双加压法稀硝酸生产工艺技术应用研究

任思光

（山东联合丰元化工有限公司，山东 枣庄277400）

我国硝酸工业为提升生产效率、扩大生产规模、压缩生产成本，在上世纪90年代开始逐步引进先进的双加压法稀硝酸生产工艺，与国外持有技术专利的化学公司进行了稀硝酸生产工艺技术领域的交流协作，共同研究开发高效率的稀硝酸制造工艺，在近年来取得了可喜的成果，新世纪以来我国硝酸工业逐步摆脱了依赖于欧美国家公司技术支持的落后状态，已经有能力独立自主研发生产设备，全面改进了制酸工艺，对传统的稀硝酸生产制造流程进行了合理调整，我国科研工作者和技术工人有效排除解决了双加压法硝酸设备在生产过程中发生的各类故障问题，改进了原有设计缺陷，降低了能耗水平，减少了污染排放量。现阶段我国稀硝酸制造工艺已经处于国际领先水平，但是新型生产设备在使用过程中仍然暴露出很多必须及时改进的设计问题，例如尾透能耗较高、蒸汽锅水汽分离效率较差等，此类生产设备设计问题有待技术人员改进。

1 双加压法稀硝酸生产工艺技术的基本特征

1.1 一体化“四合一”机组，安装快捷方便，节能高效

双加压法稀硝酸生产工艺中，“四合一”机组是整个生产装置的核心，采用一体化钢结构链接空气压缩机、尾气透平机等重要技术设备，在现场实装前可对该设备进行提前调试，全面测试其运行稳定性[1]，“四合一”机组相比传统硝酸制造设备而言，安装精度更高，内部元件结合的更加紧密。近年来国内陕鼓对尾气透平技术研究、氧化氮和轴流压缩机匹配性研究取得了较大进展并获得了较为成功的应用，进一步提高了硝酸生产的综合水平。

1.2 稀硝酸制造品质较好，生产效率高

在化合反应过程中施加较强的压力，能够极大地加快氧化速度，我国科研工作者在生产设备设计过程中调整了管道排气效率，使得气体氧化度获得进一步提升[2]，新型双加压法稀硝酸制作工艺还改进了气体冷却方法，利用化合物蒸发形成的水分进行冷却，以此确保较高的吸收率，该生产工艺制造出的稀硝酸品质较好，浓度有了不小提升。

1.3 废气排放量小，对自然环境伤害较小

随着双加压法硝酸生产工艺的不断改进，对氨与氮气等原材料进行高压处理，硝酸的纯度得到保证，而外部施加的高压能够有效控制化合反应所产生的废物NoX量，强化反应效果[3]，提升一氧化氮吸收量，充分提高尾气处理效率，将废气排放量限制在国家制定的安全标准以内，推动了可持续环保化学工业建设。

1.4 生产成本较低，对氨和铂的消耗较少

使用双加压法制造稀硝酸能够极大提升化合物转化效率，减少对原材料的消耗。生产者利用现代化的生产工艺技术改变气体分布，在氧化炉内安装温度调节设备，通过在设备内部对气体流向的精确控制和对温差的实时调节让原材料进行充分融合，保证了化合反应的效果，原材料使用效率获得提升，降低了稀硝酸生产对铂和氨的消耗量，如上几点所述，使用双加压法生产稀硝酸工艺不仅具备较高的经济效益，还有着不可估量的环保节能效益。

2 现阶段使用双加压法生产稀硝酸过程中出现的主要问题及相应改进措施

2.1 设备长期受到高温冷凝酸液腐蚀，没有相应的改进措施

传统的稀硝酸生产过程中技术设备容易遭受酸液和废气的腐蚀造成损坏，这种腐蚀缩减了设备的使用寿命和稀硝酸生产效率，现阶段我国硝酸工业在日常生产中所使用的设备并没有对冷凝酸的腐蚀具备相应的防护效果，设备内部的管板间缝隙较大，化合物质聚集沉积对换热管道进行长期缝隙腐蚀和点腐蚀，国内的部分厂商没有意识到设备高速老化的原因，没有对设备进行定期维修保养，造成较大的生产安全隐患。工厂管理者应当组织工人在停工期间对硝酸制造设备的内部管道和管板使用酸液进行清洗，有效去除管道内部积累的污垢。设计者还可改进设备的气体进出管道，使用多条管道传输冷却水，做好废气分流，避免管道沉积污垢。

