Раздел 5. Производство азотной кислоты

Раздел 5. Производство азотной кислоты

Производство азотной кислоты как по общей мощности действующих производств, так и по объему выработки азотной кислоты - один из крупнейших в Российской Федерации комплексов химической промышленности.

В производствах азотных минеральных удобрений в настоящее время используется азотная кислота преимущественно с концентрацией 55-60 % и с концентрацией 46-49 % в относительно небольших количествах, которая вырабатывается на производствах, сооруженных более 50 лет назад и подлежащих выводу из эксплуатации.

Небольшая часть мощностей производств азотной кислоты предназначена для получения концентрированной азотной кислоты (98-99,5 % мнг. HNO₃) прямым синтезом или концентрированием разбавленной азотной кислоты с применением водоотнимающих веществ.

Сырьем для производства азотной кислоты служит аммиак, окисляемый в оксид азота NO кислородом атмосферного воздуха.

Разбавленная значительным количеством воды азотная кислота не подлежит транспортировке, является полупродуктом для переработки на общих с минеральными удобрениями предприятиях.

Водяной пар, вырабатываемый попутно при получении азотной кислоты с любой технологией, используется для собственных нужд и выдается в качестве энергетического потока для потребления другими производствами предприятия.

Производства азотной кислоты потребляют электроэнергию, питательную воду для котлов-утилизаторов, воду для подпитки водооборотных циклов и абсорбции оксидов азота, водяной пар, природный газ, АВС для пуска агрегатов и собственных нужд.

Производство азотной кислоты во всех агрегатах базируется на окислении газообразного аммиака кислородом воздуха на катализаторных сетках из сплава платины с родием и другими платиноидными металлами. В зависимости от примененного давления температура процесса окисления варьируется от 800 °C до 910 °C.

Процесс окисления аммиака происходит по основной реакции:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O + 907,3 кДж.

В зависимости от давления по основной реакции превращается в NO от 91 % до 97 % аммиака.

Побочные реакции:

4NH₃ + 4O₂ = 2N₂O + 6H₂O + 1101 кДж;

4NH₃ + 3O₂ = 4N₂ + 6H₂O + 1269 кДж.

Далее в процессе получения азотной кислоты участвует NO.

Нитрозный газ охлаждается с 800-910 °C до не более 450 °С в котле-утилизаторе с выработкой водяного пара с давлением 1,667-3,923 МПа (абс.) и перегревом 250-440 °С.

До стадии абсорбции оксидов азота водой с образованием азотной кислоты нитрозный газ охлаждается до 40-50 °С в котлах-утилизаторах, холодильниках-конденсаторах и подогревателях выхлопного газа. В ходе охлаждения NO окисляется кислородом, содержащимся в нитрозном газе и добавочном воздухе, до NO₂ по реакции:

2NO + O₂ = 2NO₂ + 123,5 кДж.

Процесс кислотообразования идет в холодильниках-конденсаторах и абсорбционной колонне по реакции взаимодействия с водой:

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO + 148,8 кДж.

Выделяющийся оксид азота (NO) окисляется кислородом нитрозного газа до диоксида NO₂ параллельно с образованием HNO₃, ступенчато, многократно повторяясь.

Выхлопной газ после абсорбционной колонны содержит до 0,05-0,15 об. % NO + NO₂ в зависимости от типа агрегатов и подвергается каталитической очистке от NO + NO₂ до содержания не более 0,005 об. %.

Процесс получения азотной кислоты сопровождается подпроцессами фильтрации атмосферного воздуха, газообразного аммиака, аммиачно-воздушной смеси, продувки азотной кислоты от растворенных оксидов азота перед подачей в складские хранилища, подготовки питательной воды перед подачей в котлы-утилизаторы.

В отрасли используются два типа технологии:

- с разными давлениями на стадиях окисления аммиака и абсорбции оксидов азота (индексы - агрегаты АК-72 и 1/3,5);

- с одним давлением на обеих стадиях (индекс - агрегаты УКЛ-7).

Отличительной особенностью отечественных технологий производства азотной кислоты в современных агрегатах УКЛ-7 средней мощности и крупнотоннажных АК-72 является применение природного газа.

Природный газ является одновременно топливом для выработки в агрегатах УКЛ-7 и АК-72 и источником дополнительного водяного пара.

В таблице 5.1 приведены сведения о предприятиях, производящих азотную кислоту в Российской Федерации, их названия, индексы агрегатов.

Таблица 5.1 - Предприятия - производители азотной кислоты

N п/п	Наименование предприятия	Перечень используемых технологий
		Агрегат индекс АК-72, годовая проектная мощность - 380 тыс. т HNO3			Агрегат индекс УКЛ-7, годовая проектная мощность - 120 тыс. т HNO3			Агрегат индекс 1/3,5, годовая проектная мощность - 45 тыс. т HNO3
		Количество	Срок ввода в эксплуатацию	Общая мощность, тыс. т/год (т/ч)	Количество	Срок ввода в эксплуатацию	Общая мощность, тыс. т/год (т/ч)	Количество	Срок ввода в эксплуатацию	Общая мощность, тыс. т/год (т/ч)
1	АО "Апатит" (Вологодская область)	-	-	-	3	1987	360 (44,4)	-	-	-
2	"Акрон", ПАО	2	1979 1984	900 (115)	5		600 (74)	-	-	-
3	"Дорогобуж", ПАО (Смоленская обл., Дорогобужский район, п. Верхнеднепровский)	2	1979 1981	760 (97)	3	1975 1983 1984	360 (14,4)	-	-	-
4	АО "НАК "Азот" (Тульская обл., г. Новомосковск)	-	-	-	9	1972 (1  3) 1974 (4  6) 1981 (7) 1982 (8, 9)	1080 (133,2)	11	1961 (1, 2) 1962 (3, 4) 1963 (5) 1965 (6, 7) 1970 (8  11)	495 (58,85)
5	АО "Воскресенские мини-удобрения" (Московская обл., г. Воскресенск)	-	-	-	-	-	-	4 *	1970	185 (21,4)
6	АО "Минудобрения" (Воронежская обл., г. Россошь)	2	1979 1984	760 (97)	-	-	-	-	-	-
7	АО "Невинномысский Азот" (Ставропольский край, г. Невинномысск)	-	-	-	10	1972 (3  6) 1973 (1, 2) 1977 (7, 8) 2015 (9; 10)	1200 (148)	7	1962 (1-5) 1964 (7-8)	315 (37,45)
8	Филиал "Азот" АО "ОХК "УРАЛХИМ" (Пермский край, г. Березники)	-	-	-	10	1975 (1  4) 1984 (5  8) 1987 (9  10)	1200 (148)	-	-	-
9	КАО "Азот" (Кемеровская обл., г. Кемерово)	2	1980 1984	760 (97)	-	-	-	-	-	-
10	Филиал "КЧХК" АО "ОХК "УРАЛХИМ" (Кировская обл., г. Кирово-Чепецк)	2	1982 1983	760 (97)	5	1978 (1) 1979 (2,3) 1988 (4,5)	600 (74)	-	-	-
11	ООО "Ангарский Азотно-туковый завод" (Иркутская обл., г. Ангарск-5)	-	-	-	-	-	-	5	1962	225 (26,75)
12	АО "Мелеузовские минеральные удобрения" (Республика Башкортостан, г. Мелеуз)	-	-	-	5	1982 (1, 2) 1985 (3  5)	600 (74)	-	-	-
13	АО "Аммоний" (Республика Татарстан, г. Менделеевск)	-	-	-	3	1989	360 (14,4)	-	-	-
14	ПАО "КуйбышевАзот" (Самарская обл., г. Тольятти)	-	-	-	2	2017 2020	120 (15) 130 (16,25) **	11	1965	465 (55)
* Агрегаты выведены из работы. ** Агрегат будет введен в работу.

5.1 Описание технологических процессов, применяемых в настоящее время при производстве азотной кислоты

5.1.1 Агрегат АК-72

Схема технологического процесса производства азотной кислоты на агрегате АК-72 приведена на рисунке 5.1.

Сжатый воздух разделяется на два потока, из которых основной поток направляется в аппараты окисления аммиака, а второй поток в продувочную колонну.

Жидкий аммиак испаряется за счет тепла циркулирующей воды, затем очищается в фильтре, нагревается и смешивается с воздухом в смесителе, встроенном в контактный аппарат. Аммиачно-воздушная смесь подвергается дополнительной очистке в фильтре, встроенном в контактный аппарат.

Окисление аммиака осуществляется в контактном аппарате на катализаторных сетках.

Горячий нитрозный газ охлаждается последовательно в котле-утилизаторе, экономайзере, подогревателе химически очищенной воды, холодильнике-конденсаторе. Охлажденный нитрозный газ поступает в газовый промыватель, где отмывается от нитрит-нитратных солей и отделяется от сконденсировавшейся слабой азотной кислоты, направляется в нитрозный нагнетатель, сжимается, затем последовательно охлаждается в подогревателе питательной воды, холодильнике-конденсаторе и поступает в абсорбционную колонну. Абсорбционная колонна орошается очищенной водой и азотной кислотой из газового промывателя. Продукционная 60 %-ная азотная кислота поступает в продувочную колонну, где из нее воздухом отдувают растворенные оксиды азота, и далее самотеком направляется в хранилища склада.

Выхлопной газ из абсорбционной колонны направляется в подогреватель и далее поступает в реактор каталитической очистки, где на двухступенчатом катализаторе при избытке природного газа происходит восстановление оксидов азота до азота с одновременным нагревом выхлопного газа до 780 °C. Содержание NO_x в очищенном выхлопном газе после реактора не превышает 0,005 об. %. Горячий выхлопной газ направляется в рекуперационную газовую турбину. Энергия расширения горячего выхлопного газа расходуется на сжатие воздуха и нитрозного газа. Расширенный выхлопной газ из турбины поступает в подогреватель неочищенного выхлопного газа, охлаждается и выбрасывается через выхлопную трубу в атмосферу.

Рисунок 5.1 - Схема технологического процесса АК-72

Описание технологического процесса приведено в таблице 5.2, материальный баланс - в таблице 5.3, энергетический баланс - в таблице 5.4, перечень основного оборудования - в таблице 5.5.

Таблица 5.2 - Описание технологического процесса АК-72

Входной поток	Подпроцесс	Выходной поток	Основное технологическое оборудование	Эмиссии (наименование)
Атмосферный воздух	Фильтрация и сжатие воздуха	Сжатый атмосферный воздух	Фильтр воздуха Осевой воздушный компрессор в составе ГТТ-12	Отработанные фильтровальные материалы Отработанное турбинное масло
Жидкий аммиак Сжатый воздух Охлажденная циркуляционная вода	Испарение жидкого аммиака под давлением Фильтрация от мехпримесей и нагрев газообразного аммиака	Газообразный аммиак Сжатый воздух Охлажденная вода	Испарители, фильтр, теплообменник	Отработанные фильтровальные материалы
Газообразный аммиак Сжатый воздух	Смешение аммиака и воздуха Окисление аммиака кислородом воздуха до NO	Нитрозный газ Содержание NO до 9,5 об. %	Реактор (контактный аппарат)
Нитрозный газ Питательная вода	Охлаждение нитрозного газа в котле-утилизаторе и в экономайзере с выработкой водяного пара	Нитрозный газ Перегретый водяной пар	Котел-утилизатор Экономайзер
Питательная химочищенная вода Нитрозный газ	Охлаждение нитрозного газа Нагрев питательной недеаэрированной воды	Нитрозный газ Питательная вода	Подогреватель химочищенной воды	-
Нитрозный газ Охлаждающая оборотная вода	Конденсация водяных паров нитрозного газа с образованием азотной кислоты Промывка кислоты нитрозным газом от аэрозолей нитрит-нитратных солей, отделение азотной кислоты от нитрозного газа	Нитрозный газ Слабая азотная кислота с концентрацией 35-37 об. %	Холодильник-конденсатор Газовый промыватель	-
Нитрозный газ	Сжатие нитрозного газа	Нитрозный газ	Нитрозный нагнетатель в составе комплексного машинного агрегата ГТТ-12
Сжатый нитрозный газ Питательная деаэрированная вода	Охлаждение нитрозного газа и нагрев деаэрированной питательной воды	Нитрозный газ Питательная вода	Витой теплообменник Подогреватель питательной воды высокого давления	-
Нитрозный газ Охлаждающая оборотная вода	Охлаждение нитрозного газа (II ступень) Конденсация водяных паров с образованием азотной кислоты	Нитрозный газ Азотная кислота с концентрацией 58-60 % HNO3 Оборотная вода	Кожухотрубчатый теплообменник	-
Нитрозный газ Конденсат HNO3 Паровой конденсат Охлаждающая оборотная вода Сжатый воздух	Абсорбция NO2 Продувка азотной кислоты	Выхлопной газ Продукционная 58-60 %-ная кислота Оборотная вода	Абсорбционная колонна Продувочная колонна	-
Выхлопной неочищенный газ Топочные газы Очищенный выхлопной газ из турбины	Нагрев выхлопного газа	Выхлопной неочищенный газ на каталитическую очистку Очищенный выхлопной газ в атмосферу	Двухзонный подогреватель с топкой и конвективным теплообменником	Выхлопной газ в атмосферу с содержанием NOx до 0,008 об. %
Неочищенный выхлопной газ Природный газ АВС	Каталитическая очистка выхлопного газа около 760 °C природным газом	Очищенный выхлопной газ в газовую турбину	Высокотемпературный реактор с катализатором АПК-2

