ES3060475T3

ES3060475T3 - Dual pressure system for producing nitric acid and method of operating thereof

Info

Publication number: ES3060475T3
Application number: ES22768823T
Authority: ES
Inventors: Bent Vigeland; Halvor Øien; Peter Fauconnier; Smet Andre De
Original assignee: Yara International ASA
Current assignee: Yara International ASA
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2022-08-25
Publication date: 2026-03-26
Anticipated expiration: 2042-08-25
Also published as: EP4392368C0; PL4392368T3; AU2022334886A1; EP4392368A1; CA3221602A1; EP4392368B1; US20240336481A1; WO2023025868A1; CO2024001279A2

Abstract

La presente divulgación describe un sistema para la producción de ácido nítrico a potencia reducida. Dicho sistema es una planta estándar de ácido nítrico de doble presión, caracterizada porque comprende además medios para dividir una corriente de gas residual en una primera corriente, en comunicación fluida con un gas rico en oxígeno aguas arriba de la unidad de mezcla de amoníaco, y una segunda corriente de gas residual. Asimismo, incluye medios para ajustar la cantidad de gas residual que se divide en ambas corrientes, de manera que no se requiere un compresor de aire para el funcionamiento de la planta de ácido nítrico. La presente divulgación también se refiere a un método para operar el sistema, al uso del sistema descrito para llevar a cabo dicho método y a un método para adaptar una planta estándar de ácido nítrico de doble presión al sistema descrito. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Sistema de doble presión para producir ácido nítrico y método de funcionamiento del mismo

[0005] Campo

[0006] La presente divulgación se refiere al campo de la producción de ácido nítrico en una planta de doble presión.

[0007] Introducción

[0008] El ácido nítrico puro es un líquido transparente, incoloro y con un olor fuerte. El ácido nítrico se produce en grandes cantidades principalmente por oxidación catalítica del amoníaco (proceso de Ostwald). El amoníaco se convierte en ácido nítrico en varias etapas. El amoníaco se oxida primero en un quemador de amoníaco sobre gasas de platino (comúnmente llamado convertidor de amoníaco) o bolas de cobalto, produciendo óxido nítrico (en esta divulgación también llamado monóxido de nitrógeno (NO)) y agua:

[0009] 4 NH<3>(g) 5 O<2>(g) → 4 NO (g) 6 H<2>O (g) (1)

[0010] El producto de reacción de (1), óxido nítrico, después del enfriamiento, se oxida a dióxido de nitrógeno (NO<2>) y luego a tetróxido de dinitrógeno N<2>O<4>(g) en una sección de oxidación:

[0011] 2 NO (g) O<2>(g) → 2 NO<2>(g) (2)

[0012] 2 NO<2>(g) → N<2>O<4>(g) (3)

[0013] El enfriamiento de los gases de óxido de nitrógeno se logra primero mediante el uso de un sistema de recuperación de calor residual que recupera el calor de la conversión de amoníaco en óxido nítrico, a continuación mediante el uso de un condensador más frío en el que el ácido nítrico condensado se separa de los gases de óxido nítrico, dióxido de nitrógeno y tetróxido de dinitrógeno y ácido nítrico, llamados colectivamente gases de NOx, y finalmente calentando el gas de cola liberado en la salida de la torre de absorción en la que se absorben los gases de NO<x>. Por absorción en agua, tras la compresión a través de un compresor de gas de NO<x>, el dióxido de nitrógeno y el tetróxido de dinitrógeno se convierten en ácido nítrico y óxido nítrico:

[0014] 3 NO<2>(g) H<2>O (I) → 2 HNO<3>(ac) NO(g) (4)

[0015] 3 N<2>O<4>(g) 2 H<2>O (I) → 4 HNO<3>(ac) 2 NO (g) (5)

[0016] Se obtiene ácido nítrico débil hasta un 68 % (azeótropo). Mediante un proceso de rectificación se puede aumentar la concentración de ácido nítrico hasta el 99 % de ácido nítrico concentrado. La reacción total viene dada por la siguiente fórmula:

[0017] NH<3>+ 2 O<2>→ HNO<3>+ H<2>O (6)

[0018] Las principales unidades de proceso en una planta de producción de ácido nítrico incluyen un convertidor de amoníaco (conversión de amoníaco en óxidos nítricos usando oxígeno sobre un catalizador adecuado), una sección de oxidación (conversión de óxido nítrico en dióxido de nitrógeno y tetróxido de nitrógeno), una unidad de absorción (para la absorción de gases de NO<x>en agua) y una unidad de blanqueo (eliminación de gases disueltos sin reaccionar, que contienen en particular NO<x>y gases, procedentes de la solución acuosa de ácido nítrico, que le dan su color marrón típico).

[0019] El proceso para la producción de ácido nítrico se puede diferenciar en un proceso de presión única (presión simple) y un proceso de doble presión (presión dividida).

[0020] En un proceso de doble presión, la unidad de absorción funciona a una presión de trabajo más alta que el convertidor de amoníaco. Los procesos modernos de doble presión cuentan con un convertidor de amoníaco de baja presión que funciona normalmente entre 2 y 6 bara y una unidad de absorción de alta presión que funciona entre 9 y 16 bara.

[0021] Un proceso de doble presión requiere un compresor de aire para alimentar aire a baja presión (que comprende aproximadamente un 21 % en volumen de oxígeno) al convertidor, y un compresor de gas de NO<x>para alimentar gases de NO<x>de alta presión a la unidad de absorción. La presión de trabajo de un compresor de aire es de 2 a 6 bara, inclusive, y la presión de trabajo de un compresor de gas de NO<x>es de 9 a 16 bara, inclusive.

[0022] La potencia de accionamiento del compresor de aire normalmente se origina a partir de una turbina de gas de cola y una turbina de vapor o de una fuente de alimentación tal como un motor eléctrico. Por consiguiente, el tren compresor de una planta de producción de ácido nítrico de doble presión normalmente comprende un compresor de aire, un compresor de gas de NO<x>, una turbina de gas de cola y una turbina de vapor o una fuente de alimentación tal como un motor eléctrico.

[0023] Más en detalle, haciendo referencia a la figura 1, una planta de doble presión y un proceso de acuerdo con la técnica anterior funcionan de la siguiente manera. El amoníaco gaseoso32, opcionalmente precalentado en una unidad de precalentamiento (no mostrada), se mezcla con aire comprimido34presurizado a baja presión mediante un compresor de aire36, en un aparato de mezcla35, y la mezcla resultante de aire enriquecido con amoníaco/oxígeno14se alimenta a un convertidor de amoníaco37, que funciona a baja presión, donde el amoníaco se oxida sobre un catalizador adecuado, obteniendo de este modo una mezcla de gas de NO<x>/vapor LP15, que comprende agua y óxido nítrico (NO). Se recupera el calor de la mezcla que sale del convertidor de amoníaco, después de lo cual la mezcla de gas de NO<x>/vapor se enfría posteriormente en un enfriador/condensador de gas38a una temperatura a la que el agua se condensa, y una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido17se separa de una corriente gaseosa de NO<x>22

. La corriente gaseosa de NO<x>22

se envía a un compresor de gas de NO<x>40

en donde su presión se eleva desde una presión baja a una presión alta, siendo aproximadamente igual a una unidad de absorción41, presión de funcionamiento y la corriente de gas de NO<x>presurizada24se envía al absorbedor a la unidad de absorción41. La mezcla acuosa de ácido nítrico diluido17se envía a la unidad de absorción41, comúnmente llamada torre de absorción. La corriente de gas de NO<x>presurizada24se oxida aún más para convertir aún más el NO en NO<2>y N<2>O<4>, se enfría en un enfriador/condensador de gas adicional39y a continuación se dirige a la torre de absorción41también. Dentro de la torre de absorción41, la corriente de gas de NO<x>presurizada24reacciona con agua para producir el gas de cola5y una corriente de ácido nítrico en bruto27que también contiene gas de NO<x>residual, que se alimenta a un blanqueador62. A continuación, el gas de NO<x>residual en la corriente de ácido nítrico en bruto27se elimina por arrastre con un medio gaseoso72, tal como un gas que contiene oxígeno o aire, dentro de la unidad blanqueadora62que funciona a baja presión; la unidad blanqueadora generalmente se hace funcionar aproximadamente a la misma presión que el convertidor de amoníaco. La potencia de accionamiento tanto del compresor de aire36como del compresor de gas de NO<x>40

se origina a partir de un expansor de gas de cola7y una turbina de vapor51o una fuente de alimentación tal como un motor eléctrico (no mostrado). El calor generado en el convertidor de amoníaco37se utiliza para calentar el gas de cola5en el intercambiador de calor de gas de cola43que comprende los intercambiadores de calor66y67, estando por tanto presente opcionalmente el calentador de gas de cola. El gas de cola5intercambia calor con la mezcla de gas de NO<x>/vapor15en el sistema de intercambio de calor43y se expande en el expansor de gas de cola7.

[0024] El aire utilizado para la oxidación del amoníaco se denomina comúnmente aire primario; el aire utilizado como medio de arrastre en la unidad de blanqueo se denomina comúnmente aire secundario.

[0025] De acuerdo con la técnica anterior, la modernización de las plantas de producción de ácido nítrico para aumentar su capacidad se basa comúnmente en el aumento de la cantidad de aire primario al reactor, lo que da lugar a un aumento proporcional de la cantidad de ácido nítrico producido.

[0026] El aumento de la cantidad de aire primario en el reactor implica la instalación de un nuevo compresor de aire o la modernización del existente. El aumento del aire primario también provoca que se procese posteriormente una mayor cantidad de gas en el compresor de gas de NO<x>. Esto implica la modernización adicional del compresor de gas de NO<x>o la instalación de uno nuevo, y la modificación o sustitución de las turbinas de gas de cola y/o de vapor y/o el motor eléctrico. De lo contrario, el compresor de gas de NOx alcanzaría fácilmente su límite de proceso, convirtiéndose de este modo en el cuello de botella de la planta.

[0027] Sin embargo, la modernización también tiene inconvenientes importantes. En primer lugar, implica unos costes elevados para la modificación o sustitución de los equipos existentes, es decir, el compresor de aire, el compresor de gas de NO<x>y las turbinas y el motor eléctrico correspondientes. Además, la modernización de los equipos también es técnicamente exigente, lo que dar lugar a largos tiempos de inactividad de la planta.

[0028] Otro problema relacionado con las plantas de producción de ácido nítrico es la gran cantidad de energía necesaria para hacer funcionar el compresor de aire. En consecuencia, se requiere una gran cantidad de energía para alcanzar el rendimiento de producción de ácido nítrico objetivo.

[0029] Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema y un método para hacer funcionar el sistema que permita la reducción o incluso la supresión de energía requerida para hacer funcionar el compresor de aire en una planta de ácido nítrico doble.

[0030] Antecedentes de la técnica anterior

[0031] En el documento CN110540178A (China Chengda Engineering Co Ltd, 2019), se divulga un proceso para producir ácido nítrico. El ácido nítrico se produce mediante un método de presión media, que se caracteriza por que comprende las siguientes etapas: la presión de oxidación y absorción de amoníaco es de 0,5-0,6 MPa; permitir que el gas de cola que sale de la torre de absorción pase a través de un dispositivo de tratamiento de adsorción por oscilación de temperatura (TSA) de tamiz molecular de carbono para reducir el contenido de óxidos de nitrógeno en el gas de cola a menos de 100 mg/Nm<3>; el aire de proceso del compresor de aire se utiliza como gas de desorción de regeneración del dispositivo de tratamiento de adsorción por oscilación de temperatura de tamiz molecular de carbono, y el gas de desorción de regeneración que contiene el óxido de nitrógeno puede devolverse al reactor de oxidación de amoníaco para su reutilización; añadir una capa de catalizador de descomposición de N<2>O en el reactor de oxidación para reducir el contenido de N<2>O a50-100 PPM a través de la reacción; la torre de blanqueo de ácido nítrico está dispuesta en la parte inferior de la torre de absorción, y las dos torres están integradas, de modo que se acorta el flujo de proceso y se reduce la inversión en equipos. Sin embargo, con respecto a la cantidad de aire comprimido por el compresor de aire, se comprime la misma cantidad de aire que en ausencia de la unidad de TSA: en presencia de la unidad de TSA, la cantidad de aire comprimido se divide inicialmente entre la unidad de TSA y el reactor de oxidación de amoníaco directamente y, al final, como la cantidad de aire comprimido que sale de la unidad de TSA también se dirige al reactor de oxidación de amoníaco, la cantidad total de aire comprimido por el compresor de aire termina en el reactor de oxidación de amoníaco.

[0032] En el documento WO2018/162150A1 (Casale SA, 13 de septiembre de 2018) se propone una solución para superar los inconvenientes de la modernización. El documento WO2018162150A1 divulga una planta de doble presión para la producción de ácido nítrico que comprende un reactor que proporciona un efluente gaseoso que contiene óxidos de nitrógeno, una unidad de absorción en la que los óxidos de nitrógeno reaccionan con agua para proporcionar ácido nítrico en bruto y, la unidad de absorción que funciona a una presión mayor que la presión del reactor, un compresor que eleva la presión del efluente del reactor a la presión de la unidad de absorción, comprendiendo también la planta una primera unidad de blanqueo de alta presión (HP) y una segunda unidad de blanqueo de baja presión (LP), separando la primera unidad de blanqueo HP por arrastre con aire el gas de NO<x>de la corriente de salida de la unidad de absorción, proporcionando de este modo una corriente de ácido nítrico parcialmente separado por arrastre y una corriente de aire cargada de óxidos de nitrógeno, alimentándose la primera a la segunda unidad de blanqueo LP y reciclándose la última a la sección de oxidación, aguas arriba del compresor de gas de NO<x>. También se proporciona un compresor de aire adicional que suministra aire a la primera unidad blanqueadora HP. Por lo tanto, se requiere energía para hacer funcionar una primera unidad blanqueadora de HP a alta presión y a continuación reciclar gases de NO<x>al lado de entrega del compresor de gas de NO<x>. Se conocen otras plantas para producir ácido nítrico a partir de los documentos DE102013004341A y US6264910B.

[0033] Por lo tanto, sigue existiendo la necesidad de un proceso y una configuración de planta correspondiente para minimizar o incluso suprimir la cantidad de energía requerida para hacer funcionar el compresor de gas de NO<x>y, preferentemente, también el compresor de aire, con el fin de evitar cuellos de botella en el rendimiento de producción de ácido nítrico asociado con esos compresores.

[0034] Resumen

[0035] En un aspecto de la divulgación, se divulga una planta de producción para producir ácido nítrico con un consumo de energía reducido y emisiones reducidas, que comprende, opcionalmente, una fuente de aire presurizado en comunicación fluida con la planta de producción. El sistema comprende:

[0036] • una fuente de un gas rico en oxígeno, particularmente una fuente de gas rico en oxígeno presurizado, tal como un electrolizador de agua a alta presión;

[0037] • un aparato de mezcla aguas abajo de la fuente de gas rico en oxígeno, para mezclar un primer gas que contiene oxígeno con una corriente de gas de amoníaco, para producir una mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno;

[0038] • un convertidor de amoníaco, particularmente que puede funcionar a una presión igual o superior a P1 e inferior a P2, para oxidar el amoníaco en la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno, para producir una mezcla de gas de NOx/vapor que comprende agua y óxido nítrico;

[0039] • un medio para regular la concentración de amoníaco y/o de oxígeno en el convertidor de amoníaco, particularmente un medio para controlar el flujo del gas rico en oxígeno y/o un medio para controlar el flujo de la corriente de gas de amoníaco, para mantener la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco dentro del convertidor de amoníaco en una proporción de al menos 1,2;

[0040] • un primer enfriador/condensador de gas aguas abajo del convertidor de amoníaco, para producir una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido y una corriente gaseosa de NO<x>;

[0041] • un compresor de gas de NO<x>para comprimir la corriente gaseosa de NO<x>, para producir una corriente de gas de NO<x>comprimida a una presión P2;

[0042] • una torre de absorción para absorber los gases de NO<x>de la corriente de gas de NO<x>comprimido en agua, para producir una corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual, y un gas de cola que comprende gases de NO<x>, que comprende una salida de gas de cola de la torre de absorción para evacuar el gas de cola;

[0043] • un sistema de intercambio de calor ubicado aguas arriba del enfriador/condensador de gas para intercambiar calor entre la mezcla de gas de NO<x>/vapor y el gas de cola, en particular para calentar una corriente de gas de cola con el calor procedente del gas de NOx/vapor proveniente del convertidor de amoníaco;

[0044] • un segundo enfriador/condensador de gas para separar y condensar el vapor de la corriente de gas de NOx comprimida, particularmente antes de que la corriente de gas de NOx comprimida se proporcione a la torre de absorción.

