優(yōu)化硝酸工藝 提高氨氧化率

李金輝，李孝譽(yù)，邊振坤（遼陽(yáng)石化分公司尼龍廠，遼寧遼陽(yáng) 111003）

優(yōu)化硝酸工藝 提高氨氧化率

李金輝，李孝譽(yù)，邊振坤
（遼陽(yáng)石化分公司尼龍廠，遼寧遼陽(yáng) 111003）

硝酸生產(chǎn)過(guò)程中，氨氧化率會(huì)對(duì)硝酸產(chǎn)量產(chǎn)生直接影響，首先對(duì)硝酸生產(chǎn)原理進(jìn)行概述，明確影響氨氧化率的主要因素，針對(duì)這些因素提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施，旨在進(jìn)一步提高硝酸生產(chǎn)過(guò)程中的氨氧化率。

硝酸生產(chǎn)；氧化溫度；氧化壓力；氨氧化率

傳統(tǒng)硝酸生產(chǎn)工藝的氨氧化率不高的問(wèn)題一直是影響消耗，制約成產(chǎn)效率、加大成本的重要問(wèn)題[1]。降耗創(chuàng)收，優(yōu)化生產(chǎn)是硝酸生產(chǎn)單位提升競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的必要手段，基于此，本文對(duì)提升氨氧化率的技術(shù)創(chuàng)新手段展開(kāi)探討。

1　生產(chǎn)原理

在硝酸生產(chǎn)中，氨首先在催化劑以及壓力的作用下氧化成NO，之后進(jìn)一步氧化為NO2，最后通過(guò)水將二氧化氮吸收，從而完成硝酸生產(chǎn)工藝[2]。這一過(guò)程中的氧化壓力、溫度、氨氧濃度、鉑系催化劑、氨凈化程度等方面都和氨氧化率存在一定關(guān)系。

2　氨氧化率的影響因素

2.1氧化溫度

氨氧化為NO雖然在145℃就已經(jīng)開(kāi)始了，但要想最大化提升一氧化氮產(chǎn)量，溫度必須知道達(dá)到780℃。與此同時(shí)如果溫度過(guò)高，還可能造成NO分解，進(jìn)而減少NO產(chǎn)量的情況，因此氧化溫度需要進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)最大氨氧化率。

2.2氧化壓力

加壓能夠提升鉑系催化劑的活性，提升氨氧化率，因此目前硝酸生產(chǎn)工藝逐步重視了關(guān)于氧化壓力方面的探究。

2.3氨氧濃度

首先混合氣氧濃度的提升能夠促進(jìn)氧化反應(yīng)，利于二氧化氮的生成，但不能過(guò)度提升氧濃度，減少氨濃度，這樣同樣會(huì)減少硝酸產(chǎn)量，因此需要以最佳氨氧濃度比進(jìn)行生產(chǎn)[3]。

2.4鉑網(wǎng)活性

鉑系氧化劑因其具有較高的活性及較高的氧化率，目前已得到廣泛應(yīng)用。但在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)存在一些問(wèn)題影響其活性，制約氧化率：原料氣會(huì)帶入乙炔、硫化氫等酸性氣體，同時(shí)還存在帶有氧化鐵、硅酸等金屬氧化物的灰塵，這些雜質(zhì)都會(huì)造成鉑網(wǎng)中毒問(wèn)題，從而影響活性，制約氧化率。此外，鉑系催化劑上的氣體分布以及構(gòu)造形式也都會(huì)對(duì)氧化率起到一定影響。

2.5原料氣凈化

返璞歸真才是根本。不想活得太累，那就用“真實(shí)”來(lái)為自己減負(fù)吧。為圖一時(shí)之快，一時(shí)之利，出賣真實(shí)，換回?zé)o窮無(wú)盡的負(fù)累，這筆賬，很可能是賠本的（最終把做人的信譽(yù)也弄丟了），可得想清楚、算仔細(xì)了！

如果原料氣凈化不徹底，則可帶入化學(xué)物質(zhì)及腐蝕性雜質(zhì)，造成鉑網(wǎng)中毒，嚴(yán)重影響活性，進(jìn)而影響氨氧化率[4]。雜質(zhì)包括二氧化硫、三氧化二鐵、氯氣、二氧化硅、碳水化合物、固體顆粒等，這些物質(zhì)不但會(huì)影響原料氣中的純度，還會(huì)使鉑系催化劑發(fā)生中毒，因此必須充分凈化原料氣，避免對(duì)氨氧化率造成影響。

3　針對(duì)氨氧化率影響因素的對(duì)策

3.1爐溫

溫度升高，氨轉(zhuǎn)化率升高，溫度過(guò)高副反應(yīng)增加，鉑損失增加，溫度降低，氨轉(zhuǎn)化率降低，氨損失小。針對(duì)爐溫的影響，正常生產(chǎn)溫度設(shè)定值在780-880℃，優(yōu)化生產(chǎn)時(shí)是830-850℃。

