СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ С ВЫСОКОЙ СТЕПЕНЬЮ РЕГЕНЕРАЦИИ ЭНЕРГИИ И ПРИМЕНЕНИЕМ ЖИДКОЙ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ

1. Способ производства азотной кислоты, включающий следующие стадии:
(a) каталитическое сжигание смеси аммиака и кислородсодержащей текучей среды, в частности, воздуха и/или кислорода, в аммиачной горелке (100), с получением потока от сжигания аммиака;
(b) по меньшей мере частичное окисление оксида азота в потоке от сжигания аммиака, полученном на стадии (а), с образованием диоксида азота;
(c) абсорбция в водном растворе посредством абсорбера (500) диоксида азота, содержащегося в потоке, полученном на стадии (b), с получением концентрированного водного раствора азотной кислоты,
при этом кислородсодержащая текучая среда поступает в аммиачную горелку (100) через питающий кислородсодержащей текучей средой трубопровод (120), причем по меньшей мере в одной секции питающего кислородсодержащей текучей средой трубопровода (120) кислородсодержащая текучая среда представляет собой жидкость;
(d) увеличение давления кислородсодержащей жидкости в питающем кислородсодержащей текучей средой трубопроводе (120), с получением сжатой кислородсодержащей жидкости, причем сжатая кислородсодержащая жидкость имеет абсолютное давление, составляющее по меньшей мере 10 бар, в частности по меньшей мере 50 бар, более конкретно, по меньшей мере 100 бар или по меньшей мере 150 бар, и, еще более конкретно, это абсолютное давление составляет от 150 до 250 бар;
(e) испарение или кипение сжатой кислородсодержащей жидкости, полученной на стадии (d), в частности посредством тепла, рекуперированного ниже по потоку относительно аммиачной горелки (100), с получением сжатого кислородсодержащего газа; и
(f) расширение сжатого кислородсодержащего газа в первой турбине (200), которая, в частности присоединена к генератору (220) для производства электроэнергии.
2. Способ по п. 1, в котором сжатый кислородсодержащий газ, полученный на стадии (е), дополнительно нагревают или перегревают, используя один или несколько нагревателей (140), выполненных с возможностью рекуперации тепла ниже по потоку относительно аммиачной горелки (100) перед расширением сжатого кислородсодержащего газа на стадии (f).
3. Способ по п. 2, в котором дополнительный нагрев или перегрев кислородсодержащей текучей среды, в частности сжатого кислородсодержащего газа, осуществляют, используя тепло, рекуперированное в абсорбере (500); тепло, рекуперированное в конденсаторе (162); и/или тепло, рекуперированное в одном или нескольких теплообменниках (охлаждающей установке) (161) ниже по потоку относительно аммиачной горелки (100).
2
4. Способ по п. 2 или 3, в котором дополнительный нагрев или перегрев кислородсодержащей текучей среды, в частности сжатого кислородсодержащего газа, осуществляют постепенным образом, используя сначала низкосортное рекуперированное тепло, такое как тепло, регенерированное из абсорбционной (500) и/или конденсационной (162) установок, а затем используя рекуперированное тепло более высокого сорта, регенерированное с применением теплообменников (161) из содержащего NO или NO потока перед конденсатором (162) и абсорбером (500).
2
2
2
2
2
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий стадию производства аммиака, перед стадией (а), посредством каталитического превращения H и N в контуре синтеза Габера-Боша (700), в частности в соответствующей конвертерной установке (730), с получением потока аммиачного продукта, при этом N вводят в контур синтеза Габера-Боша (700) через азотный питающий трубопровод (720), причем по меньшей мере в одной секции азотного питающего трубопровода (720) азот находится в жидком состоянии, и при этом давление жидкого азота увеличивается, в частности посредством применения криогенного насоса или компрессора (722), до абсолютного давления, составляющего по меньшей мере 10 бар, в частности, по меньшей мере 50 бар, более конкретно, по меньшей мере 100 бар, еще более конкретно, по меньшей мере 150 бар, или до абсолютного давления, составляющего от 150 бар до 250 бар, и, в частности после этого сжатый жидкий N испаряется, и, таким образом, образуется сжатый газообразный N.