[0045] • un suministro para un segundo gas que contiene oxígeno que tiene (i) una presión igual o superior a P1 y hasta Pc, para suministrar oxígeno aguas abajo del convertidor de amoníaco y aguas arriba del compresor de gas de NOx, o (ii) una presión superior a P2, para suministrar oxígeno a la corriente de gas de NOx comprimida,

[0046] • un medio para controlar el flujo del segundo gas que contiene oxígeno, de modo que una corriente de gas de cola contenga al menos el 0,5 % en volumen de oxígeno; y

[0047] • un primer medio de liberación de presión, en particular un expansor de gas de cola, ubicado aguas abajo del sistema de intercambio de calor, para expandir una corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción, para producir un primer gas de cola expandido a una presión igual o superior a P1 e inferior a P2, en donde el primer medio de liberación de presión, en particular el expansor de gas de cola, puede energizar al menos parcialmente el compresor de gas de NO<x>;

[0048] caracterizado porque la planta de producción comprende además:

[0049] • un medio para dividir un gas de cola en una primera corriente de gas de cola y una segunda corriente de gas de cola, en donde el primer gas de cola está en comunicación fluida con el gas rico en oxígeno, particularmente en donde la primera corriente de gas de cola tiene una presión igual o superior a P1 y hasta P2, y en donde la mezcla del gas rico en oxígeno y la primera corriente de gas de cola proporciona el primer gas que contiene oxígeno.

[0050] Los inventores han descubierto que, en lugar de suministrar continuamente aire comprimido proporcionado por un compresor de aire como aire primario a la unidad de mezcla, es posible recircular la primera corriente de gas de cola proporcionada por el medio para dividir a una presión P1, particularmente cuando se combina, al mismo tiempo, con proporcionar de oxígeno, particularmente oxígeno presurizado, al sistema. Por lo tanto, solo es necesario suministrar aire comprimido o presurizado para iniciar el proceso, en particular para presurizar la planta o el sistema en el arranque, pero ya no después de que haya comenzado la producción de gas de cola. Por lo tanto, no se necesita un compresor de aire para hacer funcionar la planta de ácido nítrico. En este contexto, un compresor de aire adecuado para presurizar la planta tiene una capacidad de aproximadamente 2.000 a 19.000 m<3>/h, que es mucho menor que un compresor de aire para hacer funcionar una planta de ácido nítrico de la técnica anterior, con una capacidad de al menos 300.000 m<3>/h. En una planta de ácido nítrico de doble presión, el gas de cola tiene una presión superior a P1 y, por lo tanto, se puede usar un primer medio de liberación de presión, tal como un expansor de gas de cola, para expandir una corriente de gas de cola a una presión P1. Además, un primer gas rico en oxígeno que tiene una presión igual o superior a P1 y hasta P2 y un segundo gas rico en oxígeno que tiene una presión superior a P2, proporcionan oxígeno al convertidor de amoníaco y a la torre de absorción, respectivamente, de modo que, en ausencia del aire primario y secundario proporcionado por el compresor de aire, la concentración de oxígeno en el convertidor de amoníaco y en la torre de absorción es similar a la de una planta de ácido nítrico de doble presión estándar.

[0051] En ausencia de un compresor de aire y con la primera corriente de gas de cola recirculándose en el sistema, no solo se reduce la demanda de energía del sistema, sino que también se reducen las emisiones de NO<x>que salen del sistema. Por lo tanto, el tamaño de la unidad de tratamiento para tratar dichas emisiones de NO<x>se reduce con respecto al tamaño de la planta de ácido nítrico de doble presión estándar correspondiente. El sistema de la presente divulgación consigue así una reducción significativa de energía junto con una reducción de la superficie ocupada por la planta y la simplificación del sistema, mediante la retirada del compresor de aire y la reducción del tamaño del expansor de gas de cola. Además, el suministro separado de oxígeno presurizado o de gas rico en oxígeno garantiza una conversión óptima de amoníaco en óxido nítrico.

[0052] En una realización de acuerdo con la planta de producción de la divulgación, el sistema comprende además uno o más de:

[0053] • una turbina de vapor, en donde la turbina de vapor puede energizar al menos parcialmente el compresor de gas de NO<x>;

[0054] • un intercambiador de calor para intercambiar calor entre el primer gas de cola expandido y una corriente de gas de cola más fría, en donde el primer gas de cola expandido sale del intercambiador de calor particularmente a una temperatura por debajo de 300 °C, y en donde el medio para dividir está situado aguas abajo del intercambiador de calor y en comunicación fluida con el primer gas de cola expandido;

[0055] • una unidad de tratamiento de eliminación de NO<x>; y

[0056] • un segundo medio de liberación de presión para expandir la segunda corriente de gas de cola a presión atmosférica, para producir un segundo gas de cola expandido.

[0057] En una realización de acuerdo con la planta de producción de la divulgación, el sistema comprende además un blanqueador para blanquear la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NOx residual, para proporcionar una corriente de ácido nítrico blanqueado, que tiene una entrada para un gas de blanqueo rico en oxígeno, y una salida para gases de escape en comunicación fluida con cualquier corriente de gas aguas abajo del convertidor de amoníaco y aguas arriba del compresor de gas de NOx si el blanqueador funciona a una presión igual o superior a P1 y hasta igual a P2, o en comunicación fluida con cualquier corriente aguas abajo del compresor de gas de NOx y aguas arriba de la torre de absorción si el blanqueador funciona a una presión superior a P2, de modo que el suministro para el segundo gas que contiene oxígeno proviene al menos parcialmente de los gases de escape.

[0058] En una realización de acuerdo con la planta de producción de la divulgación, parte del gas rico en oxígeno o parte del primer gas que contiene oxígeno o parte del gas de cola, está en comunicación fluida con la entrada del blanqueador, de modo que el gas de blanqueamiento rico en oxígeno es proporcionado al menos parcialmente por parte del gas rico en oxígeno, por parte del primer gas que contiene oxígeno o por parte de una corriente de gas de cola.

[0059] En una realización de acuerdo con la planta de producción de la divulgación, el sistema comprende además una corriente de un segundo gas que contiene oxígeno en comunicación fluida directa con cualquier corriente de gas de cola, particularmente una corriente de gas rico en oxígeno presurizado en comunicación fluida directa con cualquier corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción o aguas arriba del primer medio de liberación de presión.

[0060] En una realización de acuerdo con la planta de producción de la divulgación, el gas rico en oxígeno, el segundo gas que contiene oxígeno, el gas de blanqueo rico en oxígeno y los gases de escape del blanqueador son proporcionados al menos parcialmente por un electrolizador de agua, particularmente un electrolizador de agua a alta presión.

[0061] En una realización de acuerdo con la planta de producción de la divulgación, la comunicación fluida entre la fuente de aire presurizado y el sistema está en comunicación fluida directa con el gas rico en oxígeno.

[0062] En un aspecto de la divulgación, se divulga un método para producir ácido nítrico con un consumo de energía reducido y emisiones reducidas, en una planta de producción de acuerdo con la planta de producción de la divulgación. El método comprende las etapas de:

[0063] antes de la etapa c), proporcionar o preparar un gas rico en oxígeno y un primer gas que contiene oxígeno, y proporcionar una corriente de gas de amoníaco;

[0064] c) suministrar la corriente de gas de amoníaco y un primer gas que contiene oxígeno al aparato de mezcla, produciendo de este modo la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno;

[0065] d) oxidar el amoníaco en la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno en el convertidor de amoníaco, particularmente a una presión igual o superior a P1 e inferior a P2 y a una temperatura que varía de 800 a 950 °C, produciendo de este modo la mezcla gaseosa de gas de NOx/vapor, que comprende agua y óxido nítrico;

[0066] e) enfriar el gas de NOx en la mezcla gaseosa de gas de NOx/vapor en el sistema de intercambio de calor y en el primer condensador/enfriador de gas, produciendo de este modo una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido y una corriente gaseosa de NOx;

[0067] f) comprimir la corriente gaseosa de NO<x>en el compresor de gas de NO<x>, proporcionando de este modo la corriente de gas NOx comprimida presurizada que tiene una presión P2;

[0068] g) absorber la corriente gaseosa presurizada de NO<x>en la torre de absorción, proporcionando de este modo la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual y el gas de cola que comprende gases de NO<x>;

[0069] h) calentar el gas de cola en el sistema de intercambio de calor, con el calor procedente de la mezcla de gas de NO<x>/vapor proveniente del convertidor de amoníaco, particularmente a una temperatura que varía de 150 a 650 °C;

[0070] i) enfriar la corriente de gas de NOx presurizada en el segundo enfriador/condensador de gas, proporcionando de este modo una corriente de gas de NO<x>presurizada, particularmente que tiene una temperatura que varía de 20 a 60 °C; y

[0071] j) expandir al menos parte del gas de cola obtenido en la etapa h) en un primer medio de liberación de presión, proporcionando de este modo un primer gas de cola expandido;

[0072] caracterizado por que el método comprende además las etapas de:

[0073] k) dividir una corriente de gas de cola con un primer medio para dividir en una primera corriente de gas de cola y una segunda corriente de gas de cola, y mezclar la primera corriente de gas de cola con el gas rico en oxígeno, proporcionando de este modo el primer gas que contiene oxígeno;

[0074] m) ajustar el flujo del gas rico en oxígeno que se está mezclando en la etapa k) o el flujo de la corriente de gas de amoníaco, de modo que la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco en la entrada del convertidor de amoníaco se mantenga en una proporción de al menos 1,2 o al menos 1,25, particularmente entre 1,2 y 9 o entre 1,25 y 9; y

[0075] q) ajustar el flujo del gas rico en oxígeno a una presión igual o superior a P1 y hasta P2 aguas arriba del compresor de gas de NO<x>, o a una presión superior a P2 aguas abajo del compresor de gas de NO<x>, de modo que la concentración de oxígeno en una corriente de gas de cola se mantenga en una concentración de al menos el 0,5 % en volumen.

[0076] En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, la primera corriente de gas de cola, particularmente la primera corriente de gas de cola expandida, mezclada en la etapa k) se obtiene particularmente después de la etapa j), y en donde el método comprende además las etapas de:

[0077] s) particularmente antes de la etapa k), calentar, en el intercambiador de calor, una corriente de gas de cola que es más fría que el primer gas de cola expandido con el primer gas de cola expandido, llevando de este modo el primer gas de cola expandido a una temperatura por debajo de 300 °C, en particular antes de la etapa k), calentar, en el intercambiador de calor el gas de cola obtenido en la etapa g) con el primer gas de cola expandido obtenido en la etapa j), llevando de este modo el gas de cola que se va a mezclar en la etapa k) a una temperatura por debajo de 300 °C;

[0078] t) tratar la corriente de gas de cola, particularmente obtenida en la etapa s, en la unidad de tratamiento de eliminación de NO<x>;

[0079] u) expandir la segunda corriente de gas de cola en el segundo medio de liberación de presión, proporcionando de este modo el segundo gas de cola expandido; y

[0080] v) recuperar al menos parte del vapor generado en el convertidor de amoníaco en la turbina de vapor.

[0081] En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además la etapa de: w) blanquear la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual en el blanqueador, produciendo de este modo la corriente de ácido nítrico blanqueado.

[0082] En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además la etapa de: w1) suministrar parte del gas rico en oxígeno o parte del primer gas que contiene oxígeno obtenido en la etapa k) o parte del gas de cola obtenido en la etapa g), a la entrada del blanqueador en la etapa w).

[0083] En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además la etapa de:

[0084] x) suministrar una corriente de un gas rico en oxígeno, particularmente como una corriente de un gas rico en oxígeno presurizado, a una corriente de gas de cola, particularmente a una corriente de gas de cola aguas arriba del primer medio de liberación de presión.

[0085] En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además las etapas de: y) hacer funcionar el electrolizador de agua, produciendo de este modo gas de oxígeno, en particular hacer funcionar un electrolizador de agua a alta presión, produciendo de este modo gas de oxígeno presurizado; y z) proporcionar, a partir del oxígeno producido por el electrolizador de agua en la etapa y), al menos parte del gas rico en oxígeno, el segundo gas que contiene oxígeno, el gas de blanqueo rico en oxígeno y los gases de escape del blanqueador.

[0086] En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, en la etapa a), el aire presurizado se suministra en la corriente en comunicación fluida directa con el gas rico en oxígeno.

[0087] En un aspecto de la divulgación, se divulga el uso de la planta de producción de la divulgación para realizar el método de la divulgación.

[0088] En un aspecto de la divulgación, un método para modernizar una planta de producción (existente) para producir ácido nítrico, en donde la planta de producción (existente) comprende:

[0089] • un compresor de aire para proporcionar una corriente de aire comprimido;

[0090] • un aparato de mezcla, para mezclar la corriente de aire comprimido con una corriente de gas de amoníaco, para producir una mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno;

[0091] • un convertidor de amoníaco que puede funcionar a una presión igual o superior a P1 pero inferior a P2, para oxidar el amoníaco en la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno, para producir una mezcla de gas de NO<x>/vapor, que comprende agua y óxido nítrico;

[0092] • un primer enfriador/condensador de gas, aguas abajo del convertidor de amoníaco, para producir una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido y una corriente gaseosa de NO<x>;

[0093] • un compresor de gas de NO<x>para comprimir la corriente gaseosa de NO<x>, para producir una corriente de gas de NOx presurizada a una presión P2;

[0094] • una torre de absorción para absorber los gases de NO<x>procedentes de la corriente de gas de NO<x>presurizada en agua, para producir una corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual y un gas de cola que comprende gases de NO<x>;

[0095] • un sistema de intercambio de calor para intercambiar calor entre la mezcla de gas de NO<x>/vapor y el gas de cola, particularmente para calentar una corriente de gas de cola con el calor procedente de la mezcla de gas de NOx/vapor proveniente del convertidor de amoníaco;

[0096] • un segundo enfriador/condensador de gas para separar y condensar el vapor de la corriente de gas de NO<x>comprimida entre el compresor de NOx y la torre de absorción, y

[0097] • un expansor de gas de cola para expandir una corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción, para producir un gas de cola expandido a una presión P1, en donde el expansor de gas de cola puede energizar al menos parcialmente el compresor de gas de NO<x>

[0098] en una planta de producción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende las etapas de:

[0099] • introducir una fuente de aire presurizado en comunicación fluida con la planta de producción;

[0100] • introducir un suministro o fuente de un gas rico en oxígeno, tal como un electrolizador de agua a alta presión, que proporcione parte de un primer gas que contiene oxígeno, aguas arriba de y en comunicación fluida con el aparato de mezcla;

[0101] • introducir un medio para regular la concentración de amoníaco y/u oxígeno en el convertidor de amoníaco, particularmente un medio para controlar el flujo del gas rico en oxígeno o el flujo del primer gas que contiene oxígeno y/o un medio para controlar el flujo de la corriente de gas de amoníaco, para mantener la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco dentro del convertidor de amoníaco en una proporción de al menos 1,2 o al menos 1,25, particularmente entre 1,2 y 9 o entre 1,25 y 9;

[0102] • introducir un suministro de un segundo gas que contiene oxígeno, que tiene (i) una presión igual o superior a P1 y hasta P2 para suministrar oxígeno aguas arriba del compresor de gas de NOx, o (ii) una presión superior a P2, para suministrar oxígeno a la corriente de gas de NOx comprimida, de modo que una corriente de gas de cola contenga al menos el 0,5 % en volumen de oxígeno;

[0103] • introducir medios para dividir una corriente de gas de cola en una primera corriente de gas de cola y una segunda corriente de gas de cola, en donde la primera corriente de gas de cola tiene una presión igual o superior a P1 y hasta P2, y está en comunicación fluida con el gas rico en oxígeno, el cual, al mezclarse con el gas rico en oxígeno, proporciona el primer gas que contiene oxígeno;

[0104] • particularmente, introducir medios para ajustar la cantidad de gas de cola que se está dividiendo en la primera corriente de gas de cola y la segunda corriente de gas de cola; y

[0105] • retirar el compresor de aire.

