優(yōu)化硫酸銨產(chǎn)品控制參數(shù)，降低濃硫酸單耗

張建偉

摘 要：尾氣回收裝置是對(duì)聚丙烯酰胺裝置產(chǎn)生的氨氣進(jìn)行吸收的環(huán)保裝置。文章對(duì)吸收液在吸收的過程中如何優(yōu)化控制操作參數(shù)，即降低了濃硫酸的使用單耗，又保證了氨氣的去除率。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化控制參數(shù)；PH值；酸腐蝕；濃硫酸；降低單耗

1 尾氣回收裝置工藝流程簡介

尾氣回收裝置將濃硫酸（93%）配置成用稀硫酸（15-20%）對(duì)氨氣進(jìn)行吸收生成硫酸銨。一級(jí)循環(huán)系統(tǒng)和二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)是吸收氨氣的吸收系統(tǒng)。濃硫酸分別加入一、二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)，一級(jí)循環(huán)系統(tǒng)PH值控制在1-2.5，二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)PH值控制在2-3.5，產(chǎn)品硫酸銨的PH值要求控制在4-8之間，濃度要求控制在20-28%之間。加酸量的多少和吸收時(shí)間的長短直接反應(yīng)出硫酸銨PH和硫酸銨濃度的高低。

2 影響尾氣回收平穩(wěn)運(yùn)行周期原因分析

尾氣裝置用濃硫酸做為原料吸收氨氣，強(qiáng)酸對(duì)吸收系統(tǒng)的腐蝕嚴(yán)重，造成吸收液泄露。同時(shí)鐵與硫酸反應(yīng)的生成物溶于硫酸銨中，影響了產(chǎn)品質(zhì)量。2013年10月裝置停工，影響產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量的時(shí)間統(tǒng)計(jì)。

上表是裝置總停工時(shí)間，共計(jì)是557小時(shí)。1、2、3、4、6是由于控制操作參數(shù)不合理造成一、二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備被強(qiáng)酸腐蝕造成裝置停工的因素，為了清晰地看出各因素停工時(shí)間比例圖，制定餅狀圖進(jìn)行對(duì)比。

由于強(qiáng)酸腐蝕造成裝置停工的時(shí)間是381小時(shí)，占總停工時(shí)間的68.4%。可以看出造成一、二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備被強(qiáng)酸腐蝕造成裝置停工是影響尾氣回收裝置平穩(wěn)生產(chǎn)的主要因素。通過時(shí)間的對(duì)比看出，由于控制操作參數(shù)的不合理，一級(jí)吸收液內(nèi)游離酸含量過高，一、二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備被強(qiáng)酸腐蝕，造成了裝置多次的停工，影響了裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)。同時(shí)由于吸收液內(nèi)游離酸含量過高，濃硫酸單耗過高，增加了裝置的綜合能耗，提高了產(chǎn)品成本。

3 二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)控制參數(shù)不合理解決措施

二級(jí)吸收系統(tǒng)只吸收了裝置8%左右的氨氣。未優(yōu)化控制前，二級(jí)吸收系統(tǒng)PH值控制在3-4.5之間，平均每4小時(shí)加一次酸，每次加酸時(shí)間平均在0.7小時(shí)左右，每次吸收時(shí)間平均在3.3小時(shí)左右。根據(jù)優(yōu)化控制前每天二級(jí)吸收罐內(nèi)硫酸銨的濃度，車間調(diào)整了控制參數(shù)。

根據(jù)收集數(shù)據(jù)分析，PH值控制在4.5-5.5和5-6.5時(shí)，從加酸時(shí)間、頻次和周期吸收時(shí)間上看，PH值控制的越高，加酸時(shí)間越短，加酸的頻次越大，每周期吸收的時(shí)間越少。但是每天二級(jí)循環(huán)罐V403硫酸銨的濃度與調(diào)整前（PH值控制在3-4.5）的濃度是一致的，PH值控制在6-7.5時(shí)硫酸銨的濃度較低。PH值的高控，也降低了系統(tǒng)被腐蝕的程度，車間將PH值控制在5-6.5做為二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)的控制參數(shù)。

4 成品硫酸銨控制參數(shù)不合理解決措施

成品硫酸銨的PH值控制在4.5-6.5時(shí)，產(chǎn)品的顏色為黃色，原因是在酸性條件下，與H2SO4反應(yīng)生成FeSO4，反應(yīng)方程式為：Fe+ H2SO4-FeSO4+H2↑。硫酸鐵溶液為黃色溶液，溶于硫酸銨溶液中，所以產(chǎn)品的顏色為黃色。

為了解決硫酸銨溶液顏色不合格，車間對(duì)硫酸銨溶液的酸堿性進(jìn)行調(diào)整過程中，發(fā)現(xiàn)延長硫酸銨溶液的吸收時(shí)間，將硫酸銨溶液的PH值升高到7-8，使硫酸銨溶液呈堿性，產(chǎn)品硫酸銨顏色合格（合格顏色為白色）。原因是堿性條件下Fe2+與OH-反應(yīng)生成白色沉淀。反應(yīng)方程式為Fe2++2OH-Fe（OH）2↓（白色沉淀）。白色的沉淀Fe（OH）2在硫酸銨溶液中又迅速被O2氧化成Fe（OH）3紅褐色沉淀。反應(yīng)方程式為4Fe（OH）2+O2↑+2H2O-4Fe（OH）3↓（紅褐色沉淀）。紅褐色沉淀（Fe（OH）3）與硫酸銨溶液分層，沉積到了溶液的底部，保證了外送硫酸銨溶液的顏色。

在相同條件下，由于PH值控制在7-8，延長了吸收時(shí)間，提高了外送硫酸銨的濃度。PH值的提高，產(chǎn)出硫酸銨成品的濃度得到了相應(yīng)的提高。

5 效果驗(yàn)證

通過優(yōu)化控制操作參數(shù)，系統(tǒng)由于被酸腐蝕造成裝置停工的時(shí)間大大縮短了。我們又收集了優(yōu)化控制操作參數(shù)前（2012年11月-2013年4月）與優(yōu)化控制操作參數(shù)后（2013年5月-2013年10月）一、二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備被強(qiáng)酸腐蝕造成裝置停工時(shí)間的對(duì)比。

一、二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備被強(qiáng)酸腐蝕造成裝置停工的時(shí)間優(yōu)化控制操作參數(shù)前是317小時(shí)，優(yōu)化控制操作參數(shù)后是64小時(shí)。

通過優(yōu)化控制操作參數(shù)，降低了濃硫酸的單耗。通過優(yōu)化控制，濃硫酸的日單耗明顯減低，平均每天降低1.19噸。硫酸每噸價(jià)格是812元，每年節(jié)約硫酸416.5噸，每年節(jié)約資金416.5噸×812元=338198元。

6 結(jié)束語

“精細(xì)的操作、科學(xué)的管理”是企業(yè)不斷進(jìn)步的動(dòng)力。優(yōu)化控制操作參數(shù)是所有生產(chǎn)裝置，不斷改進(jìn)產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量，保證裝置長、滿、優(yōu)運(yùn)行的重要手段。裝置技術(shù)人員通過對(duì)尾氣回收裝置操作參數(shù)的優(yōu)化控制，解決了困擾裝置平穩(wěn)生產(chǎn)的“瓶頸”，也達(dá)到了裝置節(jié)能降耗的目的。本文通過對(duì)優(yōu)化控制參數(shù)過程的分析，來調(diào)整加酸量，使裝置達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)，從而完成裝置“降損增效”的目標(biāo)。