20万吨年双加压法制造稀硝酸

四川理工学院课程设计设计题目：20万吨/年双加压法制造稀硝酸一、设计要求：1、根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，选定合理的流程方案和设备类型，并进行简要论述。（字数不小于8000字）2、设计说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述、参考资料等。3、图纸要求：工艺流程图1张（图幅2号）；设备平面或立面布置图1张（图幅3号））。二、进度安排：教学内容学时地点备注查资料、说明书提纲、流程论证、工艺流程图第一周设计室设备布置图、说明书整理、答辩。第二周设计室三、指定参考文献与资料《过程装备成套技术设计指南》（兼用本课程设计指导书）、《过程装备成套技术》、《化工单元过程及设备课程设计》I摘要硝酸是化学工业中的重要产品之一，用途十分广泛。本文对国内外硝酸工业的发展进行了比较全面的总结，对不同的硝酸生产工艺流程进行了比较，分析了各个工艺的优点和缺点。稀硝酸生产分为常压法、综合法、中压法、高压法、双加压法5种工艺。与其它方法相比，双加压法生产硝酸的氧化压力适中，吨酸铂耗少，吸收压力高，对氮的氧化物吸收有利，产酸浓度高，氨耗低，酸尾排放的NOx含量低。双加压法的这些优点，使其在硝酸工业生产中占据了主导地位。关键词：双加压法；稀硝酸；工艺流程；目录摘要...........................................................................................................Ⅰ前言...........................................................................................................Ⅱ第一章硝酸生产工艺简介............................................................................11.1世界硝酸生产概况.......................................................................................11.2国内硝酸生产概况.......................................................................................1第二章工艺流程论证...................................................................................32.1常用硝酸生产工艺.......................................................................................32.1.1常压法.............................................................................................32.1.2全压法.............................................................................................32.1.3综合法与双加压法..............................................................................32.2硝酸生产工艺之间比较................................................................................32.3稀硝酸生产流程的确定...............................................................................52.3.1双加压法稀硝酸工艺流程.....................................................................52.3.2主要反应方程式.................................................................................6第三章物料衡算与能量衡算.......................................................................83.1物料衡算...................................................................................................83.1.1反应器（氧化）.................................................................................83.2能量衡算..................................................................................................103.2.1压缩机（透平机）.............................................................................10第四章典型机械设备的选型与论证.............................................................124.1主要设备..................................................................................................124.2典型压缩机选型与论证...............................................................................124.3典型设备选型与论证...................................................................................13总结............................................................................................................14参考文献.....................................................................................................15致谢............................................................................................................16附录............................................................................................................17II前言目前国内外工业化生产稀硝酸几乎全部采用氨氧化法，根据氨氧化的压力和水吸收氧化氮的压力，稀硝酸生产分为常压法、综合法、中压法、高压法、双加压法5种工艺。我国的硝酸生产工艺已由常压法、综合法、中压法发展为高压法和双加压法，双加压法生产稀硝酸工艺是当今世界最为先进的稀硝酸生产工艺。本设计第一章介绍了世界硝酸的生产概况、国内生产硝酸的概况以及硝酸的作用，说明的双加压法在当今工业生产中的重要性，第二章介绍并比较了生产稀硝酸常用的方法，确定了本设计生产稀硝酸所采用的双加压法，并阐述了双加压法的流程，介绍主要发生的反应，第三章简要计算了反应器的物料衡算和压缩机的能量衡算。第四章确定主要设备的选型。后面予以总结、列明参考文献并致谢。四川理工学院课程设计1第一章硝酸生产工艺简介硝酸是重要的无机酸，大部分用于制造硝酸铵，氮磷或氮磷钾等复合肥料。硝酸铵还大量用作矿山、铁路和公路、建筑施工等民用爆破工程上的安全炸药。浓硝酸广泛用于有机化工。作为染料生产中最重要的中间体之一的苯胺，以及染料和塑料工业应用的邻苯二甲酸及其酸酐均需用浓硝酸。硝酸除用于制造梯恩梯(TNT)炸药外，苦味酸、硝化纤维、硝化甘油、雷汞均需用到硝酸，N2O4正是浓硝酸生产过程中的中间产品，它与其他燃料组成双组元液体，用与火箭的推进剂。1.1世界硝酸生产概况硝酸工业生产具有悠久的历史，早在15世纪就有用智利硝石与硫酸反应制造硝酸，该法一直沿用至20世纪初。从1905年世界上首座电弧法生产硝酸的工厂在挪威投入生产，到1908年德国建成以铂网为催化剂使氨与空气在氧化炉内反应的规模为3t／d硝酸(53％)的工厂，再到1913年Haber法合成氨问世，从此氨接触氧化法硝酸生产技术进入工业化阶段。硝酸作为一种特殊产品，可用于和平建设，亦可用于战争。美国在20世纪70年代越战时期，硝酸工业得到快速发展，硝酸产量最高达10000kt／a，越战之后进行了调整，现保留约67家硝酸厂，总产能7000～7500kt／a。全球硝酸生产厂家(未含中国大陆)约345家，总产能55100～55700kt／a，生产方法以高压法和双加压法为主。全球各国生产能力前5名排序为：中国7050kt／a(预计2010年将达9670kt／a)，美国7000～7500kt／a，德国3866kt／a，英国3187kt/a，荷兰2465kt／a。全球生产企业产能前5名排序为：英国帝国化学工业公司2205kt／a(最大生产厂比村厄1375kt／a)，荷兰氮素公司1100kt／a，德国巴斯夫(在路德维港)950kt／a，挪威波尔斯洛伦950kt／a，中国山西天脊煤化工集团公司810kt／a。1.2国内硝酸生产概况我国不同年份的硝酸生产能力情况见表1-1。2006～2010年我国各种硝酸生产方法的产能情况见表1-2。表l-1我国不同年份的硝酸生产能力情况年份1970197519801990199520002005200620082010(估计)产能／kt.a-12102223827553706397743005447667076009670第一章硝酸生产工艺简介2表1-22006-2010年我国各种硝酸生产方法的产能情况生产方法2006年2007年2010（估计）产能×104比例/%产能×104比例/%产能×104比例/%常压法118017.7118016.7118012.2综合法122018.3122017.3122012.6中压法105015.7113016.0113011.7高压法86012.9256013.69609.9双加压法236035.4705036.4518053.6合计6670100.013140100.09670100.0可以看出：2006-2010年我国硝酸工业生产能力将快速增长，生产方法结构性调整呈大提速状态，落后的生产方法(如常压法和综合法)的生产份额将被压缩，有的将转产或退出市场；先进的双加压法的产能所占比例逐年增加，至2010年其产量将达到5180kt／a，所占比例上升至53.6％，在硝酸生产中将占居主导地位。四川理工学院课程设计3第二章工艺流程论证2.1常用硝酸生产工艺由于在各个历史发展时期的条件局限，诞生了许多流程。一般按压力来划分，有常压法、全压法、综合法、双加