柳化高壓法硝酸生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝改進簡介

陳美玲 李寶民（柳州化工股份有限公司 廣西 柳州 545002）

柳州化工股份有限公司（以下簡稱柳化）是廣西最大的化肥化工生產(chǎn)企業(yè)之一，主要從事化肥和化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售，拳頭產(chǎn)品有硝酸銨、硝酸、尿素，其中最主要的產(chǎn)品是硝酸。因此硝酸系統(tǒng)的生產(chǎn)好壞與否直接影響著柳化的經(jīng)濟效益。柳化共有兩套高壓法硝酸系統(tǒng)，分別為5#、6#系統(tǒng)，為了進一步提升硝酸生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)效率，我們對柳化高壓法硝酸生產(chǎn)系統(tǒng)進行了幾個方面的改造，提升了系統(tǒng)的經(jīng)濟運行周期，有力的保證了生產(chǎn)。

一、柳化硝酸工藝流程簡述

柳化硝酸系統(tǒng)所用原料液氨由前工序的合成分廠提供，液氨在進入硝酸工序后經(jīng)氨過濾器在循環(huán)水作蒸發(fā)熱源的情況下蒸發(fā)成壓力0.54MPa的氣氨，再經(jīng)氨蒸發(fā)分離器分離夾帶的霧沫后，去尾氣混合器。氣氨通過氣氨過濾器過濾后，進入氨預(yù)熱器被0.2MPa的低壓蒸氣加熱到60～70℃，之后進入氨空混合器與兩級過濾后的壓縮空氣混合成氨空混合氣進入氧化爐。在鉑銠合金網(wǎng)催化劑和820～850℃的條件下氣氨被氧化成一氧化氮，轉(zhuǎn)送入吸收系統(tǒng)經(jīng)氧化吸收最終生成48～53%的稀硝酸。

二、上述流程的生產(chǎn)瓶頸

1.氣氨過濾器精度不足導(dǎo)致系統(tǒng)氨氧化率低

由于氧化爐中的鉑催化劑對反應(yīng)物料中的雜質(zhì)敏感，原料氣夾帶的雜質(zhì)會因化學(xué)反應(yīng)或鉑網(wǎng)活性表面被覆蓋等原因引起催化劑中毒，因此必須對原料氣進行深度凈化處理，提高原料氣體的潔凈度。而之前硝酸5#系統(tǒng)的氣氨過濾器是采用呢袋過濾器，過濾精度低，濾網(wǎng)孔徑僅15μm，對氣氨夾帶的油分離效果不強，導(dǎo)致正常生產(chǎn)時油和氨空混合氣一起進入氧化爐，附著在鉑網(wǎng)表面造成鉑網(wǎng)臟中毒，造成系統(tǒng)氨氧化率低。

2.空氣過濾器不能滿足工藝要求

柳化的硝酸5#系統(tǒng)因歷史原因，整套裝置的安裝位置靠近供煤分廠，因此空氣中夾帶的鐵銹、灰塵、硫、碳等雜質(zhì)較多。這些雜質(zhì)數(shù)量比原設(shè)計條件多，而原有的流程里沒有空氣過濾器，導(dǎo)致雜質(zhì)不能被有效分離下來，經(jīng)工藝管道被帶到氧化爐內(nèi)，造成催化劑中毒、降低催化能力，增加了催化劑鉑網(wǎng)的損耗，偶爾導(dǎo)致開車的通氨點火時間延長，系統(tǒng)積累銨鹽。在生產(chǎn)中，多次發(fā)現(xiàn)銨鹽被帶入膨脹機，使膨脹機溫度上升，轉(zhuǎn)速提高，主機振動，為了避免發(fā)生爆炸，不得不重新進行處理，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運行。

3.成品酸NOx含量高及漂白塔的問題

硝酸6#系統(tǒng)系利用從國外拆回來的二手設(shè)備改擴建的,漂白塔在設(shè)計上存在缺陷，自從2009年裝置開車以來,從吸收塔出來進入尾氣氨催化反應(yīng)器的尾氣NOx含量一直偏高。經(jīng)分析，主要是因為系統(tǒng)二次氧化空氣和漂白空氣的加入量不夠,使NO氧化不完全[1]。在生產(chǎn)中，為了保證環(huán)保達(dá)標(biāo)，降低尾氣NOx含量會臨時性的加大漂白空氣量，但由于漂白塔的問題，漂白空氣量的增加會導(dǎo)致產(chǎn)生液泛現(xiàn)象。生產(chǎn)出來的成品酸因液泛積在漂白塔和吸收塔底，影響系統(tǒng)正常生產(chǎn)。之前只能用酸泵抽吸收塔內(nèi)多余的酸直接外送。而成品酸在漂白不足的情況下，含亞硝是正常的50-100倍，最高時達(dá)到0.2%，嚴(yán)重影響后續(xù)工段的生產(chǎn)。