[0106] Lista de figuras

[0107] Figura 1:Planta de ácido nítrico de acuerdo con la técnica anterior.

[0108] Figura 2A:Una realización de una planta de ácido nítrico de acuerdo con la divulgación, en donde la segunda corriente de gas que contiene oxígeno68tiene una presión igual o superior a P1 e inferior a P2, y se proporciona aguas arriba del compresor de gas de NOx.

[0109] Figura 2B:Una realización de una planta de ácido nítrico de acuerdo con la divulgación, que comprende un blanqueador de baja presión, en particular con una presión igual o superior a P1 y hasta P2, en donde los gases de escape del blanqueador77se proporcionan aguas arriba del compresor de gas de NOx.

[0110] Figura 2C:Una realización de una planta de ácido nítrico de acuerdo con la divulgación, en donde la segunda corriente de gas que contiene oxígeno68tiene una presión igual o superior a P2, y se proporciona aguas abajo del compresor de gas de NOx, entre el compresor de gas de NOx y el absorbedor.

[0111] Figura 2D:Una realización de una planta de ácido nítrico de acuerdo con la divulgación, que comprende un blanqueador a alta presión, en particular con una presión igual o superior a P2, en donde los gases de escape del blanqueador77se proporcionan aguas abajo del compresor de gas de NOx, entre el compresor de gas de NOx y el absorbedor.

[0112] Tabla de números

[0114]

[0115]

[0118] Descripción detallada

[0119] A lo largo de la descripción y las reivindicaciones de esta memoria descriptiva, las palabras "comprenden" y variaciones de la misma significan "incluyendo pero sin limitarse a", y no pretenden (y no lo hacen) excluir otras fracciones, aditivos, componentes, números enteros o etapas. A lo largo de la descripción y las reivindicaciones de esta divulgación, el singular abarca el plural a menos que el contexto requiera lo contrario. En particular, cuando se utiliza el artículo indefinido, la divulgación debe entenderse como contemplando tanto la pluralidad como la singularidad, a menos que el contexto requiera lo contrario.

[0120] Los rasgos característicos, números enteros, características, compuestos, fracciones químicas o grupos descritos junto con un aspecto, realización o ejemplo particular de la divulgación deben entenderse como aplicables a cualquier otro aspecto, realización o ejemplo descrito en el presente documento a menos que sean incompatibles con ellos. Todos los rasgos característicos divulgados en esta divulgación (incluyendo la descripción, las reivindicaciones, el resumen y el dibujo), y/o todas las etapas de cualquier método o proceso así divulgado, pueden combinarse en cualquier combinación, excepto combinaciones en las que al menos algunos de dichos rasgos característicos y/o etapas sean mutuamente excluyentes. La divulgación no se limita a los detalles de ninguna de las realizaciones anteriores. La divulgación se extiende a cualquier novedad, o cualquier combinación novedosa, de los rasgos característicos divulgados en esta divulgación (incluyendo la descripción, las reivindicaciones, el resumen y el dibujo), o a cualquier novedad, o cualquier combinación novedosa, de las etapas de cualquier método o proceso así divulgado.

[0121] La enumeración de valores numéricos mediante intervalos de cifras comprende todos los valores y fracciones en estos intervalos, así como los valores extremos citados. Los términos "que varía de... a..." o "varía de... a..." o "hasta" como se usan cuando se hace referencia a un intervalo para un valor medible, tal como un parámetro, una cantidad, un período de tiempo y similares, tienen como objetivo incluir los límites asociados al intervalo que se divulga.

[0122] Cuando el término "aproximadamente" se aplica a un valor particular o a un intervalo, el valor o intervalo se interpreta como tan preciso como el método utilizado para medirlo.

[0123] Como se define en el presente documento, un gas rico en oxígeno es un gas que comprende más del 21 % en volumen de oxígeno, más en particular más del 30 % en volumen, más del 35 % en volumen, más del 40 % en volumen, más del 50 % en volumen, más del 60 % en volumen, más del 70 % en volumen, más del 80 % en volumen, más del 90 % en volumen, más del 95 % en volumen, más del 98 % en volumen y más del 99 % en volumen, más en particular el 100 % en volumen de oxígeno. Dicho gas rico en oxígeno puede proporcionarse, por ejemplo, mediante una unidad de separación de aire o un electrolizador de agua.

[0124] Como se define en el presente documento, un gas rico en oxígeno presurizado es un gas que tiene una presión que varía de 9 a 30 bara, preferentemente de 15 a 30 bara, y que comprende más del 21 % en volumen de oxígeno, más en particular más del 30 % en volumen, más del 35 % en volumen, del 40 % en volumen, más del 50 % en volumen, más del 60 % en volumen, más del 70 % en volumen, más del 80 % en volumen, más del 90 % en volumen, más del 95 % en volumen, más del 98 % en volumen y más del 99 % en volumen, más en particular el 100 % en volumen de oxígeno.

[0125] Como se define en el presente documento, el aire es aire ambiente que tiene presión atmosférica.

[0126] Como se define en el presente documento, el vapor es vapor de agua.

[0127] Como se define en el presente documento, el término "flujo" se refiere a un flujo volumétrico o a un flujo másico. La presente divulgación se refiere, en general, a métodos y sistemas de doble presión para producir ácido nítrico, que normalmente funciona a dos presiones, P1 y P2. Normalmente, P1 varía de 2 a menos de 6 bara y P2 varía de 6 a 16 bara.

[0128] La presente divulgación se refiere, en general, a un sistema y método de doble presión para la producción de ácido nítrico con importantes ganancias en comparación con los sistemas y métodos convencionales, en donde el aire primario y/o secundario convencional que consiste en aire presurizado, proporcionado por un compresor de aire con una capacidad típica de al menos 300.000 m<3>/h, se reemplaza por la combinación de (i) gas de oxígeno o un gas rico en oxígeno, en particular un gas de oxígeno o gas rico en oxígeno presurizado, tal como el producido por un electrolizador de agua a alta presión como se analiza más adelante; y (ii) una corriente de gas de cola recirculada, eliminando de este modo la necesidad de un compresor de aire para generar aire primario y/o secundario comprimido. Dicho de otro modo, en el sistema y los métodos para la producción de ácido nítrico de acuerdo con la presente divulgación:

[0129] (i) gas de oxígeno o un gas rico en oxígeno, en particular un gas de oxígeno o gas rico en oxígeno presurizado, tal como el producido por un electrolizador de agua a alta presión, se usa (a) tras mezclarlo con parte de la corriente de gas de cola, para obtener una primera corriente de gas que contiene oxígeno, que se mezcla con una corriente de gas de amoníaco y posteriormente se proporciona al convertidor de amoníaco; y (b) se usa para proporcionar una segunda corriente de gas que contiene oxígeno aguas abajo del convertidor de amoníaco, tal como una segunda corriente de gas que contiene oxígeno que se mezcla con una corriente de gas que contiene NOx aguas abajo del convertidor de amoníaco, tal como entre el convertidor de amoníaco y el compresor de NOx o entre el compresor de NOx y el absorbedor, y/o que se usa como gas de arrastre en un blanqueador, en donde, en particular, los gases de escape del blanqueador que contienen oxígeno se mezclan posteriormente con una corriente de gas que contiene NOx entre el convertidor de amoníaco y el absorbedor; y

[0130] (ii) el gas de cola que sale del absorbedor se divide en una primera corriente de gas de cola y una segunda corriente de gas de cola, en donde la primera corriente de gas de cola se mezcla con el gas de oxígeno o el gas rico en oxígeno, en particular el oxígeno presurizado o el gas rico en oxígeno, tal como el producido por un electrolizador de agua a alta presión, para proporcionar la primera corriente de gas que contiene oxígeno; y/o en donde parte del gas de cola que sale del absorbedor también puede mezclarse con el gas de oxígeno o el gas rico en oxígeno, o el primer gas que contiene oxígeno, en particular el gas de oxígeno o gas rico en oxígeno presurizado, tal como el producido por un electrolizador de agua a alta presión, para proporcionar la segunda corriente de gas que contiene oxígeno.

[0131] Planta de producción de ácido nítrico

[0132] Se hace referencia a las figuras 2A, 2B, 2C y 2D. En un aspecto de la divulgación, se divulga una planta de producción para producir ácido nítrico con un consumo de energía reducido y emisiones reducidas. La planta de producción comprende:

[0133] - preferentemente, una fuente de aire presurizado65, particularmente para presurizar la planta o sistema de producción durante el arranque. Más particularmente, la fuente de aire presurizado está en comunicación fluida con un sistema que comprende una fuente o suministro de un gas rico en oxígeno50. Como se define en el presente documento, una fuente de aire presurizado es capaz de proporcionar de 2.000 a 19.000 m<3>/h de aire presurizado;

[0134] - una fuente o suministro de un gas rico en oxígeno50, que proporciona parte de un primer gas que contiene oxígeno;

[0135] - un aparato de mezcla35aguas abajo de la fuente o suministro del gas rico en oxígeno50, para mezclar un primer gas que contiene oxígeno56con una corriente de gas de amoníaco32, para producir una mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno14;

[0136] - un convertidor de amoníaco37, particularmente que puede funcionar a una presión igual o superior a P1 e inferior a P2, más particularmente que puede funcionar a una presión P1, para oxidar el amoníaco en la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno14, para producir una mezcla de gas de NO<x>/vapor15, que comprende agua y óxido nítrico;

[0137] - preferentemente, un medio para medir la concentración de oxígeno en el primer gas que contiene oxígeno56; y preferentemente, un medio para ajustar el suministro de la corriente de gas de amoníaco32al aparato de mezcla35; y, preferentemente, un medio para ajustar la concentración de oxígeno en el gas que contiene oxígeno56de modo que la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco en la entrada del convertidor de amoníaco37sea al menos 1,2 o al menos 1,25, particularmente entre 1,2 y 9, o entre 1,25 y 9. El sistema de acuerdo con la presente divulgación puede comprender, por tanto, un medio para regular (no mostrado) la concentración de amoníaco y/u oxígeno en el convertidor de amoníaco37, particularmente un medio para controlar el flujo del gas rico en oxígeno50y/o un medio para controlar el flujo de la corriente de gas de amoníaco32, para mantener la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco dentro del convertidor de amoníaco37en una proporción de al menos 1,2 o al menos 1,25; tal como entre 1,2 y 9, entre 1,25 y 9 o entre 1,3 y 9;

[0138] - preferentemente, un medio para medir la temperatura en el convertidor de amoníaco37;

[0139] - un primer enfriador/condensador de gas38aguas abajo del convertidor de amoníaco37, para producir una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido17y una corriente gaseosa de NO<x>22

;

[0140] - un compresor de gas de NO<x>40

para comprimir la corriente gaseosa de NO<x>22

, para producir una corriente de gas de NO<x>comprimida24a una presión P2;

[0141] - una torre de absorción41para absorber los gases de NO<x>procedentes de la corriente de gas de NO<x>comprimida24en agua, para producir una corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual27y un gas de cola5que comprende gases de NO<x>, que comprende una salida de gas de cola de la torre de absorción6para evacuar el gas de cola5;

[0142] - preferentemente, un medio para medir la concentración de oxígeno en una corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción41;

[0143] - un sistema de intercambio de calor43ubicado aguas arriba del primer enfriador/condensador de gas38para intercambiar calor entre la mezcla de gas de NO<x>/vapor15y el gas de cola5, particularmente para calentar una corriente de gas de cola con el calor procedente de la mezcla de gas de NOx/vapor15;

[0144] - un segundo enfriador/condensador de gas39para separar y condensar vapor procedente de la corriente de gas de NO<x>comprimida24, particularmente antes de que dicha corriente se proporcione a la torre de absorción, particularmente para producir una corriente de gas de NO<x>comprimida24que tiene una temperatura que varía de 20 a 60 °C;

[0145] - un suministro de un gas rico en oxígeno68, 72, 77que tiene (a) una presión igual o superior a P1 y hasta P2 (véanse las figuras 2A y 2B), para suministrar oxígeno aguas abajo del convertidor de amoníaco37y aguas arriba del compresor de gas de NO<x>40

, o dicho de otra manera entre el convertidor de amoníaco37y el compresor de gas de NOx40, o (b) una presión superior a P2 (véanse las figuras 2C y 2D), para suministrar oxígeno a la corriente de gas de NO<x>comprimida24, de modo que una corriente de gas de cola5, 10, 64, 69, 80, 83, 84contenga al menos el 0,5 % en volumen de oxígeno. En particular, el sistema puede comprender además un medio para controlar el flujo del segundo gas que contiene oxígeno con el fin de obtener una corriente de gas de cola5, 10, 64, 69, 80, 83, 84que contenga al menos el 0,5 % en volumen de oxígeno; y - un primer medio de liberación de presión, tal como un expansor de gas de cola7, ubicado aguas abajo del sistema de intercambio de calor43, para expandir una corriente de gas de cola, es decir, aguas abajo de la torre de absorción41, para producir un primer gas de cola expandido64a una presión igual o superior a P1 e inferior a P2, particularmente a una presión P1, en donde el primer medio de liberación de presión7puede energizar al menos parcialmente el compresor de gas de NO<x>40

;

[0146] La planta de producción se caracteriza por que el sistema comprende además un medio para dividir55una corriente de gas de cola (aguas abajo de la torre de absorción41) en una primera corriente de gas de cola10y una segunda corriente de gas de cola80, en donde la primera corriente de gas de cola10tiene una presión igual o superior a P1 y hasta P2 y está en comunicación fluida con el gas rico en oxígeno50, y opcionalmente el aire comprimido, en donde la mezcla del gas rico en oxígeno50y la primera corriente de gas de cola10proporciona el primer gas que contiene oxígeno56. En particular, la planta de producción puede comprender además un medio para ajustar la cantidad de gas de cola que se está dividiendo en la primera corriente de gas de cola10y la segunda corriente de gas de cola80.

[0148] Normalmente, el sistema de intercambio de calor43comprende al menos dos intercambiadores de calor66, 67. El experto en la materia se dará cuenta de que es posible dividir una corriente de gas de cola dentro del sistema de intercambio de calor, por ejemplo entre el intercambiador de calor66y67. En particular, la planta de producción puede comprender sistemas de intercambio de calor adicionales, de modo que la corriente gaseosa de NO<x>22 o la corriente de gas de NO<x>comprimida24intercambien calor con el gas de cola5.

[0150] Como se define en el presente documento, una corriente de gas de cola, o una corriente de gas de cola, es cualquier corriente de gas aguas abajo de la torre de absorción41, entre la torre de absorción41y el punto de comunicación entre o el punto de mezcla entre la primera corriente de gas de cola10y el gas rico en oxígeno50.

[0151] Como se define en el presente documento, un medio para dividir es cualquier medio adecuado para dividir una corriente de gas de cola, tal como para generar una primera corriente de gas de cola10y una segunda corriente de gas de cola80. En particular, el medio para dividir es una conexión en T que tiene una entrada y dos salidas, de modo que un gas que fluye a través de la entrada de la conexión en T se divide en dos corrientes de gas de composición química idéntica. Como se define en el presente documento, un medio de liberación de presión es cualquier medio adecuado para reducir la presión de una corriente de gas, tal como una corriente de gas de cola. En particular, el medio de liberación de presión puede ser un expansor de gas o un eyector de gas. Un eyector de gas proporciona los beneficios de un equipo simplificado, en donde la mezcla de diferentes corrientes de gas se combina con la reducción de la presión del gas de cola. Por ejemplo, una corriente de gas de cola, procesada por medio del eyector de gas, puede actuar como gas motriz, y un segundo gas alimentado al eyector puede ser, por ejemplo, aire ambiente a una presión (por ejemplo, presión atmosférica) menor que la corriente de gas de cola como gas motriz. En particular, una corriente de gas de cola puede ser alimentada como gas motriz a un eyector de gas, y un segundo gas alimentado al eyector es gas de oxígeno a una presión menor que la corriente de gas de cola como gas motriz. En este contexto, tanto la alimentación de aire u oxígeno a través del eyector de gas contribuye a aumentar la concentración en la primera corriente de gas de cola10y/o en una corriente de gas de cola adicional83, 84que se está reciclando, reduciendo de este modo la demanda del gas rico en oxígeno50. En particular, se alimenta una corriente de gas de cola como gas motriz al eyector y el segundo gas alimentado al eyector es la mezcla de gas de NOx/vapor15o la corriente gaseosa de NOx22.

