用于制備硝酸的工藝方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種采用單壓力或雙壓力工藝由氨和含氧氣體制備硝酸的方法，其中在該硝酸廠的啟動和/或關機期間，工藝氣體流過工藝氣體冷卻器(3)和給水預熱器(2)，并且該工藝氣體在工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)中被加熱并被傳導而流經連接到工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)下游的至少一個熱交換器(5，4)，以便將熱能從被加熱的工藝氣體傳遞給殘留氣體。本發明還涉及了一種執行該方法的裝置。借助于所述方法和裝置能夠有效地避免殘余氣體渦輪機的凍結問題。
【專利說明】用于制備硝酸的工藝方法及裝置
[0001]本發明涉及用于制備硝酸的工藝方法，在此工藝方法中，在工廠的啟動和關機操作中使用所選擇的控制方法。本發明也涉及進行相應改良了的、用于制備硝酸廠。根據本發明，其工藝方法以及具有創造性的工廠允許硝酸廠無障礙地啟動和關機，包括裝配有高效殘余氣體膨脹器的那些工廠。
[0002]硝酸是化工里的重要商品并作為，例如化肥、炸藥生產以及在染料和消毒劑生產中對有機物質硝化處理的基礎原料。
[0003]自從20世紀初期，就通過奧斯特瓦爾德(Ostwald)法來制備硝酸，大規模工業化生產至今也是基于此法。該反應是氨氣的催化反應。所形成的一氧化二氮(nitrogenmonoxide)反應生成二氧化氮(nitrogen d1xide),由此再與水的反應生成能夠從涓流塔中移除的硝酸。該工藝方法在公開出版物“無機氮化合物(Inorganic NitrogenCompounds) ” [Mundo/Weber, Carl Hanser Verlag Munich, Vienna, 1982]和 W001/68520A1中公開了。
[0004]為了制備硝酸，氨氣NH3通常先與空氣反應以獲取氮氧化物NO，隨后其被氧化為二氧化氮NO2。
[0005]接下來，由此獲得的二氧化氮NO2在水中被吸收以形成硝酸。為了使所獲得的二氧化氮NO2最大程度地被水吸收，該吸收過程通常在提升的壓力下實施，優選地在4至14帕之間。
[0006]作為原材料使用的 、用來轉化氨氣所需的氧氣通常是以大氣中的氧氣的形式供應的。為了該供應目的，在壓縮機中對工藝氣體進行壓縮并被施加適于氧化反應和吸收反應的壓力。
[0007]典型地，用于壓縮空氣的能量首先借助于在殘余氣體膨脹器中對吸收過程逸出的殘余氣體減壓至環境壓力以及其次通過利用在反應中所釋放的熱量而獲取的。依各種設計而建造的硝酸廠是與各個場地的具體要求相匹配的。
[0008]硝酸的制備可以在單壓力工藝或雙壓力工藝中實現。在單壓力工藝中，燃燒和吸收過程均在中等壓力(小于8帕)或者更高的壓力(大于8帕)下進行。
[0009]當所要求的日產量較低時，尤其適宜采用單壓力工藝。在該些情況下，硝酸廠優選通過單個高壓工藝或者單個中壓工藝運行。在單個高壓工藝中，氨氣的燃燒和氮氧化物的吸收過程在大于8帕的大致相同壓力下進行。單個高壓工藝的優勢在于能夠保證緊湊的設計。
[0010]在單個中壓工藝中，氨的燃燒和氮氧化物的吸收過程在小于8帕的大致相同的壓力下進行。單個中壓過程的優勢在于能夠保證最佳燃燒產率。
[0011]與此相對，如果要求高標稱產能和/或相對高的酸濃度，實施雙壓力工藝的硝酸廠是更加經濟的解決方案。在雙壓力工藝中，所采用的氨的燃燒是在第一壓力下完成的，即在與吸收壓力相比較小的壓力下。在燃燒過程中生成的亞硝氣體(nitixnis gas)冷卻后借助于亞硝氣體壓縮裝置通常被壓縮到第二壓力一吸收壓力。雙壓力工藝的優勢在于(不同的)壓力階段適于各自的反應，并因此能夠保證最佳的燃燒率和緊湊的吸收過程。
[0012]通常，為實施前述工藝方法的工廠包括至少一個空氣壓縮機和至少一個針對殘留氣體的膨脹渦輪機(也稱為“殘余氣體渦輪機”)。
