氧气的沸点非常接近，这使得难以将氩气与氧气分离获得高纯度氩气。用该技术获得的氮气通常还包含ppm水平的Ar和氧气，这是不希望的。

为了尽可能促进氩和氮的分离，可以使用带有大量塔板的大型蒸馏塔，可以增加塔数，或者可以在塔的下游安装吸附床，从而实现进一步纯化由蒸馏获得的氩气和氮气流。但是，所有这些解决方案在装置设计和能耗方面都是昂贵的。

其他生产氩气和氮气的装置使用通过膜的选择性吸附过程。但是，这些装置仍然不是很普及，而且成本很高。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够获得基本上纯的氩气和氮气且同时简单和成本低廉的方法。

申请人发现，基于硝酸合成过程的尾气的组成，其是生产氩气和氮气的一种方便的来源。

众所周知，根据奥斯特瓦尔德法(Ostwaldprocess)合成硝酸包括在水中吸收氮氧化物NOx的步骤，该步骤产生硝酸流和含有氮气、氩气、残余NOx以及任选地还包括N₂O的尾气。在现有技术中，通常按照排放到大气中的规定限值来处理所述尾气以去除NOx和可能的N₂O，然后排放。本发明的基本思想是处理至少一部分所述尾气以分离其中所含的氩气和氮气，从而获得具有高商业价值的产品。

前述目的是通过根据权利要求1的方法实现的，所述方法包括以下步骤：

在合适的吸收媒介(absorptionmeans)中使含有NOx的工艺气体经受NOx吸收步骤，得到硝酸和含有氮气、氩气和残余NOx的尾气；

对所述尾气进行包括至少一个NOx脱除步骤的处理，获得调节后的尾气；

对至少一部分所述调节后的尾气进行分离处理，获得包含氩气的第一产物流和包含氮气的第二产物流。

在所述NOx吸收步骤期间使用的吸收媒介优选是水。

优选地，将所述调节后的尾气分成至少两个部分，第一部分进行上述分离处理，第二部分有利地在合适的膨胀机中进行处理。

由于所述分离处理，所述第一产物流的氩气浓度大于所述调节后的尾气中的氩气浓度。类似地，所述第二产物流的氮气浓度大于所述调节后的尾气中的氮气浓度。