[0153] El experto en la materia se dará cuenta de que el medio para dividir puede incorporarse dentro del (primer) medio de liberación de presión, siempre que el (primer) medio de liberación de presión incluya al menos dos salidas para la corriente de gas que se está despresurizando, en particular una salida para la primera corriente de gas de cola10y otra salida para la segunda corriente de gas de cola80.

[0155] Como se define en el presente documento, un medio para ajustar la cantidad de gas de cola que se está dividiendo en la primera corriente de gas de cola10y la segunda corriente de gas de cola80, es cualquier medio para controlar la división en el medio para dividir55. En particular, el medio para dividir55es una conexión en T como se describió anteriormente y el medio para ajustar puede ser un orificio o un álabe guía o una válvula de control de flujo en una o ambas salidas de la conexión en T. Más en particular aún, el medio puede ser un sistema de control de proceso integrado, en el que la temperatura en el convertidor de amoníaco37se determina a través de un medio para medir la temperatura. La temperatura en el convertidor de amoníaco37se usa a continuación para controlar un medio de control de flujo en el medio para dividir55, controlando de este modo la división de la corriente de gas de cola, para que la temperatura medida se mantenga en el intervalo de 800-950 °C.

[0157] Como se define en el presente documento, un medio para ajustar la concentración de oxígeno es cualquier medio adecuado para regular la cantidad de oxígeno que se introducirá en el sistema a partir de una medición de la concentración de oxígeno, tal como usando un medio para medir la concentración de oxígeno. La concentración de oxígeno se puede determinar, por ejemplo, a partir de una medición en la fase gaseosa usando un analizador de gases de proceso. La concentración de oxígeno también puede determinarse a partir de un cálculo que usa la concentración de la fuente de oxígeno que se está introduciendo en el sistema, en particular la concentración de oxígeno del gas rico en oxígeno, el flujo al que se introduce la fuente de oxígeno, en particular el gas rico en oxígeno, en el sistema, en particular el flujo al que se introduce la corriente de gas de amoníaco en el sistema y los valores de flujo relativos de los gases con los que se mezcla la fuente de oxígeno; en particular los valores de flujo relativos a los que se mezclan el gas rico en oxígeno y la corriente de gas de amoníaco. Usando la concentración de oxígeno, se determina a su vez el flujo relevante de oxígeno que se introducirá en el sistema y se usa para controlar el flujo de oxígeno, desde una fuente gaseosa de oxígeno a una concentración predeterminada. El control del flujo de oxígeno gaseoso se puede lograr, por ejemplo, mediante válvulas de control de flujo. En este contexto, como se define en el presente documento, un medio para regular la concentración de amoníaco y/u oxígeno es cualquier medio adecuado para lograr una concentración objetivo de amoníaco y/u oxígeno. En particular, dichos medios son medios de control de flujo de gas, en particular una válvula de control de flujo o un orificio o un álabe guía, para controlar el flujo de la corriente de gas rico en oxígeno y/o de gas de amoníaco. En particular, el medio es un sistema de control de proceso integrado, en el que se mide la concentración de oxígeno y, de este modo, se determina y se logra el flujo objetivo o flujo relevante de oxígeno a partir del control del flujo del primer gas rico en oxígeno, desde una fuente gaseosa de oxígeno a una concentración predeterminada.

[0158] El experto en la materia determinará la concentración óptima de oxígeno en los gases que entran al convertidor de amoníaco37y a la torre de absorción41, para que la conversión catalítica de amoníaco a óxido nítrico se realice de forma óptima en el convertidor de amoníaco37y para que la absorción de gases de NO<x>en la torre de absorción41se realice de forma óptima. Además, al determinar el contenido de oxígeno que sale de la torre de absorción41, también sopesará los beneficios de aumentar el contenido de oxígeno en la torre de absorción41, frente al inconveniente de un mayor volumen de gas aguas abajo de la torre de absorción41, lo que implica equipos, tales como intercambiadores de calor, de mayor tamaño, para calentar el gas de cola.

[0159] Como se definen en el presente documento, los medios para medir la temperatura son cualquier medio adecuado para medir e indicar la temperatura en el quemador de oxidación de amoníaco. En particular, el medio para medir la temperatura es un termopar o un termómetro apto para medir e indicar temperaturas de hasta 1.000 °C. Más en particular, el medio para medir la temperatura es un termómetro infrarrojo para medir e indicar temperaturas de hasta 1.000 °C.

[0160] Como se define en el presente documento, los medios para convertir vapor en energía son cualquier medio para obtener energía a partir del vapor. En particular, estos medios son una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico.

[0161] Considerando que un ciclo de producción de una unidad o planta comprende una fase de arranque, en donde se inician los diferentes procesos; una fase o modo de funcionamiento continuo y esencialmente constante, en donde los procesos funcionan a una carga de trabajo dada que habitualmente se mantiene constante durante un ciclo de producción; y una fase de parada, donde los procesos se detienen de forma lenta y segura, el término "durante el funcionamiento" o "durante el funcionamiento continuo" de una unidad o planta, en particular de una planta de ácido nítrico, se refiere al modo de funcionamiento continuo en donde la unidad o planta produce un producto, en particular ácido nítrico.

[0162] Los inventores han descubierto que, en lugar de suministrar continuamente aire comprimido34proporcionado por un compresor de aire36a la unidad de mezcla35, en particular durante el funcionamiento continuo de la planta de ácido nítrico, es posible recircular la primera corriente de gas de cola10a una presión P1. Por lo tanto, solo es necesario suministrar aire presurizado para iniciar el proceso, es decir, durante la fase de arranque de la planta de ácido nítrico, en particular para presurizar el sistema, pero ya no después de que haya comenzado la producción de gas de cola5y no sea necesario un compresor de aire36. El gas de cola5tiene una presión superior a P1 y, por lo tanto, se puede usar un primer medio de liberación de presión, tal como el expansor de gas de cola7, para reducir la presión de la corriente de gas de cola y proporcionar una corriente de gas de cola con presión P1. Además, el gas rico en oxígeno50y el suministro de un segundo gas que contiene oxígeno68, que normalmente tienen una presión igual o superior a P1 y hasta P2 para proporcionar oxígeno al convertidor de amoníaco37y a la torre de absorción41, respectivamente, de modo que, en ausencia del aire primario y secundario proporcionado por el compresor de aire36, la concentración de oxígeno en el convertidor de amoníaco37y en la torre de absorción41es similar y se puede controlar como la de una planta de ácido nítrico de doble presión estándar.

[0163] En ausencia de un compresor de aire36y con la corriente de gas de cola10recirculándose en el sistema, no solo se reduce la demanda de energía del sistema, sino que también se reducen las emisiones de NO<x>que salen del sistema. Por lo tanto, el tamaño de la unidad de tratamiento para tratar dichas emisiones de NO<x>se reduce con respecto al tamaño de la planta de ácido nítrico de doble presión estándar correspondiente.

[0164] En una realización de acuerdo con la planta de producción de la divulgación, el sistema comprende además uno o más de:

[0165] - una turbina de vapor51, en donde la turbina de vapor puede energizar al menos parcialmente el compresor de gas de NO<x>40

;

[0166] - un intercambiador de calor79para intercambiar calor entre el primer gas de cola expandido64y una corriente de gas de cola más fría, particularmente en donde el primer gas de cola expandido64sale del intercambiador de calor79a una temperatura por debajo de 300 °C, y en donde el primer gas de cola expandido64aguas abajo del intercambiador de calor79está en comunicación fluida directa con el medio para dividir55. Dicho de otra manera, el gas de cola expandido64intercambia calor con el gas de cola5en el intercambiador de calor79y, en particular, sale del intercambiador de calor79a una temperatura por debajo de 300 °C, en donde el gas de cola expandido64que ha intercambiado calor con el gas de cola5es la corriente de gas de cola dividida por los medios para dividir55aguas abajo del intercambiador de calor79;

[0167] - una unidad de tratamiento de eliminación de NO<x>70

, ubicada particularmente en una corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción41; y

[0168] - un segundo medio de liberación de presión60para expandir la segunda corriente de gas de cola80a presión atmosférica, para producir un segundo gas de cola expandido69. Dicho medio de liberación de presión60puede ser cualquier medio adecuado para reducir la presión de la segunda corriente de gas de cola80, en particular expandiendo la segunda corriente de gas de cola80. Dichos medios son, por ejemplo, una válvula de liberación de presión o un expansor de gas.

[0169] Ventajosamente, los medios para dividir55están situados aguas abajo del sistema de intercambio de calor43. De hecho, tanto la primera corriente de gas de cola10como la segunda corriente de gas de cola80están entonces a una temperatura óptima. En particular, esto significa que la primera corriente de gas de cola10está a una temperatura por debajo de 300 °C, de modo que la primera corriente de gas de cola10puede alimentarse al convertidor de amoníaco37sin que la cantidad de amoníaco alimentada a través de la corriente32tenga que ajustarse para mantener la temperatura en el intervalo de 800 a 950 °C en el convertidor de amoníaco37, la temperatura a la cual el convertidor de amoníaco37puede funcionar. Además, la ubicación del medio para dividir55en esta ubicación confiere a la segunda corriente de gas de cola80una temperatura óptima para ser expandida en el medio de liberación de presión60, en particular un expansor de gas de cola, para proporciona un óptimo de energía que puede ser utilizada para energizar el compresor de gas de NOx40. Además, la presencia de una turbina de vapor51permite la recuperación del calor del vapor producido en el convertidor de amoníaco37y este calor recuperado puede usarse, al menos parcialmente, para energizar el compresor de gas de cola NO<x>40

. Por último, el uso de la turbina de vapor51contribuye a que la planta de producción funcione de forma energéticamente eficiente.

[0170] En particular, el gas de cola5se calienta en un intercambiador de calor67del sistema de intercambio de calor 43 y posteriormente en el intercambiador de calor79desde una temperatura que varía de 20 a 250 °C hasta una temperatura que varía de 100 a 450 °C. Posteriormente, el gas de cola que sale del intercambiador de calor79se calienta en el sistema de intercambio de calor43a una temperatura que varía de 200 a 550 °C. El gas de cola que sale del intercambiador de calor79se encuentra entonces a una temperatura óptima para su tratamiento en la unidad de tratamiento de eliminación de NO<x>70

y, por lo tanto, la unidad de tratamiento de eliminación de NO<x>70

está ubicada entre el intercambiador de calor79y el sistema de intercambio de calor43. El experto en la materia seleccionará sin ninguna dificultad la ubicación adecuada para la unidad de tratamiento de eliminación de NO<x>70

de modo que la temperatura de funcionamiento de la unidad de tratamiento de eliminación de NO<x>70

concuerde con la temperatura de la corriente correspondiente de gas de cola.

[0171] En una realización de acuerdo con la planta de producción de la divulgación, el sistema comprende además un blanqueador62para blanquear la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene de gas de NO<x>residual27, para proporcionar una corriente de ácido nítrico blanqueado75, en donde el blanqueador tiene una entrada81para un gas de blanqueo rico en oxígeno72, en particular en donde la entrada81está en comunicación fluida con un electrolizador de agua a alta presión63, y una salida73para los gases de escape del blanqueador77. Se entiende que el blanqueador62comprende además una entrada para la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NOx residual y una salida para el ácido nítrico blanqueado. Los gases de blanqueo o gases de escape77están en comunicación fluida con cualquier corriente de gas aguas abajo del convertidor de amoníaco37y aguas arriba del compresor de gas de NO<x>40

si el blanqueador62funciona a una presión superior a P1 y hasta igual a P2 (figura 2B), o en comunicación fluida con cualquier corriente aguas abajo del compresor de gas de NO<x>40

si el blanqueador62funciona a una presión igual o superior a P2 (figura 2D), de modo que el suministro o la fuente del segundo gas que contiene oxígeno68, 72, 77provenga al menos parcialmente de los gases de escape77.

[0172] Cuando se blanquea la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual27, se reducen las cantidades de gases de NO<x>y de ácido nitroso HNO<2>en la solución de ácido nítrico. Esto a su vez da como resultado que salgan menos humos marrones de la solución de ácido nítrico. Además, la solución de ácido nítrico proporcionada por el blanqueador es de mayor calidad, es decir, más pura.

[0173] Convenientemente, cuando se blanquea la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual27, los gases de blanqueo o gases de escape77corresponden al segundo gas que contiene oxígeno (o al gas rico en oxígeno suministrado por el suministro68) que tiene una presión superior a P1 y hasta P2 (figura 2B) o que tiene una presión superior a P2 (figura 2D): el suministro del gas rico en oxígeno que tiene una presión superior a P1 y hasta P2 (figura 2B) o superior a P2 (figura 2D), en particular el segundo gas que contiene oxígeno, se logra a través del blanqueador62, como gases de escape del blanqueador77, y no se requiere una fuente de oxígeno separada. En una realización de acuerdo con la planta de producción de la divulgación, parte del gas rico en oxígeno50o parte del primer gas que contiene oxígeno56o parte del gas de cola5, tal como parte de una corriente de gas de cola83, 84, está en comunicación fluida con la entrada81del blanqueador62, de modo que el gas de blanqueo rico en oxígeno o gas de arrastre72es proporcionado al menos parcialmente por parte del gas rico en oxígeno50o parte del gas que contiene oxígeno56o parte del gas de cola5, tal como parte de una corriente de gas de cola83, 84.

[0174] Si hay un blanqueador62presente, como no se alimenta aire secundario mediante un compresor de aire (36en la planta de ácido nítrico estándar) al blanqueador62, el blanqueador62puede ser alimentado convenientemente por el gas rico en oxígeno50. Además, una vez producido y recirculado el gas de cola5, el primer gas que contiene oxígeno56o parte de una corriente de gas de cola se puede alimentar al blanqueador62: la concentración de gases de NO<x>en el gas que contiene oxígeno56o el gas de cola5es suficientemente baja para que el blanqueo en el blanqueador62siga siendo suficientemente eficaz.

[0175] En particular, el sistema comprende además medios para presurizar78el gas rico en oxígeno50o el primer gas que contiene oxígeno56o el gas de cola5, cuando se usa como gas de arrastre en el blanqueador, a una presión igual o superior a P2, de modo que el blanqueador62es un blanqueador a alta presión, es decir un blanqueador que funciona a una presión que varía desde por encima de 6 bara y hasta 16 bara (figura 2D). Estos medios para presurizar78pueden ser, por ejemplo, un compresor de gas.

[0176] En una realización de acuerdo con la planta de producción de la divulgación, el sistema comprende además una corriente de un segundo gas rico en oxígeno74en comunicación fluida directa con cualquier corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción41. Más en particular, el sistema comprende además una corriente de un gas presurizado rico en oxígeno en comunicación fluida directa con cualquier corriente de gas de cola aguas arriba del primer medio de liberación de presión7.

[0177] La alimentación de una corriente de un segundo gas rico en oxígeno74permite reducir la cantidad del primer gas rico en oxígeno50que se tiene que proporcionar a la unidad de mezcla35. En particular, la corriente del segundo gas rico en oxígeno74se puede alimentar aguas abajo del intercambiador de calor43y aguas arriba del primer medio de liberación de presión7, lo que permite exportar más energía desde el primer medio de liberación de presión, por ejemplo desde el expansor de gas de cola7.

[0178] En una realización de acuerdo con la planta de producción de la divulgación, el primer gas rico en oxígeno50, el segundo gas que contiene oxígeno68, 72, 77, la corriente del segundo gas rico en oxígeno74, que está particularmente en comunicación fluida con cualquier corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción41, y el gas de blanqueo rico en oxígeno72y los gases de escape77son todos proporcionados al menos parcialmente por un electrolizador de agua63, en particular un electrolizador de agua a alta presión63.