[0013]根據例如W02009/146758A1和W02011/054928A1可知，這樣的工廠是已知的。
[0014]相對于穩態運行，在硝酸廠的啟動和關機操作中，當前的設備不能在標準條件下正常工作并且時常需要額外的監管。
[0015]從關機/冷態(switched-off/cold)到啟動的過程中，硝酸廠通常先注入伴有外部能量(例如外部蒸汽或電力)輸入的空氣(即“空氣操作”)。一旦吸收塔在啟動操作過程中注入來自儲存容器的硝酸并且存在于該酸中的氮氧化物被空氣吹出，就會產生第一次排放；并且在現代化工廠中會排放在注入操作過程中形成N0X。隨著充如操作結束，NOx排放起初也隨之停止，直到硝酸廠的NH3氧化反應被啟動(“點火”)。點火后，工廠內的溫度和NOx的濃度持續上升到到穩態運行值，并且各個工廠部件能夠從特定的時點按計劃運行。
[0016]在硝酸廠關機時，NH3的氧化反應首先停止。來自吸收塔的NOx在出口處的濃度持續降低，并且溫度隨之并行下降。由于穩態運行值不再符合(運行要求)，從某一時點開始，各個工廠部件也不能再按計劃運行。
[0017]從荷蘭住房、空間規劃和環境部在1999年于海牙做出的最終報告中關于英美煙草公司硝酸生產的荷蘭標注可知:可以通過加熱的殘余氣體減少啟動和關機期間NOx的排放量。此外，建議本領域的技術人員借助于蒸汽加熱器來實現前述目標。
[0018]在硝酸廠的運行中，迫切希望實現殘余氣體渦輪機的高效率以降低運營成本。為此，在工廠的啟動或關機操作期間，流經殘余氣體渦輪機的媒介的進氣口處溫度必須足夠高以便離開殘余氣體渦輪機的氣體不會凍結。特別是在高效率的殘余氣體渦輪機的情況下，存在較高的結冰風險，這是因為與傳統的殘余氣體渦輪機相比，具有更高效率的殘余氣體渦輪機對流經其中的媒介冷卻效果得更加顯著。
[0019]與工廠的正常運行相比而言，在啟動和/或關機期間，流經殘余氣體渦輪機的媒介的進氣口處溫度通常較低。
[0020]因此，為了防止殘余氣體渦輪機在啟動和/或關機期間凍結，殘余氣體渦輪機的效率在啟動和/或關機期間會受流經其中的媒介的限制。
[0021]特別地，在工廠具有特別高效率的殘余氣體渦輪機的情況下，至少在工廠的啟動和關機階段有必要對存在于殘余氣體側和注入殘余氣體渦輪機中的媒介進行加熱。
[0022]本發明的目的是優化已知的、用于制備硝酸的單壓力和雙壓力工藝，從而能夠避免上文詳述的、在啟動或關機期間的問題。本發明進一步的目的是提供用于實施該工藝的工廠并且能夠使用具有較高效率的殘余氣體渦輪機以便由此降低經營成本。
[0023]本發明的進一步優勢是，當使用傳統的膨脹器時，能夠實現硝酸廠的無色(無有色氣體排放)啟動，這是因為殘余氣體被加熱到一定程度使得殘余氣體的凈化能夠在早期階段就開始。
[0024] 本發明涉及在工廠啟動和/或關機期間使用的工藝方法，該工廠由氨和含氧氣體通過單壓力或雙壓力工藝制備硝酸，其中所用的氨采用壓縮的工藝氣體在催化劑上被氧化，該工藝氣體在至少一個壓縮機出)中已經被壓縮處理了，由燃燒形成的亞硝氣體在一個或更多個工藝氣體冷卻器(3)中和在一個或更多個給水預熱器(2)(也稱為“節能器”)中進行冷卻，該工藝氣體冷卻器配備著注入有冷卻媒介的盤管，該給水預熱器(2)配備著注入有冷卻媒介的盤管，并且該冷卻的亞硝氣體隨后至少部分地被水吸收，以形成硝酸，并且為了恢復壓縮機工作(能力)，未被吸收的殘余氣體在至少一個殘余氣體渦輪機(11)中被膨脹。
[0025]根據本發明的該工藝方法中，在硝酸廠啟動和/或關機期間，通過工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)里的盤管中的至少一個盤管被注入的加熱媒介對流經工藝氣體冷卻器⑶和給水預熱器⑵的工藝氣體，特別是空氣，在工藝氣體冷卻器⑶和/或給水預熱器(2)中進行加熱；并且被加熱的工藝氣體被引導而流過連接到工藝氣體冷卻器
