27萬t/a雙加壓硝酸裝置投用運行總結

黃春暉，文秋芬（廣西柳州化工股份有限公司，廣西柳州 545002）

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27萬t/a雙加壓硝酸裝置投用運行總結

黃春暉，文秋芬
（廣西柳州化工股份有限公司，廣西柳州 545002）

摘 要：對廣西柳州化工股份有限公司27萬t/a雙加壓硝酸裝置在試車、開車過程中發(fā)現的機組和工藝方面問題進行簡單介紹，并分析問題產生的原因，提出解決方法。

關鍵詞：27萬t；開車；硝酸

1 裝置概述

柳州化工股份有限公司現有的5#硝酸系統設計生產能力為日產550t硝酸，6#硝酸系統設計生產能力為日產450 t硝酸，兩套設備均是引進美國的高壓法硝酸二手設備，目前存在消耗高，工藝落后，設備陳舊，故障率高的問題，造成酸成本遠高于國內平均水平，降低了企業(yè)的盈利水平和市場競爭能力。為此公司決定采用世界上最先進的雙加壓法稀酸生產工藝對原有5#、6#系統的稀硝酸生產裝置進行技術升級和節(jié)能改造，淘汰原來的生產裝置及二手設備，新建一套日產900t的稀硝酸生產裝置。該項目落實后，可以降低能源消耗，減少污染排放，增加經濟效益。本文對生產過程及發(fā)現的問題進行總結如下。

2 裝置簡介

裝置為陜鼓集團工程總承包，核心設備“四合一機組”采用陜鼓集團制造的國產化機組，其中蒸汽透平由杭汽為其配套制造，機組盤車為臺朔重工生產。機組控制系統采用康吉森的ITCC機組控制系統，工藝采用愛默森的DCS控制系統。吸收塔為石家莊天人化工設備集團有限公司制造，氧化爐為上海華誼集團裝備有限公司制造，鍋爐給水泵選用蘇州蘇爾壽泵業(yè)公司產品，鍋爐循環(huán)泵選用大連蘇爾壽泵業(yè)公司產品，稀酸泵、開工酸泵選用蘭州海蘭德泵業(yè)生產的磁力泵，氨轉化還原反應器采用武漢建新石化設備制造有限公司制造，配套尾氣處理觸媒則外購荷蘭殼牌的催化劑。裝置主廠房結構為鋼筋混凝土框架，一層采用敞開式，二層采用半封閉式的形式。工程自2013年1月土建開槽施工，至2014年5月基本完成設備安裝、管線鋪設等工作，2014年6月開始著手進行試車投料工作。

3 試車過程

公司從2014年3月開始進行機組油潤工作，4月蒸汽透平進行單體試車；5月則進行泵體單體試車，機組三機聯動試車，高、低壓系統吹掃及氮氧化物壓縮機、軸流壓縮機性能試驗，四合一機組聯動試車，氨空比調試，系統水聯動試車等工作。該四合一機組設備聯體試車過程存在一些問題，軸流機由于靜葉調節(jié)閥原始閥位沒有調試好，機組過臨界轉速造成軸流機軸振動大跳車，拆開軸流機大蓋重新進行閥位標定，消除了缺陷。至6月5日系統前期準備工作完成，各項公用工程具備開車條件。

本裝置試車共開車2次，其中第一次于6月5日23：00機組啟動，2：30系統通氨點火，但在運行32小時（6月7日6：53）因尾氣透平機進口閥閥位小于75%信號，引起SIS聯鎖跳車。經試車小組調整后第二次于6月7日20：21順利開車，并逐步加滿負荷，對裝置進行性能考核。至6月10日20：30結束72h試運行，共生產2 165t100%硝酸。

4 試車運行數據

經過72h的試運行，對裝置的各項設計指標進行驗證，試運行情況良好，機組參數：蒸汽透平轉速達到額定轉速7 010rpm，耗汽量30.9t/h，軸流壓縮機出口壓力0.358MPa，氮氧化物壓縮機出口壓力1.002MPa，尾氣透平轉速5 918rpm，進口壓力0.87MPa，出口溫度119℃，機組振動值及位移值均在可控狀態(tài)。工藝參數：一次空氣流量127 542m3/h，二次空氣流量16 269 m3/h，氣氨流量12 861m3/h，氨空比9.69，氧化爐溫862℃，汽包產汽量40.2 t/h，外送蒸汽量12.9t/h，成品酸流量59t/h，成品酸濃度60.96%。具體數據如表1所示：