[0179] Un electrolizador de agua es un dispositivo para la electrólisis del agua, siendo la descomposición del agua en gas de oxígeno e hidrógeno, debido al paso de una corriente eléctrica a su través. Esta técnica se puede utilizar para producir gas de hidrógeno, un componente principal del combustible de hidrógeno, y gas de oxígeno. Un electrolizador de agua a alta presión adecuado puede comprender un ánodo que produce gas de oxígeno de acuerdo con la reacción

[0180] 2OH − = H<2>O ½ O<2>+ 2 e−;

[0181] un cátodo que produce gas de hidrógeno de acuerdo con la reacción

[0182] 2H<2>O 2 e− = H<2>+ 2 OH−;

[0183] un electrolito que consiste en una solución alcalina tal como hidróxido de potasio; y un diafragma poroso que separa el ánodo y el cátodo, para evitar la mezcla de gas de hidrógeno y gas de oxígeno que juntos forman una mezcla explosiva. Como alternativa, el ánodo y el cátodo pueden estar separados por un electrolito de polímero sólido tal como el fluoropolímero Nafion, donde el electrolito proporciona el transporte selectivo de protones desde el ánodo al cátodo, así como el aislamiento eléctrico entre el ánodo y el cátodo, y evita la mezcla de gas de hidrógeno y gas de oxígeno que juntos forman una mezcla explosiva.

[0184] El ánodo y el cátodo pueden estar hechos de níquel o acero, o mezclas de los mismos. Como alternativa, con el fin de mejorar las reacciones de los electrodos, el ánodo y el cátodo pueden contener catalizadores que pueden estar hechos de iridio y platino, respectivamente. El diafragma de un material aislante eléctricamente se basa, por ejemplo, en zirconio. El diafragma tiene una porosidad tal que forma una barrera contra el transporte de burbujas de gas de hidrógeno y oxígeno, al tiempo que contiene un continuo de electrolito líquido penetrado. Un conjunto ánododiafragma-cátodo constituye una celda de electrólisis. Las celdas de electrólisis se apilan en serie en pilas que componen el núcleo de un electrolizador. La producción de hidrógeno y oxígeno para un volumen de pila determinado es proporcional a la densidad de corriente e inversamente proporcional a la distancia de apilamiento. Independientemente del volumen de pila, la producción de hidrógeno y oxígeno es proporcional a la corriente total. Además de la pila, el electrolizador comprende auxiliares tales como un rectificador de corriente, una unidad de desmineralización de agua, una bomba de agua y un sistema de refrigeración, una unidad de purificación de hidrógeno e instrumentación.

[0185] El electrolizador se hace funcionar aplicando un voltaje correspondiente al potencial estándar más el sobrepotencial sobre cada celda. El voltaje total depende del número total de celdas que componen el electrolizador. Los iones OH-generados en el cátodo migran a través del electrolito en el diafragma hasta el ánodo, donde son consumidos por la reacción del ánodo. Los electrones viajan en dirección opuesta en un circuito externo. El electrolizador se puede hacer funcionar a una temperatura de 50 a 80 °C, o de 60 a 80 °C, y una presión de gas de 2 bara, preferentemente de 9 a 30 bara - como un electrolizador de agua a alta presión, aún más preferentemente de 15 a 30 bara.

[0186] Por lo tanto, un electrolizador de agua a alta presión da como resultado la producción de hidrógeno presurizado en el cátodo y oxígeno presurizado en el ánodo, tal como con una presión de 9 a 30 bara, incluso más preferentemente una presión de 15 a 30 bara. Lo que se requiere para realizar la electrólisis a alta presión es presurizar el agua utilizada en el proceso de electrólisis. Como presurizar agua requiere menos energía que presurizar un gas, el uso de un electrolizador de agua a alta presión da como resultado la producción de gas rico en oxígeno presurizado con un consumo de energía minimizado.

[0187] Convenientemente, el electrolizador de agua63proporciona oxígeno a todos los diferentes puntos donde se necesita suministrar oxígeno. En particular, el suministro de oxígeno desde el electrolizador63es suficiente para proporcionar todo el oxígeno del primer gas rico en oxígeno, el segundo gas rico en oxígeno74, el segundo gas que contiene oxígeno68, el gas de blanqueo rico en oxígeno72y los gases de escape77. De esta manera, el sistema se simplifica y comprende una única fuente de oxígeno a partir de la cual se pueden producir diferentes corrientes de gas que contienen oxígeno. En particular, se pueden producir corrientes de gas que contienen oxígeno a la presión deseada, usando medios de ajuste de presión estándar. El uso de un electrolizador de alta presión que funcione entre 9 y 30 bara es particularmente útil como fuente de gas de oxígeno para suministrar a un blanqueador que funcione a una presión superior a P2.

[0188] Otra ventaja de la presencia de un electrolizador de agua a alta presión radica en el potencial de, paralelamente a la producción de gas de oxígeno que puede usarse en la producción de ácido nítrico, producir también gas de hidrógeno. Este gas de hidrógeno se produce de forma ecológica, es decir, sin el uso convencional de gas natural, lo que da como resultado la producción de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero. El gas de hidrógeno se puede usar, a continuación, en la producción de amoníaco en un proceso Haber-Bosch, también llamado convencionalmente unidad de gas de síntesis. El electrolizador de agua a alta presión permite así la integración de los procesos de producción de amoníaco y ácido nítrico.

[0189] En una realización de acuerdo con la planta de producción de la divulgación, la comunicación fluida entre la fuente de aire presurizado65, para presurizar el sistema durante la fase de arranque, y el sistema está en comunicación fluida directa con el primer gas rico en oxígeno50, particularmente que tiene una presión P1.

[0190] Se prefiere introducir aire presurizado65en el arranque en la corriente de gas de cola en comunicación fluida directa con el gas rico en oxígeno50. De esta manera, al hacer funcionar el compresor de NOx40durante el arranque del sistema, se asegura que el aire fluya a través del convertidor37cuando se alimenta amoníaco32al convertidor37, de modo que haya una concentración suficiente de oxígeno para convertir el amoníaco en óxido nítrico. Posteriormente, al ser inducido el proceso de ácido nítrico, se produce el gas de cola5y la primera corriente de gas de cola10puede recircularse a la unidad de mezcla35, tras alimentar el gas rico en oxígeno50.

[0191] Método para producir ácido nítrico

[0192] Se hace referencia a las figuras 2A, 2B, 2C y 2D. En un aspecto de la divulgación, se divulga un método para producir ácido nítrico con un consumo de energía reducido y emisiones reducidas, en una planta de producción de acuerdo con la planta de producción de la divulgación. El método comprende las etapas de

[0193] a) preferentemente, presurizar el sistema suministrando el aire presurizado65en el sistema;

[0194] b) preferentemente, hacer funcionar el compresor de gas de NO<x>40

o el primer medio de liberación de presión (por ejemplo, expansor de gas de cola)7usando energía externa, induciendo de este modo un flujo de aire presurizado en el sistema y presurizando aún más el sistema a una presión P2 aguas abajo del compresor de gas de NO<x>40

;

[0195] c) suministrar la corriente de gas de amoníaco32y un primer gas que contiene oxígeno al aparato de mezcla35, produciendo de este modo la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno14;

[0196] d) oxidar el amoníaco en la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno14en el convertidor de amoníaco37, a una presión igual o superior a P1 e inferior a P2, en particular a una presión P1, particularmente a una temperatura que varía de 800 a 950 °C, produciendo de este modo la mezcla gaseosa de gas de NO<x>/vapor15, que comprende agua y óxido nítrico;

[0197] e) enfriar el gas de NOx en la mezcla gaseosa de gas de NOx/vapor15en el sistema de intercambio de calor43y en el primer condensador/enfriador de gas38, produciendo de este modo una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido17y una corriente gaseosa de NOx22;

[0198] f) comprimir la corriente gaseosa de NOx22en el compresor de gas de NOx40, proporcionando de este modo la corriente de gas de NO<x>comprimida presurizada24que tiene una presión P2;

[0199] g) absorber la corriente gaseosa de NO<x>comprimida24en la torre de absorción41, proporcionando de este modo la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual27y el gas de cola5que comprende gases de NO<x>;

[0200] h) calentar el gas de cola5en el sistema de intercambio de calor43, con el calor procedente de la mezcla de gas de NO<x>/vapor15proveniente del convertidor de amoníaco37, particularmente a una temperatura que varía de 150 a 650 °C;

[0201] i) enfriar la corriente de gas de NO<x>comprimida24en un segundo enfriador/condensador de gas39, proporcionando de este modo una corriente de gas de NO<x>comprimida24, particularmente que tiene una temperatura que varía de 20 a 60 °C; y

[0202] j) expandir al menos parte del gas de cola5obtenido en la etapa h) en un primer medio de liberación de presión (por ejemplo, un expansor de gas de cola7), proporcionando de este modo el primer gas de cola expandido64. El método se caracteriza por que comprende además las etapas de

[0203] k) en particular, dividir una corriente de gas de cola con un primer medio para dividir55en una primera corriente de gas de cola10y una segunda corriente de gas de cola80, y mezclar la primera corriente de gas de cola10con el (primer) gas rico en oxígeno50, proporcionando de este modo el primer gas que contiene oxígeno56; l) opcionalmente, medir la concentración de oxígeno en el primer gas que contiene oxígeno56;

[0204] m) ajustar el flujo del primer gas rico en oxígeno50(por ejemplo, con una presión P2) que se está mezclando en la etapa k), o el flujo del gas de amoníaco, de modo que la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco en la entrada del convertidor de amoníaco37sea al menos 1,2 o 1,25, tal como entre 1,2 y 9, entre 1,25 y 9 o entre 1,3 y 9; o dicho de otra manera, para mantener la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco dentro del convertidor de amoníaco37en una proporción de al menos 1,2 o 1,25, tal como en el intervalo de 1,2 a 9, de 1,25 a 9 o de 1,3 a 9, particularmente si la concentración de oxígeno medida en la etapa I) es tal que la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco en el convertidor de amoníaco37es menor que 1,2 o 1,25; n) opcionalmente, medir la temperatura en el convertidor de amoníaco37;

[0205] o) opcionalmente, ajustar el volumen de gas que se está mezclando en la etapa k) o la corriente de gas de amoníaco32suministrada en la etapa d), si la temperatura medida en la etapa n) está fuera del intervalo de 800-950 °C, de modo que la temperatura en el convertidor de amoníaco se mantenga en el intervalo de 800-950 °C; p) opcionalmente, medir la concentración de oxígeno en el gas de cola5aguas abajo de la torre de absorción41; q) ajustar el flujo o suministro del segundo gas que contiene oxígeno68, 72, 77, particularmente a una presión igual o superior a P1 y hasta P2 aguas arriba del compresor de gas de NO<x>40

, o a una presión superior a P2 aguas abajo del compresor de gas de NO<x>40

, de modo que la concentración de oxígeno en una corriente de gas de cola5, 10, 64, 69, 80, 83, 84contenga al menos el 0,5 % en volumen de oxígeno, particularmente si la concentración de oxígeno medida en la etapa p) es menor del 0,5 % en volumen de oxígeno.

[0206] r) en particular, repetir las etapas c) a q).

[0207] Normalmente, P1 varía de 2 a 6 bara y P2 varía de 9 a 16 bara. El experto en la materia determinará la concentración óptima de oxígeno en los gases que entran al convertidor de amoníaco37y a la torre de absorción41, para que la conversión catalítica del amoníaco en óxido nítrico se realice de forma óptima en el convertidor de amoníaco37y para que la absorción de los gases de NO<x>en la torre de absorción41se realice de forma óptima. Además, al determinar el contenido de oxígeno que sale de la torre de absorción41, también sopesará los beneficios de aumentar el contenido de oxígeno en la torre de absorción41, tales como un tamaño de torre reducido debido a una mejor absorción, frente al inconveniente de un mayor volumen de gas aguas abajo de la torre de absorción41, que requiere equipos, tal como intercambiadores de calor, de un tamaño mayor, para calentar el gas de cola.

[0208] En particular, la corriente gaseosa de NO<x>22

o la corriente de gas de NO<x>comprimida24intercambian calor con el gas de cola5. En particular, la corriente gaseosa de NO<x>22

o la corriente de gas de NO<x>comprimida24intercambian calor con el gas de cola5.

[0209] Los inventores han descubierto que, en lugar de suministrar continuamente aire comprimido34proporcionado por un compresor de aire36a la unidad de mezcla35, es posible recircular la primera corriente de gas de cola10a una presión P1, en particular durante el funcionamiento continuo de la planta de ácido nítrico. Por lo tanto, solo es necesario suministrar aire comprimido o presurizado para iniciar el proceso, es decir, durante la fase de arranque de la planta de ácido nítrico, para presurizar el sistema, pero ya no después de que haya comenzado la producción del gas de cola5, durante la fase o modo de funcionamiento continuo de la planta de ácido nítrico, y no se requiere un compresor de aire36. El gas de cola5tiene una presión superior a P1 y, por lo tanto, se puede usar un primer medio de liberación de presión7, tal como un expansor de gas de cola, para proporcionar una corriente de gas de cola de presión P1. Además, el primer gas rico en oxígeno50y el segundo gas que contiene oxígeno68, que tienen una presión igual o superior a P1 y hasta P2, proporcionan oxígeno al convertidor de amoníaco37y a la torre de absorción41, respectivamente, de modo que, en ausencia del aire primario y secundario proporcionado por el compresor de aire36, la concentración de oxígeno en el convertidor de amoníaco37y en la torre de absorción41es similar a la de una planta de ácido nítrico de doble presión estándar.

[0210] En ausencia de un compresor de aire36y con la primera corriente de gas de cola10recirculándose en el sistema, no solo se reduce la demanda de energía del sistema: también se reducen las emisiones de NO<x>que salen del sistema. Por lo tanto, el tamaño de la unidad de tratamiento para tratar dichas emisiones de NO<x>se reduce con respecto al tamaño de la planta de ácido nítrico de doble presión estándar correspondiente.

[0211] En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, la primera corriente de gas de cola10mezclada en la etapa k) se obtiene después de la etapa j), en particular el primer gas de cola expandido 64 se divide en la etapa k), y el método comprende además las etapas de

[0212] s) particularmente antes de la etapa k), calentar, en el intercambiador de calor79, una corriente de gas de cola que es más fría que el primer gas de cola expandido64con el primer gas de cola expandido64, llevando de esta manera el gas de cola expandido que se va a mezclar en la etapa k a una temperatura por debajo de 300 °C; en particular antes de la etapa k), calentar, en el intercambiador de calor, el gas de cola5obtenido en la etapa g) con el primer gas de cola expandido obtenido en la etapa j), llevando de esta manera el gas de cola que se va a mezclar en la etapa k) a una temperatura por debajo de 300 °C;

[0213] t) tratar una corriente de gas de cola, particularmente la corriente de gas de cola obtenida de/calentada en la etapa s) en la unidad de tratamiento de eliminación de NOx70;

[0214] u) expandir la segunda corriente de gas de cola80en el segundo medio de liberación de presión60, proporcionando de este modo el segundo gas de cola expandido69. El segundo medio de liberación de presión60puede ser cualquier medio adecuado para reducir la presión de una corriente de gas, expandiendo de este modo una corriente de gas, en particular la segunda corriente de gas de cola80. Dichos medios son, por ejemplo, una válvula de liberación de presión o un expansor de gas; y

[0215] v) recuperar al menos parte del vapor generado en el convertidor de amoníaco37en la turbina de vapor51. Ventajosamente, los medios para dividir55están ubicados aguas abajo del sistema de intercambio de calor43. De hecho, tanto la primera corriente de gas de cola10como la segunda corriente de gas de cola80están entonces a una temperatura óptima. Esto significa que la primera corriente de gas de cola10está a una temperatura por debajo de 300 °C, de modo que la primera corriente de gas de cola10puede alimentarse al convertidor de amoníaco37sin que la cantidad de amoníaco alimentada a través de la corriente32tenga que ajustarse para mantener la temperatura en el convertidor de amoníaco, que varía de 800 a 950 °C, la temperatura a la que se puede hacer funcionar el convertidor de amoníaco37. Además, la ubicación del medio para dividir55en esta ubicación confiere a la segunda corriente de gas de cola80una temperatura óptima para ser expandida en el medio de liberación de presión60de modo que proporciona un óptimo de energía que puede ser utilizada para energizar el compresor de gas de NOx40. Además, la presencia de una turbina de vapor51permite la recuperación del calor del vapor producido en el convertidor de amoníaco37y este calor recuperado puede utilizarse, al menos parcialmente, para energizar el compresor de gas de cola NO<x>40

[0216] En particular, el gas de cola5se calienta en el intercambiador de calor79, en particular en el intercambiador de calor67del sistema de intercambio de calor43, y a continuación en el intercambiador79, desde una temperatura que varía de 20 a 250 °C hasta una temperatura que varía de 100 a 450 °C. Posteriormente, el gas de cola que sale del intercambiador79se calienta en el sistema de intercambio de calor43, particularmente en el intercambiador de calor66del sistema de intercambio de calor43, hasta una temperatura que varía de 200 a 550 °C. El gas de cola que sale del intercambiador de calor79está entonces a una temperatura óptima para su tratamiento en la unidad de tratamiento de eliminación de NO<x>70

y, por lo tanto, la unidad de tratamiento de eliminación de NOx70está ubicada entre el intercambiador79y el sistema43. El experto en la materia seleccionará sin ninguna dificultad la ubicación adecuada para la unidad de tratamiento de eliminación de NO<x>70

concuerde con la temperatura de la corriente correspondiente de gas de cola.

