雙加壓法制硝酸工藝降低液氨消耗量的措施

韓炳旭，張 佳

（1.唐山中浩化工有限公司，河北 唐山 063611，2.開灤能源化工股份有限公司，河北 唐山 063009）

0 引言

在硝酸生產(chǎn)中雙加壓法工藝已發(fā)展較為成熟，但在日常操作中仍有優(yōu)化的空間，液氨消耗量的大小直接關(guān)系到硝酸生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。稀硝酸生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)過程中都有可能遇到液氨消耗量高的問題，需要采取一些技改優(yōu)化措施，凈化液氨中的雜質(zhì)，才能保證液氨消耗量在合理范圍內(nèi)。柳州化工股份有限公司的硝酸工藝缺少液氨過濾凈化裝置，使用的液氨油污雜質(zhì)多，經(jīng)蒸發(fā)后部分油污雜質(zhì)帶入氧化爐，故造成鉑網(wǎng)臟氨氧化率低，鉑網(wǎng)中毒氨耗高。

通過采取優(yōu)化氨蒸發(fā)器排油操作、合理控制氧化爐爐溫、液氨過濾器增加吹液氨管線、蒸氨器出口氣氨管線增加磁性過濾器4 個(gè)方面的措施降低液氨消耗量。

1 優(yōu)化氨蒸發(fā)器排油操作

目前工業(yè)制取液氨的方法主要是將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣進(jìn)行凈化處理，在高溫高壓條件下，在催化劑的作用下合成得到，即合成氨反應(yīng)。合成氨生產(chǎn)中氣體凈化不徹底，合成催化觸媒脫落，造成壓縮機(jī)油、催化劑觸媒、鐵銹、水分等雜質(zhì)懸浮于液氨中。

雖然液氨過濾器會(huì)過濾掉大部分雜質(zhì)，但是仍然會(huì)有油水進(jìn)入后續(xù)的氨蒸發(fā)器中，因油的比熱容較高，油水在氨蒸發(fā)器底部積聚會(huì)造成氨蒸發(fā)器溫度高，氨壓上漲，氨空比不易控制，造成液氨消耗量增大。

氨氣與凈化空氣在鉑網(wǎng)上完成催化氧化反應(yīng)，硝酸氧化爐鉑網(wǎng)對(duì)雜質(zhì)非常敏惑，很容易中毒。油水隨氨一起蒸發(fā)，會(huì)污染鉑網(wǎng)，對(duì)鉑網(wǎng)的催化活性造成嚴(yán)重影響。若氨氣中夾帶的油污，經(jīng)燃燒后殘留的碳滲入鉑中也能使其活性降低，并且破壞結(jié)構(gòu)，增加了鉑網(wǎng)的損耗。當(dāng)油污含量達(dá)到1.3 mg/m3時(shí)，會(huì)使鉑網(wǎng)變脆，氧化率下降2%。因此必須對(duì)氨蒸發(fā)器進(jìn)行排油操作。

但頻繁排油又會(huì)對(duì)氨造成浪費(fèi)，必須嚴(yán)格控制氨蒸發(fā)器排油次數(shù)，當(dāng)蒸發(fā)器溫度達(dá)到14 ℃時(shí)進(jìn)行排油，控制輔助氨蒸發(fā)器蒸氨的時(shí)間≤30 min，蒸氨溫度≤50 ℃，避免過多排油和蒸氨不完全造成液氨的浪費(fèi)，同時(shí)也避免了油水被蒸發(fā)而污染鉑網(wǎng)。以累計(jì)生產(chǎn)硝酸114 000 t 為計(jì)，共節(jié)省570 t 液氨，液氨按2 150 元/t 計(jì)，共節(jié)省液氨費(fèi)用122.55 萬元。

2 合理控制氧化爐爐溫

控制成品酸濃度為64%～65%，根據(jù)成品酸比重和化驗(yàn)分析的成品酸濃度及時(shí)調(diào)整吸收塔工藝水量。控制氧化爐爐溫，通過合理調(diào)整氨空比、氣氨溫度、空壓機(jī)入口溫度，使?fàn)t溫維持在860～880℃，鉑網(wǎng)達(dá)到最佳反應(yīng)活性，避免副反應(yīng)的增加造成氨的浪費(fèi)。

控制氨轉(zhuǎn)化還原反應(yīng)器的氣氨用量，根據(jù)尾氣排氣筒黃煙情況經(jīng)過多次嘗試調(diào)整，確定氣氨調(diào)節(jié)閥開度，避免調(diào)節(jié)閥開度過大浪費(fèi)氣氨。

