خرید اسید نیتریک

اسید نیتریک شیراز بهترین اسید نیتریک تولیدی ایران می باشد که دارای ۵۷ درصد خلوص و رنگ کاملا سفید می باشد ( بی رنگ ) خرید اسید نیتریک دارای کیفیت اصلی یکی از معضلات خریداران می باشد .

برای خرید اسید نیتریک تماس بگیرید .

اطلاعات تماس

شماره های تماس :

  • آقای مرتضی بخشایشی  ۰۹۱۴۱۰۳۲۲۹۲
  • آقای رضا بخشایشی       ۰۹۱۴۱۰۳۲۳۲۹

آدرس انبار ها :

  • انبار تبریز : جاده مایان – شهرک صنعتی مایان – فلکه دوم
  • انبار تهران : جاده قدیم قم – شور آباد

 

خرید نیتریک اسید

 

۱- مقدمه

این کتابچه، به بررسی مسائل محیط زیستی ناشی از تولید خرید نیتریک اسید پرداخته است. مسائلی که در این کتابچه به آنها پرداخته شده است عبارتند از تخلیه ی پسماندهای جامد، مایع، و گاز در هوا، آب، و زمین، و همچنین اقدامات لازم برای به حداقل رساندن این پسماندها و تخلیه ها مورد بررسی قرار گرفته است.

پایه و اساس همه ی کارخانجات تولید نیتریک اسید بر مبنای عملیات شیمیایی واحد و یکسانی می باشد:

  • اکسیداسیون آمونیاک به همراه هوا برای ایجاد اکسید نیتریک
  • اکسیداسیون نیتریک اکسید به نیتروژن دی اکسید و جذب در آب برای بدست آوردن محلولی از نیتریک اسید

بهره وری مرحله ی اول توسط فشارهای پایین بیشتر است در حالی که مرحله ی دوم در فشارهای بالا، بهره وری بیشتری خواهد داشت. این ملاحظات، در کنار دلایل اقتصادی، باعث ایجاد دو نوع کارخانه خرید  نیتریک  اسید، یعنی کارخانجات فشار یگانه و دوگانه شده است. در کارخانجات فشار یگانه، مراحل اکسیداسیون و جذب، ضرورتا در یک فشار یکسان صورت می پذیرد. در کارخانجات فشار دوگانه، مرحله ی جذب، در فشاری بالاتری از مرحله ی اکسیداسیون صورت می گیرد.

مراحل جذب و اکسیداسیون را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

  • فشار پایین (فشار کمتر از ۱٫۷ بار)
  • فشار متوسط (فشار بین ۱٫۷ و ۶٫۵ بار)
  • فشار بالا (فشار بین ۶٫۵ و ۱۳ بار)

به جز برخی از کارخانجات بسیار قدیمی، همه ی کارخانجات فشار یگانه با فشار متوسط یا بالا عملیات انجام می دهند، و کارخانجات فشار دوگانه، مرحله ی اکسیداسیون را با فشار متوسط، و مرحله ی جذب را با فشار بالا انجام می دهند.

عملیات اصلی در فرآیند تولید خرید نیتریک اسید، برای همه ی انواع کارخانجات، یکسان و به ترتیب زیر می باشند:

  • تصفیه ی هوا
  • فشرده سازی هوا
  • ترکیب آمونیاک و هوا
  • اکسیداسیون آمونیاک و هوا توسط گازهای کاتالیستی
  • بازیافت انرژی توسط تولید بخار و یا گرم کردن مجدد گاز
  • خنک کردن گاز
  • فشرده سازی گاز، بازیافت انرژی و خنک کردن (فقط در کارخانجات فشار دوگانه)
  • جذب، به همراه تولید و خرید نیتریک اسید
  • گرم کردن گازهای زائد
  • بازیافت انرژی توسط گسترش گازهای زائد در جو، در یک توربین گازی

کارخانجات رایجی که در این کتابچه توصیف شده اند، تنها به کارخانجات فشار یگانه و دوگانه، کارخانجات فشار متوسط و فشار بالا محدود می شوند، زیرا که عمل جذب، همواره بر مبنای فشارهای متوسط یا بالا انجام می شود. اینها فرآیندهایی هستند که بیشترین کاربرد را در صنعت اروپایی دارند.

در صنعت تولید کود شیمیایی، از خرید نیتریک اسید رقیق با درصد بین ۵۰ تا ۶۵ درصد، استفاده می شود، بنابراین دیگر به فرآیند تولید نیتریک اسید بسیار غلیظ (وزن بالای ۷۰ درصد) نیازی نیست. برای توصیف های آتی، یک کارخانه ی معمولی با ظرفیت ۱۰۰۰ تن انتخاب شده، اما همه ی داده ها، برای یک تن نیتریک اسید ۱۰۰% محاسبه شده است زیرا اندازه و سایز کارخانه جدای از انرژی، تنها یک تاثیر حاشیه ای بر داده های ورودی و خروجی دارد. برای این کار، شایع ترین طرح انرژی اتخاذ شده است. این طرح عبارت است از: تولید برق برای کمپرسور توسط توربین بخار خنک کننده، بازیافت انرژی از گازهای زائد در یک توربین گازی و پمپ هایی که توسط موتورهای الکترونیکی بوجود آمده اند. به جز واحد فرآیند نیتریک اسید، مواد خام (آمونیاک و آب تصفیه شده) و تجهیزات خنک کننده ی آب، و همچنین دیگ های جوشاننده ی کمکی نیز، برای استارت آپ اولیه، لازم می باشند. تولید آمونیاک در کتابچه ی شماره ی ۱ EFMA BAT پوشش داده شده است.