[0217] En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además la etapa de w) blanquear la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual27en el blanqueador62, produciendo de este modo la corriente de ácido nítrico blanqueado75.

[0218] Cuando se blanquea la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NOx residual, se reducen las cantidades de gases de NO<x>y de ácido nitroso HNO<2>en la solución de ácido nítrico. Esto a su vez da como resultado que salgan menos humos marrones de la solución de ácido nítrico. Además, la solución de ácido nítrico proporcionada por el blanqueador es de mayor calidad, es decir, más pura.

[0219] Convenientemente, cuando se blanquea la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual27, los gases de blanqueo o gases de escape77corresponden al segundo gas que contiene oxígeno suministrado por el suministro o fuente correspondiente68para un gas rico en oxígeno que tiene una presión superior a P1 y hasta P2 (figura 2B) o superior a P2 (figura 2D): el suministro del segundo gas que contiene oxígeno que tiene una presión superior a P1 y hasta P2 (figura 2B) o superior P2 (figura 2D) es el blanqueador62, en particular los gases de escape del blanqueador77, y no se requiere una fuente de oxígeno separada.

[0220] En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además la etapa de w1) suministrar parte del primer gas rico en oxígeno50o parte del primer gas que contiene oxígeno56obtenido en la etapa k) o parte de la corriente de gas de cola5, 83, 84, tal como se obtiene en la etapa g), al blanqueador62en la etapa w).

[0221] Si está presente un blanqueador62, es decir, si se realiza dicha etapa de blanqueo, como no se alimenta aire secundario mediante un compresor de aire (36en la planta de ácido nítrico estándar) al blanqueador62, el blanqueador62puede ser alimentado convenientemente por el primer gas rico en oxígeno50. Además, una vez producido y recirculado el gas de cola5, el primer gas que contiene oxígeno56o parte de la corriente de gas de cola se puede alimentar al blanqueador62: la concentración de gases de NO<x>en el primer gas que contiene oxígeno56o el gas de cola5es suficientemente baja para que el blanqueo en el blanqueador62siga siendo suficientemente eficaz.

[0222] En particular, el sistema comprende además la etapa de w2) presurizar el primer gas rico en oxígeno50, parte de una corriente de gas de cola, y/o el primer gas que contiene oxígeno56que se va a suministrar al blanqueador en los medios para presurizar78, a una presión superior a P2, de modo que el blanqueador62sea un blanqueador a alta presión, es decir un blanqueador que funciona a una presión que varía desde más de 6 o 9 bara y hasta 16 bara (figura 2D). Estos medios para presurizar78pueden ser, por ejemplo, un compresor de gas.

[0223] En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además la etapa de x) suministrar una corriente de un segundo gas rico en oxígeno o que contiene oxígeno68, 72, 77, particularmente como una corriente de un gas rico en oxígeno presurizado, a una corriente de gas de cola, particularmente a una corriente de gas de cola aguas arriba del primer medio de liberación de presión7. La alimentación de una corriente de un segundo gas rico en oxígeno74permite reducir la cantidad del primer gas rico en oxígeno50que debe proporcionarse a la unidad de mezcla35. En particular, la corriente de un segundo gas rico en oxígeno74se puede alimentar aguas abajo del intercambiador de calor43y aguas arriba del primer medio de liberación de presión7, tal como un expansor de gas de cola, lo que permite exportar más energía desde el primer medio de liberación de presión7, tal como un expansor de gas de cola.

[0224] En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además las etapas de y) hacer funcionar el electrolizador de agua63, produciendo de este modo gas de oxígeno, particularmente hacer funcionar un electrolizador de agua a alta presión, produciendo de este modo gas de oxígeno presurizado; y z) proporcionar, a partir del oxígeno producido por el electrolizador de agua63en la etapa y), al menos parte del (primer) gas rico en oxígeno50, el segundo gas que contiene oxígeno68, 72, 77, el segundo gas rico en oxígeno74(particularmente en comunicación fluida con cualquier corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción41), y el gas de blanqueo rico en oxígeno72y los gases de escape77.

[0225] Convenientemente, el electrolizador de agua63proporciona oxígeno a todos los distintos puntos donde se necesita alimentar oxígeno. En particular, el suministro de oxígeno desde el electrolizador63es suficiente para proporcionar todo el oxígeno del primer gas rico en oxígeno50, el segundo gas rico en oxígeno74, el segundo gas que contiene oxígeno68, el gas de blanqueo rico en oxígeno72y los gases de escape77. De esta manera, el sistema se simplifica y puede incluir una única fuente de oxígeno a partir de la cual se pueden producir diferentes corrientes de gas que contienen oxígeno. En particular, se pueden producir diferentes corrientes que contengan oxígeno a las presiones deseadas, usando medios de ajuste de presión estándar. El uso de un electrolizador de alta presión que puede funcionar a una presión de 9 a 30 bara, preferentemente a una presión de 15 a 30 bara, es particularmente útil como fuente de gas de oxígeno que puede suministrarse a un blanqueador que funciona a una presión superior a P2.

[0226] Otra ventaja de la presencia de un electrolizador de agua a alta presión radica en el potencial de, paralelamente a la producción de gas de oxígeno que puede usarse en la producción de ácido nítrico, producir también gas de hidrógeno. Este gas de hidrógeno se produce de forma ecológica, es decir, sin el uso convencional de gas natural, lo que da como resultado la producción de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero. El gas de hidrógeno se puede usar, a continuación, en la producción de amoníaco en un proceso Haber-Bosch, también llamado convencionalmente unidad de gas de síntesis. El electrolizador de agua a alta presión permite así la integración de los procesos de producción de amoníaco y ácido nítrico. Además, como presurizar agua requiere menos energía que presurizar un gas, el uso de un electrolizador de agua a alta presión da como resultado la producción de gas presurizado rico en oxígeno con un consumo de energía minimizado.

[0227] En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, en la etapa a), el aire presurizado65, particularmente que tiene una presión P1, se suministra en la corriente en comunicación fluida directa con el gas rico en oxígeno50, particularmente que tiene una presión P2.

[0228] Se prefiere introducir aire presurizado65en el arranque en la corriente de gas de cola en comunicación fluida directa con el gas rico en oxígeno50. De esta manera, al hacer funcionar los medios de presurización y el compresor de NOx durante el arranque del sistema, se asegura que el aire fluya a través del convertidor37cuando se alimenta amoníaco32al convertidor37, de modo que exista una concentración suficiente de oxígeno para convertir el amoníaco en óxido nítrico. Posteriormente, al ser inducido el proceso de ácido nítrico, se produce el gas de cola5y la primera corriente de gas de cola10se recircula a la unidad de mezcla35, y se mezcla con el primer gas rico en oxígeno50.

[0229] Uso de la planta de producción de la divulgación

[0230] En un aspecto de la divulgación, se divulga el uso de la planta de producción de la divulgación para realizar el método de la divulgación.

[0231] Método para modernizar una planta de producción de ácido nítrico

[0232] En un aspecto de la divulgación, se divulga un método para modernizar una planta de producción para producir ácido nítrico, en particular para modernizar una planta de producción existente a una planta de producción de acuerdo con la presente divulgación, en donde el sistema o planta de producción para producir ácido nítrico existente comprende:

[0233] - un compresor de aire36para proporcionar una corriente de aire comprimido34;

[0234] - un aparato de mezcla35, para mezclar la corriente de aire comprimido34con una corriente de gas de amoníaco32, para producir una mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno14;

[0235] - preferentemente, medios para ajustar el suministro de la corriente de gas de amoníaco32al aparato de mezcla35;

[0236] - un convertidor de amoníaco37, particularmente que puede funcionar a una presión igual o superior a P1 pero inferior a P2, particularmente que puede funcionar a una presión P1, para oxidar el amoníaco en la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno14, para producir una mezcla de gas de NO<x>/vapor15, que comprende agua y óxido nítrico;

[0237] - preferentemente, medios para medir la temperatura en el convertidor de amoníaco37;

[0238] - un primer enfriador/condensador de gas38, aguas abajo del convertidor de amoníaco37, para producir una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido17y una corriente gaseosa de NOx22;

[0239] - un compresor de gas de NO<x>40

para comprimir la corriente gaseosa de NOx22, para producir una corriente de gas de NOx comprimida o presurizada 24 a una presión P2;

[0240] - una torre de absorción41para absorber los gases de NO<x>de la corriente de gas de NOx comprimida24en agua, para producir una corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual27y un gas de cola5que comprende gases de NO<x>, que comprende una salida de gas de cola de la torre de absorción6para evacuar el gas de cola5;

[0241] - preferentemente, medios para medir la concentración de oxígeno en el gas de cola5en una corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción41;

[0242] - un sistema de intercambio de calor43para intercambiar calor entre la mezcla de gas de NOx/vapor15y el gas de cola5; particularmente para calentar una corriente de gas de cola con el calor procedente de la mezcla de gas de NOx/vapor procedente del convertidor de amoníaco;

[0243] - un segundo enfriador/condensador de gas39para separar y condensar vapor procedente de la corriente de gas de NO<x>comprimida24ubicada entre el compresor de NOx y la torre de absorción, particularmente para producir una corriente de gas de NO<x>comprimida24que tiene una temperatura que varía de 20 a 60 °C; y

[0244] - un primer medio de liberación de presión o expansor de gas de cola7ubicado aguas abajo del sistema de intercambio de calor43, para expandir una corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción41, para producir un primer gas de cola expandido64, en donde el primer medio de liberación de presión o expansor de gas de cola7puede energizar al menos parcialmente el compresor de gas de NO<x>40

.

[0245] El método de modernización comprende las etapas de

[0246] - preferentemente, introducir una fuente de aire presurizado65en comunicación fluida con la planta de producción, adecuada para presurizar la planta de producción durante el arranque, en particular en donde la fuente de aire presurizado es capaz de proporcionar de 2.000 a 19.000 m<3>/h de aire presurizado;

[0247] - introducir un suministro o fuente de un gas rico en oxígeno50, tal como un electrolizador de agua a alta presión, proporcionando parte de un primer gas que contiene oxígeno, aguas arriba de y en comunicación fluida con el aparato de mezcla35;

[0248] - preferentemente, introducir medios para medir la concentración de oxígeno en el gas que contiene oxígeno56; - preferentemente, introducir medios para ajustar la concentración de oxígeno en el gas que contiene oxígeno56de modo que la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco en la entrada del convertidor de amoníaco37sea al menos 1,2 o 1,25, particularmente entre 1,2 y 9 o entre 1,25 y 9. Más en particular, se puede introducir un medio para regular la concentración de amoníaco y/u oxígeno en el convertidor de amoníaco, particularmente un medio para controlar el flujo del gas rico en oxígeno o el flujo del primer gas que contiene oxígeno y/o un medio para controlar el flujo de la corriente de gas de amoníaco, para mantener la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco dentro del convertidor de amoníaco en una proporción de al menos 1,2 o 1,25, particularmente entre 1,2 y 9, entre 1,25 y 9 o entre 1,3 y 9;

[0249] - en particular, introducir un suministro de un segundo gas que contiene oxígeno68, 72, 77, que tiene (i) una presión igual o superior a P1 y hasta P2 para suministrar oxígeno aguas arriba del compresor de gas de NOx, o (ii) una presión superior a P2, para suministrar oxígeno a la corriente de gas de NOx comprimida, de modo que una corriente de gas de cola5, 10, 62, 69, 80, 83, 84contenga al menos el 0,5 % en volumen de oxígeno; - introducir un medio para dividir55una corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción41en una primera corriente de gas de cola10y una segunda corriente de gas de cola80, en donde la primera corriente de gas de cola está en comunicación fluida con el primer gas rico en oxígeno50, en donde la mezcla de la primera corriente de gas de cola y el primer gas rico en oxígeno proporciona el primer gas que contiene oxígeno;

[0250] - particularmente introducir un medio para ajustar la cantidad de gas de cola que se está dividiendo en la primera corriente de gas de cola10y la segunda corriente de gas de cola80; y

[0251] - retirar el compresor de aire36.

[0252] El término "gas rico en oxígeno" se usa como se define en otra parte en el presente documento.

[0253] Normalmente, el sistema de intercambio de calor43comprende al menos dos intercambiadores de calor66, 67. El experto en la materia se dará cuenta de que es posible dividir una corriente de gas de cola dentro del sistema de intercambio de calor, por ejemplo entre el intercambiador de calor66y67. En particular, la planta de producción, tanto antes como después de la modernización, comprende sistemas de intercambio de calor adicionales, de modo que la corriente gaseosa de NO<x>22

[0254] Como se define en el presente documento, una corriente de gas de cola/una corriente de gas de cola es cualquier corriente de gas aguas abajo de la torre de absorción, tal como la ubicada entre la torre de absorción41y el punto de comunicación entre o de mezcla de la primera corriente de gas de cola10y el (primer) gas rico en oxígeno50. Como se define en el presente documento, un medio para dividir es cualquier medio adecuado para dividir una corriente de gas de cola, tal como para generar una primera corriente de gas de cola10y una segunda corriente de gas de cola80. En particular, el medio para dividir es una conexión en T que tiene una entrada y dos salidas, de modo que un gas que fluye a través de la entrada de la conexión en T se divide en dos corrientes de gas de composición química idéntica. Como se define en el presente documento, un medio de liberación de presión es cualquier medio adecuado para reducir la presión de una corriente de gas, tal como una corriente de gas de cola. En particular, el medio de liberación de presión puede ser un expansor de gas o un eyector de gas. Un eyector de gas proporciona los beneficios de un equipo simplificado, en donde la mezcla de diferentes corrientes de gas se combina con la reducción de la presión del gas de cola. Por ejemplo, una corriente de gas de cola, procesada por medio del eyector de gas, puede actuar como gas motriz, y un segundo gas alimentado al eyector puede, por ejemplo, ser aire ambiente a una presión (por ejemplo, presión atmosférica) menor que la corriente de gas de cola como gas motriz. En particular, una corriente de gas de cola puede ser alimentada como gas motriz a un eyector de gas, y un segundo gas alimentado al eyector es gas de oxígeno a una presión menor que la corriente de gas de cola como gas motriz. En este contexto, tanto la alimentación de aire u oxígeno a través del eyector de gas contribuye a aumentar la concentración en la primera corriente de gas de cola10y/o en una corriente de gas de cola adicional83, 84que se está reciclando, reduciendo de este modo la demanda del gas rico en oxígeno50. En particular, se alimenta una corriente de gas de cola como gas motriz al eyector y el segundo gas alimentado al eyector es la mezcla de gas de NOx/vapor15o la corriente gaseosa de NOx22.

[0255] El experto en la materia se dará cuenta de que los medios para dividir pueden incorporarse dentro del (primer) medio de liberación de presión, siempre que el (primer) medio de liberación de presión incluya al menos dos salidas para la corriente de gas que se está despresurizando, en particular una salida para la primera corriente de gas de cola10y otra salida para la segunda corriente de gas de cola80.

