高路，劉明玉，沙曉明

（1 吉林化工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，吉林 吉林 132022；2 中國石油吉林化學(xué)工業(yè)股份有限公司化肥廠，吉林 吉林132021）

某廠濃硝酸裝置始建于1957年，采用直硝法生產(chǎn)技術(shù)。2009年該裝置技術(shù)改造時新建氨還原尾氣處理系統(tǒng)，在裝置正常生產(chǎn)期間實(shí)現(xiàn)了尾氣達(dá)標(biāo)排放，但由于該裝置在開車期間從氧化爐出來的氧化氮?dú)怏w中氨氣含量較高，這部分氣體進(jìn)入濃硝酸系統(tǒng)后，酸中銨鹽超標(biāo)，會導(dǎo)致高壓釜反應(yīng)爆炸。在裝置開車期間高濃度的氮氧化物（NOx）通過氧化吸收塔、酸塔簡易吸收后進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)只能處理部分氮氧化物，大部分氮氧化物則通過排氣筒排出，尾氣排放不達(dá)標(biāo)。本文作者通過對裝置開車工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了裝置開車“無煙”環(huán)保排放[1-5]。

1 原開車工藝流程

由于該裝置采用直硝法生產(chǎn)技術(shù)，在裝置開車氧化爐點(diǎn)火期間，初始氨氧化不充分，工藝氣體中存在未反應(yīng)的氨氣，這部分工藝氣體不能直接送入吸收合成單元生產(chǎn)濃硝酸。該裝置采用單獨(dú)開車工藝路線，即將不合格工藝氣體送入氧化吸收塔、酸塔，通過稀硝酸與工藝氣體逆向接觸，氧化吸收掉工藝氣體中未反應(yīng)的氨氣。開車期間從酸塔來的尾氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)抽出，與增壓風(fēng)機(jī)入口補(bǔ)加的二次空氣一起混合進(jìn)入氨還原尾氣處理系統(tǒng)，這部分氣體與氨氣在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，生成氮?dú)夂退缓笸ㄟ^排氣筒排入大氣。反應(yīng)過程見式（1）～式（4）。

由于開車期間工藝氣體中氮氧化物濃度高，雖然經(jīng)氧化吸收塔、酸塔氧化吸收掉大部分氮氧化物，但去尾氣處理系統(tǒng)中的氮氧化物含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出尾氣反應(yīng)器處理能力，造成裝置開車期間尾氣排放不達(dá)標(biāo)。

原開車工藝流程如圖1所示。

2 優(yōu)化后開車工藝流程

針對裝置開車期間尾氣排放短期不達(dá)標(biāo)的生產(chǎn)瓶頸，通過對開車工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，研究出了“無煙”開車工藝流程。

（1）氧化爐點(diǎn)火前的氨氣和空氣配比進(jìn)行流程優(yōu)化，通過增加聯(lián)合機(jī)至氨空混合器氨氣循環(huán)線，在氧化爐氨氣、空氣配量時，進(jìn)行氨氣循環(huán)，減少因氧化爐氨氣、空氣配比帶來的銨鹽。