2
2
6. Способ по п. 5, включающий стадию введения потока аммиачного продукта в сепаратор (740) для отделения аммиака, в частности жидкого аммиака, полученного посредством охлаждения потока аммиачного продукта, от непрореагировавших H и N, а после этого осуществляют испарение и необязательно нагрев или перегрев отделенного аммиака, используя тепло, регенерированное в способе производства аммиака и/или азотной кислоты.
7. Способ по п. 6, дополнительно включающий стадию расширения отделенного аммиака, в частности перегретого аммиака, во второй турбине (770), которая находится, в частности в технологическом соединении с генератором (771).
8. Способ по п. 7, дополнительно включающий стадию охлаждения и конденсации расширенного аммиака и пропускания сконденсированного аммиака в систему, работающую согласно аммиачному циклу Ренкина (780), причем аммиак используют в качестве рабочей текучей среды, и третью турбину (781) используют для получения работы от аммиачной рабочей текучей среды.
9. Система производства азотной кислоты, находящаяся, в частности, в технологическом соединении с источником возобновляемой энергии, в частности, выполненная с возможностью осуществления способа по любому из пп. 1-8 и содержащая:
аммиачную горелку (100), содержащую катализатор и выполненную с возможностью каталитического сжигания горючей смеси, содержащей аммиак и воздух и/или кислород при повышенном давлении, например, при абсолютном давлении, составляющем от приблизительно 5,0 до приблизительно 20,0 бар;
2
кислородный питающий трубопровод (120), находящийся в сообщении с возможностью переноса текучей среды с аммиачной горелкой (100) для введения кислородсодержащей текучей среды, такой как О, воздух или обогащенный кислородом воздух, в аммиачную горелку (100);
аммиачный питающий трубопровод (130), находящийся в сообщении с возможностью переноса текучей среды с аммиачной горелкой (100);
выпускной газопровод (160) от сжигания аммиака для удаления потока газа от сжигания аммиака, содержащего оксид азота, из аммиачной горелки (100), находящийся в сообщении с возможностью переноса текучей среды через окислительную секцию или окислительную установку (400), выполненную с возможностью окисления оксида азота до диоксид азота, с абсорбером (500) для абсорбции диоксида азота в воде, с получением азотной кислоты;
при этом кислородный питающий трубопровод (120) содержит энергорегенерационную систему, причем энергорегенерационная система содержит приспособление для последовательного сжатия кислородсодержащей текучей среды в жидком состоянии, например, до абсолютного давления, составляющего по меньшей мере 10 бар, в частности, по меньшей мере 50 бар, более конкретно, по меньшей мере 100 бар, еще более конкретно, по меньшей мере 150 бар, или до абсолютного давления, составляющего от 150 бар до 250 бар; один или несколько нагревателей (140), выполненных с возможностью испарения и, в частности, дополнительного нагревания сжатой кислородсодержащей текучей среды, и первую турбину (200), выполненную с возможностью расширения кислородсодержащей текучей среды (в газообразной форме) и находящуюся, в частности, в технологическом соединении с генератором (220), причем выпуск турбины находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с аммиачной горелкой (100); при этом система отличается тем, что она дополнительно содержит
2
2
2
2
2
2
одну или несколько установок из электролитической установки (800), воздухосжижающей установки и/или воздухор аз делительной установки (900), причем электролитическая установка (800) выполнена с возможностью разложения воды на Н и О посредством электрического тока, при этом воздухосжижающая установка выполнена с возможностью превращения газообразного воздуха в жидкий воздух и находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с кислородным питающим трубопроводом; и при этом воздухоразделительная установка (900) выполнена с возможностью разделения воздуха на О и N, в частности, на жидкий О и жидкий N; и
при этом первая турбина (200) находится в технологическом соединении с первым генератором (220), причем указанный первый генератор находится в электрическом соединении с электролитической установкой (800) и/или воздухоразделительной установкой (900) и/или воздухосжижающей установкой.