Таблица 5.3 - Материальный баланс

Расход				Выход
Наименование	Единица измерения	На 1 т мнг HNO3		Наименование	Единица измерения	На 1 т мнг HNO3
		Мин.	Макс.			Мин.	Макс.
Технологический процесс получения азотной кислоты
Аммиак	т	0,287	0,294	Азотная кислота, концентрация 60 масс. % HNO3	т	1,667	1,667
Воздух	т	4,95	5,07
Паровой конденсат на абсорбцию	т	0,326	0,340	Выхлопной газ после абсорбции	т	3,896	4,037
Всего		5,563	5,704	Всего		5,563	5,704
Процесс выработки водяного пара
Питательная вода (химочищенная, обессоленная)	т	1,445	1,585	Водяной перегретый пар	т	1,4	1,5
				Непрерывная продувка в канализацию	т	0,045	0,085
Всего		1,445	1,585	Всего		1,445	1,585

Таблица 5.4 - Энергетический (тепловой баланс)

Приход тепла				Расход тепла
Наименование	Единица измерения	На 1 т мнг HNO3		Наименование	Единица измерения	На 1 т мнг HNO3
		Мин.	Макс.			Мин.	Макс.
Природный газ	м3	83	85	Водяной перегретый пар	тыс. ккал	1105	1185
Энергетический эквивалент: теплотворная способность 1 ст. м3 - 8000 ккал	тыс. ккал	664	680	Нагрев оборотной воды на 8 °C	тыс. ккал	960	1040
Тепло химических реакций	тыс. ккал	1915	1930	Выхлопной газ в атмосферу	тыс. ккал	230	250
Тепло питательной воды t = 30 °C	тыс. ккал	54	57
Тепло атмосферного воздуха	тыс. ккал	24,0	24,8	Азотная кислота t = 50 °C	тыс. ккал	68,0	68,0
				Испарение жидкого аммиака	тыс. ккал	86,0	88,0
Всего		2657	2692	Всего		2449	2631
				Потери		208 (7,8 %)	61 (2,3 %)

Таблица 5.5 - Основное оборудование

Наименование оборудования	Модель (типоразмер)	Основное	Природоохранное	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Фильтр атмосферного воздуха	Нестандартный аппарат Фильтрующие элементы	+	-	Очистка атмосферного воздуха от механических примесей	Фильтры грубой и тонкой очистки
Компрессор для сжатия воздуха	В составе ГТТ-12	+	-	Сжатие воздуха	Q = 200 тыс. м3/ч
Испаритель жидкого аммиака	Теплообменник ИТГ-500	+	-	Испаритель жидкого аммиака	Трубчатый теплообменник
Реактор окисления аммиака (контактный аппарат)		+	-	Окисление NH3 кислородом воздуха до NO Смешение и очистка аммиачно-воздушной смеси	Фильтрующий материал - комплексный фильтрующий пакет
Котел-утилизатор с экономайзером на нитрозном газе	Тип КН 80/40	+	-	Утилизация тепла нитрозного газа для выработки водяного пара	Производительность - 80 т/ч перегретого пара Секции котла-утилизатора расположены в силовом корпусе реактора окисления
Подогреватель химочищенной обессоленной воды	Нестандартный теплообменник	+	-	Утилизация тепла нитрозного газа в подогревателе питательной воды	Трубчатый теплообменник Нагрев питательной воды
Холодильник-конденсатор I ступени	Нестандартный теплообменник	+	-	Охлаждение нитрозного газа оборотной водой Конденсация водяных паров нитрозного газа с образованием азотной кислоты	Горизонтальный трубчатый теплообменник В трубках - нитрозный газ, в межтрубном пространстве - оборотная вода
Промыватель нитрозного газа	Нестандартный аппарат	+	-	Промывка нитрозного газа от аэрозолей нитрит-нитратный солей циркулирующей азотной кислотой, образующейся в аппарате	Вертикальный аппарат, снабжен ситчатыми тарелками
Нитрозный нагнетатель	В составе ГТТ-12	+	-	Сжатие нитрозного газа	Центробежный компрессор с четырьмя ступенями Q = 190 тыс. м3/ч Степень сжатия - 3,2
Подогреватель питательной воды	Нестандартный аппарат	+	-	Охлаждение нитрозного газа, нагрев питательной воды	Витой теплообменник В трубках - питательная вода, межтрубное пространство - нитрозный газ
Холодильник-конденсатор II ступени	Нестандартный теплообменник	+	-	Охлаждение нитрозного газа перед оборотной водой абсорбционной колонной	Горизонтальный трубчатый теплообменник В трубках - нитрозный газ, в межтрубном пространстве - оборотная вода
Абсорбционная колонна	Нестандартный аппарат	+	-	Абсорбция оксидов азота с образованием продукционной азотной кислоты	Колонна с 45ью ситчатыми тарелками, из них 25 - с охлаждающими оборотной водой змеевиками
Продувочная колонна	Нестандартный аппарат	+	-	Отдувка горячим воздухом растворенных в продукционной кислоте оксидов азота	Колонна с 4 тарелками ситчатого типа
Подогреватель выхлопного газа	Нестандартный аппарат Тип ПВГ-1200	+	-	Нагрев выхлопного газа на входе в реактор каталитической очистки теплом очищенного, расширенного в газовой турбине выхлопного газа и природного газа, сжигаемого в топочной части	Двухзонный аппарат печного типа 1-я зона - нагрев неочищенного выхлопного газа в конвективном теплообменнике, обогреваемом очищенным выхлопным газом 2-я зона - радиальный теплообменник, обогреваемый топочными газами от 16ти горелок
Реактор каталитической очистки выхлопного газа	Нестандартный аппарат	+	+	Очистка выхлопного газа после абсорбции от остатков NOx путем их восстановления природным газом на палладированном катализаторе АПК-2 при температуре около 780 °C	Горизонтальный реактор с внутренней корзиной для катализатора, с вертикальным смесителем выхлопного газа с природным газом и АВС при пуске
Газовая турбина	В составе ГТТ-12 Турбина высокого и низкого давления	+	-	Рекуперация энергии выхлопного газа, нагретого на входе до 780 °C, с расширением до давления, близкого к атмосферному	Турбина с разрезным валом

5.1.2 Агрегат АК-72М

Схема технологического процесса производства азотной кислоты на агрегате АК-72М приведена на рисунке 5.2.

Модернизация агрегата АК-72 осуществляется с целью повышения надежности оборудования и схемы в целом, уменьшения простоев и повышения степени утилизации тепла нитрозного газа.

Комплексное устранение недостатков в агрегате АК-72М достигается исключением из схемы высокотемпературной каталитической очистки выхлопного газа; осуществлением его нагрева от 50 °C до 780 °C в подогревателе теплом очищенного, расширенного в газовой турбине выхлопного газа и природного газа, сжигаемого в топочной части; применением селективной очистки выхлопного газа аммиаком; установкой паровых турбин на обоих валах газотурбинного агрегата.

В агрегате АК-72М достигается более глубокая абсорбция оксидов азота за счет использования холода испаряющегося жидкого аммиака для отвода тепла на верхних тарелках (с 10-й по 25-ю) вместо охлаждения нитрозного газа перед нагнетателем. Охлаждение 10-25-й тарелок абсорбционной колонны водой при температуре 16 C позволяет снизить содержание оксидов азота в выхлопном газе после колонны.

Вследствие установки второго экономайзера в котле-утилизаторе и увеличения в 1,8 раза поверхности теплообмена подогревателя питательной воды достигается более глубокая утилизация тепла нитрозного газа; снижается потребление пара на внутренние нужды; соответственно, увеличивается выработка пара в агрегате и выдача его сторонним потребителям. Кроме того, примерно на 30 % снижается расход оборотной воды, а энергозатраты в целом снижаются на 15 %.

Описание технологического процесса приведено в таблице 5.6, материальный баланс - в таблице 5.7, энергетический баланс - в таблице 5.8, перечень основного оборудования - в таблице 5.9.

Рисунок 5.2 - Схема технологического процесса АК-72М

Таблица 5.6 - Описание технологического процесса АК-72М

Входной поток	Подпроцесс	Выходной поток	Основное технологическое оборудование	Эмиссии и отходы (наименование)
Атмосферный воздух	Фильтрация и сжатие воздуха	Сжатый атмосферный воздух	Фильтр воздуха Осевой воздушный компрессор в составе ГТТ-12 (КМА-2)	Отработанные фильтровальные материалы Отработанное турбинное масло
Жидкий аммиак Сжатый воздух Охлажденная циркуляционная вода	Испарение жидкого аммиака под давлением Фильтрация от мехпримесей Нагрев газообразного аммиака	Газообразный аммиак Сжатый воздух Охлажденная вода	Испарители, фильтр, теплообменник	Отработанные фильтровальные материал
Газообразный аммиак Сжатый воздух	Смешение аммиака и воздуха Окисление аммиака кислородом воздуха до NO	Нитрозный газ Содержание NO до 9,5 об. %	Реактор (контактный аппарат)	Катализаторные сетки
Нитрозный газ Питательная вода	Охлаждение нитрозного газа в котле-утилизаторе и в экономайзерах с выработкой водяного пара	Нитрозный газ Перегретый водяной пар	Котел-утилизатор Экономайзер	-
Питательная химочищенная вода Нитрозный газ	Охлаждение нитрозного газа Нагрев питательной недеаэрированной воды	Нитрозный газ Питательная вода	Подогреватель химочищенной воды	-
Нитрозный газ Охлаждающая оборотная вода	Конденсация водяных паров нитрозного газа с образованием азота Промывка кислоты нитрозным газом от аэрозолей нитрит-нитратных солей, отделение азотной кислоты от нитрозного газа	Нитрозный газ Слабая азотная кислота с концентрацией 35-37 об. %	Холодильник-конденсатор	-
Нитрозный газ	Сжатие нитрозного газа	Нитрозный газ	Нитрозный нагнетатель в составе комплексного машинного агрегата ГТТ-12 (или КМА-2)	-
Сжатый нитрозный газ Питательная деаэрированная вода	Охлаждение нитрозного газа и нагрев деаэрированной питательной воды	Нитрозный газ Питательная вода	Витой теплообменник Подогреватель питательной воды высокого давления	-
Нитрозный газ Охлаждающая оборотная вода	Охлаждение нитрозного газа Конденсация водяных паров с образованием азотной кислоты II ступень охлаждения нитрозного газа	Нитрозный газ Азотная кислота с концентрацией 60 % HNO3 Оборотная вода	Кожухотрубчатый теплообменник	-
Нитрозный газ Конденсат азотной кислоты Паровой конденсат Охлаждающая вода Сжатый воздух	Абсорбция NO2 Продувка азотной кислоты	Выхлопной газ на подогрев Продукционная 60 %-ная кислота Оборотная вода	Колонный аппарат (45 ситчатых тарелок, из них 25 охлаждаются водой)	-
Выхлопной неочищенный газ Природный газ Атмосферный воздух Очищенный выхлопной газ из турбины	Нагрев выхлопного газа	Выхлопной неочищенный газ на каталитическую очистку Очищенный выхлопной газ в атмосферу	Двухзонный подогреватель с топкой и конвективным теплообменником	Выхлопной газ в атмосферу с содержанием NOx до 0,008 об. %
Неочищенный выхлопной газ из подогревателя Аммиак	Каталитическая очистка выхлопного газа аммиаком	Очищенный выхлопной газ на нагрев	Низкотемпературный реактор с катализатором АМЦ	Катализатор насыпной
Очищенный выхлопной газ в подогреватель Природный газ Атмосферный воздух	Нагрев выхлопного газа до 760 °C	Очищенный выхлопной газ в турбину
Очищенный выхлопной газ из турбины	Охлаждение выхлопного газа	Выброс в атмосферу	Двухзонный подогреватель с топкой и конвективным теплообменником

