降低稀硝酸生產過程中氨耗的措施

2016-10-11 05:53:09王安暉蘇永全

氮肥與合成氣 2016年8期

王安暉　蘇永全

(中國石油蘭州石化公司化肥廠甘肅蘭州730060)

降低稀硝酸生產過程中氨耗的措施

王安暉蘇永全

(中國石油蘭州石化公司化肥廠甘肅蘭州730060)

中國石油蘭州石化公司化肥廠150 kt/a稀硝酸裝置采用以氨為原料的雙加壓法工藝。在雙加壓法工藝中，液氨通過蒸發器蒸發為氣氨后與空氣混合進入氧化爐，在鉑網催化劑的作用下被氧化為NO，NO再被氧化為NO2，反應生成的NO2進入吸收塔與水反應生成稀硝酸。該稀硝酸裝置自2007年投運以來，噸酸氨耗高達300 kg左右，高于設計值(283 kg)，造成硝酸生產成本較高。

1　氨耗高的原因分析

1.1氨氧化率低

1.1.1原料氣凈化度不高，引起催化劑中毒

氨氧化法硝酸生產工藝中所用的催化劑為鉑網，原料氣(氨、空氣)中所夾帶的鐵銹、油脂、灰塵、硫、碳等雜質很容易使鉑網中毒后失去活性，導致氨氧化率大幅降低。西北地區沙塵天氣較多，空氣過濾器運行一段時間后，空氣壓縮機入口壓差和空氣過濾器阻力增大，在運行周期內甚至出現空氣過濾器濾布破損的現象，部分鐵銹粉末及灰塵進入空氣過濾器或氧化爐，使鉑網表面較臟，氨氧化率下降，導致氨耗升高。另外，外購液氨中帶油較多，氨輔助蒸發器和氨過濾器無法徹底清除，致使鉑網中毒或有效活性面積減小，進而影響鉑網催化效率。

1.1.2生產負荷偏低

2014年，稀硝酸裝置氧化爐平均氣氨流量為4 723 m3/h(標態)，工藝指標4 300～8 000 m3/h(標態)；一次空氣流量為46 943 m3/h(標態)，工藝指標為43 000～88 872 m3/h(標態)，這說明氧化爐處于低負荷狀況下進行操作。低負荷狀態下的氧化爐爐溫較低，2014年氧化爐爐溫平均值為821 ℃，而鉑網的活性在爐溫為860 ℃時最好，氨氧化率最大。由于低負荷狀態下鉑網活性差、氨氧化率低，所以氨耗增大。

1.2開停車次數多

稀硝酸裝置開車點火前要將氣氨放空，停車后處理氨蒸發器液面計堵塞的雜質時，需對系統內存氨進行吹掃置換，不但增加了氨耗，而且會對環境造成破壞。就該稀硝酸裝置而言，開車前配氨空比到點火耗時約1 h，會造成4.2 t氨的浪費，停車后處理氨系統造成約8.0 t氨的浪費，即開停車1次合計造成12.2 t氨的浪費。稀硝酸裝置每月耗氨約3 000 t，開停車1次將造成0.4%的氨損耗。氨耗目標值為298 kg，計算得出每開停車1次，月氨耗上升1.19 kg，開停車次數越多，氨耗越高。該稀硝酸裝置自2007年投運以來，開停工次數一直較多(見表1)，是造成氨耗較高的重要原因之一。

表1　稀硝酸裝置開停車次數統計

1.3氨的非正常排放

氨的非正常排放造成氨的直接浪費，因此，減少氨的非正常排放對于降低氨耗非常重要。造成稀硝酸裝置氨非正常排放的主要原因：①因外購液氨帶油、帶水嚴重，造成氨蒸發器溫度升高，故投用氨輔助蒸發器，以降低氨蒸發器溫度，而此時產生的氣氨通過氨放空管放空，會造成氨的浪費；②氨系統泄漏會造成氨直接外排，不僅造成氨的消耗，還會污染現場環境；③稀硝酸裝置生產所需液氨全部外購，每年液氨槽車卸車次數較多，在卸車過程中會產生一定量的氨損耗。

2　降低氨耗的措施

2.1回收外排稀硝酸

回收冷凝酸和酸性水可以增加濃硝酸產量，從而降低硝酸生產中的氨耗。2014年建成投用酸性水回收項目和酸霧治理項目，對原外排的酸性氣體進行回收，每月能回收濃硝酸約309.76 t，折液氨83.59 t，占液氨月總消耗量的2.79%，使噸產品氨耗下降8.31 kg。

2.2提高氨氧化率

(1)采用新型DEC網。DEC網經整體設計，絲徑、編織方式、比表面積更加合理；分層設計合金組分，不僅減少了貴金屬的填充量，同時形成氨氧化催化、吸收、固溶再催化的循環效果，能夠提高氨氧化率，在降低氨耗的同時降低了鉑耗。

(2)提高原料氣凈化度。西北地區沙塵天氣較多，空氣過濾器過濾效果下降較快，為此，要求每半年對空氣過濾器的一、二級濾布進行更換，同時對濾芯進行檢查，以保證空氣過濾器的凈化效果。外購的液氨雜質較多，首先在液氨卸車時對液氨進行初步過濾，然后將氨輔助蒸發器的投用頻次提高至每班1次，及時將液氨中的雜質外排，保證氨的凈化效果。

(3)提高爐溫。低負荷生產時，氧化爐爐溫低無法避免，但可通過提高氣氨和空氣的溫度來提高爐溫。操作上，盡量將氨過熱器出口溫度和空氣壓縮機出口溫度提高至操作上限，以達到提高爐溫的目的。

2.3減少氨的排放

(1)投用氨輔助蒸發器時，將產生的氣氨回收進入生產系統，以降低氨耗。

(2)開車時，嚴格按照操作規程進行，保證裝置一次開車成功；應嚴格控制氨空比配置時間在30 min以內，點火后及時提高加氨量，盡快將氧化爐溫度提升至800 ℃以上。

(3)停車前，將氨蒸發器液位降至工藝指標低限，以減少置換時氣氨的排放量。

(4)優化液氨卸車流程，嚴格控制液氨卸車壓力，盡量減少氣氨的產生，降低液氨卸車損耗。