三、工藝流程的改進及改進效果

針對上述原因,我們在對工藝流程時對流程作了改進,簡述如下。

1.氣氨過濾器改型

經(jīng)過多方聯(lián)系供應(yīng)商，參考過濾器的技術(shù)參數(shù)。在多次比選后，采取了在現(xiàn)有過濾器后增加一臺過濾精度為5μm的金屬燒結(jié)式氣氨過濾器的辦法對原有的工藝流程進行改造，以期達(dá)到對原料氣氨的進一步凈化。經(jīng)過幾個月的觀察，新工藝流程基本達(dá)到減少氣氨雜質(zhì)含量的效果，經(jīng)幾次大修檢查，未再次發(fā)現(xiàn)因氣氨雜質(zhì)多造成鉑網(wǎng)中毒。改造之前，鉑網(wǎng)投用二十天后系統(tǒng)氨耗即從305kg/t上漲至320kg/t，且每次檢修都發(fā)現(xiàn)有較多油污類鉑網(wǎng)附著物。改造之后，鉑網(wǎng)投用四十天內(nèi)系統(tǒng)氨耗仍能維持在310kg/t左右，氨耗日同比下降3kg/t左右，在系統(tǒng)負(fù)荷6000m3/h的情況下相當(dāng)于每天可多產(chǎn)4t100%硝酸，經(jīng)濟效益對比明顯。

2.增加5#系統(tǒng)空氣過濾器

根據(jù)我們生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)境情況，在5#系統(tǒng)離心機出口空氣管后安裝了兩臺并聯(lián)的空氣過濾器，規(guī)格型號為φ1350mm*2850mm*2，并配置了前后截止閥、副線閥。可以保證在生產(chǎn)過程中空氣必須經(jīng)過過濾才能進入系統(tǒng)。經(jīng)過過濾器的空氣，雜質(zhì)基本消除，在大修時未發(fā)現(xiàn)有明顯的雜質(zhì)在鉑網(wǎng)上的堆積，鉑網(wǎng)基本保持了清潔，催化效力得到很好的保持，產(chǎn)量明顯提高。我們還定下規(guī)章制度，安排每次停車檢修，都清理空氣過濾器，保證空氣過濾器的清潔。

經(jīng)過測算，在增加出口空氣濾器后，鉑網(wǎng)在80天的長運行周期內(nèi)，氨耗同比下降2kg/t，系統(tǒng)負(fù)荷6000m3/h的情況下每天可多產(chǎn)2.5t硝酸100%。

3.空氣管線流程改造

針對成品酸NOx含量高及漂白塔的問題我們進行了對應(yīng)的改造。

考慮到更換新的漂白塔的成本太高，在經(jīng)濟上不合算。分廠進一步針對成品酸NOx含量高的問題進行分析，認(rèn)為在氧化吸收階段通入二次氧化空氣可以降低吸收塔出口的成品酸NOx含量，因此將部分原做為尾氣漂白用的空氣不經(jīng)過漂白塔直接進入吸收塔，在總打氣量不變的情況下，增加二次氧化空氣量。

分廠利用系統(tǒng)停車更換鉑網(wǎng)的機會，在漂白空氣調(diào)節(jié)閥前直接配管至吸收塔。在系統(tǒng)運行時，將漂白空氣量由原來的3000m3/h減少到1500m3/h，減少的那部分空氣從新配的管線走短路直接到吸收塔。

經(jīng)過改造，由于漂白空氣量減少，漂白塔不再出現(xiàn)液泛，二次氧化空氣量增加，加強了吸收塔內(nèi)的氧化反應(yīng)，成品酸的亞硝含量也降低到0.002%左右。這樣在保證原高負(fù)荷的情況生產(chǎn)下，完美的解決了漂白塔液泛的問題。節(jié)省了購置安裝一個新的漂白塔的費用，經(jīng)濟效益十分顯著。

結(jié)語

5#、6#系統(tǒng)硝酸裝置經(jīng)過大膽改造，工藝得到優(yōu)化，在之后半年多的運行過程中，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，消耗顯著降低，產(chǎn)量增加，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，取得了良好的經(jīng)濟效益，為我公司增產(chǎn)增收提供了有力的保證。

[1]劉文軍.450t/d硝酸裝置建設(shè)和運行中存在問題的探討[J].中氮肥.2011,(3):13-16.