Таблица 5.7 - Материальный баланс

Расход				Выход
Наименование	Единица измерения	На 1 т мнг HNO3		Наименование	Единица измерения	На 1 т мнг HNO3
		Мин.	Макс.			Мин.	Макс.
Технологический процесс получения азотной кислоты
Аммиак	т	0,287	0,294	Кислота азотная, концентрация 60 масс. % HNO3	т	1,667	1,667
Воздух	т	4,95	5,07
Паровой конденсат на абсорбцию	т	0,326	0,340	Выхлопной газ после абсорбции	т	3,896	4,037
Всего		5,563	5,704	Всего		5,56	5,704
Процесс выработки водяного пара
Питательная вода (химочищенная, обессоленная)	т	1,445	1,575	Водяной перегретый пар	т	1,4	1,5
				Непрерывная продувка в канализацию	т	0,045	0,075
Всего		1,445	1,575	Всего		1,445	1,575

Таблица 5.8 - Энергетический (тепловой) баланс

Приход тепла				Расход тепла
Наименование	Единица измерения	На 1 т мнг HNO3		Наименование	Единица измерения	На 1 т мнг HNO3
		Мин	Макс			Мин	Макс
Природный газ	м3	83	85	Водяной перегретый пар	тыс. ккал	1127	1220
Энергетический эквивалент: теплотворная способность 1 ст. м3 - 8000 ккал	тыс. ккал	664	680	Нагрев оборотной воды на 8 °C	тыс. ккал	984	1065
Тепло химических реакций	тыс. ккал	1915	1930	Выхлопной газ в атмосферу	тыс. ккал	247	260
Тепло питательной воды t = 30 °C	тыс. ккал	54	57
Тепло атмосферного воздуха	тыс. ккал	24,0	24,8	Азотная кислота t = 50 °C	тыс. ккал	75	74
				Испарение жидкого аммиака	тыс. ккал	94	94
Всего		2740	2776,8	Всего		2527	2713
				Потери		213 (7,8 %)	63,8 (2,3 %)

Таблица 5.9 - Основное оборудование

Наименование оборудования	Модель (типоразмер)	Основное	Природоохранное	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Фильтр атмосферного воздуха	Нестандартный аппарат Фильтрующие элементы	+	-	Очистка атмосферного воздуха от механических примесей	Фильтры грубой и тонкой очистки
Компрессор для сжатия воздуха	В составе КМА-2	+	-	Сжатие воздуха	Q = 200 тыс. м3
Испаритель жидкого аммиака	Теплообменник ИТГ-500	+	-	Испаритель жидкого аммиака	Трубчатый теплообменник
Реактор окисления аммиака (контактный аппарат)		+	-	Окисление NH3 кислородом воздуха до NO Смешение и очистка аммиачно-воздушной смеси	Фильтрующий материал - комплексный фильтрующий пакет
Котел-утилизатор с экономайзерами на нитрозном газе	Тип КН 80/40	+	-	Утилизация тепла нитрозного газа для выработки водяного пара	Производительность - 80 т/ч перегретого пара Секции котла-утилизатора расположены в силовом корпусе реактора окисления
Подогреватель химочищенной обессоленной воды	Нестандартный теплообменник	+	-	Утилизация тепла нитрозного газа в подогревателе питательной воды	Трубчатый теплообменник Нагрев питательной воды
Холодильник-конденсатор I ступени	Нестандартный теплообменник	+	-	Охлаждение нитрозного газа оборотной водой Конденсация водяных паров нитрозного газа с образованием азотной кислоты	Горизонтальный трубчатый теплообменник В трубках - нитрозный газ, в межтрубном пространстве - оборотная вода
Промыватель нитрозного газа	Нестандартный аппарат	+	-	Промывка нитрозного газа от аэрозолей нитрит-нитратный солей циркулирующей азотной кислотой, образующейся в аппарате	Вертикальный аппарат, снабжен ситчатыми тарелками
Нитрозный нагнетатель	В составе КМА-2	+	-	Сжатие нитрозного газа	Центробежный компрессор с четырьмя ступенями Степень сжатия - 3,2
Подогреватель питательной воды	Нестандартный аппарат	+	-	Охлаждение нитрозного газа, нагрев питательной воды	Витой теплообменник В трубках - питательная вода, межтрубное пространство - нитрозный газ
Холодильник-конденсатор II ступени	Нестандартный теплообменник	+	-	Охлаждение нитрозного газа оборотной водой перед абсорбционной колонной	Горизонтальный трубчатый теплообменник В трубках - нитрозный газ, в межтрубном пространстве - оборотная вода
Абсорбционная колонна	Нестандартный аппарат	+	-	Абсорбция оксидов азота с образованием продукционной азотной кислоты	Колонна с 45 ситчатыми тарелками, из них 25 - с охлаждающими оборотной водой змеевиками
Продувочная колонна	Нестандартный аппарат	+	-	Отдувка горячим воздухом растворенных в продукционной кислоте оксидов азота	Колонна с 4 тарелка
Подогреватель выхлопного газа	Нестандартный аппарат Тип БНГ-172	+	-	Нагрев выхлопного газа на входе в реактор каталитической очистки теплом очищенного, расширенного в газовой турбине выхлопного газа и природного газа, сжигаемого в топочной части	Двухзонный аппарат печного типа 1-я зона - нагрев неочищенного выхлопного газа в конвективном теплообменнике, обогреваемом очищенным выхлопным газом 2-я зона - радиальный теплообменник, обогреваемый топочными газами от 16 горелок
Реактор каталитической очистки выхлопного газа	Нестандартный аппарат	+	+	Очистка выхлопного газа после абсорбции от остатков NOx путем их восстановления аммиаком на алюмомедьцинковом катализаторе АМЦ при 300 °C	Горизонтальный реактор с внутренней корзиной для катализатора, с вертикальным смесителем выхлопного газа с природным газом и АВС при пуске
Газовая турбина	В составе КМА-2 Турбина высокого и низкого давления	+	-	Рекуперация энергии выхлопного газа, нагретого на входе до 760 °C, с расширением до давления, близкого к атмосферному	Турбина с разрезным валом

5.1.3 Агрегат УКЛ-7-76

Схема технологического процесса производства азотной кислоты на агрегате УКЛ-7-76 приведена на рисунке 5.3.

Жидкий аммиак испаряется за счет тепла водяного пара в испарителе, проходит фильтр, нагревается водяным паром и далее направляется на смешение со сжатым очищенным от механических примесей воздухом.

Смешение аммиака с воздухом происходит в смесителе с фильтром. Здесь образуется аммиачно-воздушная смесь (АВС), которая подвергается дополнительной очистке от механических примесей.

Очищенная АВС поступает на катализаторные сетки контактного аппарата, где аммиак окисляется кислородом воздуха с образованием NO, паров воды и азота. Образующийся при окислении аммиака нитрозный газ поступает в котел-утилизатор, на котором установлен контактный аппарат. В котле-утилизаторе вырабатывается водяной пар.

После котла-утилизатора нитрозный газ проходит окислитель, где происходит окисление NO в NO₂, подогреватель "хвостового" газа, где он охлаждается за счет передачи тепла выхлопному газу перед каталитической очисткой, холодильники-конденсаторы, где он охлаждается и освобождается от основной массы реакционной влаги. Окисленный нитрозный газ из холодильников-конденсаторов поступает в нижнюю часть абсорбционной колонны. Азотная кислота с концентрацией не менее 55 % поступает в абсорбционную колонну самотеком.

Орошение тарелок абсорбционной колонны осуществляется чистой водой (конденсатом водяного пара, химочищенной водой, химобессоленной водой, конденсатом сокового пара из производства аммиачной селитры, кислым конденсатом из производства концентрированной азотной кислоты, при недостаточном количестве конденсата сокового пара, может дополнительно приниматься паровой конденсат из заводской сети). Тепло образования азотной кислоты отводится оборотной водой, которая циркулирует в змеевиках, расположенных на тарелках колонны.

Продукционная азотная кислота из абсорбционной колонны с концентрацией не менее 58 % HNO₃ самотеком направляется в продувочную колонну, где из кислоты воздухом выдуваются растворенные оксиды азота. Отбеленная азотная кислота из продувочной колонны попадает на склад азотной кислоты или на прямую в производство минеральных удобрений.

Смесь воздуха с оксидами азота после отдувки из продувочной колонны поступает в абсорбционную колонну.

Выходящий из абсорбционной колонны хвостовой газ направляется в подогреватели, где нагревается за счет тепла нитрозного газа, далее в него подается аммиак, и смесь поступает в реактор селективной каталитической очистки, где на алюмованадиевом катализаторе происходит восстановление остаточных оксидов азота до азота. Очищенный хвостовой газ поступает на окончательный подогрев в камеру сгорания турбины газотурбинного агрегата. Топочные газы, нагревающие очищенный хвостовой газ, образуются путем сгорания природного газа в токе воздуха. Смесь очищенного хвостового газа и топочных газов направляется в рекуперационную газовую турбину. Энергия расширения горячего хвостового газа расходуется на сжатие воздуха. Отработанный в турбине газ направляется в котел-утилизатор для дальнейшего рекуперативного охлаждения. Котел предназначен для получения перегретого пара. Очищенный хвостовой газ, пройдя газовый тракт котла, выбрасывается через выхлопную трубу в атмосферу.

Описание технологического процесса приведено в таблице 5.10, материальный баланс - в таблице 5.11, энергетический баланс - в таблице 5.12, перечень основного оборудования - в таблице 5.13.

Рисунок 5.3 - Описание схемы технологического процесса в агрегате УКЛ-7-76 с селективной каталитической очисткой хвостового газа

Таблица 5.10 - Описание технологического процесса УКЛ-7

Входной поток	Подпроцесс	Выходной поток	Основное технологическое оборудование	Эмиссии и отходы (наименование)
Атмосферный воздух	Фильтрация и сжатие воздуха	Сжатый атмосферный воздух	Фильтр воздуха Осевой воздушный компрессор в составе ГТТ-3М Нагнетатель	Отработанные фильтровальные материалы Отработанное турбинное масло
Жидкий аммиак Водяной пар	Испарение жидкого аммиака Фильтрация от мех. примесей Нагрев газообразного аммиака	Газообразный аммиак Паровой конденсат	Испаритель с паровым обогревом, фильтр, теплообменник с паровым обогревом	-
Газообразный аммиак Сжатый воздух	Смешение аммиака и воздуха, фильтрация аммиачно-воздушной смеси (АВС)	Аммиачно-воздушная смесь	Смеситель с фильтром АВС	Отработанные фильтровальные материалы
Аммиачно-воздушная смесь (АВС)	Окисление аммиака кислородом воздуха до NO на платиновом катализаторе	Нитрозный газ	Реактор окисления аммиака (контактный аппарат)
Нитрозный газ Питательная вода	Охлаждение нитрозного газа в котле-утилизаторе с выработкой перегретого водяного пара	Нитрозный газ Перегретый водяной пар	Горизонтальный котел-утилизатор, пароперегреватель
Нитрозный газ Хвостовой газ	Окисление NO в NO2 Охлаждение нитрозного газа Нагрев хвостового газа перед каталитической очисткой	Хвостовой газ, Нитрозный газ	Окислитель, подогреватель выхлопного газа
Нитрозный газ Оборотная вода Сжатый воздух	Охлаждение нитрозного газа с конденсацией водяных паров и образованием азотной кислоты	Обезвоженный окисленный нитрозный газ Азотная кислота с концентрацией 55 % Оборотная вода	Вертикальные холодильники-конденсаторы с подачей воды в трубки
Обезвоженный окисленный нитрозный газ Азотная кислота с концентрацией 55 % Сжатый воздух Конденсат водяного пара Оборотная вода	Абсорбция оксидов азота водой с образованием азотной кислоты	Продукционная азотная кислота с концентрацией 58 % HNO3 Хвостовой газ	Абсорбционная колонна с ситчатыми тарелками, продувочная колонна
Хвостовой газ Аммиак	Каталитическая очистка хвостового газа от остатков NOx аммиаком	Очищенный хвостовой газ	Реактор каталитической очистки
Очищенный хвостовой газ Природный газ Сжатый воздух	Нагрев очищенного хвостового газа в камере сгорания природного газа	Очищенный хвостовой газ	Камера сгорания
Очищенный хвостовой газ	Рекуперация энергии сжатого хвостового газа для привода компрессора воздуха	Расширенный хвостовой газ	Газовая турбина в составе ГТТ-3М
Хвостовой газ Питательная вода	Утилизация тепла расширенного хвостового газа для получения водяного пара	Очищенный хвостовой газ Перегретый водяной пар	Горизонтальный газотрубный котел-утилизатор с экономайзером	NOx, NH3