2
2
2
2
2
2
2
10. Система производства азотной кислоты по п. 9, дополнительно содержащая систему производства аммиака, причем система производства аммиака содержит контур синтеза Габера-Боша (700), при этом контур синтеза Габера-Боша (700) содержит водородный впуск (710); азотный впуск (720); конвертерную установку (730), выполненную с возможностью каталитического превращения Н и N в аммиак, в результате чего получается смесь аммиачного продукта, причем конвертерная установка содержит выпуск смеси аммиачного продукта; сепаратор (740), расположенный ниже по потоку относительно конвертера и выполненный с возможностью разделения смеси аммиачного продукта на аммиачный поток и поток, содержащий непрореагировавшие Н и N; приспособление для рециркуляции непрореагировавших Н и N; и аммиачный выпуск, при этом аммиачный выпуск находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с аммиачным питающим трубопроводом (130); и, в частности дополнительно содержит основанную на аммиачном цикле Ренкина энергорегенерационную систему (780), которая находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с аммиачным выпуском, содержит третью турбину (781), выполненную с возможностью получения работы от аммиачной рабочей текучей среды; теплообменник (796), аммиачный конденсатор (797) в термическом соединении с азотным питающим трубопроводом, в частности, в термическом соединении с азотным питающим трубопроводом ниже по потоку относительно приспособления для сжатия жидкого N в азотном питающем трубопроводе; аммиачный циркуляционный насос (783); и аммиачный выпуск в сообщении с возможностью переноса текучей среды с аммиачным питающим трубопроводом (130).
11. Система производства азотной кислоты по п. 9 или 10, дополнительно содержащая одну или несколько из следующих установок:
2
2
электролитическая установка (800), выполненная с возможностью разложения воды на H и О посредством электрического тока, в частности, из возобновляемых источников, причем электролитическая установка содержит водяной впуск, водородный выпуск и кислородный выпуск; при этом водородный выпуск электролитической установки находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с водородным впуском (710) контура синтеза Габера-Боша (700);
2
2
2
2
воздух ор аз делительная установка (900), выполненная с возможностью разделения воздуха на О и N, в частности на жидкий О и жидкий N, при этом воздухоразделительная установка содержит кислородный выпуск и азотный выпуск, причем кислородный выпуск воздухоразделительной установки находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с кислородным питающим трубопроводом, и при этом азотный выпуск воздухоразделительной установки находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с азотным впуском (720) контура синтеза Габера-Боша (700);
один или несколько теплообменников (161), выполненных с возможностью улавливания отбросного тепла от процесса сжигания аммиака, и конденсатор (162) для конденсации воды в составе газа от сжигания аммиака, причем один или несколько теплообменников (161) и конденсатор (162) расположены ниже по потоку относительно аммиачной горелки (100) и выше по потоку относительно абсорбционной установки (500), и при этом один или несколько теплообменников (161) и конденсатор (162) находятся, в частности в термическом соединении с одним или несколькими нагревателями (140);
смесительная установка (150), находящаяся в сообщении с возможностью переноса текучей среды и связанная с аммиачным питающим трубопроводом (130) и питающим кислородсодержащей текучей средой трубопроводом (120), причем смесительная установка содержит резервуар, трубопровод или реактор, выполненный с возможностью смешивания кислородсодержащей текучей среды и аммиака с образованием горючей смеси перед введением горючей смеси в аммиачную горелку (100);
2
приспособление для сжатия жидкого N в азотном питающем трубопроводе (720) до абсолютного давления, составляющего по меньшей мере 100 бар, в частности, по меньшей мере 150 бар, более конкретно, до абсолютного давления, составляющего от 150 бар до 250 бар, такое как криогенный насос (722); и/или
вторая турбина (770), выполненная с возможностью расширения аммиачного потока, отделенного в сепараторе (740) и находящаяся, в частности в технологическом соединении с генератором (771).