(3)和/或給水預熱器(2)下游的至少一個熱交換器(5，4)，以便將熱量從被加熱的工藝氣體傳遞到供應給至少一個殘余氣體渦輪機(11)的殘留氣體。
[0026]根據本發明的該工藝方法中，在工廠的啟動和/或關機期間，流經殘余氣體渦輪機(11)的殘留氣體已經與熱的工藝氣體進行熱交換而被加熱，該熱的工藝氣體已經流過至少一個工藝氣體冷卻器(3)和/或至少一個給水預熱器(2)。
[0027]因此，在本發明中，存在于殘余氣體側的媒介，即殘留氣體，借助于工廠中存在的工藝氣體冷卻器⑶和/或工廠中存在的節能器⑵以及連接在二者各自下游的熱交換器
(5,4)被間接加熱。
[0028]在啟動和關機操作中，工藝氣體冷卻器(3)和節能器(2)以相反的順序進行操作；這意味著作為工藝氣體(即空氣操作情形下的空氣)的冷卻器，其實際功能并未被實施；然而，與此相反，這些裝置作為工藝氣體的加熱器被間隔地連接起來。
[0029]典型的工藝氣體冷卻器(3)在其內部具有不同的盤管，在穩態運行中冷卻劑借助于盤管(18，19，20)進行傳輸。例如，存在預蒸發器盤管(18)、預熱器盤管(19)和蒸發器盤管(20)。任選地，這些盤管中的部分可以被省略和/或這些盤管的布置順序可以有所不同。
[0030]在穩態操作中，工藝氣體流過工藝氣體冷卻器(3)的內部，并將其一些熱量釋放給盤管(18，19，20)里的冷卻劑。在工廠的啟動和關機操作中，載熱流體而非冷卻劑能夠流過這些盤管(18，19，20)，用于加熱而不是冷卻處于工藝氣體冷卻器(3)內部的流體。在此情況下，單個、多個或所有的這些盤管(18，19，20)可以被注入載熱流體。在可替代的變型例中，該工藝氣體冷卻器(3)也可以配備附加盤管(21)，在工廠的啟動和關機操作中加熱媒介流過該附加盤管，在此情況下，該加熱媒介同樣流過其它的盤管(18，19，20)，或者其它盤管(18，19，20)被關閉或借助于來自穩態運行下的媒介運行。在任何情況下，依據本發明，在啟動和關機操作中流過工藝氣體冷卻器(3)的工藝氣體必須被加熱。
[0031]為此，在啟動和/或關機操作期間，工藝氣體冷卻器(3)內的附加和/或現有盤管(18,19,20,21)或其部分盤管可以被連接到用于提供加熱媒介的源，例如注入由外部提供的熱的加熱媒介，例如提供過熱或飽和的蒸汽。由此，流過的工藝氣體冷卻器(3)、存在于NO氣體側的工藝氣體(通常啟動情形下的空氣)的溫度升高。被加熱的工藝氣體(例如空氣)隨后將其熱量釋放給下游熱交換器(5)里的殘余氣體側，由此，來自殘余氣體側的殘留氣體被加熱到至少一個殘余氣體渦輪機(11)所要求的進氣口處溫度。
[0032]根據本發明的該工藝方法的優選實施方式，為了改善熱傳遞，在啟動和/或關機操作期間，不僅工藝氣體冷卻器(3)的附加盤管(21)而且其現有盤管(18，19，20)都被來自蒸汽鼓⑶和/或來自外部系統的飽和蒸汽和/或沸水加熱。為此，蒸汽鼓⑶和/或外部系統要在啟動和/或關機操作之前投入運行，這可以通過例如輸入蒸汽作為進料來實現。在早于或者在啟動和/或關機操作期間，沸水隨后被輸送優選流過蒸發器盤管(20)和/或到達預蒸發器盤管(18)。該工藝氣體冷卻器(3)的過加熱器盤管(19)能夠用過熱蒸汽或飽和蒸汽進行額外地加熱。因此，在啟動和/或關機操作期間流過工藝氣體冷卻器(3)的工藝氣體(例如空氣)同樣被加熱。被加熱的工藝氣體(例如空氣)隨后將熱量釋放到位于下游熱交換器(5)的殘余氣體側，由此，位于殘余氣體側的殘留氣體被加熱。因此，從位于NO氣體側的工藝氣體(例如空氣)向殘留氣體傳遞的熱的量也會增加。
[0033]典型的節能器(2)在其內部通常具有至少有一組盤管(24)，在穩態運行下，通過該組盤管輸送待加熱的給水。通常這被稱為水箱給水。在穩態運行時，工藝氣體流過節能器(2)的內部，并將一些熱量釋放給盤管(24)里的給水。在工廠的啟動和關機操作中，流過這些盤管(24)的冷卻劑并不是給水，可以是載熱流體，它加熱而非冷卻節能器(2)內部的工藝氣體。在此情況下，單個、多個或所有的盤管(24)可以被注入載熱流體。在替代的變型例中，節能器也可以配備附加盤管(25)，在工廠的啟動和關機操作中，加熱媒介流過該盤管，在此情況下，該加熱媒介也同樣流過其它盤管(24)，或者其它盤管(24)被關閉或借助來自穩態運行中的媒介而操作。在任何情況下，依據本發明，優選在啟動和/或關機操作中對流過節能器(2)的工藝氣體進行加熱。
