Энерготехнологическая система в производстве азотной кислоты.
После абсорбции отходящие газы
содержат 0,1% оксидов азота и должны быть
очищены. При атмосферном давлении и
низкой температуре образустся димер
диоксида азота
- газ буро-желтого цвета. Поэтому выходящий
из трубы не очищенный нитрозный газ
получил название «лисий хвост».
Атмосферные осадки, захватывая оксиды
азота, образуют кислотные дожди.
Очистку газов от оксидов азота осуществляют их каталитическим восстановлением до N2. Восстановителем может служить аммиак, который после абсорбции дозируют в газы перед реактором-нейтрализатором. Восстановителем может выступать и метан (природный газ). Последний удобно использовать при организации энерготехнологической системы.
После абсорбции газы находятся под повышенным давлением, потеншиал которого можно использовать в газовой турбине для привода воздушного компрессора. Но энергии отходящих газов как рабочего тела турбины для сжатия воздуха до давления на входе в систему не достаточно. Во-первых, имеют место потери на преодоление гидравлического сопротивления в аппаратах и трубопроводах, и отходящие газы имеют давление несколько меньшее, чем на входе. Во-вторых, объем отходящего газа также уменьшен, так как почти весь кислород расходуется на образование продукта. Энергию рабочего тела можно увеличить, если его нагреть. Для этого в технологическую систему вводят энергетический узел - горелку природного газа (4 на рис. 6.54).
Высокая температура (1000 - 1050 К) позволяет провести нейтрализацию оксидов азота на палладиевом катализаторе и затем использовать потенциал давления и температуры очищенного газа в турбине, установленной на одном валу с компрессором. Задействуя дополнительный энергетический узел (горелка 4 на рис. 6.54), можно полностью освободиться от использования энергии со стороны для обеспечения ею воздушного компрессора. Концентрация остаточного кислорода в газе после абсорбции и количество природного газа выбирают таким образом, чтобы в газе после горелки оставалось достаточно метана и была восстановительная атмосфера для превращения оксидов азота в азот. Этим условиям отвечает 10%-ный избыток СН4 и соотношенис СН4: О2 = 0,55. После каталитической очистки концентрация оксидов азота понижается с 0,1 до 0,002-0,008% (об. ).