本發(fā)明涉及一種根據(jù)雙壓法生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組(machinetrain)，在其中所使用的氨的燃燒通過壓縮的工藝空氣在第一低壓下進(jìn)行，并且通過燃燒形成的亞硝氣在比第一壓力相對更高的第二壓力下至少部分被水吸收，結(jié)果產(chǎn)生硝酸，而未被吸收的殘余氣體則在殘余氣體膨脹器中從第二壓力膨脹至環(huán)境壓力，以用于提取壓縮機(jī)的功。

背景技術(shù)：

ep0945400b1中描述了用于生產(chǎn)硝酸的物質(zhì)和物質(zhì)混合物以及反應(yīng)方程。該方法的基本步驟是提供化學(xué)反應(yīng)所需的空氣氧。為此，工藝空氣被壓縮并提升至高壓。為了生產(chǎn)硝酸，除其它外，需要二氧化氮(no2)與水(h2o)和氧氣(o2)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。為了使這種化學(xué)反應(yīng)有效，二氧化氮應(yīng)該在更高的壓力下可用。優(yōu)選地，該壓力應(yīng)在4與14巴之間。

單機(jī)組硝酸裝置是已知的，其具有在日產(chǎn)硝酸100與1000噸之間的生產(chǎn)能力。按照雙壓法運(yùn)行的單列硝酸裝置如下所述來設(shè)計(jì)。單機(jī)組由單轉(zhuǎn)子機(jī)組形成，其中，在一側(cè)上的蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)該機(jī)組，并且部分氣體膨脹器(軸流式膨脹器)布置在機(jī)組的另一側(cè)，其同樣設(shè)計(jì)成用于驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)械機(jī)組。

no壓縮機(jī)或氮?dú)鈮嚎s機(jī)(離心式壓縮機(jī))以旋轉(zhuǎn)固定的方式在一側(cè)上連接至蒸汽輪機(jī)且在另一側(cè)上連接至空氣壓縮機(jī)(軸流式壓縮機(jī))，而空氣壓縮機(jī)(軸流式壓縮機(jī))在另一側(cè)以旋轉(zhuǎn)固定的方式連接至部分氣體膨脹器(軸流式膨脹器)。

這些單機(jī)組設(shè)計(jì)的硝酸生產(chǎn)裝置所具有的缺點(diǎn)是，過去這種機(jī)組組件所使用的亞硝氣和空氣壓縮機(jī)具有用于其最佳運(yùn)行的不同轉(zhuǎn)速，從而使得在氮?dú)鈮嚎s機(jī)與空氣壓縮機(jī)之間必須布置帶有聯(lián)接器的齒輪，且因此軸向長度相對較大。此外，齒輪本身造成損失，這進(jìn)一步降低了機(jī)組的整體效率。

在現(xiàn)有技術(shù)中，需要在快速運(yùn)行的機(jī)組部件(蒸汽輪機(jī)和亞硝氣體壓縮機(jī))與慢速運(yùn)行機(jī)組部件(空氣壓縮機(jī)和膨脹器)之間布置齒輪，因?yàn)橛捎谠撛O(shè)計(jì)，空氣壓縮機(jī)(軸流式壓縮機(jī))不能實(shí)現(xiàn)對于蒸汽渦輪機(jī)和亞硝氣體壓縮機(jī)(離心式壓縮機(jī))來說被認(rèn)為是最佳的高轉(zhuǎn)速。

ep0945400b1中描述了根本上區(qū)別于上述機(jī)械機(jī)組的用于生產(chǎn)硝酸的裝置的設(shè)計(jì)，其中，該硝酸裝置也根據(jù)雙壓法運(yùn)行。該硝酸裝置的一個(gè)實(shí)質(zhì)特征是空氣壓縮機(jī)，氮?dú)鈮嚎s機(jī)和部分氣體膨脹器組合在齒輪傳動(dòng)的機(jī)械中且由此形成多軸離心式渦輪壓縮機(jī)。然而，根據(jù)這樣的構(gòu)造原理的裝置所具有的缺點(diǎn)是，一方面存在又是受損耗影響的齒輪，且另一方面，由于大的機(jī)輪，齒輪傳動(dòng)的機(jī)械的結(jié)構(gòu)高度相對較高。