[0034]為此，根據本發明的該工藝方法的進一步優選變型例，在啟動和/或關機操作期間，節能器(2)中附加和/或現有盤管(24，25)可以被注入用來提供熱的媒介，例如過熱或飽和的(外部)蒸汽，由此存在于NO氣體側的工藝氣體的溫度會升高。因此，在啟動和/或關機操作期間流過節能器(2)的工藝氣體(例如空氣)被加熱。隨后被加熱的工藝氣體(例如空氣)將它的熱量釋放到下游熱交換器(4)的殘余氣體側，由此，在殘余氣體側的殘留氣體被預熱，并且更優選地，利用來自工藝氣體冷卻器(3)的熱量在其下游階段將殘留氣體加熱到至少一個殘余氣體渦輪機(11)所要求的進氣口處溫度。
[0035]根據本發明的該工藝方法的特別優選的實施方式，為確保良好的熱傳遞，在啟動操作期間，利用來自蒸汽鼓(8)和/或來自外部系統的飽和蒸汽和/或沸水也對現有盤管
(24)以及附加盤管(25)進行加熱。為此目的，蒸汽鼓(8)和/或外部系統必須在啟動和/或關機操作之前投入運行，這可以通過例如輸入蒸汽作為進料來實現。早于或者在啟動和/或關機操作期間，該沸水隨后被輸送通過節能器(2)的盤管(24，25)。因此，在啟動操作期間流過節能器(2)的工藝氣體(例如空氣)同樣被加熱。然后被加熱的工藝氣體(例如空氣)將它的熱量釋放到下游熱交換器(4)里的殘余氣體側，由此，在殘余氣體側的殘留氣體被加熱。因此，從位于NO氣體側的工藝氣體(例如空氣)向殘留氣體傳遞的熱的量也會增加。
[0036]更優選地，在工廠的啟動和/或關機操作期間，工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)中的所有盤管被注入加熱媒介。
[0037]根據本發明的該工藝方法的進一步優選實施方式，其涉及對工藝氣體冷卻器(3)或節能器(2)中使用的載熱流體的能量利用方面所做的又一項改進。
[0038]由于加熱媒介例如蒸汽，不會在工藝氣體冷卻器(3)或節能器(2)的盤管(18，19，20，21，24，25)中釋放所有的能量，來自工藝氣體冷卻器(3)或來自節能器(2)的加熱媒介被添加到進入至少一個殘余氣體渦輪機(11)的上游的殘余氣體側的殘留氣體中，或者加熱媒介被添加到蒸汽鼓⑶里；因此，存在于加熱媒介的殘余能量可以得到利用。
[0039]根據本發明的該工藝方法的進一步優選變型例，安裝在進入至少一個殘余氣體渦輪機(11)的上游的殘余氣體側的熱交換器(10)采用例如載熱流體、例如蒸汽進行運行，以便在啟動和/或關機操作期間將硝酸廠殘余氣體側的殘留氣體加熱到殘余氣體渦輪機(11)所要求的進氣口處溫度。
[0040]根據本發明，硝酸廠的運行模式主要在該工廠的啟動和/或關機階段時受到影響，特別是在啟動階段。在穩態運行期間，并不需要根據本發明的該工藝措施。
[0041]根據本發明，該工藝方法的結果是由氨和含氧氣體通過單壓力或雙壓力工藝生產的硝酸濃度處于40~76%的范圍，其中所使用的氨的燃燒是借助于已在至少一個壓縮機中進行壓縮的壓縮工藝氣體來實現的。
[0042]通過燃燒形成的亞硝氣體至少部分地被水吸收而形成硝酸。為了恢復壓縮機的工作(能力)，未被吸收的殘留氣體在一個或其它一個以上的殘余氣體渦輪機(11)，也稱為氣體膨脹器，進行膨脹；優選膨脹到環境壓力。
[0043]根據本發明，該工藝方法的一個優選實施例是在硝酸廠內實施的，該硝酸廠包括為形成硝酸而在水中吸收由燃燒所形成的亞硝氣體的吸收塔，以及下游的殘余氣體的凈化設備和一個或更多個下游殘余氣體渦輪機，并且在硝酸廠啟動和/或關機操作期間，工藝氣體流過工藝氣體冷卻器(3)和節能器(2)并在該工藝氣體冷卻器(3)和/或在節能器(2)中進行加熱，該被加熱的工藝氣體將其熱量釋放到位于一個或更多個下游熱交換器