۲- توصیف فرآیندهای تولید

۲-۱- فرآیندهای مورد استفاده در صنایع اروپایی تولید کود

در اواخر سال ۱۹۹۲، یک تحقیق آزمایشی [غیررسمی] انواع کارخانجات فعال در جوامع اروپایی را مورد ارزیابی قرار داد و نتایج زیر را منتشر نمود. کارخانجات، بر اساس فشار اکسیداسیون و جذب طبقه بندی شده اند.

فرآیندهای فشار دوگانه:

  • فشار پایین/ فشار متوسط ۹ کارخانه (قدیمی ترین کارخانجات)
  • فشار متوسط / فشار بالا ۳۶ کارخانه (جدیدترین کارخانه)

فرآیندهای فشار یگانه:

  • فشار متوسط / فشار متوسط ۲۲
  • فشار بالا / فشار بالا ۱۱

مجموع کل کارخانجات             ۷۸

ظرفیت رایج جدیدترین کارخانجات برابر است با ۱۰۰۰ تن.

از آنجایی که صنایع اروپایی به صورت قابل توجه ای سیستماتیک می باشد، لذا احتمال دارد این ارقام، اعداد و ارقام خوشبینانه و یا مثبت اندیشانه باشند. فرآیندهای مختلف استفاده شده در اروپا را در فصل های بعدی مورد بحث و توصیف قرار داده ایم، و شما می توانید برای اطلاعات و جزئیات بیشتر به بخش [۱] مرجع مراجعه نمایید.

۲-۲- اصول فرآیند

در بخش اکسیداسیون کارخانجات نیتریک اسید، آمونیاک با هوای موجود در کاتالیست های آلیاژ پلاتینیوم/ رادیوم واکنش می دهد. با توجه به معادله ی اصلی، در این فرآیند، اکسید نیتریک و آب تشکیل می شود:

در ضمن، در همان زمان، اکسید نیترات، نیتروژن و آب نیز تشکیل می شود، مطابق با معادلات زیر:

میزان انتشار اکسید نیتریک به میزان فشار و دما بستگی دارد، همان طور که در جدول به آن اشاره شده است.

فشار (بار)                  دما (سانتی گراد)                             میزان انتشار NO به درصد

کمتر از ۱٫۷               ۸۱۰-۸۵۰                                    ۹۷

۱٫۷-۶٫۵                             ۸۵۰-۹۰۰                                    ۹۶

بیشتر از ۶٫۵              ۹۰۰-۹۴۰                                    ۹۵

کاتالیست معمولا شامل چندین گاز به هم بافته شده می باشد که از سیمی بوجود می آید که دارای تقریبا ۹۰ درصد آلیاژ پلاتینیوم است و برای استحکام بیشتر با رادیوم و گاهی اوقات پالادیوم نیز مخلوط می شود. آلودگی هوای ناشی از آمونیاک می تواند باعث سمی شدن کاتالیست شود. این تاثیر، و همچنین مخلوط نامناسب و ضعیف هوا و آمونیاک و توزیع نامطلوب گاز در کاتالیست، ممکن است میزان انتشار را تا ۱۰ درصد کاهش دهد. مقداری از پلاتینیوم و رادیوم در طی فرآیند واکنش، تبخیر می شوند، و در بسیاری از موارد، یک سیستم بازیافت پلاتینیوم در زیر کاتالیست نصب شده است. در این سیستم، یک آلیاژ پلادیوم، به نام ((گیرنده)) یا دریافت کننده، میزان از دست رفته در کاتالیست را تا حد ۶۰ تا ۸۰ درصد بازیافت می کند. از آنتالپی ناشی از گازهای واکنشی داغ، برای تولید بخار و یا پری هیت کردن [از قبل گرم کردن] گاز زائد استفاده می شود. گاز زائد گرم شده، از طریق یک توربین گازی در جو تخلیه می شود تا بازیافت انرژی صورت گیرد. گاز احتراقی، پس از این گرم شدن که برای بازیافت انرژی ارسال شده است، بسته به فرآیند، دارای دمایی بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ درجه سانتی گراد است و بعدا توسط آب خنک می شود. آب تولید شده در واکنش های (۱) تا (۳)، سپس در یک کندانسور خنک کننده، خنک می شود و به ستون جذب منتقل می شود. همزمان که گازهای احتراقی خنک می شوند، نیتریک اکسید هم به نیتروژن دی اکسید، اکسیداسیون می شود، طبق معادله ی زیر:

بدین منظور، به مخلوط گاز بدست آمده از اکسیدات آمونیاک، هوای ثانویه افزوده می شود تا سطح اکسیژن گاز خروجی از کارخانه را به حد نرمالی بین ۲ تا ۴ درصد برساند. جذب کننده، به همراه یک جریان آب در مسیر برعکس، انجام عملیات می کند. جذب نیتروژن دی اکسید و واکنش آن با نیتریک اسید و نیتریک اکسید، به صورت همزمان در فازهای گازی و مایع انجام می شوند، مطابق با معادلات (۴) و (۵). این واکنش ها، به شدت به فشار و دما بستگی دارند و فشارهای بالاتر و دماهای پایین تر را می طلبند.