Таблица 5.11 - Материальный баланс

Расход				Выход
Наименование	Единица измерения	На 1 т мнг HNO3		Наименование	Единица измерения	На 1 т мнг HNO3
		Мин.	Макс.			Мин.	Макс.
Технологический процесс получения азотной кислоты
Аммиак	т	0,300	0,304	Кислота азотная, концентрация 58 % HNO3 масс	т	1,724	1,724
Сжатый воздух	т	5,23	5,27
Паровой конденсат на абсорбцию	т	0,15	0,350	Хвостовой газ после абсорбции	т	3,956	4,20
Всего		5,68	5,924	Всего		5,68	5,924
Процесс выработки водяного пара
Питательная вода (химочищенная, деминерализованная)	т	1,903	2,52	Водяной перегретый пар Р = 1,57 МПа, t = 230-250 °C	т	1,803	2,08
				Непрерывная продувка в канализацию	т	0,10	0,44
Всего		1,903	2,52	Всего		1,903	2,52

ГАРАНТ:

Нумерация таблиц приводится в соответствии с источником

Таблица 5.11 - Энергетический баланс

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.11" следует читать "Таблица 5.12"

Приход				Расход
Наименование	Ед. измерения	На 1 т мнг HNO3		Наименование	Единица измерения	На 1 т мнг HNO3
		Мин.	Макс.			Мин.	Макс.
Природный газ	м3	68	97	Водяной перегретый пар	тыс. ккал	1150	1370
Энергетический эквивалент: теплотворная способность 1 ст. м3 - 8000 ккал	тыс. ккал	752	776	Нагрев оборотной воды на 8 °C	тыс. ккал	1100	1210
Воздух сжатый	тыс. ккал	6	6,097		тыс. ккал	260	274
Тепло химических реакций	тыс. ккал	2002	2028	Хвостовой газ после абсорбции
Тепло питательной воды t = 30 °C	тыс. ккал	63	66,0
Тепло атмосферного воздуха	тыс. ккал	29	29,2	Азотная кислота t = 50 °C	тыс. ккал	60,0	64,0
				Всего		2730	2918
Всего		2920	3002,3	Потери	тыс. ккал	190	84,3

Таблица 5.12 - Основное оборудование

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.12" следует читать "Таблица 5.13"

Наименование оборудования	Модель (типоразмер)	Основное	Природоохранное	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Фильтр атмосферного воздуха	Нестандартный аппарат Фильтрующие элементы	+	-	Очистка атмосферного воздуха от механических примесей	Фильтрующие элементы с неткаными материалами из ультратонких волокон
Газовый технологический турбокомпрессор	ГТТ-3М	+	-		Производительность до 87000 м3/ч
Испаритель жидкого аммиака	Кожухотрубчатый теплообменник	+	-	Испаритель жидкого аммиака	Горизонтальный кожухотрубчатый теплообменник с U-образными трубками
Реактор окисления аммиака (контактный аппарат)		+	-	Окисление NH3 кислородом воздуха до NO	Аппарат вертикальный цилиндрический с коническими днищами Внутри аппарата расположены катализаторные сетки из платиновых сплавов на поддерживающих устройствах
Котел-утилизатор нитрозного газа	КУН-24, Г-335БП, Г-420БПЭ	+	-	Утилизация тепла нитрозного газа для выработки водяного пара	Горизонтальный двухходовой по газу цилиндрический аппарат с вынесенным паросборником
Окислитель с подогревателем выхлопного газа 2-й ступени				Утилизация тепла нитрозного газа	Вертикальный цилиндрический аппарат с U-образными трубками
Подогреватель выхлопного газа		+	-	Подогрев выхлопного газа нитрозным газом	Горизонтальный кожухотрубчатый теплообменник
Холодильник-конденсатор		+	-	Охлаждение нитрозного газа оборотной водой Конденсация водяных паров нитрозного газа с образованием азотной кислоты	Вертикальный одноходовой кожухотрубчатый теплообменник
Абсорбционная колонна	Нестандартный аппарат	+	-	Абсорбция оксидов азота с образованием продукционной азотной кислоты	Снабжена 47 ситчатыми тарелками
Продувочная колонна		+	-	Отдувка окислов азота из продукционной кислоты горячим воздухом	Снабжена 3 ситчатыми тарелками
Реактор каталитической очистки выхлопного газа	Нестандартный аппарат	+	+	Очистка выхлопного газа после абсорбции от остатков NOx путем их восстановления аммиаком на катализаторе	Вертикальный цилиндрический аппарат
Котел-утилизатор на выхлопном газе	КУГ-66, Г-400ПЭ	+	-	Утилизация тепла очищенного хвостового газа для выработки водяного пара	Горизонтальный одноходовой котел

5.1.4 Агрегат 1/3,5

Схема технологического процесса производства азотной кислоты на агрегате 1/3,5 приведена на рисунке 5.4.

Воздух очищается от механических примесей в фильтре и поступает в воздуходувку. В нее же подается газообразный аммиак. Аммиачно-воздушная смесь (АВС) сжимается и подается в контактный аппарат, работающий под разрежением. Предварительно АВС нагревается нитрозным газом из котла-утилизатора, выходящим из подогревателя АВС.

Выход оксида азота от количества окисляемого аммиака составляет не менее 96 %.

Далее в процессе получения азотной кислоты участвует NO.

Нитрозный газ охлаждается в котле-утилизаторе с выработкой водяного пара. Далее нитрозный газ охлаждается в подогревателе газообразного аммиака и в холодильниках-промывателях. Одновременно с охлаждением нитрозного газа в холодильниках-промывателях происходит конденсация паров реакционной воды и частичное окисление окиси азота в двуокись. Охлажденный нитрозный газ сжимается в нагнетателе, после чего проходит окислитель части NO в NO₂ и затем поступает в подогреватели выхлопного газа, в которых охлаждается за счет нагревания выхлопного газа.

Процесс кислотообразования идет в холодильниках-конденсаторах и абсорбционной колонне. Выделяющийся оксид азота NO окисляется кислородом до диоксида NO₂ параллельно с образованием HNO₃, ступенчато, многократно повторяясь.

На нижней тарелке абсорбционной колонны кислота достигает концентрации не ниже 46 %. Полученная в колонне азотная кислота поступает на отдувку воздухом растворенных в ней оксидов азота. Содержание растворенных оксидов азота после продувки - не выше 0,15 %. Отбеленная кислота самотеком выдается в хранилища продукционной азотной кислоты.

Хвостовой газ после абсорбционной колонны подвергается процессу каталитической очистки от остатка NO + NO₂.

Описание технологического процесса 1/3,5 приведено в таблице 5.14, перечень основного оборудования - в таблице 5.15.

Рисунок 5.4 - Описание схемы технологического процесса в агрегате 1/3,5 с селективной каталитической очисткой хвостового газа

Таблица 5.13 - Описание технологического процесса 1/3,5

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.13" следует читать "Таблица 5.14"

Входной поток	Подпроцесс	Выходной поток	Основное технологическое оборудование	Эмиссии и отходы (наименование)
Атмосферный воздух	Очистка атмосферного воздуха	Атмосферный воздух, очищенный от механических примесей	Аппарат очистки воздуха	Отработанные фильтровальные материалы
Газообразный аммиак	Фильтрация аммиака	Газообразный аммиак, очищенный от механических примесей и масла	Фильтр аммиака	Отработанные фильтровальные материалы
Аммиачно-воздушная смесь	Окисление аммиака	Нитрозный газ	Контактный аппарат	-
Деаэрированная вода	Утилизация тепла реакции, получение пара	Перегретый пар	Котел-утилизатор	-
Аммиачно-воздушная смесь (АВС) Нитрозный газ	Нагрев АВС	АВС Нитрозный газ	Подогреватель аммиачно-воздушной смеси	-
Нитрозный газ	Охлаждение и промывка газа	Нитрозный газ Конденсат азотной кислоты	Газовый холодильник-промыватель	-
Нитрозный газ	Сжатие нитрозного газа	Нитрозный газ	Нагнетатель нитрозного газа (турбокомпрессор)	-
Нитрозный газ	Доокисление оксидов азота	Нитрозный газ	Окислитель	-
Нитрозный газ Питательная вода Конденсат азотной кислоты	Абсорбция оксидов азота водой	Азотная кислота, хвостовой газ	Абсорбционная колонна	-
Азотная кислота Воздух	Продувка азотной кислоты от оксидов азота	Азотная кислота	Продувочная колонна	-
Азотная кислота	Хранение азотной кислоты	Азотная кислота	Хранилище азотной кислоты	-
Аммиак Хвостовой газ	Каталитическая очистка хвостовых газов	Очищенный хвостовой газ	Реактор каталитической очистки	NOх, NH3

Таблица 5.14 - Основное оборудование

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.14" следует читать "Таблица 5.15"

Наименование оборудования	Модель (типоразмер)	Основное	Природоохранное	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Аппарат для очистки атмосферного воздуха	Нестандартный аппарат	+	-	Очистка атмосферного воздуха от механических примесей	Состоит из тарельчатого пенного промывателя с 3 решетчатыми тарелками и рукавного матерчатого фильтра
Фильтр газообразного аммиака	Нестандартный аппарат	+	-	Очистка газообразного аммиака от механических примесей и масла	Состоит из 15 матерчатых секций, заключенных в общий кожух
Турбогазодувка	Тип ТГ-450-1,08	+	-	Транспортирование аммиачно-воздушной смеси в контактные аппараты
Подогреватель аммиачно-воздушной смеси		+	-	Подогрев аммиачно-воздушной смеси перед контактными аппаратами за счет тепла нитрозного газа	Вертикальный кожухотрубный аппарат
Реактор окисления аммиака (контактный аппарат)	Нестандартный аппарат	+	-	Окисление NH3 кислородом воздуха до NO на катализаторе	Комбинированный аппарат с картонным фильтром, установлен непосредственно на паровом котле-утилизаторе Контактный аппарат состоит из усеченных конусов, соединенных цилиндрической частью
Паровой котел-утилизатор	Тип УС-2,6/39	+	-	Утилизация тепла нитрозного газа для выработки водяного пара	Состоит из двух экономайзеров, испарителя пароперегревателя и сепарационной системы
Газовый холодильник-промыватель		+	-	Охлаждение нитрозного газа и частичная конденсация водяного пара с образованием азотной кислоты, промывка нитрозного газа от аммонийных солей	В корпусе установлены 3 ситчатые тарелки, которые снабжены охлаждающими змеевиками
Турбокомпрессор нитрозного газа	Тип Н-540-41-1	+	-	Компримирование нитрозного газа перед подачей на абсорбционную колонну	Снабжен рекуперационной газовой турбиной
Окислитель		+	-	Окисление окиси азота в двуокись	Полый вертикальный аппарат цилиндрической формы
Подогреватель выхлопного газа		+	-	Охлаждение нитрозного газа перед абсорбционной колонной и подогрев хвостового газа перед рекуперационной турбиной	Кожухотрубчатый двухходовой подогреватель с U-образными трубками
Абсорбционная колонна	Нестандартный аппарат	+		Абсорбция оксидов азота из нитрозного газа с образованием продукционной азотной кислоты	Колонна с 40 ситчатыми тарелками, которые снабжены охлаждающими змеевиками для отвода тепла
Продувочная колонна	Нестандартный аппарат	+	-	Отдувка окислов азота, растворенных в продукционной кислоте	Вертикальный аппарат с 4 колпачковыми тарелками барботажного типа
Смеситель		+	-	Смешение аммиака и хвостового нитрозного газа перед подачей на реактор селективной очистки	Вертикальный цилиндрический аппарат
Реактор каталитической очистки выхлопного газа	Нестандартный аппарат	+	+	Восстановление оксидов азота на ванадиевом катализаторе (АОК) до элементарного азота и воды. Восстановление непрореагировавшего аммиака на железохромовом катализаторе (СТК) до азота и воды	Вертикальный цилиндрический аппарат
Хранилище азотной кислоты		+	-	Хранение азотной кислоты	Цилиндрическая емкость

5.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду

5.2.1 Основные расходные коэффициенты

Основные расходные коэффициенты приведены в таблицах 5.16 и 5.17.

