文秋芬 石浩亮（.遼寧方大工程設(shè)計有限公司廣西分公司，廣西柳州54500；.柳州市鹿寨縣應(yīng)急救援服務(wù)中心，廣西柳州545600）

0 引言

柳州化工股份有限公司硝酸7#系統(tǒng)為賽鼎工程有限公司設(shè)計，2014年6月7日正式投入生產(chǎn)。該270kt/a稀硝酸裝置采用雙加壓法生產(chǎn)每噸稀硝酸，其設(shè)計氨耗是0.283t/t。本裝置在生產(chǎn)過程中存在氨耗高的現(xiàn)象，而在生產(chǎn)的總體生產(chǎn)成本中，氨耗成本占據(jù)80%。因此，氨耗過高，會增加生產(chǎn)成本。對此，有必要對該裝置氨耗高的原因分析，采取有效措施加以改進(jìn)，有效降低氨耗。

1 氨的消耗分析

在雙加壓生產(chǎn)稀硝酸的過程中，氨蒸發(fā)器對液氨進(jìn)行蒸發(fā)為氣氨，再進(jìn)入氨氧化爐中，在催化劑下，形成NO，NO 繼續(xù)氧化為NO2，吸收塔中的水吸收NO2，即形成稀硝酸。在生產(chǎn)過程中，反應(yīng)物氨被消耗，而氨氧化率決定氨耗[1]。

2 270kt/a稀硝酸裝置氨耗高的原因

2.1 原料氣凈化度低

氨氧化法硝酸生產(chǎn)，采用鉑網(wǎng)為催化劑，若空氣、氨等原料氣夾帶各類雜質(zhì)，諸如鐵銹、碳、油脂、硫、灰塵等導(dǎo)致其凈化度較低，則降低鉑網(wǎng)活性，進(jìn)而大幅度降低氨氧化率[2]。該裝置建設(shè)在柳州化工股份有限公司生產(chǎn)區(qū)內(nèi)，周圍存在有害雜質(zhì)及揚(yáng)塵。鉑網(wǎng)經(jīng)過一段時間運行后，會集聚灰塵和固體顆粒物。

2.2 氨空比值低

在生產(chǎn)過程中，氨空混合氣所含的氨氣較少時，氧化率會出現(xiàn)急劇下降。而氨空混合氣中所含氨氣超過12.5%到13%時，即可能引發(fā)爆炸。對安全因素和工藝因素進(jìn)行綜合考慮，在正常情況下，通常將氨空混合氣中所含的氨空比控制在9.5%到11%的范圍內(nèi)。此時，正常情況下，氧化爐爐溫保持860℃左右的溫度。該裝置受氣量波動影響，為確保生產(chǎn)穩(wěn)定，將氨空比控制在9.9%，夏季氧化爐溫度能保持在850±5℃范圍內(nèi)。但冬季受到氣溫影響，氧化爐溫度只有830-840℃左右。在這種情況下，氨空比儀表顯示值虛高于實際值，導(dǎo)致氧化爐溫低，對氧化率造成影響，進(jìn)而增加氨耗[3]。

2.3 氧化爐設(shè)備泄露

氧化爐是稀硝酸裝置的關(guān)鍵設(shè)備，該設(shè)備是三位一體的設(shè)備。在設(shè)備中，氨被空氣氧化，形成NOX，保持860℃的溫度，廢熱鍋爐中的飽和蒸汽和鍋爐水將反應(yīng)熱帶走，NOX降至400℃。氧化爐極易出現(xiàn)鍋爐管爆管、大法蘭泄露、鉑網(wǎng)塌邊、分布器變形等現(xiàn)象，會增加氨耗，導(dǎo)致氨氣走短路，并增大氧化爐鉑網(wǎng)下平面溫度，損壞鉑網(wǎng)，造成系統(tǒng)銨鹽含量增多，影響生產(chǎn)運行的安全性。操作人員要密切監(jiān)控系統(tǒng)銨鹽含量，當(dāng)其濃度超過30mg/L時，要及時停車處理，防止銨鹽積聚導(dǎo)致爆炸。

2.4 工藝操作問題

該裝置的受上下游影響，生產(chǎn)負(fù)荷波動較大，最低僅有75%的負(fù)荷率，而且全年開停次數(shù)基本在7 次以上。在氧化爐進(jìn)行點火前，配氨空比時需放空氨。氨空比值為8.5%時，才關(guān)閉放空閥，該過程需20～30 分鐘，氨放空量在1～2t。因此，開停頻繁，也導(dǎo)致氨耗增加。另外頻繁的開停，可能導(dǎo)致催化劑與氧化爐邊緣出現(xiàn)脫開，部分氨直接從催化劑層穿過，未參與反應(yīng)，會造成工藝問題，及時停車處理，能實現(xiàn)對氨耗的降低，但氨未參加反應(yīng)出現(xiàn)副反應(yīng)，通常會被忽視，導(dǎo)致氨耗增加。另外，氨蒸發(fā)器中聚集較多油水時，不規(guī)范的排污，也會導(dǎo)致氨耗增加。