واکنش (۵) حرارت زا است لذا همواره یک سیستم خنک کننده ی دائمی در جذب کننده لازم است. از آنجایی که تبدیل NO به NO2 در دماهای پایین مطلوب است، لذا این واکنش، تا زمانی انجام خواهد شد که گازها، از ستون جذب کننده خارج شوند. نیتریک اسید تولید شده در جاذب یا جذب کننده، حاوی اکسیدات نیتروژن نامحلول می باشد و بعدا توسط هوای ثانویه، بی رنگ و سفید خواهد شد.

۲-۳- فشار های متوسط، کارخانجات فشار یگانه

شکل ۱ نشان دهنده ی یک کارخانه ی معمولی می باشد که موارد زیر را شامل می شود:

بخش تبخیر آمونیاک

آمونیاک مایع از منبع، با استفاده از آب و میعانات گازی، تبخیر می شود و به شدت گرم می شود تا هیچ گونه آبی در آن وجود نداشته باشد.

بخش تصفیه ی آمونیاک

آمونیاک گازی، برای اینکه از هرگونه رسوب ناشی از تجهیزات استیل کربن، خالص شود، یک بار تصفیه می شود. برخی از کارخانجات، نیز از یک فیلتر مغناطیسی بر روی آمونیاک مایع استفاده می کنند.

بخش فیلتر هوا

هوای با درصد خلوص بالا، از طریق دو یا سه مرحله تصفیه کردن بدست می آید. در برخی از کارخانجات، یک تصفیه ی مازاد نیز بر مخلوط هوا و آمونیاک استفاده می شود.

بخش فشرده سازی هوا

یک کمپرسور هوا توسط گسترش دهنده ی گاز زائد و یک توربین خنک کننده ی بخار حرکت می کند.

بخش مخلوط کردن

کارخانجات مدرن، برای بدست آوردن مخلوط با کیفیت بالا، که برای حفظ عملیات با کیفیت کاتالیست ضروری است، از مخلوط کننده های استاتیک استفاده می کنند.

بخش رآکتور کاتالیستی

رآکتور کاتالیست، بدین منظور طراحی شده است که یک توزیع واحد و یکسانی از مخلوط هوا و آمونیاک در گازهای کاتالیست را بوجود آورد. حفظ دمای عملیات کاتالیست، برای انتشار NO، بسیار مهم است. این مهم از این طریق بدست می آید که نسبت هوا و آمونیاک تنظیم شود و اطمینان حاصل شود که میزان آمونیاک در هوا از کمترین حد انفجار عبور نکند.

بخش های بازیافت گرما

رآکتور کاتالیست معمولا به عنوان قسمت فوقانی محفظه، به بالا می آید که حاوی بخش اولیه ی بازیافت گرما است (گرم کننده ی بخار و تولید کننده بخار). مجموعه ای از مبدل های گرمای گاز به گاز، انرژی را از گاز خارج شده از دیگ جوشاننده، به گاز زائد منتقل می کند.

بخش خنک کننده

یک کندانسور خنک کننده، اطمینان می بخشد، اسید نیتریک که دما پس از بازیافت گرمای نهایی، به ۵۰ درجه سانتیگراد برسد. محلول اسید رقیق تشکیل می شود و جدا می شود و به برج جذب پمپاژ می شود.

بخش  جذب

طراحی های مدرن جذب از جریان برعکس با سینی های با کارآمدی بالا استفاده می کنند. فاصله ی سینی ها به تدریج و از پایین به بالا افزایش می یابد. در بسیاری از سینی ها از کویل های خنک کننده ی داخلی استفاده شده است تا گرمای واکنش را دفع نماید. بخش جذب شامل یک یا بیش از یک ستون در هر سری می باشد.

به قسمت فوقانی برج، آب تصفیه شده یا بخار فشرده شده، اسید نیتریک به عنوان جبران کننده، افزوده می شود. رسوب فرآیند حاصل از تولید آمونیاک نیترات را ممکن است پس از اسیدی شدن مورد استفاده قرار دهند. محلول اسیدی که از بخش جذب خارج می شود، یک محلول کاملا غنی از اکسید نیتروژن حل نشده است و به برج سفید کننده یا بی رنگ کننده عبور داده می شود و در این برج با یک جریان برعکس از هوای ثانویه برخورد می کند. هوای ثانویه و اکسیدات نیتروژن با گازهای خروجی از بخش خنک کننده مخلوط می شوند و به قسمت جذب بازیافت می شوند. گازی که از بخش جذب خارج می شود معمولا به گاز زائد معروف است.

بخش گسترش دهنده

گاز زائد ناشی از جذب، از طریق بازیافت گرما و بخش های گسترش دهنده، عبور داده می شود تا انرژی آنها بازیافت شود و سپس به استاک منتقل می شود.

بخش توربین بخار

گسترش دهنده، انرژی کافی برای به حرکت درآوردن کمپرسور هوا را تولید نمی کند. یک توربین بخار، با استفاده از بخشی از بخار گرم شده ی کارخانه، این کمبود را جبران می کند. در ضمن از این توربین بخار برای استارت آپ اولیه ی کارخانه نیز استفاده می شود. در برخی از کارخانجات، برای جبران کمبود انرژی از موتورهای برقی استفاده می کنند.