Таблица 5.15 - Расход сырья, материалов и энергоресурсов агрегатов АК-72; АК-72М; УКЛ-7; 1/3,5 на 1 т мнг HNO₃

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.15" следует читать "Таблица 5.16"

Наименование	Единица измерений	АК-72		АК-72М		УКЛ-7		1/3,5
		Мин.	Макс.	Мин.	Макс.	Мин.	Макс.	Мин.	Макс.
Аммиак	т	0,287	0,295	0,2865	0,292	0,300	0,306	0,286	0,293
Катализатор платиновый (безвозвратные потери)	г	0,062	0,125	0,120	0,125	0,090	0,15	0,034	0,047
Катализатор палладированный АПК-2 (безвозвратные потери палладия)	г	0,026	0,05	-	-	-	-	-	-
Алюмоцинкмедный катализатор АМЦ	г	-	-	5,8	14
Алюмованадиевый катализатор	г	-	-	-	-	5	10	4,5	7
Неплатиновый катализатор	г (литр)	-	-	-	-	(0,00018)	-	0,352	2,5
Электроэнергия		14,5	51	14,3	46	9	97	290	380
Газ природный, Q = 8000 ккал/ст. м3	ст. м3	83	87	36	82	68	115	-	-
Конденсат водяного пара на орошение абсорбционных колонн	т	0,340	0,370	0,34	0,35	0,15	2	0,67	1,2
Вода обессоленная	т	1,5	2,1	1,64	2,0	1,903	2,4	0,3	1,5
Оборотная вода	м3	117	130	110	120	118,9	170	170	200
Водяной пар (выдача)	Гкал	1,0	1,09	0,974	1,244	1,0	1,54	0,05	0,1

Таблица 5.16 - Выход продукции агрегатов АК-72; АК-72М; УКЛ-7; 1/3,5 на 1 т мнг HNO₃

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.16" следует читать "Таблица 5.17"

Наименование	Единица измерений	АК-72		АК-72М		УКЛ-7		1/3,5
		Мин.	Макс.	Мин.	Макс.	Мин.	Макс.	Мин.	Макс.
Азотная кислота АК-72 (АК-72М): 58-60 % HNO3 УКЛ-7: 55-58 % HNO3 1/3,5: 46-48 % HNO3	т	1,667	1,724	1,667	1,724	1,724	1,818	2,083	2,174

5.2.2 Выбросы в атмосферу

В действующих агрегатах АК-72, АК-72М УКЛ-7 и 1/3,5 кардинально решена проблема минимализации выброса оксидов азота с выхлопным/хвостовым газом. Все производства оснащены аппаратами каталитической очистки, обеспечивающими содержание NO_x не более 0,006 об. %, что в несколько раз ниже, чем в производствах большинства агрегатов стран Европейского союза и других стран. Сохранены выхлопные трубы с высотой не менее 100 м, что позволяет обеспечить рассеивание выхлопного/хвостового газа в случае аварийной остановки машинных агрегатов и по другим причинам.

5.2.3 Обращение со сточными водами

Постоянные сточные воды, загрязненные азотной кислотой, отсутствуют. Хранилища и другие емкости установлены в поддонах с объемом, предотвращающим попадание закисленных вод в объекты окружающей среды. Они откачиваются с возвратом в технологический процесс.

Постоянный сток - продувка котлов-утилизаторов - представляет собой горячую воду с содержанием минеральных солей природного происхождения, охлаждается и направляется на подпитку водооборотных циклов, сокращая потребление свежей воды. Часть продувки может сбрасываться в канализацию.

5.2.4 Отходы производства

Отработанные катализаторы в основной своей массе являются ценным сырьем, в связи с чем возвращаются поставщикам на аффинаж для извлечения драгоценных металлов (платины, палладия и др.) для повторного использования. Катализаторы не содержащие драгметаллов утилизируются либо захороняются.

Отработанные масла подлежат регенерации и используются повторно либо передаются на переработку.

Отработанные фильтровальные ткани подлежат обезвреживанию или захоронению, или передаче сторонним организациям.

Уровни эмиссий при производстве азотной кислоты приведены в таблицах 5.18-5.29.

Таблица 5.17 - Выбросы при производстве азотной кислоты на агрегатах АК-72

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.17" следует читать "Таблица 5.18"

Выбросы
Наименование	Единица измерений	Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ до очистки в расчете на тонну продукции			Источники выброса	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на тонну продукции
		Минимальное	Максимальное	Среднее			Минимальное	Максимальное	Среднее
Выхлопной газ: Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)	кг/т		-	-	Выхлопная труба	Высокотемпературная каталитическая очистка	0,27	1,15	0,65
Аммиак, (NH3)							0,021	0,46	0,24

Таблица 5.18 - Обращение со сточными водами при производстве азотной кислоты на агрегатах АК-72

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.18" следует читать "Таблица 5.19"

Сточные воды
Наименование	Единица измерений	Объем и (или) масса сбросов загрязняющих веществ до очистки в расчете на тонну продукции			Источники сброса	Направление сбросов (в водный объект, в системы канализации)	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса сбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на тонну продукции
		Минимальное	Максимальное	Среднее				Минимальное	Максимальное	Среднее
Промывные воды оборудования:	мг/л				Оборудование, трубопроводы	Система канализации	Очистные сооружения
Аммоний-ион ()									5
Нитрат-анион ()									10
Смывные воды: Нитрат-анион ()	мг/л				Отделение абсорбции	Система канализации	Очистные сооружения		10

Таблица 5.19 - Отходы при производстве азотной кислоты на агрегатах АК-72

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.19" следует читать "Таблица 5.20"

Отходы производства и потребления
Наименование отходов	Класс опасности	Единица измерений	Объем и (или) масса образования отходов до очистки в расчете на тонну продукции			Источники образования	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса размещенных отходов в расчете на тонну продукции
			Минимальное	Максимальное	Среднее			Минимальное	Максимальное	Среднее
Отработанные масла	3	кг/т	0,01	0,044	0,015	Масло системы агрегатов	Регенерация/утилизация
Катализаторы и контактные массы отработанные	4	кг/т	0,00002	0,0214	0,011	Отделение очистки выхлопного газа, реактор каталитической очистки, контактный аппарат	Размещение и регенерация/переработка на специализированных предприятиях

Таблица 5.20 - Выбросы при производстве азотной кислоты на агрегатах АК-72М

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.20" следует читать "Таблица 5.21"

Выбросы
Наименование	Единица измерений	Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ до очистки в расчете на тонну продукции			Источники выброса	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на тонну продукции
		Минимальное	Максимальное	Среднее взвешенное			Минимальное	Максимальное	Среднее
Выхлопной газ:	кг/т	-	-	-	Выхлопная труба	Селективная каталитическая очистка
Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)							0,123	0,541	0,332
Аммиак (NH3)							0,074	0,162	0,111

Таблица 5.21 - Обращение со сточными водами при производстве азотной кислоты на агрегатах АК-72М

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.21" следует читать "Таблица 5.22"

Сточные воды
Наименование	Единица измерений	Объем и (или) масса сбросов загрязняющих веществ до очистки в расчете на тонну продукции			Источники сброса	Направление сбросов (в водный объект, в системы канализации)	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса сбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на тонну продукции
		Минимальное	Максимальное	Среднее				Минимальное	Максимальное	Среднее взвешенное
Промывные воды оборудования:	мг/л				Оборудование, трубопроводы	Система канализации	Очистные сооружения
Аммоний-ион ()									5
Нитрат-анион ()									10
Смывные воды:	мг/л				Отделение абсорбции	Система канализации	Очистные сооружения		10
Нитрат-анион ()

Таблица 5.22 - Отходы при производстве азотной кислоты на агрегатах АК-72М

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.22" следует читать "Таблица 5.23"

Отходы производства и потребления
Наименование отходов	Класс опасности	Единица измерений	Объем и (или) масса образования отходов до очистки в расчете на тонну продукции			Источники образования	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса размещенных отходов в расчете на тонну продукции
			Минимальное	Максимальное	Среднее			Минимальное	Максимальное	Среднее
Отработанные масла	3	кг/т	0,01	0,044	0,015	Масло системы агрегатов	Регенерация/утилизация
Катализаторы и контактные массы отработанные	4	кг/т	0,00002	0,032	0,016	Отделение очистки выхлопного газа, реактор каталитической очистки, контактный аппарат	Размещение и регенерация/переработка на специализированных предприятиях

Таблица 5.23 - Выбросы при производстве азотной кислоты на агрегатах УКЛ-7

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.23" следует читать "Таблица 5.24"

Выбросы
Наименование	Единица измерений	Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ до очистки в расчете на тонну продукции			Источники выброса	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на тонну продукции
		Минимальное	Максимальное	Среднее взвешенное			Минимальное	Максимальное	Среднее
Выхлопной газ:	кг/т	-	-	-	Выхлопная труба	Селективная низкотемпературная каталитическая очистка
Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)							0,151	1,212	0,88
Аммиак (NH3)							0,03	0,782	0,406

Таблица 5.24 - Обращение со сточными водами при производстве азотной кислоты на агрегатах УКЛ-7

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.24" следует читать "Таблица 5.25"

Сточные воды
Наименование	Единица измерений	Объем и (или) масса сбросов загрязняющих веществ до очистки в расчете на тонну продукции			Источники сброса	Направление сбросов (в водный объект, в системы канализации)	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса сбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на тонну продукции
		Минимальное	Максимальное	Среднее				Минимальное	Максимальное	Среднее
Химзагрязненные сточные воды:	кг/т				Оборудование, трубопроводы	Система канализации	Очистные сооружения
Аммоний-ион ()			0,05
Нитрат-анион ()			2,12
Промывные воды:	мг/л				Оборудование, трубопроводы	Система канализации	Очистные сооружения
Аммоний-ион ()									5
Нитрат-анион ()									10
Смывные воды:	мг/л				Отделение абсорбции	Система канализации	Очистные сооружения
Нитрат-анион ()									10

Таблица 5.25 - Отходы при производстве азотной кислоты на агрегатах УКЛ-7

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.25" следует читать "Таблица 5.26"

Отходы производства и потребления
Наименование отходов	Класс опасности	Единица измерений	Объем и (или) масса образования отходов до очистки в расчете на тонну продукции			Источники образования	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса размещенных отходов в расчете на тонну продукции
			Минимальное	Максимальное	Среднее			Минимальное	Максимальное	Среднее
Отработанные масла	3	кг/т	0,009	0,039	0,02	Маслосистемы агрегатов	Регенерация/утилизация	-	-	-
Катализаторы железосодержащий отработанный	4	кг/т	0,002	0,002		Отделение конверсии, контактный аппарат	Утилизация или размещение (захоронение)	-	-	-
Катализатор на основе алюмосиликата/ оксида алюминия ванадиевый отработанный	3	кг/т	0,005	0,0375	0,0065	Реактор селективной очистки	Утилизация или размещение (захоронение)	-	-	-

Таблица 5.26 - Выбросы при производстве азотной кислоты на агрегатах 1/3,5

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.26" следует читать "Таблица 5.27"

Выбросы
Наименование	Единица измерений	Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ до очистки в расчете на тонну продукции			Источники выброса	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на тонну продукции
		Минимальное	Максимальное	Среднее взвешенное			Минимальное	Максимальное	Среднее
Выхлопной газ:	кг/т				Выхлопная труба	Селективная низкотемпературная каталитическая очистка
Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)		13,7	32,5	14,0			0,66	1,54	0,936
Аммиак (NH3)		-	-	-			0,34	0,554	0,447

Таблица 5.27 - Обращение со сточными водами при производстве азотной кислоты на агрегатах 1/3,5

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.27" следует читать "Таблица 5.28"

Сточные воды
Наименование	Единица измерений	Объем и (или) масса сбросов загрязняющих веществ до очистки в расчете на тонну продукции			Источники сброса	Направление сбросов (в водный объект, в системы канализации)	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса сбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на тонну продукции
		Минимальное	Максимальное	Среднее				Минимальное	Максимальное	Среднее взвешенное
Котловая вода от периодических продувок котлов	мг/л				Котлы	Промливневая канализация	-	-	-	-
Аммоний-ион ()		0,06	7,5	2,5
Нитрат-анион ()		1,5	35,3	12
Химзагрязненные сточные воды:	кг/т				Оборудование производства азотной кислоты	Коллектор химзагрязненной канализации	Очистные сооружения	-	-	-
Нитрат-анион ()		-	-	0,017
Промывные воды:	мг/л				Промывка аппаратов	Коллектор химзагрязненной канализации	Очистные сооружения	-	Отс	-
Нитрат-анион ()		32	1000	207
Смывные воды:	мг/л				Контактное, компрессорное и абсорбционное отделение	Коллектор химзагрязненной канализации	Очистные сооружения	-	Отс	-
Нитрат-анион ()		32	1000	207

Таблица 5.28 - Отходы при производстве азотной кислоты на агрегатах 1/3,5

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.28" следует читать "Таблица 5.29"

Отходы производства и потребления
Наименование отходов	Класс опасности	Единица измерений	Объем и (или) масса образования отходов до очистки в расчете на тонну продукции			Источники образования	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса размещенных отходов в расчете на тонну продукции
			Минимальное	Максимальное	Среднее			Минимальное	Максимальное	Среднее
Отработанные масла	3	кг/т	0,008	0,081	0,01	Маслосистемы агрегатов	Регенерация/утилизация	-	-	-
Катализатор на основе алюмосиликата/ оксида алюминия ванадиевый отработанный	3	кг/т	0,0045	0,01	0,006	Реактор каталитической очистки	Утилизация или размещение (захоронение)	-	-	-
Катализатор железосодержащий отработанный	4	кг/т	0,0025	0,005	0,0038	Контактные аппараты	Утилизация или размещение (захоронение)	-	-	-

5.3 Определение наилучших доступных технологий

Особенность производства азотной кислоты в промышленном масштабе заключается в том, что оно со времени изобретения способа получения оксидов азота методом окисления аммиака кислородом воздуха на платиновом катализаторе и их поглощения водой более ста лет назад базируется на этом общем единственном способе.