表1 27萬t硝酸試車機組運行參數

27萬t硝酸試車工藝運行參數表

5 裝置運行過程中存在問題及分析

5.1 產量未達設計值

因NOX壓縮機防喘閥密封墊內漏，部分工藝氣體泄漏又回流至NOX壓縮機進口，故導致NOX壓縮機壓縮過程消耗過多功率，壓縮機做部分無用功，蒸汽機調速閥全部開完，最高蒸汽用量達35t/h，轉速無法達到正常值7 010rpm，僅為6 950rpm，負荷明顯減少，日產量硝酸僅為820t/d。停車聯系廠家發(fā)送墊子處理閥門墊子內漏消除和氧化爐更換鉑網后，正常開車后蒸汽機用汽量均小于正常指標32.4t/h，轉速達到正常值7 010 rpm，日產量硝酸平均達920t/d，最高產量達946t/d。

5.2 A氨蒸發(fā)器熱量偏高

因系統提高濃度至65%（設計值62%）后，造成吸收塔反應熱量后移，A氨蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度夏天高達13.5℃，無法降至正常值11.5℃。經計算系統還需帶走吸收塔熱量約1.295×106千卡/h，若達到制冷效果，需外送氣氨至公司冰機站制冷，每小時需增加4.5t/h液氨用量。

5.3 汽機輪室壓力高問題

運行狀態(tài)：汽機輪室壓力高達3.2MPa（原始開車為2.4 MPa）。

分析原因：經聯系陜鼓廠家處理，分析鍋爐所用一級脫鹽水含有二氧化硅28μg/l較高，導致所用蒸汽中含有二氧化硅造成動、靜葉輪結垢，導致蒸汽無法順暢通過，所以輪室壓力過高。因汽輪機對蒸汽質量的指標要求較高現改用公司二級脫鹽水含有二氧化硅小于10μg/l，解決了汽機輪室壓力高的問題。

5.4 NOX離心機內部結構容易結銨鹽

停車修理拆開NOX壓縮機大蓋后，發(fā)現有葉輪存在銨鹽結垢，說明NOX分離器分離效果不佳，并且造成了汽機蒸汽用量比原來增加。經聯系服務廠家到現場處理，拆開人孔發(fā)現NOX分離器上部噴水盤管脫焊。經補焊處理后使用正常，同時蒸汽機用蒸汽量明顯也減少約2t/h。

5.5 進口一級空氣過濾器損壞嚴重

打開一級空氣過濾室（卷簾式過濾），總共有兩大組，發(fā)現東面組中間凹陷嚴重，簾布積塵明顯，空氣阻力最高達到1.15kPa（工藝控制指標為小于0.60kPa）。聯系廠家技術人員停車后進行修復加鋼筋加固，崗位人員定期進行更換簾布及清掃簾布表面積灰后總阻力由1.15kPa降至0.33kPa左右，基本確保系統送氣正常。

5.6 除氧器液位波動大

除氧器液位波動大，冷凝液經常溢流外排，液位調節(jié)難以控制，聯系廠家技術人員原因分析，初步估計填料層問題。停車檢查內部發(fā)現填料層散架嚴重，后經重新焊接加固進行修復回裝，重新投用后液位自調正常，冷凝液不再跑液現象發(fā)生。

5.7 二次空氣流量波動大

經過公司自控分廠相關技術人員進行現場檢查，發(fā)現該裝置由美卓廠家生產的二次空氣調節(jié)閥定位器故障造成調節(jié)閥波動，有時閥門自動開完或關小故導致二次空氣流量波動大，氨空比波動高達10.6%，存在系統工藝聯鎖停車風險。因該閥的特殊性，在系統運行過程中是不能檢測的，需待系統停車后重新進行閥門調試才能解決問題。5.8 NOX離心機密封面漏大

由于NOX離心機壓縮工藝氣帶有腐蝕性和高溫性，剛開車NOX離心機北面中分面漏NOX氣體嚴重。聯系陜鼓技術人員到現場解決，發(fā)現原來采用的密封膠質量存在問題，陜鼓建議采用NOX壓縮機國內廠家生產的專用膠。因成本費用較高我分廠沒有采用，現離心機大蓋中分面采用成本較低的四氟繩和704密封膠進行改造，效果蠻好，仍然有點小漏，但成本存在優(yōu)勢。

