硝酸生产工艺一、中压法制稀硝酸工艺流程硝化法制硫酸的一种方法，硫酸工业发展史上最古老的工业生产方法，因以铅制的方形空室为主要设备而得名。
铅室法曾作为硫酸的唯一制造法盛行于世，历时100多年。
20世纪起,逐渐被塔式法和接触法(见硫酸)取代。
铅室法的基本原理与塔式法相同，实质上是利用高级氮氧化物（主要是三氧化二氮）使二氧化硫氧化并生成硫酸：SO+NO+HO─→HSO+2NO生成的一氧化氮又迅速氧化成高级氮氧化物：2NO+O─→2NONO+NO─→NO因此，在理论上，氮氧化物仅起着传递氧的作用，本身并无消耗。
英国人J.罗巴克于1746年创建了世界上第一个铅室法制造硫酸的工厂。
至19世纪50年代，铅室法生产工艺才臻于完善。
典型的铅室法的生产流程（图2[ 铅室法生产硫酸工艺流程]），是使300～500℃的含二氧化硫气体（见硫酸原料气）进入充有填料的脱硝塔，与淋洒的含硝硫酸逆流接触。
由于酸温升高，含硝硫酸中的氮氧化物得以充分脱除。
塔顶引出的含二氧化硫、氮氧化物、氧和水蒸气的混合气体，依次通过若干个铅室。
在铅室中，二氧化硫充分氧化而成硫酸。
最终通过两座串联的填料式吸硝塔，塔内淋洒经过冷却的脱硝硫酸，以吸收氮氧化物，所得的含硝硫酸送往脱硝塔。
由于部分氮氧化物会随废气和产品带出，需不断补充。
早期是将硝石加入焚硫炉内使受热分解，取得二氧化硫和氮氧化物的混合气体。
后来，都是将氨氧化成氮的氧化物，再将后者引入第一个铅室，或将硝酸直接补加在含硝硫酸中，用以淋洒脱硝塔。
潮湿的二氧化硫氮氧化物的混合气体和浓度在70%以下的稀硫酸具有很强的腐蚀性，设备需用铅制。
在铅室中，二氧化硫的氧化与成酸反应大部分是在气相中进行，因而不可避免地会形成大量的硫酸雾。
这种气溶胶状态的细微颗粒需经较长进间才能凝聚成液滴，坠落至铅室底部。
为此必须拥有很大的反应空间，才能保持较高的生产效率。
再者，生产过程中释放的大量反应热也须经铅室表面及时散去。
因此，铅室法工厂往往采用多个串联的铅室，耗铅量大，这是历史上人们力求革新铅室法的主要原因。
大部分硫酸从铅室制得(浓度为65％HSO)。
适量的铅室产品可注入脱硝塔，因多余的水分被蒸发以及塔内也进行部分成酸反应,从而可由脱硝塔取得浓度达76%HSO产品铅室法的硫酸浓度低而且往往含有很多杂质，用途受到限制，这也是铅室法被淘汰的重要因素。
（数据来源：五泰信息咨询 市场调研报告)（市场调研报告)（数据来源： )二、双加压法制稀硝酸流程1. 氨的氧化和热能回收氨和空气分别进入过滤器,以除去气体中夹带的固体粉尘和油雾等对氨氧化催化剂有害的杂质,净化后的气体经混合器混合(混合气中氨含量约9.5%(v))后进入氨氧化器,经与铂铑网接触,96%～97%(v)的氨被氧化为一氧化氮,气体的温度也上升至～860℃,此气体经氨氧化器下部的蒸气过热器和废热锅炉回收热量后出氨氧化反应器的温度约为400℃.2. NO的氧化及吸收一氧化氮气体离开废热锅炉并经省煤器回收热量后,被冷却至约156℃.当温度下降时,气体中的NO被氧化成NO2,然后进入水冷却器(Ⅰ),进一步冷却至40℃.在这里,氧化氮(NOx)气体与冷凝水反应生成浓度约34%的稀硝酸.酸气混合物经分离器分离,稀硝酸送入吸收塔.由水冷器(Ⅰ)来的氧化氮气体,与来自漂白塔的二次空气相混合后进入氧化氮压缩机,被压缩至1.0MPa(表).气体经换热器被冷却至126℃,又经水冷却器(Ⅱ)进一步冷却至40℃后,氧化氮气体和冷凝酸一并送入吸收塔底部的氧化器继续氧化,在塔中氧化氮气体被水吸收生成硝酸,吸收塔的塔板上设有冷却盘管用以移走吸收热和氧化热,当塔内液体逐板流下时和氧化氮气体充分接触,酸浓度不断提高,在塔底部收集的酸浓度为65%～67%.3. 