۲-۴- کارخانجات فشار دوگانه

در شکل ۲ یک کارخانه ی معمولی نشان داده شده است. تا بخش خنک کننده شبیه به کارخانجات فشار یگانه است. بخش های بعد از خنک کننده به شرح زیر می باشد:

بخش فشرده سازی NOx

در کارخانجات فشار دوگانه، گازهای خارج شده از بخش خنک کننده با هوا و اکسیدات نیتروژن ناشی از بی رنگ کردن محلول اسید، مخلوط می شود و به یک فشار بالاتر، فشرده می شود تا برای مرحله ی جذب آماده شود. گرمای فشرده سازی گازهای فشرده شده، از طریق بازیافت گرما، دفع می شود. و به گاز زائد یا آب تغذیه کننده ی دیگ جوشان تبدیل می شود.

بخش کننک کننده

دومین کندانسور خنک کننده، دمای گازها را تا ۵۰ درجه سانتی گراد کاهش می دهد و محلول اسید نیتریک تشکیل شده با محصول اسید، مخلوط می شود.

بخش جذب

محلول اسید نیتریک ناشی از بخش جذب، به یک ستونی با فشار تخلیه ی فشار هوا، منتقل می شود و در آنجا توسط یک جریان هوای ناشی از کمپرسور هوا، از نیتروژن اکسید، تصفیه می شود. هوا و نیتروژن اکسید به کمپرسور گاز NOx برگشت داده می شوند.

۲-۵- کارخانجات فشار بالا،  فشار یگانه  اسید نیتریک

یک کارخانه ی فشار بالا، فشار یگانه از لحاظ لای اوت، شبیه به کارخانه ی فشار متوسط، فشار یگانه است (شکل ۱ را مشاهده نمایید). تنها، پارامترهای فرآیند متفاوت است که آن هم بخاطر فشار بالاتر بخش عملیات است. تفاوت های اصلی عبارتند از:

  • دما و فشار کاتالیست عملیات بالاتر است و انشار NO کمتر است و مقدار بیشتری از کاتالیست از دست می رود.
  • فشار ورودی بیشتر به گسترش دهنده ی گاز، باعث بیشتر شدن دمای ورودی می شود و بنابراین انرژی بیشتری در گسترش دهنده، بازیافت می شود و توربین بخار کوچکتری لازم می شود.
  • فشار عملیات در جذب کننده بالاتر است و یک گاز زائد با محتوای کمتری از NOx بوجود می آید.

۳- توصیف تجهیزات ذخیره و انتقال

۳-۱- ذخیره ی نیتریک اسید

نیتریک اسید، را معمولا در مخازنی ذخیره می کنند که کفِ آن مسطح و قسمت فوقانی آن، مسقف باشد، این ذخایر از فولاد ضد زنگ آستنیتی کم کربن ساخته شده اند، و باید در مکان های قرار بگیرند که دارای امکانات مناسب نگهداری می باشد. سطح خرید اسید نیتریک موجود در مخزن را توسط شاخص سطح، کنترل و نظارت می کنند. یک نشتی به بیرون از مخزن باعث خروج شدن گازی می شود که بر اثر تکان خوردن مایع، و یا حرارت دیدن به وجود آمده است. معمولا مخزن را به زمین متصل می کنند.

۳-۲- تجهیزات انتقال و جابجایی نیتریک اسید

نیتریک اسید را با استفاده از تانکرهای ریلی، تانکرهای جاده ای و کشتی ها جابجا می کنند که البته جابجایی با کشتی کمتر رایج است. برای اطلاعات بیشتر در مورد نحوه ی جابجایی خرید نیتریک اسید به راهنمای EFMA مراجعه نمایید. جابجایی معمولا با پمپاژ یا از طریق جاذبه ی زمین صورت می گیرد. نباید برای خالی کردن نیتریک اسید، در حجم بالا، از فشار استفاده کرد. مواد پیشنهادی برای مخازن، تانکرها، محفظه ها، استیل ضدزنگ آستنیتکی کم کربن است.

۴- داده های محیط زیستی

۴-۱- انتشارات و پسماندها

۴-۱-۱- انتشارات گازی

۴-۱-۱-۱- گاز زائد

این انتشار دائمی است و به فرآیند بستگی دارد، گاز موجود در خروجی جذب کننده ممکن است با توجه به مقادیر زیر در طی عملیات پایدار، متغیر باشد:

معمولا در زمان استارت آپ و یا خاموش کردن، میزان NOx موجود در گاز زائد افزایش می یابد. در زمان اکسیداسیون آمونیاک، مقداری اکسید نیترات (N2O) تشکیل می شود. مقدارش به از طرف دیگر اسید نیتریک به شرایط احتراق (دما و فشار)، ترکیب کاتالیست و سن و طراحی سوزاننده بستگی دارد.

۴-۱-۱-۲- آب موجود در آمونیاک مایع (معمولا ۰٫۲%) در بخارساز آمونیاک، متراکم می شود و فشار رو به پایین دوره ای، باعث انتشار مختصر آمونیاک گازی می شود.