[0256] Como se define en el presente documento, un medio para ajustar la cantidad de gas de cola que se está dividiendo en la primera corriente de gas de cola10y la segunda corriente de gas de cola80, es cualquier medio para controlar la división en el medio para dividir55. En particular, el medio para dividir55es una conexión en T como se describió anteriormente y el medio para ajustar puede ser un orificio o un álabe guía o una válvula de control de flujo en una o ambas salidas de la conexión en T. Más particularmente aún, el medio puede ser un sistema de control de proceso integrado, en el que la temperatura en el convertidor de amoníaco37se determina a través de un medio para medir la temperatura. La temperatura en el convertidor de amoníaco37se usa a continuación para controlar un medio de control de flujo en el medio para dividir55, controlando de este modo la división de la corriente de gas de cola, para que la temperatura medida se mantenga en el intervalo de 800-950 °C.

[0258] Como se define en el presente documento, un medio para ajustar la concentración de oxígeno es cualquier medio adecuado para regular la cantidad de oxígeno que se introducirá en el sistema a partir de una medición de la concentración de oxígeno, tal como usando un medio para medir la concentración de oxígeno. La concentración de oxígeno se puede determinar, por ejemplo, a partir de una medición en la fase gaseosa usando un analizador de gases de proceso. La concentración de oxígeno también puede determinarse a partir de un cálculo que usa la concentración de la fuente de oxígeno que se está introduciendo en el sistema, en particular la concentración de oxígeno del gas rico en oxígeno, el flujo al que se introduce la fuente de oxígeno, en particular el gas rico en oxígeno, en el sistema, en particular el flujo al que se introduce la corriente de gas de amoníaco en el sistema y los valores de flujo relativos de los gases con los que se mezcla la fuente de oxígeno; en particular los valores de flujo relativos a los que se mezclan el gas rico en oxígeno y la corriente de gas de amoníaco. Usando la concentración de oxígeno, se determina a su vez el flujo relevante de oxígeno que se introducirá en el sistema y se usa para controlar el flujo de oxígeno, desde una fuente gaseosa de oxígeno a una concentración predeterminada. El control del flujo de oxígeno gaseoso se puede lograr, por ejemplo, mediante válvulas de control de flujo. En este contexto, como se define en el presente documento, un medio para regular la concentración de amoníaco y/u oxígeno es cualquier medio adecuado para lograr una concentración objetivo de amoníaco y/u oxígeno. En particular, dichos medios son medios de control de flujo de gas, en particular una válvula de control de flujo o un orificio o un álabe guía, para controlar el flujo de la corriente de gas rico en oxígeno y/o de gas de amoníaco. En particular, el medio es un sistema de control de proceso integrado, en el que se mide la concentración de oxígeno y, de este modo, se determina y logra el flujo objetivo o flujo relevante de oxígeno a partir del control del flujo del primer gas rico en oxígeno, desde una fuente gaseosa de oxígeno a una concentración predeterminada.

[0260] El experto en la materia determinará la concentración óptima de oxígeno en los gases que entran al convertidor de amoníaco37y a la torre de absorción41, para que la conversión catalítica del amoníaco en óxido nítrico se realice de forma óptima en el convertidor de amoníaco37y para que la absorción de los gases de NO<x>en la torre de absorción41se realice de forma óptima. Además, al determinar el contenido de oxígeno que sale de la torre de absorción41, también sopesará los beneficios de aumentar el contenido de oxígeno en la torre de absorción41, frente al inconveniente de un mayor volumen de gas aguas abajo de la torre de absorción41, lo que implica equipos, tales como intercambiadores de calor, de mayor tamaño, para calentar el gas de cola.

[0262] Como se define en el presente documento, los medios para medir la temperatura son cualquier medio adecuado para medir e indicar la temperatura en el quemador de oxidación de amoníaco. En particular, el medio para medir la temperatura es un termopar o un termómetro apto para medir e indicar temperaturas de hasta 1.000 °C. Más en particular, el medio para medir la temperatura es un termómetro infrarrojo para medir e indicar temperaturas de hasta 1.000 °C.

[0264] Ejemplos

[0266] 1. Recirculación de gases de cola al 99,3 %

[0268] Se hace referencia a la figura 2A. El amoníaco32se mezcló con aire presurizado65en un aparato de mezcla35. La mezcla de amoníaco y aire comprimido14resultante se alimentó a un convertidor de amoníaco37, a una temperatura que variaba de 800 a 950 °C y que funcionaba a una presión de 5,4 bara. La proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco en la entrada del convertidor de amoníaco37era de al menos 1,25. En el convertidor de amoníaco37, se oxidó el amoníaco sobre un catalizador mixto de platino/rodio, obteniendo así una mezcla de gas de NO<x>/vapor a baja presión15, que comprende agua y óxido nítrico (NO). Se recuperó el calor de la mezcla proveniente del convertidor de amoníaco, produciéndose de este modo vapor que se suministró a una turbina de vapor51y que también se exportó a una red eléctrico y se usó para calentar el gas de cola5como se describirá más adelante. Posteriormente, la mezcla de gas/corriente de NOx se enfrió en un enfriador/condensador de gas38a una temperatura en la que el agua se condensa, y una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido17se separó de una corriente gaseosa de NO<x>22

. La mezcla acuosa de ácido diluido17se envió a la torre de absorción41. La corriente gaseosa de NO<x>22

se oxidó aún más para convertir aún más el NO en NO<2>y N<2>O<4>. A continuación, la corriente gaseosa de NO<x>22

se comprimió en el compresor de gas de NOx40a una presión de 12 bara, produciendo de este modo la corriente gaseosa presurizada de NO<x>24

. La corriente gaseosa de NO<x>presurizada24se enfrió en un segundo enfriador/condensador de gas39y se envió también a la torre de absorción41. Dentro de la torre de absorción41, el gas de NO<x>reaccionó con agua para producir el gas de cola5y una corriente de ácido nítrico en bruto que también contenía gas de NO<x>residual, que posteriormente se alimentó a un blanqueador62. El contenido de oxígeno en el gas de cola5se mantuvo en el 3 % usando los gases de escape77procedentes de un blanqueador62que se suministraron aguas abajo del convertidor de amoníaco37y aguas arriba del compresor de gas de NO<x>40

. El gas de cola5se calentó consecutivamente en un intercambiador de calor79, se trató en una unidad de eliminación de NO<x>70

y se calentó mediante la corriente gaseosa de NO<x>15

en el sistema de intercambio de calor43a 500 °C, produciendo de este modo una corriente de gas de cola calentada. La corriente de gas de cola calentada se expandió sobre un expansor de gas de cola 7, produciendo de este modo un gas de cola expandido64. El gas de cola expandido64se usó para calentar el gas de cola5en el intercambiador de calor7y posteriormente se dividió, a través de un tubo en T55, en una primera corriente de gas de cola10que representa el 99,3 % del gas de cola expandido64, y una segunda corriente de gas de cola80. El primer gas de cola10se mezcló a continuación con gas rico en oxígeno50que tenía una presión de 7 bara, proporcionando de este modo un gas que contenía oxígeno56en ausencia de que se suministrara más aire presurizado34, de modo que, durante el funcionamiento continuo posterior, se produjo gas de cola5, en ausencia de un compresor de aire, se calentó, se expandió, se dividió y se recirculó al convertidor de amoníaco37, junto con un gas rico en oxígeno50. La cantidad del gas rico en oxígeno50alimentada al proceso se controló para garantizar que se midiera la proporción de oxígeno respecto a amoníaco en la entrada del convertidor de amoníaco37y, en caso de que fuera inferior a 1,25, se ajustó la cantidad del gas rico en oxígeno50, de modo que la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco en la entrada del convertidor de amoníaco37fuera al menos 1,25. Se midió la temperatura dentro del convertidor de amoníaco37y se estableció que se había permanecido en el intervalo de 800 a 950 °C. El 0,7 % residual de la segunda corriente de gas de cola80se envió a un expansor de gas de cola adicional60. A continuación, el gas de NO<x>residual en la corriente de ácido nítrico en bruto 27 se eliminó por arrastre con un medio gaseoso 72, tal como un gas que contiene oxígeno o aire, dentro de la unidad blanqueadora62, que funciona aproximadamente a la misma presión que el convertidor de amoníaco de 5,4 bara. La potencia de accionamiento tanto para el compresor de aire36como para el compresor NO<x>40

proviene del expansor de gas de cola7, del expansor de gas de cola adicional60y de la turbina de vapor51. La potencia neta asociada al compresor de gas de NO<x>40

, al expansor de gas de cola7y al expansor de gas de cola adicional60fue de 8 kWh/t 100 % HNO<3>. Esta potencia era producida por la turbina de vapor 51 o era proporcionada por un motor eléctrico. La exportación específica de vapor ascendió a de 1.100 a 1.300 kg/t de ácido nítrico.

[0270] 2. Ejemplo comparativo: sin recirculación de gas de cola

[0272] Se hace referencia a la figura 1. El amoníaco32se mezcló con aire comprimido34en un aparato de mezcla35. La proporción de oxígeno respecto a amoníaco en la entrada del convertidor de amoníaco37era de al menos 1,25. En el convertidor de amoníaco37, el amoníaco de la mezcla de amoníaco32y aire comprimido34se oxidó, a una presión de 5,4 bara, sobre un catalizador mixto platino/rodio, obteniendo así una mezcla de gas de NO<x>/vapor a baja presión15, que comprende agua y óxido nítrico (NO). El calor de la mezcla proveniente del convertidor de amoníaco se recuperaba para suministrar la turbina de vapor51y también se exportaba a una red eléctrica y se usaba para calentar el gas de cola5como se describirá a continuación. Posteriormente, la mezcla de gas/corriente de NO<x>se enfrió en un enfriador/condensador de gas38a una temperatura en la que el agua se condensa, y una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido17se separó de una corriente gaseosa de NO<x>22

. Posteriormente, la corriente gaseosa de NO<x>22

se oxidó consecutivamente aún más para convertir aún más el NO en NO<2>y N<2>O<4>, se enfrió nuevamente en otro enfriador/condensador de gas39y a continuación se dirigió a una torre de absorción41. En el otro extremo, la corriente gaseosa de NO<x>22

se comprimió en el compresor de gas de NOx40a una presión de 12 bara, produciendo de este modo la corriente gaseosa de NO<x>presurizada24. La corriente gaseosa de NO<x>presurizada24también fue enviada a la torre de absorción41. Dentro de la torre de absorción41, la corriente gaseosa de NO<x>24

reaccionó con agua para producir el gas de cola5y una corriente de ácido nítrico en bruto27que también contenía gas de NO<x>residual, que se alimentó a un blanqueador62. El calor procedente de la corriente gaseosa de NO<x>15

se usó para calentar el gas de cola5en el sistema de intercambio de calor43a 450 °C. Toda la corriente de gas de cola5se envió al expansor de gas de cola7. A continuación, el gas de NO<x>residual en la corriente de ácido nítrico en bruto27se eliminó por arrastre con un medio gaseoso72tal como un gas que contiene oxígeno o aire, dentro de la unidad blanqueadora62, que funciona a 5,4 bara. La potencia de accionamiento para el compresor de aire36y para el compresor de NOx40proviene del expansor de gas de cola 7 y de la turbina de vapor51. Esta potencia era producida por la turbina de vapor51. La exportación específica de vapor ascendió a de 600 a 800 kg/t de ácido nítrico.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Una planta de producción para producir ácido nítrico con un consumo de energía y emisiones reducidos, que comprende:

• una fuente de un gas rico en oxígeno, particularmente una fuente de gas rico en oxígeno presurizado, tal como un electrolizador de agua a alta presión;

• un aparato de mezcla aguas abajo de la fuente de gas rico en oxígeno, para mezclar un primer gas que contiene oxígeno con una corriente de gas de amoníaco, para producir una mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno;

• un convertidor de amoníaco, particularmente que puede funcionar a una presión igual o superior a P1 e inferior a P2, para oxidar el amoníaco en la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno, para producir una mezcla de gas de NOx/vapor que comprende agua y óxido nítrico;

• un medio para regular la concentración de amoníaco y/o de oxígeno en el convertidor de amoníaco, particularmente un medio para controlar el flujo del gas rico en oxígeno y/o un medio para controlar el flujo de la corriente de gas de amoníaco, para mantener la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco dentro del convertidor de amoníaco en una proporción de al menos 1,2;

• un primer enfriador/condensador de gas aguas abajo del convertidor de amoníaco, para producir una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido y una corriente gaseosa de NO<x>;

• un compresor de gas de NO<x>para comprimir la corriente gaseosa de NO<x>, para producir una corriente de gas de NO<x>comprimida a una presión P2;

• una torre de absorción para absorber los gases de NO<x>de la corriente de gas de NO<x>comprimida en agua, para producir una corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual, y un gas de cola que comprende gases de NO<x>, que comprende una salida de gas de cola de la torre de absorción para evacuar el gas de cola;

• un sistema de intercambio de calor ubicado aguas arriba del enfriador/condensador de gas para intercambiar calor entre la mezcla de gas de NO<x>/vapor y el gas de cola, en particular para calentar una corriente de gas de cola con el calor procedente del gas de NOx/vapor proveniente del convertidor de amoníaco;

• un segundo enfriador/condensador de gas para separar y condensar vapor procedente de la corriente de gas de NO<x>comprimida, particularmente antes de que la corriente de gas de NOx comprimida se proporcione a la torre de absorción;

• un suministro para un segundo gas que contiene oxígeno que tiene (i) una presión igual o superior a P1 y hasta P2, para suministrar oxígeno aguas abajo del convertidor de amoníaco y aguas arriba del compresor de gas de NOx, o (ii) una presión superior a P2, para suministrar oxígeno a la corriente de gas de NOx comprimida,

• un medio para controlar el flujo del segundo gas que contiene oxígeno, de modo que una corriente de gas de cola contenga al menos un 0,5 % en volumen de oxígeno; y

• un primer medio de liberación de presión, en particular un expansor de gas de cola, ubicado aguas abajo del sistema de intercambio de calor, para expandir una corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción, para producir un primer gas de cola expandido a una presión igual o superior a P1 e inferior a P2, en donde el primer medio de liberación de presión, en particular el expansor de gas de cola, puede energizar al menos parcialmente el compresor de gas de NO<x>;

caracterizada por quela planta de producción comprende además:

• un medio para dividir un gas de cola en una primera corriente de gas de cola y una segunda corriente de gas de cola, en donde el primer gas de cola está en comunicación fluida con el gas rico en oxígeno, particularmente en donde la primera corriente de gas de cola tiene una presión igual o superior a P1 y hasta P2, y en donde la mezcla del gas rico en oxígeno y la primera corriente de gas de cola proporciona el primer gas que contiene oxígeno.

2. Una planta de producción para producir ácido nítrico de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, particularmente una fuente de aire presurizado para presurizar el sistema, particularmente durante el arranque, en comunicación fluida con un sistema que comprende:

• una fuente de un gas rico en oxígeno, particularmente una fuente de un gas rico en oxígeno presurizado, tal como un electrolizador de agua a alta presión;

• un aparato de mezcla aguas abajo de la fuente del gas rico en oxígeno, para mezclar un primer gas que contiene oxígeno con una corriente de gas de amoníaco, para producir una mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno;

• medios para medir la concentración de oxígeno en el primer gas que contiene oxígeno;

• medios para ajustar la concentración de oxígeno en el primer gas que contiene oxígeno de modo que la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco en la entrada del convertidor de amoníaco sea al menos 1,2 o al menos 1,25, particularmente esté entre 1,2 y 9 o entre 1,25 y 9;

• medios para ajustar el suministro de la corriente de gas de amoníaco al aparato de mezcla;

• un convertidor de amoníaco, que puede funcionar a una presión P1, para oxidar el amoníaco en la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno, para producir una mezcla de gas de NO<x>/vapor, que comprende agua y óxido nítrico;

• medios para medir la temperatura en el convertidor de amoníaco;

• un primer enfriador/condensador de gas aguas abajo del convertidor de amoníaco, para producir una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido y una corriente gaseosa de NOx;

• un compresor de gas de NOx para comprimir la corriente gaseosa de NOx, para producir una corriente de gas de NOs comprimida a una presión P2;

• una torre de absorción para absorber los gases de NOx procedentes de la corriente de gas de NOx comprimida en agua, para producir una corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NOx residual y un gas de cola que comprende gases de NO<x>, que comprende una salida de gas de cola de la torre de absorción para evacuar el gas de cola;

• medios para medir la concentración de oxígeno en una corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción;

• un sistema de intercambio de calor ubicado aguas arriba del enfriador/condensador de gas para intercambiar calor entre la mezcla de gas de NOx/vapor y el gas de cola;

• un segundo enfriador/condensador de gas adicional, para separar y condensar vapor procedente de la corriente de gas de NOx comprimida, para producir una corriente de gas de NOx comprimida, particularmente que tiene una temperatura que varía de 20 a 60 °C;

• un suministro de un segundo gas que contiene oxígeno que tiene (i) una presión igual o superior a P1 y hasta P2, para suministrar oxígeno aguas arriba del compresor de gas de NO<x>; o una presión superior a P2, para suministrar oxígeno a la corriente de gas de NOx comprimida, de modo que el gas de cola contenga al menos el 0,5 % en volumen de oxígeno; y

• un expansor de gas de cola ubicado aguas abajo del sistema de intercambio de calor, para expandir una corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción, para producir un primer gas de cola expandido a una presión P1, en donde el expansor de gas de cola puede energizar al menos parcialmente el compresor de gas de NO<x>;

caracterizada por queel sistema comprende además:

• un medio para dividir una corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción en una primera corriente de gas de cola, en comunicación fluida con el gas rico en oxígeno y una segunda corriente de gas de cola; y

• un medio para ajustar la cantidad de gas de cola que se está dividiendo en la primera corriente de gas de cola y la segunda corriente de gas de cola.

