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1、目录前言,1 第一章 总论,1 1.1 硝酸工业的概况及发展趋势,1 1.1.1 国外硝酸工业的现状及发展趋势,1 1.1.2 国内硝酸工业的现状及发展趋势,2 1.2 硝酸的性质 ,3 1.2.1 硝酸的物理性质 ,3 1.2.2 硝酸的化学性质 ,3 1.3 硝酸的用途 ,4 第二章 稀硝酸生产流程综述 ,4 2.1 双加压法 ,4 2.2 稀硝酸生产流程的确定 ,5 2.3 稀硝酸生产的主要原理 ,6 第三章 氨的接触氧化原理 ,6 3.1 氨的接触氧化原理 ,7 3.2 催化剂的选择 ,7 3.3 铂系催化剂 ,8 3.3.1 化学组成 ,8 3.3.2 物理性状 ,8 3.3.3 铂
2、网的活化、中毒及再生 ,9 3.3.4 铂网的损失和回收 ,10 3.4 氨催化氧化的反应动力学 ,10 3.5 工艺条件的确定 ,11 3.6 混合气组成 ,13 3.7 爆炸及其防止 ,13 3.8 氨接触氧化工艺流程 ,15 3.8.1 空气和氨的净化 ,15 3.8.2 混合气体的配制 ,15 3.8.3 反应热的利用 ,15 3.8.4 工艺流程简述 ,16 第四章 一氧化氮的氧化 ,16 4.1 一氧化氮氧化机理 ,17 4.2 氧化反应的影响因素 ,17 4.3 一氧化氨氧化的工艺流程 ,18 第五章 氮氧化物的吸收 ,18 5.1 氮氧化物吸收机理 ,19 5.2 工艺条件的确
3、定 ,19 5.2.1 吸收温度 ,19 5.2.2 操作压力 ,19 5.2.3 气体组成 ,19 第六章 工艺计算 ,20 6.1 物料衡算 ,20 6.1.1 反应器（氧化） ,20 6.1.2 废热锅炉（ WHB ）和冷却 -冷凝器,22 6.1.3 吸收塔,25 6.1.4 生成的酸 ,27 6.1.5 总收率,28 6.1.6 放大至所需生产的速率 ,28 6.2 能量衡算 ,29 6.2.1 压缩机（透平机） ,29 6.2.2 氨气化,30 6.2.3 氧化器,30 第七章 主要设备的工艺计算和选型,32 7.1 氢氧化炉 ,32 7.1.1 设备简介 ,33 7.1.2 工艺
4、计算及选型 ,33 7.2 酸吸收塔 ,34 7.3 其他设备选型 ,35 7.3.1 尾气透平膨胀机：向心式膨胀器P320-35/11-11 ,35 7.3.2 离心式压缩机： DA-1000-51,35 第八章 车间设备布置 ,37 第九章 硝酸尾气的处理 ,38 9.1 溶液吸收法 ,38 9.1.1 碱液吸收 ,38 9.1.2 亚硫酸溶液吸收法 ,39 9.1.3 延长吸收法 ,39 9.1.4 用稀硝酸加钒盐吸收法 ,39 9.1.5 硝酸吸收法 ,40 9.2 固体物质吸收或吸附法 ,40 9.2.1 固体物质吸收法 ,40 9.2.2 固体吸附法 ,40 9.3 催化还原法 ,
5、40 第十章 设计总结与讨论 ,41 致谢,43 参考文献 ,44 附录：工艺流程图，设备布置图, 吸收塔流程图前言经过 3 个礼拜在各个化工厂的认识和生产实习，我深刻理解化工设计的真谛。实习结束后， 开始了长达 3 个礼拜的化工工艺设计， 本着理论与实际相结合的原则，我选择以稀硝酸生产为题材的化工设计。此次化工设计的训练， 进一步巩固加深了所学的基础理论、基本技能和专业知识，使之系统化、综合化，对我以后的工作和生活一定会起到重要作用的。本设计是根据课程设计要求进行编写的，内容是年产 10 万吨稀硝酸（HNO3 ）生产工艺设计。 为了全面介绍稀硝酸工艺过程设计的基本内容、基本原理， 本设计共分