۴-۱-۲- پسماندهای مایع اسید نیتریک

۴-۱-۲-۱- دمیدن رو به پایین جوشاننده

محتوای نامحلول نمک موجود در آب جوشاننده، از طریق دمیدن رو به پایین آب در درام بخار، کنترل می شود.

۴-۱-۲-۲- دمیدن رو به پایین بخارساز آمونیاک

ایجاد آب در آمونیاک مایع در بخارساز، از طریق دمیدن رو به پایین دوره ای کنترل می شود.

۴-۱-۲-۳- تخلیص و نمونه گیری

برخی اوقات، از فرآیند تخلیص و نمونه برداری نیتریک اسید، انتشاراتی رخ می دهد.

۴-۱-۲-۴- روغن روان کننده

تعویض دوره ای روغن روان کننده در دستگاه های چرخنده مانند کمپرسورها، توربین ها و پمپ ها.

۴-۱-۳- پسماندهای جامد اسید نیتریک

۴-۱-۳-۱- کاتالیست اکسیداسیون آمونیاک

تعویض دوره ای کاتالیست لازم است به خاطر اینکه از بین می رود یا به تدریج باعث مسمومیت می شود.

۴-۱-۳-۲- گازهای حاصل از بازیابی کاتالیست (حوض و گیرنده)

تکه های باارزش متال حاصل از کاتالیست توسط گیرنده، محبوس می شوند و از آنجایی که کارآیی حوض کاهش می یابد، لذا، گیرنده لازم است که تعویض شود.

۴-۱-۳-۳- کاتالیست کاهش NOx

تعویض دوره ای کاتالیست به خاطر از دست دادن کارآیی.

۴-۱-۳-۴- کارتریج فیلتر

از آنجایی که ایجاد فشار در عناصر مختلفی که برای آمونیاک، هوا و تصفیه ی مخلوط هوا و آمونیاک استفاده می شود، کاهش می یابد، لذا تعویض دوره ای کارتریج لازم می شود.

۴-۱-۳-۵- رسوب جامد (ته نشین)

از برخی از قسمت های کارخانه ی تولید نیتریک اسید، می توان رسوب جامدی بازیافت کرد که حاوی مقدار قابل توجه ای از پلاتیونم است.

۴-۲- روش های کاهش پسماند اسید نیتریک

۴-۲-۱- انتشارات گازی

میزان NOx (اسید باعث تشکیل اکسیدات نیتروژن می شود) موجود در انتشارات گاز زائد، عامل محیطی اصلی در انتخاب فرآیند است. کمترین میزان انتشاری که توسط کارخانجات مدرن بدست آمده برابر است با:

  • در جذب با فشار متوسط ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ ppmv
  • در جذب با فشار بالا ۱۰۰ تا ۲۰۰ ppmv

میزان جذب، همچنین، تحت تاثیر سایر پارامترها مانند دمای آب خنک کننده، فناوری طراحی جذب کننده و فشار عملیات است.

در حالی که یک کارخانه ی مدرن با فشار دوگانه یا یک کارخانه ی فشار بالا، فشار یگانه (با جذب فشار بالا) ممکن است دارای حد قابل قبولی از انتشار باشد، سایر کارخانه هایی که از جذب فشار متوسط استفاده می کنند، اسید نیتریک حتما باید از یک سیستم کاهنده نیز استفاده کنند.

اکسیدات نیتروژن در گاز زائد شامل مواردی است از قبیل: دی نیتروژن مونواکسید (N2O، اکسید نیترات)؛ نیتروژن مونواکسید (NO، اکسید نیترات)؛ و نیتروژن دی اکسید (NO2، و دایمرهای آن، N2O4). وقتی که به NOx اشاره می شود، اکسید نیترات به طور خاص، محذوف می شود.

همین فناوری را می توان در کارخانجات فعلی و جدید برای کاهش میزان NOx به کار برد. همگی به وانکش های شیمیایی بستگی دارند.

۴-۲-۱-۱- اقدامی برای کاهش NOx در گاز زائد اسید نیتریک

جذب بیشتر توسط آب

این روش، صرفا روشی است که در کارخانجات نیتریک اسید، به فرآیند جذب افزوده شده است. میزانی NOx که از این روش می توان بدست آورد در جذب با فشار بالا برابر است با ۱۰۰ ppmv.

کاهش کاتالیستی غیر انتخابی (NSCR)

در این فرآیند، هیدروژن، گاز طبیعی یا نافتا با NOx ، و اکسیژن آزاد در گاز زائد در کاتالیست پلاتینوم، رادیوم یا پالادیوم واکنش می دهند. در ابتدا، نیترژن دی اکسید کاهش می یابد و اگر روند کاهش ادامه نیابد، فرآیند، صرفا، رنگ گاز را مطابق با واکنش های زیر تغییر می دهد و سفید می کند:

برای کاهش اکسیدات نیتروژن به نیتروژن، مقداری اضافی از عامل کاهنده لازم است. نتیجه ی این عمل ممکن است باعث ایجاد یک گاز با دمای بالا شود که حاوی متان، و نافتا و همچنین، در هنگام استفاده از هیدروکربن ها، انتشار کربن مونواکسید و هیدروکربات در جو شود:

گاز زائد ناشی از جذب کننده، باید گرم شود و با وجود هیدروژن حداقل به دمای ۳۰۰ درجه سانتی گراد، و با وجود متان، حداقل تا دمای ۵۵۰ درجه سانتی گراد برسد تا کاتالیست NSCR، یک عملیات کارآمدی را داشته باشد. گاز واکنشی با گاز زائد گرم شده، مخلوط می شود و مخلوط به رآکتوری منتقل می شود که حاوی بستر کاتالیست است.