3.2壓力

在氨氧化過(guò)程中，加壓能夠提升鉑系催化劑的活性，提升氨氧化率，適當(dāng)提升壓力，使吸收壓力增加，空氣壓力就增加，負(fù)荷一定空氣隨著氨氧化壓力變化，提高氧化壓力，空氣壓力升高，NO壓力升高，吸收效果好對(duì)氧化反應(yīng)有促進(jìn)作用，目前運(yùn)行壓力待查。

3.3氧空比

氧空比如果設(shè)計(jì)的不合理，不但不利于氨氧化率的提升，還可能帶來(lái)爆炸危險(xiǎn)，當(dāng)氨濃度在15.5%-27%時(shí)，就極易發(fā)生爆炸。在氨氧濃度的設(shè)計(jì)上，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)配比，根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究，氨濃度在9.5%-11.5%左右最為適宜，結(jié)合單位實(shí)際情況，經(jīng)綜合選定最有氨空比9.6%能耗高產(chǎn)量低，9.8%濃度高，爐溫高，能耗略有下降，危險(xiǎn)增加，故選9.7%作為氨濃度設(shè)計(jì)值。

3.4鉑網(wǎng)選型、活化、安裝

本裝置采用：含鉑90%，銠10%二元催化劑拉成絲，織成網(wǎng)。新鉑網(wǎng)因其活性較低所以不能直接投入生產(chǎn)，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行高溫活化，可用氫氣火焰或是酒精燈烘烤的方式進(jìn)行活化處理，直到鉑網(wǎng)表面呈銀灰色，可見(jiàn)皺紋，且無(wú)光澤后才可使用。在活化過(guò)程中，必須由技術(shù)人員進(jìn)行活化監(jiān)督，并根據(jù)鉑網(wǎng)絲徑選擇相應(yīng)的活化方案。除鉑網(wǎng)活化外，凈化程度也會(huì)影響鉑網(wǎng)活性，以下本文分別從空氣凈化、氨凈化的角度分析如何避免此類問(wèn)題。

3.5原料氣的凈化度

為提升氨氧化率的新技術(shù)需要將低級(jí)過(guò)濾升級(jí)為三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)，提升過(guò)濾精度，最大化提升凈化效果，具體設(shè)置情況如下：

本裝置對(duì)空氣凈化采用三級(jí)干式過(guò)濾：

1級(jí)卷簾式：

2級(jí)袋式：

3級(jí)箱式：

過(guò)濾條件：顆粒直徑＞0.3mm。

溶氨的雜質(zhì)：壓縮機(jī)油，催化劑粉末，鐵銹和水等。

采用緩沖、沉降后，通過(guò)玻璃纖維過(guò)濾。

原料中雜質(zhì)多：①易使催化劑中毒，反應(yīng)速度下降；

②原料濃度降低，不利于反應(yīng)進(jìn)行。

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文首先從硝酸的生產(chǎn)原理入手，明確了氧化溫度、壓力、氨氧濃度、凈化程度以及鉑網(wǎng)活性等方面對(duì)氨氧化率的影響作用，新技術(shù)工藝就以這些因素為切入點(diǎn)，分別從壓力、溫度的控制、氨氧濃度的設(shè)計(jì)、活化鉑網(wǎng)以及提升過(guò)濾系統(tǒng)的凈化等級(jí)等角度提出了提升氨氧化率的技術(shù)改造方案，希望能為相關(guān)人士提供些許參考。

[1] 梁學(xué)博，李雪平，劉志輝.硝酸合成中鉑催化劑的選擇及有關(guān)問(wèn)題探析[J].河南化工，2012，（21）.

[2] 劉心強(qiáng).硝酸生產(chǎn)中空氣量的確定原則與計(jì)算[J].化肥設(shè)計(jì)，2013，（6）.

Optimization Process To Improve Nitrate Ammonia Oxidation Rate

Li Jin-hui，Li Xiao-yu，Bian Zhen-kun

nitric acid production process，ammonia oxidation nitric acid production rate will have a direct impact on the production of nitric acid paper first principle outlined the main factors clearly affect the rate of oxidation of ammonia，these factors made for the corresponding optimization measures aimed at further improving nitric acid production process of ammonia oxidation rate，as follows.

nitric acid production；oxidation temperature；oxidative stress；ammonia oxidation rate

TQ111.2

A

1003-6490（2016）03-0090-02

2016-03-06

李金輝（1982—），女，遼寧鞍山人，助理工程師，主要從事硝酸生產(chǎn)工作。