優化硝酸工藝 提高氨氧化率

李金輝，李孝譽，邊振坤（遼陽石化分公司尼龍廠，遼寧遼陽 111003）

優化硝酸工藝 提高氨氧化率

李金輝，李孝譽，邊振坤
（遼陽石化分公司尼龍廠，遼寧遼陽 111003）

硝酸生產過程中，氨氧化率會對硝酸產量產生直接影響，首先對硝酸生產原理進行概述，明確影響氨氧化率的主要因素，針對這些因素提出了相應的優化措施，旨在進一步提高硝酸生產過程中的氨氧化率。

硝酸生產；氧化溫度；氧化壓力；氨氧化率

傳統硝酸生產工藝的氨氧化率不高的問題一直是影響消耗，制約成產效率、加大成本的重要問題[1]。降耗創收，優化生產是硝酸生產單位提升競爭實力的必要手段，基于此，本文對提升氨氧化率的技術創新手段展開探討。

1　生產原理

在硝酸生產中，氨首先在催化劑以及壓力的作用下氧化成NO，之后進一步氧化為NO2，最后通過水將二氧化氮吸收，從而完成硝酸生產工藝[2]。這一過程中的氧化壓力、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℃就已經開始了，但要想最大化提升一氧化氮產量，溫度必須知道達到780℃。與此同時如果溫度過高，還可能造成NO分解，進而減少NO產量的情況，因此氧化溫度需要進行科學設計才能實現最大氨氧化率。

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，因此目前硝酸生產工藝逐步重視了關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氧化反應，利于二氧化氮的生成，但不能過度提升氧濃度，減少氨濃度，這樣同樣會減少硝酸產量，因此需要以最佳氨氧濃度比進行生產[3]。

2.4鉑網活性

鉑系氧化劑因其具有較高的活性及較高的氧化率，目前已得到廣泛應用。但在實際應用中，會存在一些問題影響其活性，制約氧化率：原料氣會帶入乙炔、硫化氫等酸性氣體，同時還存在帶有氧化鐵、硅酸等金屬氧化物的灰塵，這些雜質都會造成鉑網中毒問題，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造形式也都會對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”來為自己減負吧。為圖一時之快，一時之利，出賣真實，換回無窮無盡的負累，這筆賬，很可能是賠本的（最終把做人的信譽也弄丟了），可得想清楚、算仔細了！

如果原料氣凈化不徹底，則可帶入化學物質及腐蝕性雜質，造成鉑網中毒，嚴重影響活性，進而影響氨氧化率[4]。雜質包括二氧化硫、三氧化二鐵、氯氣、二氧化硅、碳水化合物、固體顆粒等，這些物質不但會影響原料氣中的純度，還會使鉑系催化劑發生中毒，因此必須充分凈化原料氣，避免對氨氧化率造成影響。

3　針對氨氧化率影響因素的對策

3.1爐溫

溫度升高，氨轉化率升高，溫度過高副反應增加，鉑損失增加，溫度降低，氨轉化率降低，氨損失小。針對爐溫的影響，正常生產溫度設定值在780-880℃，優化生產時是830-850℃。

3.2壓力

在氨氧化過程中，加壓能夠提升鉑系催化劑的活性，提升氨氧化率，適當提升壓力，使吸收壓力增加，空氣壓力就增加，負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，吸收效果好對氧化反應有促進作用，目前運行壓力待查。

3.3氧空比

氧空比如果設計的不合理，不但不利于氨氧化率的提升，還可能帶來爆炸危險，當氨濃度在15.5%-27%時，就極易發生爆炸。在氨氧濃度的設計上，應當采取科學配比，根據國內外相關研究，氨濃度在9.5%-11.5%左右最為適宜，結合單位實際情況，經綜合選定最有氨空比9.6%能耗高產量低，9.8%濃度高，爐溫高，能耗略有下降，危險增加，故選9.7%作為氨濃度設計值。

3.4鉑網選型、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。新鉑網因其活性較低所以不能直接投入生產，應當先進行高溫活化，可用氫氣火焰或是酒精燈烘烤的方式進行活化處理，直到鉑網表面呈銀灰色，可見皺紋，且無光澤后才可使用。在活化過程中，必須由技術人員進行活化監督，并根據鉑網絲徑選擇相應的活化方案。除鉑網活化外，凈化程度也會影響鉑網活性，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題。

3.5原料氣的凈化度

為提升氨氧化率的新技術需要將低級過濾升級為三級過濾系統，提升過濾精度，最大化提升凈化效果，具體設置情況如下：

本裝置對空氣凈化采用三級干式過濾：

1級卷簾式：

2級袋式：

3級箱式：

過濾條件：顆粒直徑＞0.3mm。

溶氨的雜質：壓縮機油，催化劑粉末，鐵銹和水等。

采用緩沖、沉降后，通過玻璃纖維過濾。

原料中雜質多：①易使催化劑中毒，反應速度下降；

②原料濃度降低，不利于反應進行。

4　結束語

綜上所述，本文首先從硝酸的生產原理入手，明確了氧化溫度、壓力、氨氧濃度、凈化程度以及鉑網活性等方面對氨氧化率的影響作用，新技術工藝就以這些因素為切入點，分別從壓力、溫度的控制、氨氧濃度的設計、活化鉑網以及提升過濾系統的凈化等級等角度提出了提升氨氧化率的技術改造方案，希望能為相關人士提供些許參考。

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

[2] 劉心強.硝酸生產中空氣量的確定原則與計算[J].化肥設計，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，主要從事硝酸生產工作。