(5,4)內的殘余氣體側，由此該殘余氣體側的殘留氣體在吸收塔和殘余氣體凈化設備之間被加熱。這一措施允許在啟動時更早地執行對殘留氣體的凈化，或者在關機時延遲對殘余氣體凈化的關閉操作，由此使得無色啟動和/或關機成為可能。
[0044]所采用的含氧氣體往往是空氣，但是使用富氧空氣或許更加有益。
[0045]本發明尤其涉及在工廠中實施的工藝方法，該工廠包括至少一個殘余氣體渦輪機
(11)，其具有至少兩個階段。
[0046]本發明尤其涉及在工廠中實施的工藝方法，該工廠包括至少一個用于在水中吸收亞硝氣體的吸收單元。
[0047]本發明進一步提供用于實施前述工藝方法的裝置。
[0048]該裝置包括至少一個空氣壓縮機(6)、至少一個工藝氣體冷卻器(3)、至少一個給水預熱器(2)和至少一個殘余氣體渦輪機(11)，該工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)包括用于穩態運行的盤管(18，19，20，24)，可選地也包括附加盤管(21，25)，該盤管(18，19，20，21，24，25)中的至少一個被連接到用于提供加熱媒介的源，由此該盤管(18，19,20,21,24,25)中的至少一個在該裝置啟動和/或關機期間能夠被注入加熱媒介從而加熱流過工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)的工藝氣體，以及至少一個熱交換器(5，4)被連接到工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)的下游以便將來自被加熱的工藝氣體的熱量傳遞到提供給至少一個殘余氣體渦輪機(11)的殘留氣體。
[0049]在該創造性的裝置的一個優選變型例中，工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器
(2)具有用于穩態運行的盤管(18，19，20，24)，也具有附加盤管(21，25)，并且該附加盤管(21,25)被連接到用于提供加熱媒介的源，優選蒸汽鼓(8)和/或外部系統，以便該附加盤管(21，25)在該裝置啟動和/或關機期間能夠被注入加熱媒介從而對流經工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)的工藝氣體進行加熱。
[0050]在該創造性的裝置的進一步優選變型例中，工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器⑵僅僅具有用于穩態運行的盤管(18，19，20，24)，并且這些盤管(18，19，20，24)被連接到用于提供加熱媒介的源，優選蒸汽鼓(8)和/或外部系統，以便這些盤管在該裝置啟動和/或關機期間能夠被注入加熱媒介從而對流經工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)的工藝氣體進行加熱。
[0051]在該創造性的裝置的進一步優選變型例中，用于穩態運行的所有盤管(18，19,20,24)和可選而存在的所有附加盤管(21，25)被連接到用于提供加熱媒介的源，優選蒸汽鼓(8)和/或外部系統，以便這些盤管在該裝置啟動和/或關機期間能夠被注入加熱媒介從而對流經工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)的工藝氣體進行加熱。在該創造性的裝置的進一步優選的變型中，在熱交換器(5，4)中得到的熱量被轉移到硝酸廠的吸收塔和殘余氣體凈化設備之間的殘余氣體側。