مزایای روش NSCR:

  • کاهش قابل توجه N2O

معایب روش NSCR:

  • انتشار آمونیاک و همچنین کربن مونواکسید، کربن دی اکسید، و هیدروکربنات سوخته نشده [خام] در صورتی که از عامل هیدروکربن کاهنده استفاده شود.
  • دمای بسیار بالای گاز زائد، مگر اینکه از هدروژن به عنوان عامل کاهنده استفاده شده باشد.
  • غیر ممکن بودن استارت NSCR، مگر اینکه محتوای اکسیژن به ثبات رسیده باشد.
  • اگر کارخانه ی آمونیاک به دلیل نبود گاز سینتیزز تعطیل شود، استفاده از روش NCSR با هیدروژن غیرممکن می شود.
  • از آنجایی که یک گسترش دهنده ی گاز با دمای بسیار بالا، و بازسازی کامل سیستم بازیافت حرارت، مورد نیاز است، به همین دلیل سیستم، همیشه در دسترس نیست. به همین دلایل است که معمولا در کارخانجات جدید از فرآیند NSCR استفاده نمی شود.

کاهش کاتالیستی انتخابی (SCR)

در این روش، آمونیاک با اسید نیتریک و نیتروژن دی اکسید، اما با مقدار کمتری از اکسیژن، واکنش می دهد . واکنش ها عبارتند از:

از جمله کاتالیست هایی که می توان استفاده کرد عبارتند از وانادیوم پنتاکسید، پلاتینوم، آهن/کرومیوم اکسید و زیولیت. دمای عملیات معمولا بیشتر از ۲۰۰ درجه ی سانتی گراد و فشار عملیات، تاثیر ناچیزی بر کارآیی کلی دارد. نشت آمونیاک از بستر کاتالیست به کارآیی کاتالیست و دمای گاز بستگی دارد، ضمن اینکه گسترش دهنده باید به دلایل ایمنی، در دمای بالا نگه داشته شود.

گاز زائد ناشی از جذب کننده، برای اینکه عملیات کاتالیست SCR، به خوبی انجام شود، به کمترین دمای ممکن گرم می شود. گاز واکنشی با گاز زائد گرم شده، مخلوط می شود و مخلوط به رآکتوری که حاوی بستر کاتالیست است، منتقل می شود.

مزایای سیستم SCR:

  • آمونیاک به صورت آماده در کارخانه ی تولید اسید نیتریک ، در دسترس است.
  • میزان محتوای NOx کاهش می یابد.
  • اکسیژن مصرف نمی شود.
  • اگر از کاتالیست با کارآمدی بالا استفاده شود، هیچ گونه آلودگی مازادی بوجود نخواهد آمد.

معایب سیستم SCR:

  • دمای گاز زائد پس از گسترش دهنده باید بالا نگاه داشته شود تا از هرگونه رسوب نمک آمونیاک جلوگیری شود.
  • نمی توان از نشت مقدار کمی از آمونیاک جلوگیری کرد.
  • سیستم فقط زمانی روشن می شود که دما به اندازه ی کافی بالا باشد.

سیستم SCR ، علیرغم افزایش مصرف آمونیاک، از لحاظ اقتصادی نسبت به سایر فرآیندها، به صرفه تر است.

جذب در محلول هیدروکسید سدیم اسید نیتریک

اکسید نیتریک و نیتروژن دی اکسید، با تشکیل سدیم نیتریت، به مقدار مساوی در محلول هیدرواکسید سدیوم، جذب می شوند. نیتروژن دی اکسید مازاد به آهستگی واکنش می دهد و سدیم نیتریت و نیترات را تشکیل می دهد. با ایجاد یک شرایط مناسب برای فرایند، می توان به کاهش تقریبا محدودی دست یافت، اما این تکنیک تنها زمانی مناسب است که محلول نیتریت یا نیترات بوجود آمده را بتوان بعدا مورد استفاده قرار داد یا به نحوی که به محیط زیست آسیب نرساند، به دور ریخت.

بهترین فناوری های در دسترس

بهترین فناوری های دردسترس [BAT] برای کاهش NOx، دو روش جذب مجدد یا مازاد و کاهش کاتالییست انتخابی [SCR] معرفی شده اند.

مهمترین مسائل هنگام تاسیس یک کارخانه ی جدید نیتریک اسید، انتشار NOx و بازیافت انرژی است. بهینه سازی بین هزینه های سرمایه و هزینه های عملیاتی، با در نظر گرفتن محدودیت NOx 100ppmv، باید بر اساس ترکیبات زیر باشد:

  • فرآیند فشار یگانه، فشار بالا باید به همراه جذب با کارآیی بالا باشد که دیگر نیازی به فناوری کاهنده ی مازاد نباشد.
  • فرآیند فشار دوگانه باید به همراه جذب با کارآیی بالا باشد که دیگر نیاز به کاهنده ی مازاد نباشد.
  • فرآیند فشار دوگانه مرکب با فناوری SCR.
  • فشار متوسط، فرآیند فشار یگانه مرکب با فناوری SCR.