3 270kt/a稀硝酸裝置氨耗高的應(yīng)對措施

3.1 增強(qiáng)空氣凈化效果

表1 氨空比分析對比數(shù)據(jù)

該裝置空氣過濾室為磚廠房結(jié)構(gòu)，其進(jìn)口百葉窗的材質(zhì)為碳鋼，極易出現(xiàn)腐蝕生銹現(xiàn)象。三級過濾器安裝于室內(nèi)，第一級采用自動卷簾式；第二級和第三級為固定框架式，能99.9%有效過濾直徑超過0.5μm 的顆粒，其三級過濾控制總阻力降低0.6KPa。在生產(chǎn)初期，對空氣過濾室壓差曾達(dá)到1.15Kpa，極大影響系統(tǒng)負(fù)荷和鉑網(wǎng)的活性。為增強(qiáng)空氣過濾的實際效果，現(xiàn)工藝操作對一級過濾器壓差進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，當(dāng)壓差為0.4KPa時，對一級濾布進(jìn)行更換。與鉑網(wǎng)更換周期同步對二級、三級過濾器更換。上述措施，能實現(xiàn)對空氣過濾效果的增強(qiáng)，但無法根本解決問題。建議將空氣過濾室百葉窗材質(zhì)由碳鋼改為不銹鋼，降低鐵銹進(jìn)入量；對馬路實施每天噴水，實現(xiàn)對揚(yáng)塵的減輕；同時將一級卷簾式粗過濾濾布更換為濾筒式過濾器，并增設(shè)自動反掃吹功能，可大幅度提高一級過濾器的過濾效率，并大幅度降低二級、三級過濾器的更換頻率[4]。

3.2 對氧化爐溫度進(jìn)行提高

外界因素對生產(chǎn)負(fù)荷有較多影響。經(jīng)驗顯示，氨空比每出現(xiàn)1%的增加，氧化反應(yīng)平均溫即出現(xiàn)70℃的上升。在指標(biāo)允許，可提高氨空比來實現(xiàn)爐溫提升。依據(jù)儀表計量值，對氨空比值進(jìn)行計算，氨氣流量、空氣流量計算以及溫壓補(bǔ)償儀表指示相應(yīng)的準(zhǔn)確性等因素均會影響儀表計量值。對儀表進(jìn)行調(diào)整，必須對氨空比進(jìn)行重新試驗，存在較大難度。對此，可基于取樣分析比對，將氨空比儀表顯示值虛高于實際值的具體數(shù)值找出。將日常定期分析對比作為依據(jù)，無法確定虛高，每0.5小時即實施一次取樣分析，并作出分析比對，如表1所示。

表1 顯示，平均虛高值為0.209%，現(xiàn)將氨空比控制值夏季控制為10%，冬季提高控制值為10.5%。調(diào)整后，在冬季，氧化爐爐溫能保持為860℃，且不會出現(xiàn)聯(lián)鎖跳車。

3.3 加強(qiáng)設(shè)備和工藝管理

工作人員熟練配置氨空比，對配氨空比時間進(jìn)行縮短，能減少氨量損失。要與開車操作相結(jié)合，對配置氨空比的可視化標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序進(jìn)行編制，據(jù)此加強(qiáng)員工培訓(xùn)，實現(xiàn)對配氨空比時間的有效縮短，必要時由工藝技術(shù)人員進(jìn)行配置氨空比，通氨點火的操作。要吸收先進(jìn)經(jīng)驗，加強(qiáng)設(shè)備管理，避免泄露。當(dāng)氧化爐反應(yīng)溫度出現(xiàn)升高，但硝酸產(chǎn)量出現(xiàn)下降時，表明氧化爐內(nèi)的副反應(yīng)增加，要對工藝參數(shù)進(jìn)行及時調(diào)整。要對酸性水和冷凝水進(jìn)行規(guī)范回收，降低氨耗。

4 結(jié)語

綜上所述，270kt/a稀硝酸裝置氨耗高的原因主要是原料氣凈化度低、氨空比值低、氧化爐設(shè)備泄露、工藝操作問題。對此，要通過增強(qiáng)空氣凈化效果、對氧化爐溫度進(jìn)行提高、加強(qiáng)設(shè)備和工藝管理等措施加以應(yīng)對解決，實現(xiàn)對氨耗的有效降低。