因此，存在對如下用于生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組的需求，即其可更有效地運(yùn)行并因此帶有較低損耗。此外，存在對減少這種機(jī)械機(jī)組的安裝空間要求的需求，以便能夠?qū)⑵浒仓迷跍p小了長度和高度的較小尺寸的建筑中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由此出發(fā)，本發(fā)明是所基于的目的是制造用于生產(chǎn)硝酸的新型機(jī)械機(jī)組。

該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)械機(jī)組來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組包括蒸汽輪機(jī)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n10旋轉(zhuǎn)的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子；第一壓縮機(jī)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n20旋轉(zhuǎn)的第一壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子；第二壓縮機(jī)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n30旋轉(zhuǎn)的第二壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子；以及膨脹器，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n40旋轉(zhuǎn)的膨脹器轉(zhuǎn)子。

蒸汽輪機(jī)設(shè)計(jì)成用于第一壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元，并且其轉(zhuǎn)子經(jīng)由第一聯(lián)接器在操作上連接至第一壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子。

第一壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子經(jīng)由第二聯(lián)接器在操作上連接至第二壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，并驅(qū)動(dòng)第二壓縮機(jī)。

膨脹器設(shè)計(jì)成用于第二壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元，并且其轉(zhuǎn)子經(jīng)由第三聯(lián)接器在操作上連接至第二壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子。

在裝置運(yùn)行期間，蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速n10、第一壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n20、第二壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n30和膨脹器的轉(zhuǎn)速n40總是相等的，因?yàn)樵跈C(jī)械機(jī)組的任意上述機(jī)械之間沒有布置用于各個(gè)轉(zhuǎn)速的降檔或升檔傳動(dòng)的齒輪。

第一壓縮機(jī)可設(shè)計(jì)成離心式壓縮機(jī)(單級或多級)，而第二壓縮機(jī)可設(shè)計(jì)成多級軸流式壓縮機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械機(jī)組的機(jī)械部件僅具有一個(gè)機(jī)組公共轉(zhuǎn)速，沒有齒輪，以及與現(xiàn)有技術(shù)已知的組件相比還要更少的聯(lián)接部，其中特別是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)(第二壓縮機(jī))對于實(shí)現(xiàn)機(jī)組的公共轉(zhuǎn)速具有重要的影響。與現(xiàn)有技術(shù)的空氣壓縮機(jī)相比，該空氣壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)可以將轉(zhuǎn)速提高30-40%，由此，與本發(fā)明一起使用的膨脹器的設(shè)計(jì)也受到積極影響，因?yàn)橛捎诟叩霓D(zhuǎn)速，甚至更小的膨脹器類型都足以實(shí)現(xiàn)所期望的膨脹器的驅(qū)動(dòng)輸出。

在考慮用于生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組的新概念的進(jìn)程中，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)過去的布置原理，不能獲得整個(gè)機(jī)械機(jī)組和其各個(gè)機(jī)械部件的、特別是關(guān)于它們的效率以及整個(gè)安裝空間和成本的最佳化。

特別是通過分析各個(gè)機(jī)器部件，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一方面通過省略第一和第二壓縮機(jī)之間的齒輪(根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的布置)，齒輪的成本不再適用，而另一方面，安裝空間可以顯著地減少，且因此可本質(zhì)上更有效地配置機(jī)組。

在分析的進(jìn)程中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在沒有關(guān)于機(jī)械機(jī)組的各個(gè)機(jī)器部件的配置作進(jìn)一步測量的情況下不能實(shí)現(xiàn)齒輪的省略，因?yàn)檫^去所使用的機(jī)械機(jī)組的機(jī)械部件不具有任何統(tǒng)一的最佳轉(zhuǎn)速范圍，而這是省去齒輪所需要的。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地設(shè)計(jì)成空氣壓縮機(jī)的第二壓縮機(jī)現(xiàn)在關(guān)于其優(yōu)化的轉(zhuǎn)速來設(shè)計(jì)，從而在機(jī)械機(jī)組的運(yùn)行期間，蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速n10，第一壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n20，第二壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n30，以及膨脹器的轉(zhuǎn)速n40相等。

