王安暉　蘇永全

(中國(guó)石油蘭州石化公司化肥廠甘肅蘭州730060)

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降低稀硝酸生產(chǎn)過(guò)程中氨耗的措施

王安暉蘇永全

(中國(guó)石油蘭州石化公司化肥廠甘肅蘭州730060)

中國(guó)石油蘭州石化公司化肥廠150 kt/a稀硝酸裝置采用以氨為原料的雙加壓法工藝。在雙加壓法工藝中，液氨通過(guò)蒸發(fā)器蒸發(fā)為氣氨后與空氣混合進(jìn)入氧化爐，在鉑網(wǎng)催化劑的作用下被氧化為NO，NO再被氧化為NO2，反應(yīng)生成的NO2進(jìn)入吸收塔與水反應(yīng)生成稀硝酸。該稀硝酸裝置自2007年投運(yùn)以來(lái)，噸酸氨耗高達(dá)300 kg左右，高于設(shè)計(jì)值(283 kg)，造成硝酸生產(chǎn)成本較高。

1　氨耗高的原因分析

1.1氨氧化率低

1.1.1原料氣凈化度不高，引起催化劑中毒

氨氧化法硝酸生產(chǎn)工藝中所用的催化劑為鉑網(wǎng)，原料氣(氨、空氣)中所夾帶的鐵銹、油脂、灰塵、硫、碳等雜質(zhì)很容易使鉑網(wǎng)中毒后失去活性，導(dǎo)致氨氧化率大幅降低。西北地區(qū)沙塵天氣較多，空氣過(guò)濾器運(yùn)行一段時(shí)間后，空氣壓縮機(jī)入口壓差和空氣過(guò)濾器阻力增大，在運(yùn)行周期內(nèi)甚至出現(xiàn)空氣過(guò)濾器濾布破損的現(xiàn)象，部分鐵銹粉末及灰塵進(jìn)入空氣過(guò)濾器或氧化爐，使鉑網(wǎng)表面較臟，氨氧化率下降，導(dǎo)致氨耗升高。另外，外購(gòu)液氨中帶油較多，氨輔助蒸發(fā)器和氨過(guò)濾器無(wú)法徹底清除，致使鉑網(wǎng)中毒或有效活性面積減小，進(jìn)而影響鉑網(wǎng)催化效率。

1.1.2生產(chǎn)負(fù)荷偏低

2014年，稀硝酸裝置氧化爐平均氣氨流量為4 723 m3/h(標(biāo)態(tài))，工藝指標(biāo)4 300～8 000 m3/h(標(biāo)態(tài))；一次空氣流量為46 943 m3/h(標(biāo)態(tài))，工藝指標(biāo)為43 000～88 872 m3/h(標(biāo)態(tài))，這說(shuō)明氧化爐處于低負(fù)荷狀況下進(jìn)行操作。低負(fù)荷狀態(tài)下的氧化爐爐溫較低，2014年氧化爐爐溫平均值為821 ℃，而鉑網(wǎng)的活性在爐溫為860 ℃時(shí)最好，氨氧化率最大。由于低負(fù)荷狀態(tài)下鉑網(wǎng)活性差、氨氧化率低，所以氨耗增大。

1.2開(kāi)停車次數(shù)多

稀硝酸裝置開(kāi)車點(diǎn)火前要將氣氨放空，停車后處理氨蒸發(fā)器液面計(jì)堵塞的雜質(zhì)時(shí)，需對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存氨進(jìn)行吹掃置換，不但增加了氨耗，而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。就該稀硝酸裝置而言，開(kāi)車前配氨空比到點(diǎn)火耗時(shí)約1 h，會(huì)造成4.2 t氨的浪費(fèi)，停車后處理氨系統(tǒng)造成約8.0 t氨的浪費(fèi)，即開(kāi)停車1次合計(jì)造成12.2 t氨的浪費(fèi)。稀硝酸裝置每月耗氨約3 000 t，開(kāi)停車1次將造成0.4%的氨損耗。氨耗目標(biāo)值為298 kg，計(jì)算得出每開(kāi)停車1次，月氨耗上升1.19 kg，開(kāi)停車次數(shù)越多，氨耗越高。該稀硝酸裝置自2007年投運(yùn)以來(lái)，開(kāi)停工次數(shù)一直較多(見(jiàn)表1)，是造成氨耗較高的重要原因之一。

