柳化高壓法硝酸生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝改進(jìn)簡介

陳美玲 李寶民（柳州化工股份有限公司 廣西 柳州 545002）

柳州化工股份有限公司（以下簡稱柳化）是廣西最大的化肥化工生產(chǎn)企業(yè)之一，主要從事化肥和化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售，拳頭產(chǎn)品有硝酸銨、硝酸、尿素，其中最主要的產(chǎn)品是硝酸。因此硝酸系統(tǒng)的生產(chǎn)好壞與否直接影響著柳化的經(jīng)濟(jì)效益。柳化共有兩套高壓法硝酸系統(tǒng)，分別為5#、6#系統(tǒng)，為了進(jìn)一步提升硝酸生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)效率，我們對柳化高壓法硝酸生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了幾個(gè)方面的改造，提升了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行周期，有力的保證了生產(chǎn)。

一、柳化硝酸工藝流程簡述

柳化硝酸系統(tǒng)所用原料液氨由前工序的合成分廠提供，液氨在進(jìn)入硝酸工序后經(jīng)氨過濾器在循環(huán)水作蒸發(fā)熱源的情況下蒸發(fā)成壓力0.54MPa的氣氨，再經(jīng)氨蒸發(fā)分離器分離夾帶的霧沫后，去尾氣混合器。氣氨通過氣氨過濾器過濾后，進(jìn)入氨預(yù)熱器被0.2MPa的低壓蒸氣加熱到60～70℃，之后進(jìn)入氨空混合器與兩級過濾后的壓縮空氣混合成氨空混合氣進(jìn)入氧化爐。在鉑銠合金網(wǎng)催化劑和820～850℃的條件下氣氨被氧化成一氧化氮，轉(zhuǎn)送入吸收系統(tǒng)經(jīng)氧化吸收最終生成48～53%的稀硝酸。

二、上述流程的生產(chǎn)瓶頸

1.氣氨過濾器精度不足導(dǎo)致系統(tǒng)氨氧化率低

由于氧化爐中的鉑催化劑對反應(yīng)物料中的雜質(zhì)敏感，原料氣夾帶的雜質(zhì)會(huì)因化學(xué)反應(yīng)或鉑網(wǎng)活性表面被覆蓋等原因引起催化劑中毒，因此必須對原料氣進(jìn)行深度凈化處理，提高原料氣體的潔凈度。而之前硝酸5#系統(tǒng)的氣氨過濾器是采用呢袋過濾器，過濾精度低，濾網(wǎng)孔徑僅15μm，對氣氨夾帶的油分離效果不強(qiáng)，導(dǎo)致正常生產(chǎn)時(shí)油和氨空混合氣一起進(jìn)入氧化爐，附著在鉑網(wǎng)表面造成鉑網(wǎng)臟中毒，造成系統(tǒng)氨氧化率低。

2.空氣過濾器不能滿足工藝要求

柳化的硝酸5#系統(tǒng)因歷史原因，整套裝置的安裝位置靠近供煤分廠，因此空氣中夾帶的鐵銹、灰塵、硫、碳等雜質(zhì)較多。這些雜質(zhì)數(shù)量比原設(shè)計(jì)條件多，而原有的流程里沒有空氣過濾器，導(dǎo)致雜質(zhì)不能被有效分離下來，經(jīng)工藝管道被帶到氧化爐內(nèi)，造成催化劑中毒、降低催化能力，增加了催化劑鉑網(wǎng)的損耗，偶爾導(dǎo)致開車的通氨點(diǎn)火時(shí)間延長，系統(tǒng)積累銨鹽。在生產(chǎn)中，多次發(fā)現(xiàn)銨鹽被帶入膨脹機(jī)，使膨脹機(jī)溫度上升，轉(zhuǎn)速提高，主機(jī)振動(dòng)，為了避免發(fā)生爆炸，不得不重新進(jìn)行處理，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.成品酸NOx含量高及漂白塔的問題

硝酸6#系統(tǒng)系利用從國外拆回來的二手設(shè)備改擴(kuò)建的,漂白塔在設(shè)計(jì)上存在缺陷，自從2009年裝置開車以來,從吸收塔出來進(jìn)入尾氣氨催化反應(yīng)器的尾氣NOx含量一直偏高。經(jīng)分析，主要是因?yàn)橄到y(tǒng)二次氧化空氣和漂白空氣的加入量不夠,使NO氧化不完全[1]。在生產(chǎn)中，為了保證環(huán)保達(dá)標(biāo)，降低尾氣NOx含量會(huì)臨時(shí)性的加大漂白空氣量，但由于漂白塔的問題，漂白空氣量的增加會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生液泛現(xiàn)象。生產(chǎn)出來的成品酸因液泛積在漂白塔和吸收塔底，影響系統(tǒng)正常生產(chǎn)。之前只能用酸泵抽吸收塔內(nèi)多余的酸直接外送。而成品酸在漂白不足的情況下，含亞硝是正常的50-100倍，最高時(shí)達(dá)到0.2%，嚴(yán)重影響后續(xù)工段的生產(chǎn)。