[0052]根據本發明，借助于該工藝方法或該創造性的裝置，以快速和保護材料的方式啟動和關閉用于制備硝酸的工廠而且殘余氣體渦輪機(11)沒有任何結冰的風險是可能的。特別是在使用具有高效率的殘余氣體渦輪機(11)的情況下，根據本發明，該工藝提供了高度的操作可靠性，這是因為能夠可靠地避免殘余氣體渦輪機(11)的結冰。此外，本發明能夠較早地啟動或較晚地關閉殘留氣體的凈化操作，這促成了無色的啟動和關機。
[0053]圖1示例性地描述了根據本發明提供的工藝流。
[0054]圖2描述了適用于本發明的工藝氣體冷卻器。
[0055]圖3描述了適用于本發明的節能器。
[0056]圖1示出了以下部分的非詳盡圖示:硝酸廠(I)、節能器(2)、工藝氣體冷卻器
(3)、熱交換器(4，5，10)、殘余氣體渦輪機(11)、煙囪(12)和蒸汽鼓⑶、泵(9)和空氣壓縮機(6)。在工廠啟動時，來自空氣壓縮機(6)的空氣借助于工藝氣體冷卻器(3)和節能器
(2)進行加熱，并被引導進入工廠(I)的部件中。在熱交換器(4，5)中，從被加熱的空氣中將熱量提取出來并供應給殘余氣體側。殘余氣體側能夠借助于熱交換器(10)而被進一步地加熱。在工藝氣體冷卻器(3)和節能器(2)里的、用于加熱空氣的載熱流體可以來源于蒸汽鼓(8)和/或外部系統，并且通過泵(9)提供給該圖中并未示出的盤管。來自工藝氣體冷卻器(3)和節能器(2)的、被冷卻的載熱流體被提供給殘余氣體渦輪機(11)和/或蒸汽鼓(8)。該蒸汽鼓(8)也可以由外部蒸汽或其它熱流體供應(載熱流體)。
[0057]圖2示出了工藝氣體冷卻器的縱向剖視圖。該圖示出了具有出口(17)的殼體
(22)，以及具有工藝氣體流進內部的入口(16)的蓋(15)。蓋(15)和殼體(22)由凸緣(23)相互連接。在工藝氣體冷卻器內部存在預蒸發器盤管(18)、過熱器盤管(19)、蒸發器盤管
(20)和用于預熱的附加盤管(21)。附加盤管(21)主要在工廠啟動和/或關機期間被使用并被注入加熱媒介。預蒸發器盤管(18)、過熱器盤管(19)和蒸發器盤管(20)能夠在工廠的啟動和/或關機期間被注入加熱媒介。在穩態運行下，這些盤管被填充冷卻媒介。
[0058]圖3示出了節能器的縱向剖視圖。該圖顯示了具有供工藝氣體流動的入口和出口(16，17)的殼體(22)。節能器內存在對流進內部的工藝氣體進行加熱的盤管(24)和用于對流進內部的工藝氣體進一步加熱的附加盤管(25)。附加盤管(25)主要在工廠啟動和/或關機期間被使用并被注入加熱媒介。盤管(24)能夠在工廠的啟動和/或關機期間被注入加熱媒介， 這些盤管(24)被注入了由流過節能器的、熱的NO氣體加熱的水箱給水。
【權利要求】
1.一種在工廠啟動和/或關機期間使用的工藝方法，該工廠通過單壓力或雙壓力工藝由氨和含氧氣體制備硝酸，其中所用的氨借助于壓縮的工藝氣體在催化劑上被氧化，所述工藝氣體在至少一個壓縮機(6)中已經被壓縮處理了，由燃燒形成的亞硝氣體在一個或更多個工藝氣體冷卻器(3)中和在一個或更多個給水預熱器(2)中進行冷卻，該工藝氣體冷卻器配備著注入有冷卻媒介的盤管，該給水預熱器(2)配備著注入有冷卻媒介的盤管，并且該冷卻的亞硝氣體隨后至少部分地被水吸收，以形成硝酸，并且為了恢復壓縮機的工作性能，未被吸收的殘余氣體在至少一個殘余氣體渦輪機(11)中被膨脹，其特征在于，在硝酸廠啟動和/或關機期間，通過在工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)里的盤管中的至少一個盤管注入的加熱媒介對流過工藝氣體冷卻器(3)和給水預熱器(2)的工藝氣體在工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)中進行加熱，并且被加熱的工藝氣體被引導流過連接到工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)下游的至少一個熱交換器(5，4)，以便將熱能從被加熱的工藝氣體傳遞到供應給至少一個殘余氣體渦輪機(11)的殘留氣體。
