探討雙加壓法稀硝酸生產工藝技術的應用

馬銀善（青海鹽湖元通鉀肥有限公司，青海 816000）

探討雙加壓法稀硝酸生產工藝技術的應用

馬銀善（青海鹽湖元通鉀肥有限公司，青海 816000）

理論上將濃度68%以下的稱之為稀硝酸，它是一種具有高強氧化性、腐蝕性的無機酸，具有酸的全部通性，在工業生產中發揮著重要的作用。尤其近年來，隨著我國經濟的高速發展和現代化技術進步，硝酸工業在能源綜合利用、高新材料研發等領域作用突出，是國民經濟發展中不可缺少的原材料。本文以下介紹了雙加壓法生產稀硝酸的工藝現狀和特點，并對我國雙加壓法稀硝酸生產趨勢進行分析。

雙加壓法；硝酸工藝；技術應用；工藝改進

雙加壓法是目前世界范圍內最先進的稀硝酸生產工藝技術，鑒于現代化工業的發展需求，積極對這一技術進行應用研究具有重要的意義。就國內而言，從上世紀初期開始，通過借鑒挪威電弧法硝酸生產工藝并研究自主產權技術，發展至今在國內存在幾十套大型硝酸生產裝置，涵蓋了常壓法、綜合法、全中壓法、全高壓法、雙加壓法等多種工藝。

1 雙加壓法稀硝酸生產工藝技術概述

稀硝酸生產工藝的進步，很大程度上依賴于機械制造、材料研發、催化劑技術等快速發展，截至目前，國內的稀硝酸工業生產已經實現了自動化、標準化和經濟性。換個角度分析，在不同的技術發展階段，也產生了相應的生產工藝。

從早期的常壓法、綜合法，到全中壓法、全高壓法，再到最先進的雙加壓法，我國的硝酸生產工藝不斷進步，但關鍵要素是通過控制銨的氧化范疇來進行生產。本質上來說，硝酸由于其較活躍的特性，產品生產的關鍵環節及流程控制，包括原料消耗、生產規模、經濟技術等內容，其中，氨的消耗最為明顯，其影響了整個硝酸生產過程中成本的85%，由此不難判斷加強氨的利用率是提高硝酸工業的重要手段。

1.1 常規稀硝酸生產工藝

常規的稀硝酸生產工藝主要是常壓法和綜合法，這兩種方法的執行環境對壓力溫度要求并不突出，缺點十分明顯，例如吸收不充分、硝酸純度低、尾氣排放量大、能源消耗大等。這是由于壓力設備技術發展較為落后的前提造成的，目前國內基本淘汰了此類生產方式。

1.2 全中壓和全高壓法

首先，全中壓指的是在0.5MPa左右的壓力狀態下促使氨、氧氣、氮氣的反應來制造硝酸，工藝流程較為簡單，可以顯著提升硝酸的轉化率。相比于常規的稀硝酸制造工藝而言，方法簡單、投資少、占地小、純度高，單純地就產品生產而言是十分優越的；但全中壓法的顯著缺點是，缺乏尾氣處理功能，直接排入大氣之后會造成嚴重的酸性氣體污染。在上世紀三十年代到四十年代，全中壓法是我國主要采用的硝酸技術，目前也面臨淘汰。

其次，全高壓法指的是在.9MPa左右的壓力下進行氨、氧氣和氮氣的化合反應來生產硫酸，這種工藝對設備的抗壓性有一定的要求，除此之外和全中壓法基本類似；利用全高壓法可以實現收集高純度硝酸的需求，同時減少尾氣的排放，但由于壓力過大會阻礙氨、氧之間的反應，導致大量的催化劑消耗。

1.3 雙加壓法工藝分析

很顯然，全中壓法和全高壓法在不同領域的優勢，構成了“雙加壓”的特點。即在條件允許的情況下，采用加中壓的方式來提高產量，再采用高壓法來提高純度，兩種工藝技術的結合，有效地減少了對生態環境的影響；在雙加壓法的體系中，催化劑的消耗量與常規技術相當，在可以接受的范圍。

2 雙加壓法稀硝酸生產工藝技術特點分析

由于雙加壓法的各種優勢十分明顯，國內大部分企業已經完成技術改造，綜合分析，主要的特點有以下幾方面：

第一，氨的利用率轉化率高。雙加壓法裝置及生產工藝中，氨是最主要的消耗原材料，在氣化爐方面的獨特設計可以組織旋渦流的產生，將氣體均勻地分布在空間內；內部裝置中的分布器保障氣體均勻地流經鉑網表面，產生較大的溫度差，從而提高氨氧化合物、氮氧化合物的轉化。

第二，減少催化劑的消耗量。由于原料在雙加壓法工藝中的充分融合，可以提高催化劑的作用，減少催化劑的消耗，從而節省大量的成本。

第三，一氧化氮吸收率較高。在硝酸生產過程中，較高的壓力能夠促使一氧化氮快速氧化，形成不穩定的硝酸根，硝酸中的氮元素含量增加，有利于提升硝酸的純度（60%左右）。

第四，有效降低毒害尾氣排放。硝酸生產過程中的氮氧化合物是形成大氣污染的主要物質（NOx），而為其的吸收量和反應的深度與壓力有很大的關系，壓力越大，吸收就越強。

3 結語

從上世紀初期開始，我國就展開了稀硝酸的工藝研發和生產，技術的不斷改進，不僅實現了產量、質量的提升，也有效控制了能源消耗、環境污染和安全事故的負面問題。隨著雙加壓法工藝的不斷完善，我國的稀硝酸生產工藝與世界先進水平日趨一致。

從未來發展角度而言，如何提升單位產量是一個重要課題，這與國際先進企業還存在很大的差距。同時，隨著我國市場經濟體制的確立，如何帶動硝酸產業下游發展也是一個產業發展前提條件。因此，雙加壓法的發展不僅要滿足產業需要，更應該從產業鏈完善的角度出發，實現國內的市場安全性需求。

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馬銀善，青海鹽湖元通鉀肥有限公司，助理工程師職位：設備管理部部長。