柳化高壓法硝酸生產系統的工藝改進簡介

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企業之一，主要從事化肥和化工產品的生產和銷售，拳頭產品有硝酸銨、硝酸、尿素，其中最主要的產品是硝酸。因此硝酸系統的生產好壞與否直接影響著柳化的經濟效益。柳化共有兩套高壓法硝酸系統，分別為5#、6#系統，為了進一步提升硝酸生產裝置的生產效率，我們對柳化高壓法硝酸生產系統進行了幾個方面的改造，提升了系統的經濟運行周期，有力的保證了生產。

一、柳化硝酸工藝流程簡述

柳化硝酸系統所用原料液氨由前工序的合成分廠提供，液氨在進入硝酸工序后經氨過濾器在循環水作蒸發熱源的情況下蒸發成壓力0.54MPa的氣氨，再經氨蒸發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，進入氨預熱器被0.2MPa的低壓蒸氣加熱到60～70℃，之后進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入氧化爐。在鉑銠合金網催化劑和820～850℃的條件下氣氨被氧化成一氧化氮，轉送入吸收系統經氧化吸收最終生成48～53%的稀硝酸。

二、上述流程的生產瓶頸

1.氣氨過濾器精度不足導致系統氨氧化率低

由于氧化爐中的鉑催化劑對反應物料中的雜質敏感，原料氣夾帶的雜質會因化學反應或鉑網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#系統的氣氨過濾器是采用呢袋過濾器，過濾精度低，濾網孔徑僅15μm，對氣氨夾帶的油分離效果不強，導致正常生產時油和氨空混合氣一起進入氧化爐，附著在鉑網表面造成鉑網臟中毒，造成系統氨氧化率低。

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、碳等雜質較多。這些雜質數量比原設計條件多，而原有的流程里沒有空氣過濾器，導致雜質不能被有效分離下來，經工藝管道被帶到氧化爐內，造成催化劑中毒、降低催化能力，增加了催化劑鉑網的損耗，偶爾導致開車的通氨點火時間延長，系統積累銨鹽。在生產中，多次發現銨鹽被帶入膨脹機，使膨脹機溫度上升，轉速提高，主機振動，為了避免發生爆炸，不得不重新進行處理，嚴重影響了生產裝置的穩定運行。

3.成品酸NOx含量高及漂白塔的問題

硝酸6#系統系利用從國外拆回來的二手設備改擴建的,漂白塔在設計上存在缺陷，自從2009年裝置開車以來,從吸收塔出來進入尾氣氨催化反應器的尾氣NOx含量一直偏高。經分析，主要是因為系統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]。在生產中，為了保證環保達標，降低尾氣NOx含量會臨時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導致產生液泛現象。生產出來的成品酸因液泛積在漂白塔和吸收塔底，影響系統正常生產。之前只能用酸泵抽吸收塔內多余的酸直接外送。而成品酸在漂白不足的情況下，含亞硝是正常的50-100倍，最高時達到0.2%，嚴重影響后續工段的生產。

三、工藝流程的改進及改進效果

針對上述原因,我們在對工藝流程時對流程作了改進,簡述如下。

1.氣氨過濾器改型

經過多方聯系供應商，參考過濾器的技術參數。在多次比選后，采取了在現有過濾器后增加一臺過濾精度為5μm的金屬燒結式氣氨過濾器的辦法對原有的工藝流程進行改造，以期達到對原料氣氨的進一步凈化。經過幾個月的觀察，新工藝流程基本達到減少氣氨雜質含量的效果，經幾次大修檢查，未再次發現因氣氨雜質多造成鉑網中毒。改造之前，鉑網投用二十天后系統氨耗即從305kg/t上漲至320kg/t，且每次檢修都發現有較多油污類鉑網附著物。改造之后，鉑網投用四十天內系統氨耗仍能維持在310kg/t左右，氨耗日同比下降3kg/t左右，在系統負荷6000m3/h的情況下相當于每天可多產4t100%硝酸，經濟效益對比明顯。

2.增加5#系統空氣過濾器

根據我們生產系統的環境情況，在5#系統離心機出口空氣管后安裝了兩臺并聯的空氣過濾器，規格型號為φ1350mm*2850mm*2，并配置了前后截止閥、副線閥。可以保證在生產過程中空氣必須經過過濾才能進入系統。經過過濾器的空氣，雜質基本消除，在大修時未發現有明顯的雜質在鉑網上的堆積，鉑網基本保持了清潔，催化效力得到很好的保持，產量明顯提高。我們還定下規章制度，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。

經過測算，在增加出口空氣濾器后，鉑網在80天的長運行周期內，氨耗同比下降2kg/t，系統負荷6000m3/h的情況下每天可多產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行了對應的改造。

考慮到更換新的漂白塔的成本太高，在經濟上不合算。分廠進一步針對成品酸NOx含量高的問題進行分析，認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過漂白塔直接進入吸收塔，在總打氣量不變的情況下，增加二次氧化空氣量。

分廠利用系統停車更換鉑網的機會，在漂白空氣調節閥前直接配管至吸收塔。在系統運行時，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。

經過改造，由于漂白空氣量減少，漂白塔不再出現液泛，二次氧化空氣量增加，加強了吸收塔內的氧化反應，成品酸的亞硝含量也降低到0.002%左右。這樣在保證原高負荷的情況生產下，完美的解決了漂白塔液泛的問題。節省了購置安裝一個新的漂白塔的費用，經濟效益十分顯著。

結語

5#、6#系統硝酸裝置經過大膽改造，工藝得到優化，在之后半年多的運行過程中，系統運行穩定，消耗顯著降低，產量增加，達到了節能降耗的目的，取得了良好的經濟效益，為我公司增產增收提供了有力的保證。

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