浅谈硝酸装置氨耗高的原因

周彦斌，祁跟定

（兰州石化公司化肥厂，甘肃兰州 730060）

浅谈硝酸装置氨耗高的原因

周彦斌，祁跟定

（兰州石化公司化肥厂，甘肃兰州 730060）

在硝酸工业生产中，氨的消耗是主要技术经济指标，它占稀硝酸生产成本的近80%，因此保证较低的氨耗便成为了硝酸生产中的关键因素之一。结合化肥厂稀硝酸装置实际情况，对硝酸生产中影响氨耗的因素进行了分析和总结，提出了一些操作和改进措施，起到了降低氨耗的效果。

硝酸生产；氨耗；分析总结；降耗

1 氨的消耗分析

我厂采用双加压法硝酸工艺，原料液氨经蒸发器蒸发为气氨后进入氨氧化炉，在催化剂作用下被氧化为NO，NO被氧化为NO2后在吸收塔中与水反应生成稀硝酸，主要反应为4NH3+5O2=4NO+6H2O+907.28KJ，生产中，我们希望氨均能按照此式进行反应，但氨不可能100%被氧化，其氧化率与催化剂的性能、反应温度及工艺过程有关系密切。

2 影响氨耗的原因分析

2.1 原料影响

2.1.1 液氨质量原因

我装置液氨原由本厂30万t/a合成氨装置直接供给，液氨含油、水等杂质少，使氨蒸发系统中累积杂质的周期长，辅助蒸发器投用的次数少，一般一周投用一次。而现在液氨来源外购，虽然抽检质量合格，但在实际生产中每天至少投用1次，有时达到2～3次。说明液氨中油、水杂质含量高，对氨耗造成较大影响。

2.1.2 空气质量原因，氨氧化率低导致氨耗升高

双加压法硝酸工艺中，由于氨的催化氧化反应是在空气的参与下进行的，若空气中带有铁锈、灰尘等杂质，容易引起催化剂中毒或覆盖催化剂的活性表面，从而降低其活性，氨氧化率低，从而导致氨耗升高。我厂在生产中出现过严重的灰尘覆盖催化剂的活性表面现象，催化剂被灰尘覆盖中毒后，在灰尘不太严重情况下，这种现象在生产中往往被忽视，从铂网表面看不易发现问题，但若严重时也能看到铂网颜色发暗。

2.2 生产过程因素

2.2.1 装置负荷

由于我装置配合浓硝装置生产负荷运行，长期生产负荷只有设计的70%。氨氧化时温度在650℃时，氨氧化率为90%，700～1 000℃时，氨氧化率为95%～98%，实际生产中氧化炉温度控制在860℃左右为最佳。我们在实际生产中，由于产品出库受限等问题，生产负荷一直维持在低负荷，使氧化炉反应温度基本在800℃左右，从而不可避免地造成氨氧化率低，氨耗升高。

2.2.2 开工前配氨空比时的放空时间

在稀硝装置开工配氨空比的过程中、氨气为放空操作，从生产统计数据看，平均开工前配氨空比时间偏长，大大增加了氨的损耗。

2.2.3 催化剂活性

我公司装置发生过因空压机入口滤网破损造成空气中带有铁锈、灰尘等杂质，引起催化剂中毒或覆盖催化剂的活性表面，从而降低其活性，氨氧化率低，导致氨耗升高。

氨中带油，污染催化剂导致氨耗升高，双加压法硝酸工艺中，气氨带油也容易引起催化剂中毒，中毒后，碳与催化剂形成很脆碳化物，不但降低了强度，而且降低其活性，从而导致氨氧化率低，氨耗升高。催化剂被油污染中毒后，从表面的颜色就能发现局部或大面积的黑斑，这主要是液氨中带油，辅助蒸发器投用不好或操作失误。

2.2.4 设备及附件泄露

设备上氧化炉大法兰处漏氨，即存在泄露损失使氨耗增加，同时氨放空阀内漏，漏掉的氨由放空直排大气使氨耗增加；开停车频繁或操作波动造成催化剂与氧化炉边沿脱开，部分氨未参加反应直接穿过即走近路，未参加反应的氨若条件不满足就不会发生副反应，从工艺角度就会发现问题，及时停车处理可降低氨的损耗，但若未参加反应的氨发生了副反应，这种现象在生产中往往被忽视，也不易判断出来，从而造成氨耗升高。

2.2.5 装置酸性水的回收

整个浓硝装置酸性水的排放造成产品收率不足，氨耗增加。

3 降低氨消耗的措施

3.1 提高操作温度，尽可能保持较高的氨氧化率

实际生产中，在氨空比一定时即生产负荷确定后，空压机的排气温度对氧化炉温度影响较大，低负荷时温度低不可避免，操作上通过空气预热器尽可能将空压机入口温度提高到30℃（尤其在冬天）是行之有效的方法。其次，积极调整氨空比确保氧化炉温度在830℃左右，配好足够的二次空气量，保证氮氧化物的转化率。

3.2 强化设备、工艺管理，规范操作

加强设备检维修管理，解决设备问题，减少泄漏。加强工艺管理，开车过程中将配氨空比的时间缩短为8min内，减少氨气放空量。投用氨辅助蒸发器时改进操作规程将气氨全部并入氨系统回收。另外做好生产中的后续管理工作，如回收冷凝酸，将浓硝酸装置的酸性镁尾水通过酸性气体回收塔回收浓度为20%的稀硝酸供稀硝装置回收利用，可以增加产量，从而降低硝酸生产中的氨耗。

3.3 加强原料液氨质量的抽检将原有的一周随机抽检一次增加到每五台运输货车抽检一台

加强买进液氨的质量监控。这样可以减少氨辅助蒸发器投用的频次。

4 结论

在硝酸装置的实际运行中，通过采取以上措施，硝酸装置氨耗由措施前的0.301t/t酸降至措施后的0.296t/t酸，氨耗明显降低，按年产11万吨稀硝酸计算，年节约液氨550吨，年节约成本80余万元。

[1] 符德学.无机化工工艺学[M].西安：西安交通大学出版社，2005.

[2] 刘多恩，马福生.稀硝酸装置操作规程[M].中国石油兰州石化分公司发布，2015，（10）.

Discussion on the Reason of High Ammonia Consumption in Nitric Acid Plant

Zhou Yan-bin，Qi Gen-ding

In the production of nitric acid，the consumption of ammonia is the main technical and economic index，which accounts for nearly 80% of the production cost of dilute nitric acid.Therefore，it is one of the key factors in the production of nitric acid.In this paper，combined with the actual situation of dilute nitric acid plant in the fertilizer plant，the factors influencing the ammonia consumption in the nitric acid production were analyzed and summarized，and some operation and improvement measures were put forward，which played the effect of reducing the ammonia consumption.

nitric acid production；ammonia consumption；analysis summary；reducing the consumption

TQ111.262

A

1003–6490（2017）10–0208–02