漂白自吸收塔来的65%～67%的硝酸里溶入很多NOx气体,被送至漂白塔顶部,用二次空气将NOx气体从硝酸中吹出,引出的成品酸浓度为60%,含HNO2<0.01%,温度为62℃,经冷却至约50℃后,送往成品酸贮槽.由吸收塔顶出来的尾气,经尾气预热器,被加热至约360℃,热气体进入尾气透平,可回收约60%的总压缩功,最后经排气筒排入大气.排入大气的尾气中NOx含量约为180 ppm.图表双加压法硝酸生产流程三、直接法制浓硝酸流程1. 氨的接触反应和一氧化氮的初步氧化氨在铂催化剂上被氧化成氧化氮(主要为NO)进入氧化塔,与剩余的空气中的氧气氧化,生成二氧化氮,氧化率达90%以上.氧化时发生的热量,用由发烟硝酸吸收塔上段(洗涤段)来的浓度约为65%的硝酸带走,硝酸被稀释至55%,送往混合罐.2. 一氧化氮的再氧化和二氧化氮的吸收发烟硝酸吸收塔共分三段.下段为重氧化段,气体中的一氧化氮在此被浓度为98%的硝酸几乎全部氧化成二氧化氮,同时硝酸被稀释至75%,中段为发烟硝酸吸收段,用被冷却到-10℃的98%浓硝酸作吸收剂,浓硝酸吸收二氧化氮后成为含30%游离NO2的发烟硝酸.发烟硝酸由中段底部送至漂白塔,反应热用筛板上盘管中的冷冻盐水带走.上段为洗涤段,以冷凝水洗涤尾气中的硝酸雾沫后成为65%稀硝酸,此酸送氧化塔.尾气中还含有0.2%(2000 ppm)的氧化氮,送至稀硝酸生产系统回收能量,并经治理后由烟囱排入大气.3. 二氧化氮的解吸含30%游离NO2的浓硝酸至漂白塔,受热解吸,释放出NO2.浓硝酸从塔底排出,经冷却后可供发烟硝酸吸收段循环使用.塔顶出来的是纯二氧化氮,经初步冷却器用水冷却除去酸雾后,进入四氧化二氮冷凝器,用冷冻盐水冷凝为液态四氧化二氮,送至混合罐.4. 合成浓硝酸混合罐中用液态四氧化氮和各处来的稀硝酸,配成N2O4:HNO3:H2O=7:2:1的混合物,在充分搅和的情况下用泵送至高压釜,在5.0MPa的压力和70℃下,混合物与纯氧反应生成浓硝酸.送入高压釜中的N2O4是过量的,所以排出的浓硝酸中含有25%N2O4(称为热酸),送至漂白塔中部解吸,最后才成为成品酸(98%浓硝酸).四、间接法生产浓硝酸流程72%～76%的浓硝酸镁溶液和稀硝酸按4～6:1的比例在混合器7混合后,自提馏塔顶部加入.该塔为填料塔,塔温115～130℃,所需热量由设在塔下部的加热器13提供.含80%～90% HNO3蒸汽从提馏塔顶逸出进入精馏塔11中,该塔也是填料塔,塔顶逸出的是温度为80～90℃的98% HNO3蒸汽,经硝酸冷凝器1进入酸分配器9,在这里气体经风机23排出至稀硝酸系统,液体一部分(2/3)作回流,一部分(1/3)进漂白塔,经漂白后得到98%成品酸;由提馏塔底部流出的稀硝酸镁溶液进入加热器13.用1.3MPa间接蒸汽加热,在174～177℃下脱硝(脱除NO2).产生的蒸汽用作提馏塔的热源.出加热器13的稀硝酸镁浓度为62%～67%,用液下泵打入膜式蒸发器16进行蒸发.经浓缩,硝酸镁提浓到72%～76%流入硝酸镁贮槽22中循环使用.由膜式蒸发器出来的蒸汽,进入大气冷凝器15用水直接冷却,冷却水流入循环水池21,尾气用水喷射泵抽出,循环水池多余的酸水送废水处理系统.近年来,中国的许多硝酸生产厂家对图3-1-20所示工艺作了改进,取得了良好的效果:①将大气冷凝器15由直接冷凝器冷却改为间接冷凝冷却,废水量由原先的140～180 t/t酸降至1.2 t/t酸,废酸浓度达2.5%,可送稀硝酸吸收塔用作吸收用水,或送废酸处理系统处理,因量少,浓度高,中和处理设备小,效率高.②取消输送稀硝酸镁的离心泵8,改用真空吸料.用离心泵送料,需消耗电力,在浓硝酸系统停车时,要求稀硝酸镁送料泵排空(否则料液冷却下来后硝酸镁会结晶析出,堵塞管路和阀件),这样不但增加稀硝酸镁的消耗,而且还会污染周围环境.