ملاحظات اقتصادی و فنی، عواملی خواهند بود که بر انتخاب یکی از دو روش جذب مجدد و SCR تاثیر خواهند گذاشت. در حال حاضر، فناوری SCR نسبت به فناوری NSCR، بیشتر مورد استفاده قرار گرفته است.

۴-۲-۱-۲- اقدامات کاهش N2O

در حال حاضر، در کارخانجات جدید، انتشارات N2O را می توان با استفاده از فناوری NSCR ، به میزان قابل توجه ای کاهش داد (پاراگراف ۴-۲-۱-۱ را مطالعه نمایید) و یا از طریق یک محفظه ی تجزیه که در سوزاننده تعبیه شده باشد نیز می توان این کار را انجام داد. به هر حال، این فناوری ها، به عنوان سیستم های Add-On نمی باشند و برای کارخانجات فعلی در دسترس نیستند.

فرآیند های Add-on برای کاهش انتشارات N2O از کارخانجات آدیپیک اسید بوجود آمده اند اما این فناوری ها در کارخانجات نیتریک اسید، قابل اجرا و کاربردی نیستند.

برنامه های تحقیقاتی موجود در صنایع پیش بینی می کنند که در ۵ تا ۱۰ سال آینده، فناوری هایی اختراع خواهند شد که میزان انتشارات N2O را تا حد زیادی کاهش می دهند.

۴-۲-۲-۱- دمیدن رو به پایین جوشاننده اسید نیتریک

این دیگ باید قبل از آزاد کردن، خنک و یا در صورت لزوم خنثی شود.

۴-۲-۲-۲- دمیدن رو به پایین بخارساز آمونیاک

این دمنده باید آمونیاک را بخار کند و آن را به فرآیند بازگرداند. روغن پسماند باقی مانده را باید مانند روغن های روان کننده، دوباره مورد استفاده قرار داد.

۴-۲-۲-۳- تخلیص و نمونه برداری

پسماندهای ناشی از تخلیص و نمونه برداری را باید جمع آوری کرد و دوباره به کارخانه تولید نیتریک اسید پمپاژ کرد.

۴-۲-۲-۴- روغن روان کننده

روغن روان کننده ناشی از دستگاه turbo-set را می توان سانتریفیوژ کرد تا میزان پسماند را به حداقل رساند. روغن های مصرف شده را می توان در برخی شرکت های خاص مورد بهره وری مجدد قرار داد.

۴-۲-۳- پسماند های جامد

۴-۲-۳-۱- کاتالیست  اکسیداسیون آمونیاک و گیرنده ی کاتالیست

اینها به صورت کامل توسط تولیدکنندگان گازپانسمان، مورد بهره وری مجدد قرار می گیرند و از متال های با ارزش بازیافت شده برای گازهای جدید استفاده می شود.

۴-۲-۳-۲- کاتالیست کاهش NOx

کاتالیست های مصرف شده را یا به تولید کننده برمی گردانند و یا به دور ریخته می شوند.

۴-۲-۳-۳- کارتریج فیلتر

کارتریج های استفاده شده را معمولا به دور می ریزند اما می توان آنها را پاک کرد و مجددا استفاده کرد.

۴-۲-۳-۴- رسوبات جامد اسید نیتریک

گرد و غبار کاتالیست در هر قطعه از تجهیزات به بیرون ریخته خواهد شد. رسوباتی که حاوی فلزات گرانبها هستند بازیافت می شوند و به چرخه ی فرآیند مجدد ارسال می شوند تا توسط تولید کنندگان گازپانسمان بازیافت شوند.

۵- نظارت بر انتشار اسید نیتریک

انتشار گاز زائد به جو باید تحت نظارت باشد بخاطر گازهایی مانند نیتروژن، مخصوصا NO، NO2، و N2O4. این گازهای را معمولا با نام NOx نامگذاری می کنند. ممکن است به صورت زیر نیز بیان شوند:

  • کیلوگرم NOx از تولید یک تن نیتریک اسید، در اینجا، NOx به صورت NO2 بیان شده است.
  • یا در واحد ppmv

معمولا این روش مناسب خواهد بود که میزان گاز زائد جریان را از طریق ارتباط دادن چگالی انتشارات به جرم انتشارات، محاسبه نماییم.

روش های نظارت و کنترل بسیاری وجود دارد، که فتومتری [نورسنجی] و نورتابی شیمیایی به عنوان رایج ترین روش ها، به کار برده می شوند. در هنگام واکنش بین خرید اسید نیتریک و ازون، نورتابی شیمیایی رخ می دهد و بنابراین دی اکسید نیتروژن باید توسط کاتالیست به اسید نیتریک تبدیل شود تا بتوان میزان آن را معین نمود. در شیوه ی فتومتریک هم چنین مشکلی رخ می دهد، هنگامی که فقط اکسید نیتریک یا دی اکسید نیتروژن اندازه گیری می شود و سایر ترکیبات معمولا همگی تبدیل می شوند.

اندازه گیری ها همیشه، دائمی نیستند اما از آنجایی که تغییر به آهستگی صورت می گیرد، لذا می توانیم بگوییم که دائمی هستند. باید مراقب بود که از تراکم آب در خطوط نمونه به شدت جلوگیری شود.