Все многочисленные попытки получить оксиды азота прямой фиксацией атмосферного азота в промышленном масштабе завершились неудачей.

В то же время действующие в мире производства азотной кислоты отличаются многообразием технических решений по технологическим схемам, конструкции оборудования, способов достижения глубины переработки оксидов азота (NO_x) в азотную кислоту и минимизации содержания их в выхлопном газе, выбрасываемом в атмосферу.

Технически прогресс в отрасли производства азотной кислоты зависел не только от научных достижений, но и от технических, экономических возможностей металлургической промышленности, химического и энергетического машиностроения, изготавливающего компрессорное оборудование для сжатия атмосферного воздуха и нитрозного газа.

В способе получения азотной кислоты заложено противоречие между оптимальным давлением на стадии окисления аммиака (при более низком выше степень окисления NH₃ в NO на платиновом катализаторе) и на стадиях окисления NO в NO₂ и их абсорбции водой (чем выше давление, тем на порядки меньше объемы аппаратуры и, соответственно, капиталовложения). Развитие процессов в металлургии в части поставки коррозионно-стойких в азотной кислоте сталей и сплавов, химического машиностроения в части изготовления сложного крупногабаритного оборудования из этих металлов, энергетического машиностроения в части поставки качественных турбокомпрессоров и газовых турбин, а также малогабаритных котлов-утилизаторов для выработки водяного пара с высокими энергетическими параметрами обусловило постепенную смену производства азотной кислоты под атмосферным давлением с большим количеством крупногабаритных башен до крупнотоннажных производств в одну технологическую линию с одной абсорбционной колонной с мощностью, много большей, чем у предыдущих технологий.

В СССР замена производств началась в 1950-х годах строительством агрегатов малой мощности 45 тыс. т/год HNO₃ по схеме с двумя давлениями (индекс 1/3,5 ата), с конца 1960-х началось бурное строительство агрегатов средней мощности 120 тыс. т/год HNO₃ под одним давлением 0,7 МПа (индекс УКЛ-7), с конца 1970-х - агрегатов большой мощности 360-380 тыс. т/год под двумя давлениями 0,4/1,1 МПа (индекс АК-72).

Особенность агрегатов УКЛ-7 и АК-72 по сравнению с западными агрегатами с подобной мощностью и технологическими схемами заключалась в привлечении природного газа для каталитической очистки выхлопного газа на катализаторе при температуре 700 °C и 780 °C и подаче очищенного выхлопного газа в рекуперационные газовые турбины с той же температурой, что обусловило возможность получения всей энергии для сжатия воздуха (в агрегате УКЛ-7, а в агрегате АК-72 - еще и нитрозного газа) без установки дополнительных двигателей (паровых турбин, электродвигателей). Это техническое решение основывалось на теоретически более высоком КПД превращения тепла сгорания природного газа в механическую энергию по сравнению с паровыми турбинами.

Агрегаты АК-72, АК-72М, УКЛ-7, а также 1/3,5 эксплуатировались непрерывно и в переходные 1990-е годы продавались на внутреннем и внешнем рынке, обеспечивая выживаемость производства аммиачной селитры и NPK.

В настоящее время агрегаты УКЛ-7 и АК-72 эксплуатируются на уровне, близком к проектной производительности, и производят  95 % всей вырабатываемой азотной кислоты в России.

В последние 10 лет агрегаты АК-72 и УКЛ-7 были модернизированы, улучшены их технико-экономические показатели. В агрегатах УКЛ-7 высокотемпературная каталитическая очистка выхлопного газа заменена на среднетемпературную, а также низкотемпературную селективную с помощью аммиака. В части агрегатов АК-72 и УКЛ-7 улучшены конструкции турбокомпрессорных машин ГТТ-12, что позволило увеличить выработку азотной кислоты.

Наряду с агрегатами АК-72 и УКЛ-7 на 4 предприятиях России эксплуатируются агрегаты малой мощности 1/3,5 ата. Эти агрегаты эксплуатируются более 50 лет и вследствие физического износа работают с пониженной производительностью и повышенными энергозатратами. Все агрегаты 1/3,5 модернизировались, они оборудованы установками селективной каталитической очистки выхлопного газа и глубокой очистки от оксидов азота. Себестоимость азотной кислоты, вырабатываемой в агрегатах 1/3,5, обеспечивает прибыльность, по экономическим показателям соответствует современному уровню.

Все технологии эксплуатирующихся производств азотной кислоты АК-72, УКЛ-7, 1/3,5 могут быть отнесены к НДТ с учетом того, что термин, включающий слово "наилучшие", не может носить абсолютного характера в отрыве от конкретных экономических реалий. Выделяя какую-то одну конкретную технологию в качестве "наилучшей", можно оставить без внимания действующие производства с хорошим качеством продукции и низкой себестоимостью, обеспечивающей ее сбыт не только на внутреннем, но и на внешнем рынке. Ясно, что технологии АК-72, УКЛ-7, 1/3,5, разработанные 45-55 лет назад, трудно назвать "наилучшими" по сравнению с западными, непрерывно совершенствовавшимися, в то время как в России по известным причинам 25 лет назад были прекращены научно-исследовательские работы в области технологии и оборудования для производств химической промышленности. Например, время показало, что применение природного газа в агрегатах АК-72 и УКЛ-7 усложнило их эксплуатацию, экономия энергоресурсов не достигнута. Еще в большей степени это относится к агрегатам по технологии 1/3,5 из-за высокого расхода энергоресурсов. Но все эти агрегаты, включая 1/3,5, по своим технико-экономическим и экологическим характеристикам отвечают требованиям Методических рекомендаций по определению технологии в качестве в качестве наилучшей доступной.

5.4 Наилучшие доступные технологии

5.4.1 Перечень наилучших доступных технологий

НДТ производства азотной кислоты являются:

- технология АК-72 для крупнотоннажного производства азотной кислоты с суточной мощностью 1100-1320 т мнг HNO₃;

- технология АК-72М для крупнотоннажного производства азотной кислоты с суточной мощностью 1200-1320 т мнг HNO₃;

- технология УКЛ-7 производства азотной кислоты средней мощности с суточной производительностью 350-420 т мнг HNO₃;

- технология 1/3,5 производства азотной кислоты малой мощности с суточной производительностью 120-150 т мнг HNO₃.

5.4.2 Описание наилучших доступных технологий

5.4.2.1 Технология АК-72

Технология АК-72 включает следующие процессы:

- фильтрация атмосферного воздуха на тканях;

- сжатие воздуха в осевом воздушном компрессоре;

- испарение жидкого аммиака в трубчатых теплообменниках циркулирующей обессоленной водой, нагретой теплом нитрозного газа на всасе нитрозного нагнетателя;

- фильтрация испаренного аммиака от капель, паров масла и механических примесей;

- нагрев газообразного аммиака теплом сжатого воздуха;

- смешение сжатого воздуха и газообразного аммиака с получением смеси (АВС), содержащей 9,5-10,5 об. % аммиака;

- окисление аммиака кислородом воздуха на катализаторных сетках из сплавов платины с добавками (родия, рутения, палладия) с получением нитрозного газа;

- охлаждение нитрозного газа (НГ) в котле-утилизаторе под катализаторными сетками с продуцированием перегретого водяного пара;

- дальнейшее охлаждение НГ в "кипящем" экономайзере котла-утилизатора и нагрева питательной воды котла до кипения и частичного испарения;

- охлаждение НГ в подогревателе питательной воды с нагревом питательной воды;

- охлаждение НГ в холодильнике-конденсаторе I ступени оборотной водой с конденсацией основной массы водяных паров и получением конденсата азотной кислоты; далее НГ с конденсатом азотной кислоты смешивается с продувочным нитрозным газом из продувочной колонны продукционной азотной кислоты и поступает в промыватель, в котором происходит дальнейшее окисление NO в NO₂ и укрепление концентрации циркулирующего конденсата азотной кислоты до 35-40 % HNO₃ и отмывка НГ от проскока аммиака и нитрит-нитратных аэрозольных частиц;

- сжатие НГ в центробежном нагнетателе;

- охлаждение сжатого НГ на входе в абсорбционную колонну последовательно в подогревателе деаэрированной питательной воды котла и в холодильнике-конденсаторе II ступени;

- абсорбция оксидов азота в абсорбционной колонне паровым конденсатом или химически обессоленной водой с образованием продукционной азотной кислоты (АК) с концентрацией 58-60 % HNO₃;

- отдувка продукционной АК от растворенных NO_x горячим сжатым воздухом до остаточного содержания оксидов в пересчете на N₂O₄ не более 0,05-0,08 масс. %; воздух с отдутыми NO_x направляется в промыватель НГ на всасе нагнетателя;

- выхлопной газ (ВГ) на выходе из абсорбционной колонны направляется через ловушку-подогреватель в аппарат нагрева теплом расширенного в газовой турбине ВГ и теплом сжигания природного газа в топочной части аппарата нагрева (ПВГ-1200); природный газ сжигается атмосферным воздухом;

- каталитическая очистка ВГ в реакторе от NO_x восстановлением до N₂ на палладированном катализаторе природным газом;

- очищенный ВГ направляется в газовую турбину - двигатель компрессора для сжатия атмосферного воздуха - и нагнетается для сжатия НГ;

- расширенный в турбине очищенный ВГ направляется в подогреватель ВГ после абсорбции и охлажденный в смеси с топочными газами выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу высотой 100-150 м;

- водяной пар, вырабатываемый в агрегате АК-72, в значительном количестве выдается в качестве побочного продукта в сети предприятия для использования.

5.4.2.2 Технология АК-72М

Технология АК-72М по большинству процессов не отличается от технологии АК-72 и затрагивает только изменения в процессах нагрева выхлопного газа до 780 °C и каталитической очистки.

В технологии АК-72М исключена функция реактора каталитической очистки ВГ как промежуточного нагревателя ВГ. Нагрев ВГ от выхода из абсорбционной колонны до 780 °C на входе в газовую турбину осуществляется в блоке теплообменников использования тепла сжигания всего количества природного газа воздухом из атмосферы и тепла охлаждения расширенного в турбине ВГ перед сбросом в атмосферу. Исключается подача природного газа в реактор каталитической очистки, переведенного на способ селективного восстановления NO_x до N₂ аммиаком.

Указанные решения имеют ряд значимых преимуществ (исключение использования палладированного катализатора, некоторое снижение расхода природного газа, исключение попадания катализаторной пыли в турбину и проскока природного газа в нее). Однако оно сопряжено с увеличением капитальных затрат в связи с применением дорогостоящих труб из жаростойких сплавов.

5.4.2.3 Технология УКЛ-7

Технология УКЛ-7 относится к действующим агрегатам УКЛ-7 с разными индексами (УКЛ-7-71, УКЛ-7-76), отображающими год разработки серии агрегатов с модификацией технологической схемы и оборудования.

После внедрения в этих агрегатах технологии селективной очистки выхлопного газа при температуре 240-280 °C и использованием аммиака в качестве восстановителя агрегаты сохранили индексы без изменения.

Ниже следует описание технологии УКЛ-7 с учетом селективной очистки выхлопного газа.

Технология УКЛ-7 включает следующие процессы:

- фильтрация атмосферного воздуха от механических примесей;

- сжатие воздуха в осевом воздушном компрессоре;

- испарение жидкого аммиака (NH₃) теплом конденсации водяного пара;

- фильтрация NH₃ от брызг жидкого и механических примесей, подогрев газообразного NH₃;

- подогрев сжатого воздуха;

- смешение NH₃ и воздуха с получением смеси (АВС), содержащей 10-10,5 об. % аммиака;

- окисление аммиака кислородом воздуха на катализаторных сетках из сплавов платины с добавками (родия, рутения, палладия);

- охлаждение нитрозного газа (НГ) в газотрубном котле-утилизаторе с продуцированием пара;

- окисление NO в окислителе;

- нагрев выхлопного газа до входа в реактор селективной очистки теплом охлаждения нитрозного газа, который остывает на входе в холодильник-конденсатор;

- охлаждение НГ в двух холодильниках-конденсаторах; при охлаждении образуется конденсат азотной кислоты с концентрацией 50-55 % HNO₃;

- абсорбция оксидов азота водой с образованием 58 % азотной кислоты; содержание O₂ - до 3 об. %;

- отдувка продукционной азотной кислоты от растворенных NO_x горячим воздухом; продувочный газ поступает в абсорбционную колонну;

- каталитическая очистка ВГ на алюмованадиевом катализаторе;

- подогрев ВГ в камере сжигания теплом сжигания природного газа в камере сгорания;

- расширение очищенного ВГ в газовой турбине КМА до давления, близкого к атмосферному;

- охлаждение ВГ в котле-утилизаторе перед сбросом в атмосферу; продуцируется перегретый пар;

- перегретый пар из обоих котлов-утилизаторов направляется в заводские сети для использования.