通過以上措施調(diào)整，使得年度液氨平均單耗每噸酸氨耗為0.283 t，相比設(shè)計(jì)值每噸酸節(jié)省0.004 t液氨，年節(jié)省液氨費(fèi)用98.04 萬元。

3 液氨過濾器增加吹液氨管線

液氨過濾器是凈化液氨的重要設(shè)備，與液氨泵的出口相連。液氨含有很多雜質(zhì)，其中鐵氧化物會(huì)降低氧化爐鉑網(wǎng)氧化率，鐵氧化物還會(huì)催化NH3分解成N2。液氨過濾器可以過濾掉鐵銹等一系列鐵氧化物，液氨過濾器上裝有遠(yuǎn)傳壓差表，當(dāng)壓差＞150 kPa 時(shí)，就需要定期更換過濾器濾芯。液氨過濾器在清洗或更換濾芯過程中，其內(nèi)存在的液氨需要放空排放掉。

這樣做有以下幾點(diǎn)弊端：①會(huì)導(dǎo)致液氨的浪費(fèi)；②排放的氨會(huì)影響作業(yè)環(huán)境；③放空量過大還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過冷，可能會(huì)損壞設(shè)備，目前排放過程中為避免出現(xiàn)這種問題，需要小量排放，耗時(shí)較長，耽誤過濾器處理的時(shí)間。

氨壓縮機(jī)除了液氨卸車用以外，還可在裝置正常運(yùn)行中作為檢修倒罐、或泄漏情況下的緊急倒罐用。為了快速將液氨過濾器置換干凈，利用氨壓機(jī)對(duì)液氨過濾器進(jìn)行吹掃。

將氨壓縮機(jī)出口氣相切換閥組的排氣管線與液氨過濾器的排氣管線連接在一起，再將液氨過濾器的底部排凈管與其附近的液氨輸送泵回流管線的導(dǎo)淋連接在一起，利用氨壓縮機(jī)的出口壓縮氣氨將液氨過濾器內(nèi)的液氨壓縮至液氨球罐中。這樣可以很快將液氨過濾器中的液氨處理干凈，達(dá)到開蓋條件。例行每月更換一次液氨過濾器的濾芯，更換濾芯前，液氨過濾器殘留液氨0.26 t，每次可全部回收，年回收液氨節(jié)約6 711 元。

4 蒸氨器出口氣氨管線增加磁性過濾器

蒸氨器利用低壓蒸汽對(duì)來自液氨儲(chǔ)罐的液氨加熱，使其壓力達(dá)到1.0 MPa 并進(jìn)入氨轉(zhuǎn)化還原反應(yīng)器與硝酸尾氣中的氮氧化物進(jìn)行反應(yīng)，使尾氣滿足環(huán)保要求。

硝酸裝置蒸氨器出口氣氨管線流量計(jì)為轉(zhuǎn)子流量計(jì)，該流量計(jì)因具有磁性，經(jīng)常因轉(zhuǎn)子上吸附鐵銹或其他雜質(zhì)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子卡死而指示不準(zhǔn)，進(jìn)而導(dǎo)致無法判斷氨轉(zhuǎn)化還原使用氣氨量。若該氣氨量投用過多，則后系統(tǒng)內(nèi)會(huì)存有銨鹽，存在一定安全隱患，銨鹽附著在尾氣透平葉輪上，還會(huì)影響到尾氣透平的安全運(yùn)行；若該氣氨量投用過少，不能夠很好地消除尾氣黃煙。在流量計(jì)前加裝1 臺(tái)60 目的Y 型磁性過濾器，并增加旁通管線，以便正常生產(chǎn)中清洗過濾器使用。

保證流量計(jì)準(zhǔn)確指示，提高氨轉(zhuǎn)化用氨量的合理性，消除安全隱患，同時(shí)避免硝酸裝置尾氣黃煙的出現(xiàn)，增加了環(huán)保效益。

5 結(jié)語

通過采取以上優(yōu)化措施后，雙加壓法制硝酸裝置的液氨消耗量逐步降低，噸酸氨耗由開車初期的0.299 t 下降至0.283 t，年節(jié)約液氨消耗費(fèi)用為221萬元。

節(jié)約液氨原料消耗同時(shí)也能減少氨和氮氧化物的排放，既能達(dá)到提質(zhì)降本增效的目的又能取得環(huán)保效益。