۶- خطرات عمده اسید نیتریک

تولید نیتریک اسید، از لحاظ دستورالعمل EU 82/501، خطرات عمده ای بوجود نمی آورد. موجودی آمونیاک معمولا به طور کلی بسیار ناچیز خواهد بود و لذا خطر خاصی را نخواهد داشت. اگر در یک کارخانه ی نیتریک اسید، انباری برای ذخیره ی امونیاک وجود داشته باشد، باید به کتابچه ی شماره ۱، EFMA مراجعه شود.

در طی تولید نیتریک اسید، ممکن است خطرات زیر رخ دهد:

  • خرابی تجهیزات / لوله کشی به علت خوردگی
  • خطر انفجار ناشی از مخلوط آمونیاک و هوا
  • انفجار نیتریت / نیترات نمک

۶-۱- خرابی لوله کشی و تجهیزات اسید نیتریک

با استفاده از استیل آستینیتیک ضدزنگ و نظارت و کنترل منظم شرایط می توان در جایی که ممکن است تراکم رخ دهد، از خوردگی جلوگیری کرد.

۶-۲- انفجار ناشی از مخلوط آمونیاک و هوا

نسبت امونیاک و هوا دائما کنترل می شود و از محدوده ی خطر، پایین تر نگاه داشته می شود. برای اینکه از ایمنی کامل، اطمینان حاصل شود، می توان از بسته شدن خودکار دریچه ی کنترلی آمونیاک و یا سوئیچ خاموش شدن خودکار، هنگامی که نسبت آمونیاک و هوا، بیش از حد افزایش می یابد، استفاده کرد.

 

۶-۳- انفجار نیتریت / نیترات نمک

هرگونه آمونیاک آزاد، در حضور گاز نیترات، باعث ایجاد رسوبی از نیتریت/نیترات در نطقه ی سرد خواهد شد. برای جلوگیری از این مشکل، می توان از شست و شوی موضعه ای و روش های عملیاتی مناسب استفاده کرد.

۷- بهداشت حرفه ای و ایمنی

مواد شیمیایی موجود در کارخانه ی تولید نیتریک اسید که باید در بهداشت حرفه ای و ایمنی به آنها توجه کرد عبارتند از: آمونیاک (به کتابچه ی شماره ۱ مراجعه شود)؛  اکسید نیتریک؛ دی اکسید نیتروژن؛ و نیتریک اسید. نیتریک اسید در تماس با تمامی قسمت های بدن، خاصیت خورندگی دارد، و ممکن است باعث عوارضی از قبیل خارش، سوختگی و بافت مردگی می شود. دی اکسید نیتروژن (NO2) سمی ترین مورد در بین اکسیدات نیتروژن است. حدودی که می توان در معرض ترکیبات وابسته به نیتریک اسید قرار گرفت در جدول زیر آمده است.

اطلاعات کامل در خصوص بهداشت و ایمنی در کاربرگ ایمنی بیان شده است که باید علاوه بر در دسترس بودن، همیشه به روز نیز باشد. اطلاعات عمومی محصول نیتریک اسید در پیوست ۲ بیان شده است.

۸- خلاصه ای از بهترین فناوری در دسترس (BAT) برای کنترل سطح انتشارات

۸-۱- میزان انتشاردر کارخانجات جدید

برای کارخانجات جدید در شرایط عملیاتی عادی، میزان انتشارات NOx (به جز N2O) اگر تا ۱۰۰ ppmvیعنی معال ۰٫۶۵ کیلوگرم NOx در یک تن  خرید نیتریک اسید با غلظت ۱۰۰ درصد، باشد، قابل قبول است.

۸-۲- میزان انتشارات در کارخانجات فعلی

در این کارخانجات به جز کارخانجاتی که قبلا به فناوریSCR مجهز شده اند، میزان انتشار قابل قبول برابر است با ۲۰۰  ppmv یعنی معادل ۱٫۴ کیلوگرم NOx در یک تن اسید نیتریک با غلظت ۱۰۰ درصد.

۸-۳- هزینه ی ابزارهای کنترل آلودگی

هزینه نهایی نصب یک واحد SCR در یک کارخانه ی جدید با ظرفیت تولید ۱۰۰۰ تن، تقریبا ۰٫۵  میلیون یورو یا قیمتی برابر با ۱٫۵ درصد از کل هزینه ی نهایی کارخانه تخمین شده است. این هزینه، شامل هزینه ی کاتالیست لازم برای واحد SCR می شود، و شامل کاتالیست لازم برای سایر بخش های کارخانه نمی شود. هزینه نهایی نصب واحد انتهای لوله برای یک کارخانه با ظرفیت ۱۰۰۰ تن، تقریبا بین ۱ تا ۲ میلیون یورو یا قیمتی برابر با ۳ تا ۶  درصد از کل هزینه ی کارخانه تخمین شده است. هزینه ی نهایی واحد SCR به شدت به نوع فرایندی بستگی دارد که در کارخانه تولید نیتریک اسید استفاده می شود. کاهش عادی NOx در گاز زائد با استفاده از SCR از میزان ۱۰۰۰  ppmv  به ۲۰۰  ppmv ، هزینه ای برابر با ۱٫۱ درصد به هزینه ی عملیاتی کارخانه اضافه خواهد کرد. هزینه ی تعمیر و نگهداری واحد SCR معمولا ۲٫۵ درصد از کل هزینه کل می باشد.