5.4.2.4 Технология 1/3,5 для производств малой мощности

Технология 1/3,5 для производств малой мощности включает следующие процессы:

- фильтрация атмосферного воздуха от механических примесей;

- фильтрация газообразного аммиака;

- смешение воздуха и аммиака;

- сжатие аммиачно-воздушной смеси (АВС);

- нагрев АВС;

- фильтрация АВС;

- окисление аммиака на катализаторной сетке из сплава платины с добавками (I ступень) и неплатиновом катализаторе (II ступень) под разрежением;

- охлаждение нитрозного газа (НГ) в котле-утилизаторе с продуцированием водяного пара;

- охлаждение нитрозного газа с нагревом АВС;

- охлаждение и конденсация водяных паров из нитрозного газа с образованием конденсата азотной кислоты с концентрацией 4-10 % HNO₃;

- смешение нитрозного газа с добавочным и продувочным газом на всасе нагнетателя под разрежением;

- сжатие нитрозного газа в центробежном нагнетателе;

- окисление NO в NO₂ с разогревом нитрозного газа;

- охлаждение нитрозного газа с нагревом выхлопного газа в трубчатых теплообменниках;

- охлаждение нитрозного газа оборотной водой на входе в абсорбционную колонну;

- абсорбция оксидов азота с образованием 46-48 %-ной азотной кислоты;

- продувка продукционной азотной кислоты атмосферным воздухом до остаточного содержания N₂O₄ не более 0,15 об. %;

- каталитическая очистка выхлопного газа на селективном алюмованадиевом катализаторе от NO_x аммиаком;

- расширение очищенного выхлопного газа в рекуперационной газовой турбине в составе нагнетателя и сброс в атмосферу.

В таблице 5.30 приведены технологические показатели НДТ производства азотной кислоты.

Таблица 5.29 - Технологические показатели НДТ производства азотной кислоты

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.29" следует читать "Таблица 5.30"

Продукт	Технология	Технологические показатели НДТ
		Эмиссии
Азотная кислота	АК-72, АК-72М: каталитическое окисление аммиака кислородом воздуха при давлении 0,412 МПа (4,2 кгс/см2) (абс) и абсорбция окислов азота конденсатом водяного пара при давлении 1,0791 МПа (11 кгс/см2) (абс)	Выбросы: Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx) < 1,11 кг/т; Аммиак (NH3) < 0,46 кг/т
	УКЛ-7: каталитическое окисление аммиака кислородом воздуха при давлении 0,716 МПа (7,3 кгс/см2) (абс) и абсорбция окислов азота конденсатом водяного пара при давлении 0,716 МПа (7,3 кгс/см2) (абс)	Выбросы: Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx) < 1,14 кг/т; Аммиак (NH3) < 0,76 кг/т
	1/3,5 ата: каталитическое окисление аммиака кислородом воздуха при атмосферном давлении и абсорбция окислов азота конденсатом водяного пара при давлении 0,35 МПа (3,5 кгс/см2) (абс.)	Выбросы: Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx) < 1,50 кг/т; Аммиак (NH3) < 0,52 кг/т
	Совместная эксплуатация двух технологий производства азотной кислоты (двух агрегатов УКЛ-7 и трех агрегатов 1/3,5) в составе одного объединенного производства	Выбросы: Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx) < 1,31 кг/т; Аммиак (NH3) < 0,554 кг/т
	Совместная эксплуатация двух технологий производства азотной кислоты (состоящий из двух агрегатов УКЛ-7 и одиннадцати агрегатов 1/3,5) в составе одного объединенного производства	Выбросы: Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx) < 1,45 кг/т; Аммиак (NH3) < 0,73 кг/т

5.4.3 Применение наилучших доступных технологий

Технологии АК-72, АК-72М, УКЛ-7 постоянно совершенствуются, существуют разработки и предложения по дальнейшей модернизации действующих агрегатов, что применимо при модернизации существующих и сооружения новых предприятий. В то же время требуется разработка проектов новых агрегатов без применения природного газа. Важно, чтобы они проектировались на отечественном оборудовании, так как в этом случае они будут иметь преимущество перед западными по капитальным и эксплуатационным затратам.

Технология 1/3,5 устарела, так как она применялась для агрегатов малой мощности, с чем связаны высокие удельные капиталовложения и расход электроэнергии. Действующие производства могут эксплуатироваться с учетом их проведенной модернизации (внедрение каталитической очистки выхлопного газа) до исчерпания экономической целесообразности.

В таблице 5.31 приведены технические и организационные мероприятия по решению этих задач, а также по замещению импорта фильтроэлементов для фильтрации воздуха, газообразного аммиака и их смеси.

Таблица 5.30 - Технические и организационные мероприятия по модернизации действующих агрегатов АК-72 и АК-72М

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.30" следует читать "Таблица 5.31"

N п/п	Наименование мероприятия	Конечная цель модернизации
1	Модернизация ГТТ-12 и КМА-2, повышение мощности ТВД с целью гармонизации производительности воздушного компрессора и нагнетателя нитрозного газа	Достижение суточной производительности агрегатов 1320 т/сут; доведение до проектных значений производительности по воздуху до 200-240 тыс. нм3/ч с достижением давления сжатого воздуха до 0,412-0,451 МПа и нитрозного газа 1,08-1,18 МПа без дотации энергии
2	Модернизация экономайзера котла-утилизатора КН 80/40 с увеличением поверхности теплообмена	Повышение степени утилизации тепла нитрозного газа для увеличения выработки пара
3	Модернизация фильтров воздуха, аммиака и аммиачно-воздушной смеси с применением фильтров заводского изготовления	Импортзамещение. Установка отечественных фильтров заводского изготовления
4	Модернизация подогревателя выхлопного газа с увеличением поверхности теплообмена
5	Переход на низкотемпературную селективную каталитическую очистку выхлопного газа (для агрегатов АК-72)	Исключение из процесса дорогостоящего алюмопалладиевого катализатора. Повышение надежности и безопасности агрегата. Снижение температуры нагрева выхлопного газа перед очисткой
6	Изменение способа нагрева выхлопного газа перед очисткой с исключением из схемы подогревателя выхлопного газа ПВГ-1200 (АК-72) или БНГ-172 (АК-72М)	Снижение расхода природного газа. Повышение надежности и безопасности агрегата
7	Применение современных каталитических систем для окисления аммиака, в том числе с использованием нанесённых сетчатых катализаторов с пониженным содержанием драгоценных металлов	Снижение разовых вложений в металлы платиновой группы (МПГ) Сокращение безвозвратных потерь МПГ

5.4.3.1 Агрегаты по технологии УКЛ-7

Дальнейшая их модернизация лежит в области замены изношенных комплексных машинных агрегатов ГТТ-3М новыми с более совершенными конструкцией и эксплуатационными характеристиками. Существуют конкурирующие разработки отечественных машин с полнонапорным (одноступенчатым) сжатием воздуха в осевом компрессоре. Одна из этих конструкций (ГТУ-8) внедрена, и внедряется другая машина (ГТТ-3ПН) с более высокой производительностью.

Широкое внедрение новых машин продлит работоспособность агрегатов УКЛ-7 и повысит производительность на 10-15 %.

На базе машины с полнонапорным сжатием воздуха, но с видоизмененным приводом возможно создание следующего поколения агрегатов средней мощности с производительностью на 40 % выше, чем у УКЛ-7, и исключением применения природного газа.

В таблице 5.32 приведены технические и организационные мероприятия по модернизации действующих агрегатов УКЛ-7.

Таблица 5.31 - Технические и организационные мероприятия по модернизации действующих агрегатов УКЛ-7

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.31" следует читать "Таблица 5.32"

N п/п	Наименование мероприятия	Конечная цель модернизации
1	Замена изношенных ГТТ-3М комплексными машинными агрегатами с полнонапорными воздушными компрессорами	Увеличение производительности агрегатов и экономия энергоресурсов (природного газа, электроэнергии)
2	Повышение степени утилизации тепла нитрозного газа для нагрева выхлопного газа перед камерой сжигания природного газа до 280-300 °C	Снижение удельного расхода природного газа и высвобождения сжатого воздуха для увеличения выработки азотной кислоты
3	Модернизация фильтров воздуха и аммиачно-воздушной смеси с применением отечественных фильтров заводского изготовления	Импортозамещение. Повышение срока службы фильтроэлементов
4	Применение современных каталитических систем для окисления аммиака, в том числе с использованием нанесённых сетчатых катализаторов с пониженным содержанием драгоценных металлов	Снижение разовых вложений в металлы платиновой группы (МПГ) Сокращение безвозвратных потерь МПГ

5.4.4 Экономические аспекты реализации наилучших доступных технологий

В таблицах 5.33 и 5.34 приведены данные по экономическим аспектам реализации НДТ для нового строительства и для модернизаций действующих производств.

Таблица 5.32 - Оценка стоимости реализации нового строительства

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.32" следует читать "Таблица 5.33"

Технологические мероприятия, объекты производства	Капитальные затраты	Эксплуатационные затраты (на единицу выпускаемой продукции)	Обоснование экономического эффекта	Примечание
Строительство агрегата УКЛ	2 008 млн руб. без НДС		Увеличение объемов производства неконцентрированной азотной кислоты

Таблица 5.33 - Оценка стоимости реализации технологических мероприятий по модернизации действующих производств

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Таблица 5.33" следует читать "Таблица 5.34"

Технологические мероприятия, объекты производства	Капитальные затраты	Эксплуатационные затраты (на единицу выпускаемой продукции)	Обоснование экономического эффекта	Примечание
Модернизация газотурбинного технологического агрегата ГТТ-12	159,7 млн руб.	Энергоэффективность - 29181,9 Гкал	Увеличение производительности модернизированного турбоагрегата по воздуху на 10 %. Экономия тепловой энергии	1. Замена ТВД ГТТ-12 на модернизированную. 2. Модернизация осевого компрессора (модернизация ротора, замена рабочих лопаток ТНД, реконструкция узла опорно-упорного подшипника и т.д.). 3. Вынос маслобака
Техническое перевооружение комплексного машинного агрегата КМА-2 АК-72	155,2 млн руб.		Повышение эффективности производства. Повышение показателей надежности комплексного машинного агрегата КМА-2. Увеличение выработка аммиачной селитры на 20 тыс. т/год	1. Техническое перевооружение осевого компрессора и газовой турбины низкого давления. 2. Замена газовой турбины высокого давления на модернизированную турбину. 3. Замена рабочих лопаток компрессора на высоконапорные с целью увеличения производительности компрессора на 10 % (по отношению к проектному) и, как следствие, агрегата по производству азотной кислоты в целом
Техническое перевооружение узла подготовки газообразного аммиака агрегатов АК-72	3,6 млн руб.	Энергоэффективность - 11532 Гкал	Уменьшение расхода пара на подогрев воды в отделении подготовки газообразного аммиака. Экономия тепловой энергии	Замена схемы обвязки кислотного контура
Перевод на АСУТП агрегатов АК-72	30 млн руб.		Ресурсосбережение
Перевод на АСУТП агрегатов УКЛ-7	38,8 млн руб.		Ресурсосбережение
Перевод на селективную очистку выхлопного газа агрегатов УКЛ-7	23 млн руб.		Ресурсосбережение. Улучшение экологических показателей	Перевод агрегатов УКЛ-7 на низкотемпературную селективную очистку выхлопного газа
Техническое перевооружение ПВГ-1200	132,8 млн руб.	В связи с реконструкцией подогревателя снижение расходного коэффициента (природный газ (QH = 7900 ккал/м3)) на 1 т азотной кислоты мнг - 2,98 нм3/т	Повышение эффективности теплообмена в радиантной зоне	1. Установка конвективного теплообменника из гладких труб с расширением свободной поверхности межтрубного пространства. 2. Повышение эффективности теплообмена в радиантной зоне за счет установки труб двумя рядами вместо одного и повышения поверхности теплообмена на 11 %
Техническое перевооружение водооборотных циклов	452 млн руб.	Увеличение расходного коэффициента (электроэнергия) на 1 т азотной кислоты мнг - 5,89 кВт/т	Снижение объемов водопотребления на 8 %. Ресурсосбережение. Улучшение экологических показателей	Замена существующих насосных агрегатов с увеличением их производительности
Техническое перевооружение водяного экономайзера поз. Э-21	36,2 млн руб.		Повышение эксплуатационной надежности агрегата АК-72	Техническое перевооружение водяного экономайзера поз. Э-21 с заменой короба и теплообменных пакетов на нержавеющие с увеличенной площадью теплопередачи, устранением байпасов газа (увеличивается доля кипения воды, в экономайзере образуется дополнительно 3 т/ч пара)
Установка холодильников непрерывных продувок котлов-утилизаторов агрегатов АК-72	4 млн руб.		Ресурсосбережение. Улучшение экологических показателей
Монтаж колосниковых решеток в контактных аппаратах (агрегаты УКЛ-7, АК-72)	22 млн руб.	Сокращение эмиссий. Снижение норм расхода энергоресурсов

5.5 Перспективные технологии

Перспективными технологиями для нового строительства производств азотной кислоты в Российской Федерации являются технологии без использования природного газа и не только для крупнотоннажных агрегатов с двумя давлениями, но и для агрегатов средней мощности с одним давлением.