3. La planta de producción de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el sistema comprende además uno o más de:

• una turbina de vapor, en donde la turbina de vapor puede energizar al menos parcialmente el compresor de gas de NOx;

• un intercambiador de calor para intercambiar calor entre el primer gas de cola expandido y una corriente de gas de cola más fría, en donde el primer gas de cola expandido sale del intercambiador de calor particularmente a una temperatura por debajo de 300 °C, y en donde el medio para dividir está situado aguas abajo del intercambiador de calor y en comunicación fluida con el primer gas de cola expandido;

• una unidad de tratamiento de eliminación de NO<x>; y

• un segundo medio de liberación de presión para expandir la segunda corriente de gas de cola a presión atmosférica, para producir un segundo gas de cola expandido.

4. La planta de producción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además un blanqueador para blanquear la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NOx residual, para proporcionar una corriente de ácido nítrico blanqueado, que tiene una entrada para un gas de blanqueo rico en oxígeno, y una salida para gases de escape en comunicación fluida con cualquier corriente de gas aguas abajo del convertidor de amoníaco y aguas arriba del compresor de gas de NOx si el blanqueador funciona a una presión igual o superior a P1 y hasta igual a P2, o en comunicación fluida con cualquier corriente aguas abajo del compresor de gas de NOx y aguas arriba de la torre de absorción si el blanqueador funciona a una presión superior a P2, de modo que el suministro para el segundo gas que contiene oxígeno proviene al menos parcialmente de los gases de escape.

5. La planta de producción de acuerdo con la reivindicación 4, en donde parte del gas rico en oxígeno o parte del primer gas que contiene oxígeno o parte del gas de cola está en comunicación fluida con la entrada del blanqueador, de modo que el gas de blanqueamiento rico en oxígeno es proporcionado al menos parcialmente por parte del gas rico en oxígeno, por parte del primer gas que contiene oxígeno o por parte de una corriente de gas de cola.

6. La planta de producción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además una corriente de un segundo gas que contiene oxígeno en comunicación fluida directa con cualquier corriente de gas de cola, particularmente una corriente de gas rico en oxígeno presurizado en comunicación fluida directa con cualquier corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción o aguas arriba del primer medio de liberación de presión.

7. La planta de producción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el gas rico en oxígeno, el segundo gas que contiene oxígeno, el gas de blanqueo rico en oxígeno y los gases de escape del blanqueador son proporcionados al menos parcialmente por un electrolizador de agua, particularmente un electrolizador de agua a alta presión.

8. La planta de producción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la comunicación fluida entre la fuente de aire presurizado y el sistema está en comunicación fluida directa con el gas rico en oxígeno.

9. Un método para producir ácido nítrico con un consumo de energía reducido y emisiones reducidas, en una planta de producción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende las etapas de: antes de la etapa c), proporcionar o preparar un gas rico en oxígeno y un primer gas que contiene oxígeno, y proporcionar una corriente de gas de amoníaco;

c) suministrar la corriente de gas de amoníaco y un primer gas que contiene oxígeno al aparato de mezcla, produciendo de este modo la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno;

d) oxidar el amoníaco en la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno en el convertidor de amoníaco, particularmente a una presión igual o superior a P1 e inferior a P2 y a una temperatura que varía de 800 a 950 °C, produciendo de este modo la mezcla gaseosa de gas de NOx/vapor, que comprende agua y óxido nítrico;

e) enfriar el gas de NOx en la mezcla gaseosa de gas de NOx/vapor en el sistema de intercambio de calor y en el primer condensador/enfriador de gas, produciendo de este modo una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido y

una corriente gaseosa de NOx;

f) comprimir la corriente gaseosa de NO<x>en el compresor de gas de NO<x>, proporcionando de este modo la corriente de gas NOx comprimida presurizada que tiene una presión P2;

g) absorber la corriente gaseosa presurizada de NO<x>en la torre de absorción, proporcionando de este modo la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NOx residual y el gas de cola que comprende gases de NO<x>;

h) calentar el gas de cola en el sistema de intercambio de calor, con el calor procedente de la mezcla de gas de NO<x>/vapor proveniente del convertidor de amoníaco, particularmente a una temperatura que varía de 150 a 650 °C;

i) enfriar la corriente de gas de NOx presurizada en el segundo enfriador/condensador de gas, proporcionando de este modo una corriente de gas de NO<x>presurizada, particularmente que tiene una temperatura que varía de 20 a 60 °C; y

j) expandir al menos parte del gas de cola obtenido en la etapa h) en un primer medio de liberación de presión, proporcionando de este modo un primer gas de cola expandido;

caracterizado por queel método comprende además las etapas de:

k) dividir una corriente de gas de cola con un primer medio para dividir en una primera corriente de gas de cola y una segunda corriente de gas de cola, y mezclar la primera corriente de gas de cola con el gas rico en oxígeno, proporcionando de este modo el primer gas que contiene oxígeno;

m) ajustar el flujo del gas rico en oxígeno que se está mezclando en la etapa k) o el flujo de la corriente de gas de amoníaco, de modo que la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco en la entrada del convertidor de amoníaco se mantenga en una proporción de al menos 1,2 o al menos 1,25, particularmente entre 1,2 y 9 o entre 1,25 y 9; y

q) ajustar el flujo del gas rico en oxígeno a una presión igual o superior a P1 y hasta P2 aguas arriba del compresor de gas de NO<x>, o a una presión superior a P2 aguas abajo del compresor de gas de NO<x>, de modo que la concentración de oxígeno en una corriente de gas de cola se mantenga en una concentración de al menos el 0,5 % en volumen.

10. Un método para producir ácido nítrico con un consumo de energía reducido y emisiones reducidas de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende las etapas de:

a) preferentemente, presurizar el sistema suministrando aire presurizado al sistema;

b) preferentemente, hacer funcionar el compresor de gas de NO<x>o un primer medio de liberación de presión, preferentemente un expansor de gas de cola, usando energía externa, induciendo de este modo un flujo de aire presurizado en el sistema y una presión P2, aguas abajo del compresor de gas de NO<x>;

d) oxidar el amoníaco en la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno en el convertidor de amoníaco, particularmente a una presión P1 y a una temperatura que varía de 800 a 950 °C, produciendo de este modo la mezcla gaseosa de gas de NOx/vapor, que comprende agua y óxido nítrico;

e) enfriar el gas de NOx en la mezcla gaseosa de gas de NOx/vapor en el sistema de intercambio de calor y en el primer condensador/enfriador de gas, produciendo de este modo una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido y una corriente gaseosa de NOx;

f) comprimir la corriente gaseosa de NOx en el compresor de gas de NOx, proporcionando de este modo la corriente de gas NOx comprimida presurizada que tiene una presión P2;

i) enfriar la corriente de gas de NO<x>presurizada en el segundo enfriador/condensador de gas, proporcionando de este modo una corriente de gas de NO<x>presurizada, particularmente que tiene una temperatura que varía de 20 a 60 °C; y

j) expandir el gas de cola obtenido en la etapa h) en el expansor de gas de cola, proporcionando de este modo el primer gas de cola expandido;

caracterizado por queel método comprende además las etapas de:

k) dividir una corriente de gas de cola con un medio para dividirla en una primera corriente de gas de cola y una segunda corriente de gas de cola y mezclar la primera corriente de gas de cola con el gas rico en oxígeno, proporcionando de este modo el gas que contiene oxígeno;

l) medir la concentración de oxígeno en el gas que contiene oxígeno;

m) si la concentración de oxígeno medida en la etapa l) es tal que la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco en el convertidor de amoníaco es menor que 1,2 o 1,25, ajustar el suministro del gas rico en oxígeno, por ejemplo que tiene una presión P2, y que se mezcla en la etapa k) o ajustar el suministro de la corriente de gas de amoníaco en la etapa c), de modo que la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco en la entrada del convertidor de amoníaco sea al menos 1,2 o 1,25, preferentemente entre 1,2 y 9 o entre 1,25 y 9;

n) medir la temperatura en el convertidor de amoníaco;

o) ajustar el volumen de la primera corriente de gas de cola que se está mezclando en la etapa k) o la corriente de gas de amoníaco suministrada en la etapa c), si la temperatura medida en la etapa n) está fuera del intervalo de 800-950 °C, de modo que la temperatura en el convertidor de amoníaco se mantenga en el intervalo de 800-950 °C;

p) medir la concentración de oxígeno en un gas de cola aguas abajo de la torre de absorción;

q) si la concentración de oxígeno medida en la etapa p) es inferior al 0,5 % en volumen de oxígeno, ajustar el suministro del gas rico en oxígeno a una presión igual o superior a P1 y hasta P2 aguas arriba del compresor de gas de NO<x>, o a una presión superior a P2 aguas abajo del compresor de gas de NO<x>, o ajustar el flujo del segundo gas que contiene oxígeno, de modo que el gas de cola contenga al menos el 0,5 % en volumen de oxígeno;

r) repetir las etapas c) a q).

11. El método de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, en donde la primera corriente de gas de cola, particularmente la primera corriente de gas de cola expandida, mezclada en la etapa k), se obtiene particularmente después de la etapa j), y en donde el método comprende además las etapas de:

s) particularmente antes de la etapa k), calentar, en el intercambiador de calor, una corriente de gas de cola que es más fría que el primer gas de cola expandido con el primer gas de cola expandido, llevando de este modo el primer gas de cola expandido a una temperatura por debajo de 300 °C, en particular antes de la etapa k), calentar, en el intercambiador de calor el gas de cola obtenido en la etapa g) con el primer gas de cola expandido obtenido en la etapa j), llevando de este modo el gas de cola que se va a mezclar en la etapa k) a una temperatura por debajo de 300 °C;

t) tratar la corriente de gas de cola, particularmente obtenida en la etapa s, en la unidad de tratamiento de eliminación de NO<x>;

u) expandir la segunda corriente de gas de cola en el segundo medio de liberación de presión, proporcionando de este modo el segundo gas de cola expandido; y

v) recuperar al menos parte del vapor generado en el convertidor de amoníaco en la turbina de vapor.

12. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, que comprende además la etapa de: w) blanquear la corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual en el blanqueador, produciendo de este modo la corriente de ácido nítrico blanqueado.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende además la etapa de:

w1) suministrar parte del gas rico en oxígeno o parte del primer gas que contiene oxígeno obtenido en la etapa k) o parte del gas de cola obtenido en la etapa g), a la entrada del blanqueador en la etapa w).

14. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, que comprende además la etapa de: x) suministrar una corriente de un gas rico en oxígeno, particularmente como una corriente de un gas rico en oxígeno presurizado, a una corriente de gas de cola, particularmente a una corriente de gas de cola aguas arriba del primer medio de liberación de presión.

15. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, que comprende además las etapas de:

y) hacer funcionar el electrolizador de agua, produciendo de este modo gas de oxígeno, particularmente hacer funcionar un electrolizador de agua a alta presión, produciendo de este modo gas de oxígeno presurizado; y z) proporcionar, a partir del oxígeno producido por el electrolizador de agua en la etapa y), al menos parte del gas rico en oxígeno, el segundo gas que contiene oxígeno, el gas de blanqueo rico en oxígeno y los gases de escape del blanqueador.

16. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, en donde, en la etapa a), el aire presurizado se suministra en la corriente en comunicación fluida directa con el gas rico en oxígeno.

17. El uso de la planta de producción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 para realizar el método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16.

18. Un método para modernizar una planta de producción existente para producir ácido nítrico, en donde la planta de producción existente comprende:

• un compresor de aire para proporcionar una corriente de aire comprimido;

• un aparato de mezcla, para mezclar la corriente de aire comprimido con una corriente de gas de amoníaco, para producir una mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno;

• un convertidor de amoníaco que puede funcionar a una presión igual o superior a P1 pero inferior a P2, para oxidar el amoníaco en la mezcla de gases que contiene amoníaco/oxígeno, para producir una mezcla de gas de NO<x>/vapor, que comprende agua y óxido nítrico;

• un primer enfriador/condensador de gas, aguas abajo del convertidor de amoníaco, para producir una mezcla acuosa de ácido nítrico diluido y una corriente gaseosa de NO<x>;

• un compresor de gas de NO<x>para comprimir la corriente gaseosa de NO<x>, para producir una corriente de gas de NOx presurizada a una presión P2;

• una torre de absorción para absorber los gases de NO<x>procedentes de la corriente de gas de NO<x>presurizada en agua, para producir una corriente de ácido nítrico en bruto que contiene gas de NO<x>residual y un gas de cola que comprende gases de NO<x>;

• un sistema de intercambio de calor para intercambiar calor entre la mezcla de gas de NO<x>/vapor y el gas de cola, particularmente para calentar una corriente de gas de cola con el calor procedente de la mezcla de gas de NOx/vapor proveniente del convertidor de amoníaco;

• un segundo enfriador/condensador de gas para separar y condensar el vapor de la corriente de gas de NO<x>comprimida entre el compresor de NOx y la torre de absorción, y

• un expansor de gas de cola para expandir una corriente de gas de cola aguas abajo de la torre de absorción, para producir un gas de cola expandido a una presión P1, en donde el expansor de gas de cola puede energizar al menos parcialmente el compresor de gas de NO<x>

en una planta de producción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende las etapas de:

• introducir una fuente de aire presurizado en comunicación fluida con la planta de producción;

• introducir un suministro o fuente de un gas rico en oxígeno, tal como un electrolizador de agua a alta presión, que proporcione parte de un primer gas que contiene oxígeno, aguas arriba de y en comunicación fluida con el aparato de mezcla;

• introducir un medio para regular la concentración de amoníaco y/u oxígeno en el convertidor de amoníaco, particularmente un medio para controlar el flujo del gas rico en oxígeno o el flujo del primer gas que contiene oxígeno y/o un medio para controlar el flujo de la corriente de gas de amoníaco, para mantener la proporción molar de oxígeno respecto a amoníaco dentro del convertidor de amoníaco en una proporción de al menos 1,2 o al menos 1,25, particularmente entre 1,2 y 9 o entre 1,25 y 9;

• introducir un suministro de un segundo gas que contiene oxígeno, que tiene (i) una presión igual o superior a P1 y hasta P2 para suministrar oxígeno aguas arriba del compresor de gas de NOx, o (ii) una presión superior a P2, para suministrar oxígeno a la corriente de gas de NOx comprimida, de modo que una corriente de gas de cola contenga al menos el 0,5 % en volumen de oxígeno;

• introducir medios para dividir una corriente de gas de cola en una primera corriente de gas de cola y una segunda corriente de gas de cola, en donde la primera corriente de gas de cola tiene una presión igual o superior a P1 y hasta P2, y está en comunicación fluida con el gas rico en oxígeno, el cual, al mezclarse con el gas rico en oxígeno, proporciona el primer gas que contiene oxígeno;

• particularmente, introducir medios para ajustar la cantidad de gas de cola que se está dividiendo en la primera corriente de gas de cola y la segunda corriente de gas de cola; y

• retirar el compresor de aire.