附圖說明

本發(fā)明的示例性實(shí)施方案通過說明書和附圖來說明。標(biāo)有相同附圖標(biāo)記的部件具有相同的功能性。

圖1顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組的示意圖。

圖2顯示了用于生產(chǎn)硝酸的本發(fā)明機(jī)械機(jī)組的示意圖。

附圖標(biāo)記清單

1機(jī)械機(jī)組

10蒸汽輪機(jī)

11蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子

20第一壓縮機(jī)

21第一壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子

30第二壓縮機(jī)

31第二壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子

40膨脹器

41膨脹器的轉(zhuǎn)子

k1第一聯(lián)接器

k2第二聯(lián)接器

k3第三聯(lián)接器

n10蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速

n20第一壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速

n30第二壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速

n40膨脹器轉(zhuǎn)速。

具體實(shí)施方式

在ep0945400b1中描述了生產(chǎn)硝酸的方法。此外，在該專利公開中描述了用于生產(chǎn)一氧化氮的裝置，并且除此之外還示出了在硝酸生產(chǎn)過程期間應(yīng)用的大量化學(xué)反應(yīng)方程式。

專利公開ep0945400b1的全部內(nèi)容因此并入本申請中。

附圖說明尤其涉及所需的壓縮機(jī)單元。關(guān)于各個(gè)工藝順序，參考ep0945400b1。

本發(fā)明的用于生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組在圖2中示意性地示出。用于生產(chǎn)硝酸的機(jī)械機(jī)組(1)包括蒸汽輪機(jī)(10)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n10旋轉(zhuǎn)的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子(11)；第一壓縮機(jī)(20)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n20旋轉(zhuǎn)的第一壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(21)；第二壓縮機(jī)(30)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n30旋轉(zhuǎn)的第二壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(31)；膨脹器(40)，其具有設(shè)計(jì)成以轉(zhuǎn)速n40旋轉(zhuǎn)的膨脹器轉(zhuǎn)子(41)。

蒸汽輪機(jī)(10)設(shè)計(jì)成用于第一壓縮機(jī)(20)的驅(qū)動(dòng)單元，且其轉(zhuǎn)子(11)經(jīng)由第一聯(lián)接器(k1)在操作上連接至第一壓縮機(jī)(20)的轉(zhuǎn)子(21)。

第一壓縮機(jī)(20)的轉(zhuǎn)子(21)經(jīng)由第二聯(lián)接器(k2)在操作上連接至所述第二壓縮機(jī)(30)的轉(zhuǎn)子(31)并驅(qū)動(dòng)第二壓縮機(jī)(30)。

膨脹器(40)設(shè)計(jì)成用于第二壓縮機(jī)(30)的驅(qū)動(dòng)單元，其轉(zhuǎn)子(41)經(jīng)由第三聯(lián)接器(k3)在操作上連接至第二壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子(31)。

第二壓縮機(jī)(30)關(guān)于其效率優(yōu)化的轉(zhuǎn)速n30來設(shè)計(jì)，從而在機(jī)組(1)運(yùn)行期間，蒸汽輪機(jī)(10)的轉(zhuǎn)速n10，第一壓縮機(jī)(20)的轉(zhuǎn)速n20，第二壓縮機(jī)(20)的轉(zhuǎn)速n30，以及膨脹器(40)的轉(zhuǎn)速n40相等。

在本發(fā)明的優(yōu)選進(jìn)一步改進(jìn)方案中，第一壓縮機(jī)設(shè)計(jì)成離心式壓縮機(jī)，第二壓縮機(jī)設(shè)計(jì)成軸流式壓縮機(jī)。