6、为五章。 第一章概述了硝酸的现状和趋势、硝酸的物理化学性质、 用途和生产发展；第二章较详细地论述了稀硝酸的主要生产方法和本设计生产流程的确定；第三章、第四章、第五章重点阐述了稀硝酸生产中各个环节的工艺流程及其工艺选择的原理， 并在本设计结尾附有该工艺流程的CAD 图；第六章进行了物料和能量的工艺计算； 第七章简单介绍了主要设备的选型，并在本设计结尾附有氧化炉设计图； 第八章介绍了车间的布置的基本要求和原则，并在本设计后面附有稀硝酸车间布置图； 第九章介绍了目前处理硝酸尾气的各种方法，并对这些方法做了合理化选择；第十章对本设计进行了全面的总结和讨论。最后附有参考文献。第一章 总论1.1 硝酸工业
7、的概况及发展趋势1.1.1 国外硝酸工业的现状及发展趋势目前各国硝酸工业的发展趋势是随着合成氨和硝酸磷肥的生产装置大型化而采用大机组、大装置，合理提高系统压力，提高产品浓度，降低原材料及能量的消耗，降低尾气排放浓度， 以减少对大气的污染。 硝酸工业形成了如下的趋势：（1） 、生产规模大型化，目前最大装置为2000t/d ； （2） 、装置高压化；（3） 、产品多样化，可生产浓、稀两种产品； （4） 、 尾气排放达标，目前大型装置上，特别是双加压装置已实现了15010-6的指标； （5） 、催化剂不断改良；（6） 、能量回收合理化；（7） 、总体技术提升。由于稀硝酸是半成品，其主要用途是用于制造
8、浓硝酸、硝酸铵等，在此，借浓硝酸在国外的生产情况来反映稀硝酸在国外的生产现状。目前，世界上浓硝酸的生产能力约为300万吨/ 年，2000 年总产量为 260 万吨，我国浓硝酸产量82.48 万吨，居世界首位。世界浓硝酸的装置能力如下：表 1 世界浓硝酸装置能力及产量国别装置能力（万吨/ 年）开工率（ % ）美国32.5 100 加拿大30.75 90 墨西哥17.4 66 西欧82.0 85 日本24.45 80 中国90 92 总计300 1.1.2 国内硝酸工业的现状及发展趋势从近几年硝酸行业发展来看， 在国内硝酸盐行业超常规发展冶金和医药等下游需求快速增长的推动下，我国硝酸行业的发展步伐
9、大大加快。2006 年全国硝酸产量达到了 181.78 万吨，同比增长了 12.6%， 增速同比下降了 11.4 个百分点，但依然实现较快增长， 当年进口量 3.12 万吨， 出口量 1.2 万吨， 观消费量为 183.7万吨，同比增长 14.3%，表明下游需求旺盛。进入 2007 年，在硝酸下游消费稳中有增的利好因素下，行业继续保持着较好的增长势头， 一季度硝酸累计产量为47.54 万吨，同比增长 14.35%，进口 480吨出口 1854 吨，表观消费量为 47.4 万吨，同比增长 14.78%。从我国硝酸工业的发展趋势来看，2006 年产能的过快增长已经使得影响行业健康发展的不利因素凸显
10、。2006 年上半年，浓硝酸企业外购的合成氨、原料煤、电力、铁路运价及各种辅助材料价格的大幅度上涨，加之因铁路提速而大增的自备槽车改造和安全评估费用，使浓硝酸的生产成本大幅度上升。而同时浓硝酸市场价格跳水， 行业利润暴跌， 许多企业被迫减产甚至停产，市场供应量大幅度波动，价格跌宕不稳。2007年以来，由于市场需求较旺，硝酸价格止跌回稳，5 月以来强势上行，其中华东市场浓硝酸（ 98% ）价格从 4 月底 2300/吨上升至 5 月上旬的 2350 元/吨。可见硝酸工业还是很有前景的， 但高价格将诱发硝酸生产恢复， 增加供应量，导致价格波动， 总的看来， 产能增长过快仍然是硝酸行业难以承受的压力。同时人们越来越重视环境保护。因此本设计将从节能、提高氨利用率、降低铂耗、提高成品酸、降低尾气排放等方面来降低成本从而提高工业生产的利润。1.2 硝酸的性质1.2.1 硝酸的物理性质硝酸(nitric acid)，又名硝镪水或氮酸。纯硝酸（100% HNO3）为无色透明，具有窒息性与刺激性的液体，相对密度1.522 ，沸点 83.4C，熔点-41.5C。硝酸腐蚀性很强 , 属一级无机酸性腐蚀品， 能灼伤皮肤 , 也能损害粘膜与呼吸道，与蛋白质接触生成鲜明的黄蛋白酸黄色物质。在-41时，呈白色雪状晶体， 不稳定，在常温下分解出红棕色的二氧化氮,光和热能促其分解更快