2.根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于，在啟動和/或關機操作期間，在工藝氣體冷卻器⑶內的盤管(18，19，20，21)被注入由外部提供的熱的加熱媒介，由此，流過工藝氣體冷卻器(3)的、存在于NO氣體側的工藝氣體的溫度會升高，并且被加熱的工藝氣體隨后將其熱量釋放給下游的熱交換器(5)的殘余氣體側，由此，來自殘余氣體側的殘留氣體被加熱到至少一個殘余氣體渦輪機(11)所要求的進氣口處溫度。
3.根據 權利要求2所述的工藝方法，其特征在于，由外部提供的該熱的加熱媒介是過熱或飽和的蒸汽。
4.根據權利要求2所述的工藝方法，其特征在于，該工藝方法使用了工藝氣體冷卻器(3)，其具有用于穩態運行的預蒸發器盤管、過加熱器盤管和/或蒸發器盤管(18，19，20)，也具有附加盤管(21)，并且在啟動和/或關機操作期間，不僅附加盤管(21)而且工藝氣體冷卻器(3)的預蒸發器盤管、過加熱器盤管和/或蒸發器盤管(18，19，20)都被來自蒸汽鼓(8)和/或來自外部系統的飽和蒸汽和/或沸水加熱，并且在早于或者在啟動和/或關機操作期間，該沸水被輸送優選地流過它的蒸發器盤管(20)和/或預蒸發器盤管(18)，并且該工藝氣體冷卻器(3)的過加熱器盤管(19)能夠用過熱或飽和蒸汽進行額外地加熱。
5.根據權利要求2所述的工藝方法，其特征在于，該工藝方法使用了工藝氣體冷卻器(3)，其僅僅具有用于穩態運行的預蒸發器盤管、過加熱器盤管和/或蒸發器盤管(18，19，20)，并在啟動和/或關機操作期間被來自蒸汽鼓(8)和/或來自外部系統的飽和蒸汽和/或沸水加熱，并且在早于或者在啟動和/或關機操作期間，該沸水被輸送流過它的蒸發器盤管(20)和/或預蒸發器盤管(18)，并且該工藝氣體冷卻器(3)的過加熱器盤管(19)能夠用過熱或飽和蒸汽進行額外地加熱。
6.根據權利要求1至5中任意一項所述的工藝方法，其特征在于，該工藝方法使用了給水預加熱器(2)，其具有用于穩態運行的盤管(24)，也具有附加盤管(25);并且在啟動和/或關機操作期間，給水預加熱器(2)中的附加盤管和/或那些用于穩態運行的盤管(24，25)被注入用于提供熱的加熱媒介，由此存在于NO氣體側的工藝氣體的溫度會升高，并且被加熱的工藝氣體將它的熱量釋放到下游熱交換器(4)里的殘余氣體側，由此，在殘余氣體側的殘留氣體被預熱。
7.根據權利要求6所述的工藝方法，其特征在于，利用來自工藝氣體冷卻器(3)的熱量，在下游階段將殘余氣體側預熱的殘留氣體加熱到至少一個殘余氣體渦輪機(11)所要求的進氣口處溫度。
8.根據權利要求1至5中任意一項所述的工藝方法，其特征在于，該工藝方法使用了給水預加熱器(2)，其僅僅具有用于穩態運行的盤管(24)，并且在啟動和/或關機操作期間，給水預加熱器(2)中的用于穩態運行的盤管(24)被注入用于提供熱的加熱媒介，優選過熱或飽和蒸汽，由此存在于NO氣體側的工藝氣體的溫度會升高，并且被加熱的工藝氣體將它的熱量釋放到下游熱交換器⑷里的殘余氣體側，由此，在殘余氣體側的殘留氣體被預熱。
9.根據權利要求8所述的工藝方法，其特征在于，利用來自工藝氣體冷卻器(3)的熱量，在下游階段將殘余氣體側預熱的殘留氣體加熱到至少一個殘余氣體渦輪機(11)所要求的進氣口處溫度。
10.根據權利要求6中任意一項所述的工藝方法，其特征在于，在啟動和/或關機操作期間，給水預加熱器(2)中的用于穩態運行的盤管(24)以及附加盤管(25)被來自蒸汽鼓(8)和/或來自外部系統的飽和蒸汽和/或沸水加熱，由此流過給水預加熱器(2)的該工藝氣體在啟動操作期間被加熱，并且隨后將它的熱量釋放到下游熱交換器(4)里的殘余氣體偵牝由此，在殘余氣體側的殘留氣體被預熱。
11.根據權利要求1至7中任意一項所述的工藝方法，其特征在于，在進入至少一個殘余氣體渦輪機(11)之前，流過工藝氣體冷卻器⑶和/或給水預加熱器⑵的盤管的加熱媒介被加入位于殘余氣體側上的殘留氣體，或者流過工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預加熱器(2)的盤管的加熱媒介被加入到蒸汽鼓(8)中。