（2）在氧化爐點(diǎn)火期間，用氮氧化物鼓風(fēng)機(jī)對氧化爐進(jìn)行抽負(fù)，氧化爐進(jìn)入負(fù)壓后進(jìn)行點(diǎn)火操作，該氣體經(jīng)廢熱鍋爐與脫鹽水交換熱量，將工藝氣體降溫至230℃左右，廢熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽送入管網(wǎng)。從廢熱鍋爐來的工藝氣體經(jīng)快冷器與循環(huán)水交換熱量后，通過氣體管道進(jìn)入氮氧化物冷卻器，工藝氣體進(jìn)一步被冷卻，然后經(jīng)銨鹽洗滌塔與稀硝酸逆向接觸，將未反應(yīng)的氨氣充分吸收在硝酸中。該氣體被氮氧化物鼓風(fēng)機(jī)加壓至45kPa左右送往1#、2#初氧化塔。在初氧化塔內(nèi)，NO氣體被氧化成NO2氣體，然后送往重氧化塔進(jìn)一步被濃硝酸氧化，工藝氣體進(jìn)入吸收塔。在吸收塔內(nèi)，工藝氣體中的NO2氣體被濃硝酸吸收形成發(fā)煙硝酸。從吸收塔出來的工藝氣體進(jìn)入洗滌塔，尾氣中的氮氧化物進(jìn)一步被稀硝酸吸收后，形成濃硝尾氣，尾氣中的氮氧化物含量在2000mg/m3以下，滿足氨還原尾氣處理系統(tǒng)設(shè)計要求，對尾氣催化劑活性影響小。從吸收合成單元來的尾氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)加壓后送入氨還原尾氣處理系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)后直接通過排氣筒排入大氣。

優(yōu)化后裝置開車工藝流程如圖2所示。

圖1 濃硝酸裝置原開車工藝流程

圖2 濃硝酸裝置優(yōu)化后開車工藝流程

3 開車工藝流程優(yōu)化后生產(chǎn)調(diào)整措施

由于吸收合成單元混合料配比原料需要部分稀硝酸，在裝置開車期間銨鹽洗滌塔、初氧化塔、洗滌塔中稀硝酸存在銨鹽超標(biāo)的安全隱患，故這部分稀硝酸不能作為混合料配比原料使用，因此在裝置開車期間采取了以下措施。

（1）開車前期吸收合成單元酸槽儲存部分稀硝酸作為開車混合料配比使用。

（2）開車過程中，把銨鹽含量高的稀硝酸送入硝鹽裝置生產(chǎn)硝酸鈉。

（3）開車過程中增加分析稀硝酸中銨鹽含量頻次，當(dāng)銨鹽含量合格后方可送入吸收合成單元供混合料配比使用。

（4）加強(qiáng)氨還原尾氣處理系統(tǒng)操作，調(diào)整尾氣反應(yīng)器噴氨流量，降低排放尾氣中氧化氮含量。

4 開車工藝流程優(yōu)化前后尾氣排放對比

開車工藝流程優(yōu)化前后尾氣排放對比如表1 所示。

5 結(jié) 論

表1 開車工藝流程優(yōu)化前后尾氣排放對比

濃硝酸裝置開車工藝流程優(yōu)化的實(shí)施，解決了裝置開車期間尾氣排放不達(dá)標(biāo)的生產(chǎn)瓶頸，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了直硝法濃硝酸生產(chǎn)工藝環(huán)保開車，將多年裝置開車時排放的高濃度氮氧化物尾氣消除，由原來氮氧化物排放濃度10000mg/m3降至100mg/m3，實(shí)現(xiàn)了裝置綠色無煙環(huán)保開車，減少了裝置開車時對大氣的污染。同時該項(xiàng)目創(chuàng)造了國內(nèi)同類裝置開車時間最短的紀(jì)錄，降低了裝置開車期間的物耗、能耗，增加了產(chǎn)量，每次裝置開車能節(jié)約液氨4t，增加濃硝酸產(chǎn)量60t，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約1.2萬元，降低了對尾氣反應(yīng)器氨還原催化劑活性下降的影響，尾氣反應(yīng)器催化劑使用壽命延長3年，節(jié)約催化劑引進(jìn)費(fèi)用1100萬元，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 化工部化工設(shè)計公司.氮肥工藝設(shè)計手冊（硝酸、硝酸銨）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1983.

[2] 阿托羅申科в и，卡爾金 C и.硝酸工學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1956.

[3] 環(huán)境保護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司.GB 26131—2010，硝酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2010.

[4] 環(huán)境保護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司.GB 16297—1996，大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1996.

[5] 陳錦.硝酸生產(chǎn)中尾氣治理方法淺談[J].瀘天化科技，2002（2）：112-113.