Возврат к этим известным технологиям обусловлен техническими проблемами эксплуатации газовых турбин (700-780 °C) и технологических аппаратов.

Исключение природного газа предполагает отказ от применения такого оборудования, что позволит сооружать агрегаты с более высокой мощностью и технико-экономическими показателями.

Проектирование новых агрегатов, изготовления технологического оборудования для них возможно собственными силами и не требует каких-либо предварительных научно-исследовательских работ.

Для агрегатов средней мощности могут быть использованы турбокомпрессорные установки отечественной разработки. Для крупнотоннажных агрегатов в ближайшей перспективе потребуется закупка турбокомпрессорных установок по импорту.

5.5.1 Технология получения неконцентрированной азотной кислоты под единым давлением без использования природного газа (лицензиар - Kellogg, Root & Broun (США)

На дату разработки текущей редакции настоящего справочника с применением технологии Kellogg, Root & Broun (KBR) проектируется 2 агрегата мощностью 500 т мнг./сутки азотной кислоты на площадке КАО "Азот" (г. Кемерово).

Основным отличием данной технологии от применяемых в настоящее время, является отсутствие использования природного газа.

Основные стадии технологического процесса:

1) Испарение жидкого аммиака.

Жидкий аммиак поступает на установку по трубопроводу, проходит очистку в фильтрах для удаления взвешенных твердых частиц перед испарителем аммиака. В испарителе аммиака за счет тепла воды контура оборотного водоснабжения и тепла водяного пара жидкий аммиак переходит в газообразное состояние, нагревается и фильтруется.

2) Фильтрация и сжатие воздуха из атмосферы.

Атмосферный воздух, предварительно очищенный от пыли и механических примесей в фильтре, поступает в компрессор. В компрессоре происходит сжатие воздуха до требуемого давления. В результате компрессии (сжатия) воздух нагревается, избыточное тепло отводится оборотной водой.

3) Смешение аммиака и воздуха, фильтрация.

Очищенный воздух и очищенный аммиак смешиваются в определенном соотношении с получением аммиачно-воздушной смеси (АВС). Фильтрация АВС выполняется при необходимости для очистки от механических примесей.

4) Окисление аммиака на платиновом катализаторе.

АВС поступает в контактный аппарат (реактор окисления аммиака) в котором на поверхности платинового катализатора, происходит основная реакция окисления:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O.

Побочные реакции:

4NH₃ + 4O₂ = 2N₂O + 6H₂O;

4NH₃ + 3O₂ = 4N₂ + 6H₂O.

Аммиак окисляется кислородом воздуха до оксидов азота, воды и азота. Образовавшийся газ называют - нитрозным газом. Процесс сопровождается выделением большого количества тепла.

5) Охлаждение нитрозного газа в котле-утилизаторе.

Тепло нитрозного газа используется в процессе для получения водяного пара и нагрева хвостовых газов.

6) Окисление. Охлаждение нитрозного газа. Подогрев выхлопного газа.

Предусмотрена система утилизации тепла нитрозных газов и нагрева выхлопных газов в теплообменных аппаратах.

В ходе движения нитрозного газа происходит реакция его окисления до диоксида азота:

2NO + O₂ = 2NO₂

и образования азотной кислоты:

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO.

Данные процессы также происходят с выделением тепла.

Тепло отводится на нагрев выхлопных газов, подогрев воздуха, часть тепла снимается оборотной водой.

Охлажденный газ имеет температуру, близкую к 40-50 °С.

Сконденсировавшаяся кислота и охлажденный нитрозный газ поступают на стадию абсорбции.

7) Абсорбция NO₂ и продувка продукционной кислоты.

Нитрозный газ поступает в абсорбционную колонну. Подача нитрозного газа осуществляется в среднюю часть колонны.

Абсорбция нитрозного газа осуществляется орошением абсорбционной колонны химочищенной (питательной) водой. Тепло образования азотной кислоты отводится оборотной водой, которая циркулирует в змеевиках, расположенных на тарелках колонны. Продукционная азотная кислота из абсорбционной колонны с концентрацией 60 % HNO₃ направляется в нижнюю часть абсорбционной колонны, где с помощью воздуха из кислоты выдуваются растворенные оксиды азота. Отбеленная азотная кислота из колонны абсорбционной попадает на склад азотной кислоты.

8) Рекуперация энергии выхлопного газа в турбодетандере.

Выходящий из абсорбционной хвостовой газ направляется в подогреватели, где нагревается за счет тепла нитрозного газа, и далее направляется в турбодетандер воздушного компрессора, где происходит сброс давления газа. Энергия расширения выхлопного газа обеспечивает вращение вала компрессора.

9) Охлаждение и каталитическая очистка выхлопного газа.

Выхлопной газ охлаждается в котле-утилизаторе и поступает в реактор селективной каталитической очистки, где на ванадийсодержащем катализаторе происходит восстановление остаточных оксидов азота до азота. В качестве восстановителя используется газообразный аммиак.

Основные расходные коэффициенты и уровень эмиссий технологии KBR представлены в таблицах 5.35 и 5.36 соответственно.

ГАРАНТ:

Нумерация таблиц приводится в соответствии с источником

Таблица 5.35 - Расход сырья, материалов и энергоресурсов на 1 т мнг HNO₃

Наименование	Единица измерения	Значение
Аммиак	т	0,288
Катализатор платиновый (безвозвратные потери)	г	0,103
Ванадийсодержащий катализатор	г	Срок службы 5 лет
Электроэнергия	кВт*ч	104,05
Газ природный	ст. м3	0
Конденсат водяного пара на орошение абсорбционной колонны	т	Не используется
Вода обессоленная	т	1,21
Оборотная вода	м3	69,4
Водяной пар	Гкал	0,096
Водяной пар (выдача)	Гкал	0,741

Таблица 5.36 - Выбросы в атмосферу на 1 т мнг HNO₃

Выхлопной газ	Ед. изм.	Максимальная масса выбросов ЗВ после очистки
NOx	кг/т	0,163
NH3	кг/т	0,024

5.5.2 Технологии производства неконцентрированной азотной кислоты копании Thyssenkrupp Industrial Solutions (Uhde)

Технологии Uhde относятся к технологиям производства азотной кислоты без применения природного газа.

В настоящее время на российских предприятиях технологии азотной кислоты Uhde не используются, но с момента основания компании в мире было введено в эксплуатацию около 200 установок.

Технология Uhde по производству азотной кислоты под средним давлением

По этой технологии воздух, необходимый для окисления аммиака, поступает от воздушного компрессора без межступенчатых охладителей. Может применяться либо блок компрессоров, расположенных на одном валу, либо блок компрессоров с компактным редуктором и интегрированной турбиной хвостового газа.

Рабочее давление в зависимости от типа применяемого компрессора составляет 4-6 бар абс.

На установке с одним аппаратом окисления аммиака и одной абсорбционной колонной могут быть получены до 700 т/сутки азотной кислоты (100 % HNO₃). Давление процесса позволяет достичь производительности до 1000 т/сутки при наличии второй абсорбционной колонны. Технологическая схема с использованием среднего давления рекомендуется, если приоритетным является максимальное энергосбережение.

Воздушный компрессор обычно имеет привод от турбодетандера хвостового газа и паровой турбины, работающей на паре, полученном в установке.

На установке такого типа можно получить либо один сорт азотной кислоты максимальной концентрацией 65 % или два сорта азотной кислоты разных концентраций, например, 60 % и 65 %.

Очистка хвостового газа от NO_x осуществляется с помощью селективного каталитического восстановления хвостовых газов в присутствии катализатора из неблагородного металла и при использовании аммиака как восстановителя.

Технология производства азотной кислоты под средним давлением характеризуется высоким выходом по азоту, составляющим примерно 95,7 % или 95,2 % при очистке хвостового газа, а также низким расходом платины и большим количеством отводимого пара.

Принципиальная схема установки азотной кислоты под средним давлением представлена на рисунке 5.5.

Рисунок 5.5 - Принципиальная схема производства азотной кислоты под средним давлением

Технология Uhde по производству азотной кислоты под высоким давлением

По схеме высокого давления технологический воздух компримируется до конечного давления 7-12 бар абс. с помощью центробежного многоступенчатого компрессора с промежуточной секцией охлаждения.

Применение высокого давления позволяет использовать одну абсорбционную колонну, а также оборудование и трубопроводы меньшего размера. Такой тип установки рекомендуется, если важным моментом является быстрая окупаемость.

Данная технология может быть использована при мощности от 100 т/сутки до 1000 т/сутки (100 % HNO₃).

Получаемая концентрация азотной кислоты составляет до 67 %, что немного выше, чем при применении технологии среднего давления. Также возможно получить два или более потоков продукции с разной концентрацией. Компрессор может иметь привод от паровой турбины или электродвигателя.

Концентрация NO_x в хвостовом газе может быть сокращена до менее чем 200 ppm за счет дополнительной каталитической очистки хвостовых газов. Выход по азоту, достигаемый в технологии высокого давления, составляет примерно 94,5 %.

Принципиальная схема установки азотной кислоты под высоким давлением представлена на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6 - Принципиальная схема производства азотной кислоты под высоким давлением

Технология Uhde по производству азотной кислоты с двумя ступенями давления

В данном процессе технологический воздух сжимается до конечного давления 4-6 бар абс.

Нитрозные газы из контактного аппарата охлаждаются в ряду последовательных теплообменников с получением пара и подогревом хвостового газа, после чего сжимаются до 10-14 бар абс. в компрессоре NO_x. Конечное давление выбирается из расчета обеспечения оптимальной работы секции абсорбции для того, чтобы достичь требуемого содержания NO_x в хвостовом газе и обеспечить компрессор с приводом от паровой турбины достаточным количеством пара из холодильника технологического газа.

Концентрация полученной кислоты может составлять более 68 %. Возможны и два или более потока продукции с разной концентрацией. Кроме того, при необходимости, в такой установке могут быть переработаны потоки слабой азотной кислоты (разной концентрации), поступающей от других производств.

При необходимости можно получить концентрацию NO_x менее 25 ppm методом селективного каталитического восстановления в присутствии катализатора из неблагородного металла и аммиака в качестве восстановительного агента.

Технология с двумя ступенями давления экономично объединяет преимущества низкого давления в секции окисления аммиака и высокого давления в секции абсорбции. По такой схеме на одной линии могут быть получены до 1600 т/сутки азотной кислоты (100 %).

Принципиальная схема установки азотной кислоты с двумя ступенями давления представлена на рисунке 5.7.

Рисунок 5.7 - Принципиальная схема производства азотной кислоты с двумя ступенями давления

Типовые расходные коэффициенты установок Uhde представлены в таблице 5.37.

Таблица 5.37 - Типовые показатели расхода сырья, материалов и энергоресурсов установок Uhde

Наименование	Ед. изм.	Технология среднего давления Р = 5,8 бар абс.	Технология высокого давления Р = 10,0 бар абс.	Технология с двумя давления Р = 4,6/12,0 бар абс.
Аммиак	кг	284,0	286,0	282,0
Электроэнергия	кВт	9,0	13,0	8,5
Платина, первичные потери	г	0,15	0,26	0,13
Платина, потери при рекуперации	г	0,04	0,08	0,03
Охлаждающая вода ( = 10 К), включая воду для конденсатора паровой турбины	т	100,0	130,0	105,0
Технологическая вода	т	0,3	0,3	0,3
Греющий пар 8 бар, насыщенный	т	0,05	0,20	0,05
Пар ВД 40 бар (выдача)	т	0,76	0,55	0,65
Примечание: Расходные коэффициенты указаны для следующих условий: - установки оснащены компрессором с приводом от паровой турбины и блоком компрессоров на одном валу, - содержание NOx в хвостовом газе не более 50 ppm.