2.2 铂网受尘埃和废气沾染腐蚀造成设备停车

近年来某些工厂在投入稀硝酸生产一段时间后，硝酸的整体产量和浓度都出现了不明原因的下降，原材料的消耗量则逐步增加，在对生产设备进行整修过程中，维修者发现铂网受到了尘垢污染，网上的积灰严重影响了反应速率和效果，致使硝酸浓度明显降低。个别工厂位于沙暴灾害频发或大气污染严重地区，没有对铂网进行定期酸洗，就无法保证制酸质量和产量。为解决此类问题，工厂的管理者必须在现有过滤设备没有效果的情况下增添更多的空气过滤设备，尽早改变铂网受污染造成不定期停工维修的现象。还可改进装置的空气过滤模式，设置多级过滤网和过滤袋，在液氨进行蒸发之前利用高效的过滤设备（磁过滤设备、箱式过滤器等）进行提前处理，以此保证化合物过滤效果，工厂必须定期检查铂网受污染程度，清洗或更换过滤设备，清除铂网上沾染的杂质，使用氮气清理管道内壁，以此避免酸液腐蚀。

2.3 由于场地设施限制无法稳定生产

我国部分地区的稀硝酸生产受到基础设施建设不足的困扰，供电时间有限、电压不稳定，生产安全得不到保障，生产效率和生产时间受到限制，在用电高峰期因耗电量过大，对当地电网造成极大压力，经常超出最高电力荷载，极易导致断电现象发生，工厂的生产因此被迫中途停止，大量原材料被浪费，设备内部残余化合物处理困难，为接下来的稀硝酸生产造成了极大阻碍。面对此类用电困难的厂商应当主动调整生产周期，改变原定的生产计划，与当地供电管理部门进行协调商议，提升机组运行速率，减少系统运行的用电量，缩减设备生产时间，错开周边城镇用电高峰时间进行生产，在夏季雷雨天气必须停止生产，以保证工人生产安全为主，防止出现意外事故。

2.4 冷却设备换热效率较低，难以满足高强度生产需求

目前双加压法中比较重要的换热设备无法满足厂商高强度大规模生产的需要，在通风条件不良、温度较高的生产车间内无法有效控制油温，造成设备过热受损，工厂生产受到影响。生产者必须改进设备内部的通风、导热结构，均衡分配气体内外传输的管道，避免发生因污垢沉积带来的管道温度升高的问题。减轻换热设备负担。在设备制造过程中使用耐高温耐腐蚀的钛合金材料，提前考虑好硝酸生产产生的热量对管道内外壁的影响，通过合理的列管排布和焊接技术避免管壁凝结污垢影响导热效果，满足企业高强度生产的需求，使换热设备能够长期安全稳定地运行。

3 结语

文章通过对现有的双加压法稀硝酸生产工艺进行深入探究，指出了设备在制造稀硝酸过程中频繁发生的主要的故障和设计缺陷，并对此提出了科学有效的改进方案。双加压法稀硝酸生产技术的实际应用价值极高，是现阶段最可靠、最有经济效益的稀硝酸制造方式，未来发展前景非常广阔，虽然在实际应用过程中暴露出一定缺陷，但是该技术已在我国硝酸生产行业中占据了不可或缺的地位。对生产技术的不断改进完善，能够提高我国稀硝酸总产量和生产的安全性，降低生产事故发生频率，提高稀硝酸的浓度，减少原材料消耗，以此进一步提升我国化学工业在全球范围内的产业竞争力。