改成真空上料一旦浓硝酸系统停车,即可破坏真空,让物料自流回稀硝酸贮槽5.③将漂白塔14改为热脱硝塔.漂白塔通空气脱硝(亦称冷脱硝)工艺虽然简单,但空气中的湿含量对浓硝酸产品浓度有影响,产生的含硝(NO2)尾气量也很大,不易处理.现在在精馏塔上段(或旁边)增设脱硝段(或脱硝塔),利用精馏塔顶逸出的80～90℃以上HNO3蒸汽,吹除由酸分配器流入的含硝硝酸中的NO2,硝酸蒸汽夹带NO2进入硝酸冷凝器,脱硝液体硝酸即为成品酸送出系统.④将风机23改为水喷射泵,这样在浓硝酸生产系统就没有含硝尾气送稀硝酸系统处理,得到浓度为5.0%的稀酸,可与①同样处理.通过上述措施,大大减少了尾气和稀酸的排放量,节约了操作费用,改善了产品质量.五、超共沸酸法制浓硝酸流程它分为氧化工序,吸收和蒸馏工序二部分.原料液氨从液氨贮槽(V101)用泵(P102)抽出,经液氨过滤器(S103)过滤后送至次共沸吸收塔(T202)作为冷却介质,同时将液氨气化为气氨.空气经空气过滤器(S104,S105)进入"四合一"机组(C118)空气压缩机段,出口空气压力为0.45MPa,经气体换热器(E115)之后,与气氨一起进入氨空气混合器(S106),经混合过滤器(S107)进入氧化炉(R108).在Pt-Rh催化剂的催化下生成NO.出氧化炉的反应气温度约为820～850℃,经过尾气加热器(E109),废热锅炉(E110)和快锅冷却器(E111),气体被冷却到49℃,反应过程中所产生的水被冷凝.冷凝水含有少量硝酸和NOx气体,经冷凝酸分离器(V114)分离之后,稀酸水去漂白塔(T121).在此,溶解于酸中的NOx被送至塔底的二次空气气提出来,气提气与氧化塔(T116)出口气体合并.酸水经减压送至酸水贮槽(V122),其中一部分经酸水泵(P203)进入次共沸吸收塔(T202)循环使用,其余送去酸水处理.从冷凝酸分离器(V114)分离出来的气体,经气体换热器(E115)加热至160℃进入氧化塔(T116),浓度为58%的稀硝酸送至氧化塔的顶部,气液在氧化塔内接触,NO被氧化成NO2,硝酸则被分解为NO2.反应后硝酸浓度降至25%,用酸泵(P117)打入次共沸塔(T202),制得58%的酸再循环到氧化塔(T116).在次共沸吸收塔中NO继续氧化成NO2,NO2被水吸收生成硝酸,此放热反应在1.15MPa下进行,塔内设有蛇管冷却器,冷却介质为液氨.液氨在0.6MPa压力下气化吸收反应热,使该塔塔顶温度控制在20℃,排出的尾气中NOx含量小于200 ppm(国家规定的排放标准是500 ppm).出塔尾气经气体换热器(E120),进入尾气加热器(E109),再进入"四合一"机组(C118)的尾气透平回收段回收能量后,经烟囱(S119)排入大气.从氧化塔(T116)顶部出来的富NO2气体与来自酸水漂白塔(T121),稀酸漂白塔(T204),强酸漂白塔(T208)漂白后的含NOx的二次空气混合,混合气进入"四合一"机组(C118)的氧化氮气压缩段,被压缩到1.2MPa,然后此气体经气体换器(E120)和水冷却器(E207)冷却后,送至超共沸吸收塔(T201).在此,将气体中的NO2吸收,而余下的气体(NO,NO2等)送至次共沸吸收塔(T202)再进行吸收.由真空精馏塔(T212)底出来的硝酸浓度为70%,此浓度比共沸点(68.8%)高,经热交换器(E211),(E209),被强酸泵(P210)送进超共沸吸收塔(T201)顶部,用以吸收塔内气体中的NO2,生成硝酸.离开超共沸吸收塔(T201)塔底的物料是浓度为80%的硝酸,它含有部分被溶解的NO2,经减压至0.4MPa进入强酸漂。