表1　稀硝酸裝置開(kāi)停車次數(shù)統(tǒng)計(jì)

1.3氨的非正常排放

氨的非正常排放造成氨的直接浪費(fèi)，因此，減少氨的非正常排放對(duì)于降低氨耗非常重要。造成稀硝酸裝置氨非正常排放的主要原因：①因外購(gòu)液氨帶油、帶水嚴(yán)重，造成氨蒸發(fā)器溫度升高，故投用氨輔助蒸發(fā)器，以降低氨蒸發(fā)器溫度，而此時(shí)產(chǎn)生的氣氨通過(guò)氨放空管放空，會(huì)造成氨的浪費(fèi)；②氨系統(tǒng)泄漏會(huì)造成氨直接外排，不僅造成氨的消耗，還會(huì)污染現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境；③稀硝酸裝置生產(chǎn)所需液氨全部外購(gòu)，每年液氨槽車卸車次數(shù)較多，在卸車過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的氨損耗。

2　降低氨耗的措施

2.1回收外排稀硝酸

回收冷凝酸和酸性水可以增加濃硝酸產(chǎn)量，從而降低硝酸生產(chǎn)中的氨耗。2014年建成投用酸性水回收項(xiàng)目和酸霧治理項(xiàng)目，對(duì)原外排的酸性氣體進(jìn)行回收，每月能回收濃硝酸約309.76 t，折液氨83.59 t，占液氨月總消耗量的2.79%，使噸產(chǎn)品氨耗下降8.31 kg。

2.2提高氨氧化率

(1)采用新型DEC網(wǎng)。DEC網(wǎng)經(jīng)整體設(shè)計(jì)，絲徑、編織方式、比表面積更加合理；分層設(shè)計(jì)合金組分，不僅減少了貴金屬的填充量，同時(shí)形成氨氧化催化、吸收、固溶再催化的循環(huán)效果，能夠提高氨氧化率，在降低氨耗的同時(shí)降低了鉑耗。

(2)提高原料氣凈化度。西北地區(qū)沙塵天氣較多，空氣過(guò)濾器過(guò)濾效果下降較快，為此，要求每半年對(duì)空氣過(guò)濾器的一、二級(jí)濾布進(jìn)行更換，同時(shí)對(duì)濾芯進(jìn)行檢查，以保證空氣過(guò)濾器的凈化效果。外購(gòu)的液氨雜質(zhì)較多，首先在液氨卸車時(shí)對(duì)液氨進(jìn)行初步過(guò)濾，然后將氨輔助蒸發(fā)器的投用頻次提高至每班1次，及時(shí)將液氨中的雜質(zhì)外排，保證氨的凈化效果。

(3)提高爐溫。低負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，氧化爐爐溫低無(wú)法避免，但可通過(guò)提高氣氨和空氣的溫度來(lái)提高爐溫。操作上，盡量將氨過(guò)熱器出口溫度和空氣壓縮機(jī)出口溫度提高至操作上限，以達(dá)到提高爐溫的目的。

2.3減少氨的排放

(1)投用氨輔助蒸發(fā)器時(shí)，將產(chǎn)生的氣氨回收進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)，以降低氨耗。

(2)開(kāi)車時(shí)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，保證裝置一次開(kāi)車成功；應(yīng)嚴(yán)格控制氨空比配置時(shí)間在30 min以內(nèi)，點(diǎn)火后及時(shí)提高加氨量，盡快將氧化爐溫度提升至800 ℃以上。

(3)停車前，將氨蒸發(fā)器液位降至工藝指標(biāo)低限，以減少置換時(shí)氣氨的排放量。

(4)優(yōu)化液氨卸車流程，嚴(yán)格控制液氨卸車壓力，盡量減少氣氨的產(chǎn)生，降低液氨卸車損耗。

3　效果

通過(guò)采取以上措施后，稀硝酸裝置的氨耗逐步降低，噸酸氨耗由開(kāi)車初期的304.15 kg下降至292.84 kg(見(jiàn)表2)，生產(chǎn)成本顯著下降，達(dá)到了節(jié)約生產(chǎn)資源、保護(hù)環(huán)境的目的。

表2　稀硝酸裝置氨耗統(tǒng)計(jì)表

2016-05-13)