三、工藝流程的改進(jìn)及改進(jìn)效果

針對上述原因,我們在對工藝流程時(shí)對流程作了改進(jìn),簡述如下。

1.氣氨過濾器改型

經(jīng)過多方聯(lián)系供應(yīng)商，參考過濾器的技術(shù)參數(shù)。在多次比選后，采取了在現(xiàn)有過濾器后增加一臺過濾精度為5μm的金屬燒結(jié)式氣氨過濾器的辦法對原有的工藝流程進(jìn)行改造，以期達(dá)到對原料氣氨的進(jìn)一步凈化。經(jīng)過幾個(gè)月的觀察，新工藝流程基本達(dá)到減少氣氨雜質(zhì)含量的效果，經(jīng)幾次大修檢查，未再次發(fā)現(xiàn)因氣氨雜質(zhì)多造成鉑網(wǎng)中毒。改造之前，鉑網(wǎng)投用二十天后系統(tǒng)氨耗即從305kg/t上漲至320kg/t，且每次檢修都發(fā)現(xiàn)有較多油污類鉑網(wǎng)附著物。改造之后，鉑網(wǎng)投用四十天內(nèi)系統(tǒng)氨耗仍能維持在310kg/t左右，氨耗日同比下降3kg/t左右，在系統(tǒng)負(fù)荷6000m3/h的情況下相當(dāng)于每天可多產(chǎn)4t100%硝酸，經(jīng)濟(jì)效益對比明顯。

2.增加5#系統(tǒng)空氣過濾器

根據(jù)我們生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)境情況，在5#系統(tǒng)離心機(jī)出口空氣管后安裝了兩臺并聯(lián)的空氣過濾器，規(guī)格型號為φ1350mm*2850mm*2，并配置了前后截止閥、副線閥。可以保證在生產(chǎn)過程中空氣必須經(jīng)過過濾才能進(jìn)入系統(tǒng)。經(jīng)過過濾器的空氣，雜質(zhì)基本消除，在大修時(shí)未發(fā)現(xiàn)有明顯的雜質(zhì)在鉑網(wǎng)上的堆積，鉑網(wǎng)基本保持了清潔，催化效力得到很好的保持，產(chǎn)量明顯提高。我們還定下規(guī)章制度，安排每次停車檢修，都清理空氣過濾器，保證空氣過濾器的清潔。

經(jīng)過測算，在增加出口空氣濾器后，鉑網(wǎng)在80天的長運(yùn)行周期內(nèi)，氨耗同比下降2kg/t，系統(tǒng)負(fù)荷6000m3/h的情況下每天可多產(chǎn)2.5t硝酸100%。

3.空氣管線流程改造

針對成品酸NOx含量高及漂白塔的問題我們進(jìn)行了對應(yīng)的改造。

考慮到更換新的漂白塔的成本太高，在經(jīng)濟(jì)上不合算。分廠進(jìn)一步針對成品酸NOx含量高的問題進(jìn)行分析，認(rèn)為在氧化吸收階段通入二次氧化空氣可以降低吸收塔出口的成品酸NOx含量，因此將部分原做為尾氣漂白用的空氣不經(jīng)過漂白塔直接進(jìn)入吸收塔，在總打氣量不變的情況下，增加二次氧化空氣量。

分廠利用系統(tǒng)停車更換鉑網(wǎng)的機(jī)會(huì)，在漂白空氣調(diào)節(jié)閥前直接配管至吸收塔。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，將漂白空氣量由原來的3000m3/h減少到1500m3/h，減少的那部分空氣從新配的管線走短路直接到吸收塔。

經(jīng)過改造，由于漂白空氣量減少，漂白塔不再出現(xiàn)液泛，二次氧化空氣量增加，加強(qiáng)了吸收塔內(nèi)的氧化反應(yīng)，成品酸的亞硝含量也降低到0.002%左右。這樣在保證原高負(fù)荷的情況生產(chǎn)下，完美的解決了漂白塔液泛的問題。節(jié)省了購置安裝一個(gè)新的漂白塔的費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

結(jié)語

5#、6#系統(tǒng)硝酸裝置經(jīng)過大膽改造，工藝得到優(yōu)化，在之后半年多的運(yùn)行過程中，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，消耗顯著降低，產(chǎn)量增加，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，為我公司增產(chǎn)增收提供了有力的保證。

[1]劉文軍.450t/d硝酸裝置建設(shè)和運(yùn)行中存在問題的探討[J].中氮肥.2011,(3):13-16.