關于四合一機組稀硝酸生產設計及應用的研究

宋兆玉

摘 要：在工業硝酸的成產中，可以分為常壓法、中壓法和雙加壓法等，其中雙加壓法是生產稀硝酸的主要生產工藝之一，氨利用率高，成本低，文章先分析了四合一機組稀硝酸生產特點，進而分析運行中常出現的問題以及解決的措施，希望能為相關人員帶來一些幫助。

關鍵詞：四合一機組；稀硝酸；改進措施

四合一機組是生產稀硝酸的主要設備，主要有尾氣少、離心壓縮機、汽輪機等組成，控制與纜索保護非常麻煩，一旦一個設備出現問題，將會影響稀硝酸的生產，文章主要研究四合一機組稀硝酸的生產設計及應用。

1 四合一機組稀硝酸生產特點

在稀硝酸的生產工藝中，四合一機組是主要的設備，生產工藝流程為：空氣汽輪機雅座空氣（0.2～0.5Mpa）與氨氣混合生產氧氮化合物，生產的化合物在經過冷卻后進入到氧化氮壓縮機中，經過壓縮（0.7～1.515MPa）進入到吸收塔中，與水生成硝酸，此時在生成的硝酸中含有亞硝酸，這些生成的物質經過漂白塔后生成濃度為60%的稀硝酸。從塔頂出來的尾氣經過空氣冷卻器在其進入循環中。

在生產中空氣壓縮的程度滿足氧化氨的需求，下游的按砌體壓縮滿足被吸收的要求，在工藝過程中，四合一機組是關鍵的部分，采用這種方式生產稀硝酸，無需采用外部供給蒸汽，技術含量高，具有很好的安全性和可靠性。四合一機組中空壓機的設計調節范圍寬，效率高，氧化氮壓縮機采用了離心式結構，能夠極大的提高機組效率，汽輪機目前常采用冷凝式汽輪機，適合硝酸工藝操作。

2 運行出現的問題

四合一機組在運行中，時常出現以下幾種問題。氧化氮壓縮機軸振動值過大的問題，當前在四合一機組的運行中，軸振動值很大，能夠達到40μm左右，但是臨界值的設置僅僅在62μm，可以看出嚴重超標，在額定轉速下振動值過高，嚴重影響系統運行的安全性，因此在運行中必須采取平衡實驗。

四合一機組在運行中油冷卻器換熱面積過小，在溫度較高的環境下，兩臺換熱器同時工作，油溫一般都會遠遠超過46℃，因此不滿足設計要求，需要做出改進。針對這個問題，可以先考慮循環水應用狀況，若是沒有異常，就需要檢查上下水循環過程中的溫度差異。

存在尾透做功較差，目前采用四合一機組在在使用中系統尾透出口溫度非常高，甚至能夠達到150℃，進氣溫度會達到360℃，而在設計中要求系統規定溫度緊緊為110℃，因此在系統的運行中存在不能完全轉化或者吸收的能量，造成嚴重的浪費問題。汽輪機假真空問題，當前四合一機組在運行中汽輪機真空度一般為14KPa，并且這個真空度很難以再進行提高，主題要是因為真空系統微漏現象。喘振問題是大型旋轉設備所共有的問題，在四合一機組運行中，造成喘振問題的原因有很多如儀表的使用、氧化氮壓縮機等。

3 改進措施

針對以上幾點問題，文章建議從以下幾方面進行改進。

四合一機組出現亞轉速運行，技術人員針對機組的使用情況適當的進行系統調試，其工作轉速設定在10500r/m，這個工藝參數能夠最大最大限度的減少尾氣的排放，也能提高系統的運行效率，保證蒸汽平衡。針對真空系統微漏現象在改進中可以檢查相應的正壓查漏，進一步降低汽輪機蒸汽消耗量，以此來提高真空度。

將目前生產系統所具有的低壓蒸汽設備用濃硝酸生產設備的正氣設備替換，濃硝酸設備在運行中，蒸發器以及加熱器都會產生大量壓力在0.2～0.3MPa之間的蒸汽尾氣，這些汽體采用水處理熱水箱來收集，加熱軟水，加熱后的軟水經過熱水泵輸送到鍋爐房，充分利用資源，避免蒸汽熱量的損耗。另外在蒸汽尾氣管道中設置蒸汽膨脹槽，使膨脹壓力保持在0.2MPa，有效處理所產生的熱水。

適當調整開車程序，降低開車時蒸汽和氨的消耗量，在生產稀硝酸的過程中，先調節氧化爐風量，完全吸收后再調節氨空比配置點火，在實際的操作中可以進行一定的修稿，提高機組的運行轉速，把吸收塔壓差提高至45kPa，減少系統運行時間，避免系統出現不良影響。

在工藝停車作用減少機組停車用蒸汽的使用，如在四合一機組的使用中，汽輪機可以采用一臺35噸鍋爐提供蒸汽，同時蒸汽能夠做到自給自足，就能保證工藝系統和機組安全有效的運行，將能采用低壓蒸汽設備來替代鍋爐房的減壓減溫設備，向濃硝設備供給。在實際的運行中一般雙加壓法稀硝酸生產設備發生任何故障，就會導致生產工藝的停止，延時生產3min，在這段時間內，鍋爐是不能夠繼續為機組提供蒸汽的，主要是因為中壓蒸汽管道在使用中要求先進行預熱，避免在汽輪機中進入帶水的中壓蒸汽，導致汽輪機葉片的損壞，在運行中可以在中壓蒸汽總閥靠近安裝一個小口徑蒸汽減壓設備來避免這種問題的存在，提高設備使用壽命。

針對出現的喘振問題，需要根據實際情況來進行具體的改進措施，若是以便出現喘振，需要立刻退出工作狀態，切斷進氣閥，根據具體情況設置喘振控制聯鎖邏輯等，這個設計能夠保證壓縮機等儀器的喘振能夠通過儀表的監測觀察出來，精度高。成本低，針對氧化氮壓縮機出現的喘振問題，可以先停車，檢查DCS后，在進入停車程序。

4 結束語

綜上所述，文章先分析了四合一機組稀硝酸生產特點，進而分析運行中常出現的問題以及解決的措施。四合一機組在運行中不時出現的壓縮機喘振可以說是一種危害最大的情況，嚴重縮短風機壽命，對機組的運行造成嚴重影響，除了以上集中改進措施之外，還需要在生產中不但研究施工工藝，減少故障的發生。

參考文獻

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