5.9 省煤器列管漏水

投用一年后發(fā)現省煤器有一根列管開始漏水，由于該換熱設備列管排列比較密，擔心直接焊接補漏后引起旁邊列管泄漏，所以沒有補漏。目前在省煤器工藝氣體進口處產生的高溫酸要及時從導淋管排走，以免造成腐蝕設備。

5.10 鍋爐給水泵軸承損壞、轉子卡死

自從6月7日開車2臺給水泵存在問題較多，其中一臺軸承損壞、轉子彎曲、北面軸封漏水嚴重等，經聯系廠家修復。投用過程中又發(fā)現一臺轉子卡死，經拆開檢查發(fā)現葉輪內有螺帽卡住，估計是除氧器脫落進入泵內，造成一臺泵轉子報廢。針對這種狀況，除了在泵的進口管加了濾網，另外分廠從公司內部管網配一路除氧水給鍋爐備用，以防兩臺泵損壞無法投用。

5.11 稀酸泵和開工酸泵容易失磁，打不上量

酸泵均采用無泄漏磁力驅動泵，剛開車經常存在泵打不上量問題，經與聯系廠家聯系后，方知該類形泵不能空轉狀態(tài)下運行，否則容易造成失磁而無法使用，經更換磁力修復后，目前使用正常。

6 仍需完善及改進問題

6.1 壓縮機防喘閥選購硬密封內墊

因NOX壓縮機防喘閥密封墊內漏，部分工藝氣體泄漏又回流至NOX壓縮機進口，壓縮機重復做工問題。盡管系統停車更換閥門內墊，消除內漏后汽輪機用汽量明顯降低。但由于閥門內墊為軟密封，材料為聚四氟乙烯，不耐高溫，容易老化、脆裂。在運行一段時間后又存在閥門內漏現象。建議今后各廠家在采購此類閥門時選購硬密封的內墊以防止內漏現象。

6.2 加強鍋爐水管理

鍋爐運行中，由水帶入的雜質，除極少量被帶走以外，大部分仍留在水中。隨著時間的增長，水不斷蒸發(fā)、濃縮，如果不采取措施，爐水中的雜質含量會不斷增多。當爐水中的含鹽量或含硅量超過允許數量時，就會使蒸汽品質變壞；當爐水的水渣較多時，不僅影響蒸汽品質，而且還可能造成爐管堵塞，危及鍋爐的安全運行，甚至發(fā)生裂管或直接爆管現象。因此，為了使含鹽量和含硅量維持在極限容許以下和排除爐水中的水渣，必須采取連續(xù)排污和間斷排污的方法。同時注重加強對開車過程過熱器預熱升溫的必要性，同時要與鍋爐升溫同時進行最佳，氧化爐點火投料前一定要注意過熱器的預熱蒸汽流量大于12t/h。

6.3 提高氨轉化率，降低氨耗

系統使用的液氨油污雜質多，經蒸發(fā)后部分油污雜質帶入氧化爐，故造成鉑網臟氨氧化率低，鉑網中毒氨耗高。為了降低氨耗和系統長周期穩(wěn)定運行，在液氨進入液氨蒸發(fā)器之前處理掉油污，建議增加一套液氨過濾除油裝置。

7 結束語

本裝置27萬t/a雙加壓裝置經過試車生產和長時間的連續(xù)平穩(wěn)運行，產能達到設計能力要求，系統長周期穩(wěn)定運行，達到柳化股份有限公司降低能源消耗，減少污染排放，增加經濟效益的目標。

270 000 t/a Double Putting-in-service Proactively Pressure Nitric Acid Unit Operation

Huang Chun-hui，Wen Qiu-fen

Abstract：The guangxi liuzhou chemical industry co.，LTD.In 270 000 t/a double pressure nitric acid unit commissioning，found in the process of driving unit and a brief introduction to the process problems，and analyzes the reasons of the problems，put forward the solution.

Key words：270 000 t；drive；nitrate

中圖分類號：TQ111.2

文獻標志碼：A

文章編號：1003–6490（2016）02–0083–02

收稿日期：2016–02–10

作者簡介：黃春暉（1977—），男，廣西來賓人，工程師，主要從事化工生產技術管理工作。