12.根據權利要求1至11中任意一項所述的工藝方法，其特征在于，安裝在進入至少一個殘余氣體渦輪機(11)的上游的殘余氣體側的熱交換器(10)采用載熱流體運行以便至少在啟動和關機操作期間對硝酸廠的殘余氣體側的殘留氣體進行加熱以便達到殘余氣體渦輪機(11)所要求的進氣口處溫度。
13.根據權利要求1至12中任意一項所述的工藝方法，其特征在于，該工藝方法在工廠中實施，所述工廠包含至少一個在水中吸收亞硝酸形氣體的吸收單元。
14.根據權利要求1至13任意一項所述的工藝方法，其特征在于，該工藝方法在硝酸廠中實施，所述硝酸廠具有為形成硝酸在水中吸收由燃燒所形成的亞硝氣體的吸收塔，以及下游的殘余氣體的凈化設備和一個或更多個下游殘余氣體渦輪機，并且，在硝酸廠啟動和/或關機操作期間，工藝氣體流過工藝氣體冷卻器(3)和節能器(2)并且在該工藝氣體冷卻器(3)和/或在節能器(2)中進行加熱，該被加熱的工藝氣體將其熱量釋放到位于一個或更多個下游換熱器(5，4)內的殘余氣體側，由此該殘余氣體氣體側的殘留氣體在吸收塔和殘余氣體凈化設備之間被加熱。
15.用于實施如權利要求1所述的工藝方法的裝置，其特征在于，該裝置包括至少一個空氣壓縮機(6)、至少一個工藝氣體冷卻器(3)、至少一個給水預熱器(2)和至少一個殘余氣體渦輪機(11)，該工藝氣體冷卻器(3)和給水預熱器(2)包括盤管(18，19，20，24)，該些盤管中的至少一個被連接到用于提供加熱媒介的源，由此在工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)里的所述至少一個盤管在該裝置啟動和/或關機期間能夠被注入加熱媒介以對流過工藝氣體冷卻器(3)和給水預熱器(2)的工藝氣體進行加熱，并且至少一個熱交換器(5，4)被連接到工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)的下游以便將來自被加熱的工藝氣體的熱量傳遞到被提供給殘余氣體渦輪機(11)的殘留氣體。
16.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)具有用于穩態運行的盤管(18，19，20，24)，也具有附加盤管(21，25)，并且該附加盤管(21，25)被連接到用于提供加熱媒介的源，以便該附加盤管(21，25)在該裝置啟動和/或關機期間能夠注入加熱媒介從而對流經工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)的工藝氣體進行加熱。
17.根據權利要求16所述的裝置，其特征在于，用于提供加熱媒介的源是蒸汽鼓(8)和/或外部系統。
18.根據權利要求15至17中任意一項所述的裝置，其特征在于，該工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)僅僅具有用于穩態運行的盤管(18，19，20，24)，并且這些盤管被連接到用于提供加熱媒介的源，以便這些盤管在該裝置啟動和/或關機期間能夠注入加熱媒介從而對流過工藝氣體冷卻器(3)和/或給水預熱器(2)的工藝氣體進行加熱。
19.根據權利要求15至18任意一項所述的裝置，其特征在于，在熱交換器(5，4)中得到的熱量被轉移給硝酸廠的吸收塔和殘余氣體凈化設備之間的殘余氣體側。
20.根據權利要求15至19任意一項所述的裝置，其特征在于，該裝置包括具有至少兩個階段的至少一個 殘余氣體渦輪機(11)。
【文檔編號】C01B21/26GK104080731SQ201280067219
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年12月21日 優先權日:2012年1月16日
【發明者】D·比爾克 申請人:蒂森克虜伯工業解決方案股份公司