双加压法制硝酸工艺降低液氨消耗量的措施

韩炳旭，张 佳

（1.唐山中浩化工有限公司，河北 唐山 063611，2.开滦能源化工股份有限公司，河北 唐山 063009）

0 引言

在硝酸生产中双加压法工艺已发展较为成熟，但在日常操作中仍有优化的空间，液氨消耗量的大小直接关系到硝酸生产的经济效益。稀硝酸生产厂家在生产过程中都有可能遇到液氨消耗量高的问题，需要采取一些技改优化措施，净化液氨中的杂质，才能保证液氨消耗量在合理范围内。柳州化工股份有限公司的硝酸工艺缺少液氨过滤净化装置，使用的液氨油污杂质多，经蒸发后部分油污杂质带入氧化炉，故造成铂网脏氨氧化率低，铂网中毒氨耗高。

通过采取优化氨蒸发器排油操作、合理控制氧化炉炉温、液氨过滤器增加吹液氨管线、蒸氨器出口气氨管线增加磁性过滤器4 个方面的措施降低液氨消耗量。

1 优化氨蒸发器排油操作

目前工业制取液氨的方法主要是将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气进行净化处理，在高温高压条件下，在催化剂的作用下合成得到，即合成氨反应。合成氨生产中气体净化不彻底，合成催化触媒脱落，造成压缩机油、催化剂触媒、铁锈、水分等杂质悬浮于液氨中。

虽然液氨过滤器会过滤掉大部分杂质，但是仍然会有油水进入后续的氨蒸发器中，因油的比热容较高，油水在氨蒸发器底部积聚会造成氨蒸发器温度高，氨压上涨，氨空比不易控制，造成液氨消耗量增大。

氨气与净化空气在铂网上完成催化氧化反应，硝酸氧化炉铂网对杂质非常敏惑，很容易中毒。油水随氨一起蒸发，会污染铂网，对铂网的催化活性造成严重影响。若氨气中夹带的油污，经燃烧后残留的碳渗入铂中也能使其活性降低，并且破坏结构，增加了铂网的损耗。当油污含量达到1.3 mg/m3时，会使铂网变脆，氧化率下降2%。因此必须对氨蒸发器进行排油操作。

但频繁排油又会对氨造成浪费，必须严格控制氨蒸发器排油次数，当蒸发器温度达到14 ℃时进行排油，控制辅助氨蒸发器蒸氨的时间≤30 min，蒸氨温度≤50 ℃，避免过多排油和蒸氨不完全造成液氨的浪费，同时也避免了油水被蒸发而污染铂网。以累计生产硝酸114 000 t 为计，共节省570 t 液氨，液氨按2 150 元/t 计，共节省液氨费用122.55 万元。

2 合理控制氧化炉炉温

控制成品酸浓度为64%～65%，根据成品酸比重和化验分析的成品酸浓度及时调整吸收塔工艺水量。控制氧化炉炉温，通过合理调整氨空比、气氨温度、空压机入口温度，使炉温维持在860～880℃，铂网达到最佳反应活性，避免副反应的增加造成氨的浪费。

控制氨转化还原反应器的气氨用量，根据尾气排气筒黄烟情况经过多次尝试调整，确定气氨调节阀开度，避免调节阀开度过大浪费气氨。

通过以上措施调整，使得年度液氨平均单耗每吨酸氨耗为0.283 t，相比设计值每吨酸节省0.004 t液氨，年节省液氨费用98.04 万元。

3 液氨过滤器增加吹液氨管线

液氨过滤器是净化液氨的重要设备，与液氨泵的出口相连。液氨含有很多杂质，其中铁氧化物会降低氧化炉铂网氧化率，铁氧化物还会催化NH3分解成N2。液氨过滤器可以过滤掉铁锈等一系列铁氧化物，液氨过滤器上装有远传压差表，当压差＞150 kPa 时，就需要定期更换过滤器滤芯。液氨过滤器在清洗或更换滤芯过程中，其内存在的液氨需要放空排放掉。

这样做有以下几点弊端：①会导致液氨的浪费；②排放的氨会影响作业环境；③放空量过大还会导致设备过冷，可能会损坏设备，目前排放过程中为避免出现这种问题，需要小量排放，耗时较长，耽误过滤器处理的时间。

氨压缩机除了液氨卸车用以外，还可在装置正常运行中作为检修倒罐、或泄漏情况下的紧急倒罐用。为了快速将液氨过滤器置换干净，利用氨压机对液氨过滤器进行吹扫。

将氨压缩机出口气相切换阀组的排气管线与液氨过滤器的排气管线连接在一起，再将液氨过滤器的底部排净管与其附近的液氨输送泵回流管线的导淋连接在一起，利用氨压缩机的出口压缩气氨将液氨过滤器内的液氨压缩至液氨球罐中。这样可以很快将液氨过滤器中的液氨处理干净，达到开盖条件。例行每月更换一次液氨过滤器的滤芯，更换滤芯前，液氨过滤器残留液氨0.26 t，每次可全部回收，年回收液氨节约6 711 元。

4 蒸氨器出口气氨管线增加磁性过滤器

蒸氨器利用低压蒸汽对来自液氨储罐的液氨加热，使其压力达到1.0 MPa 并进入氨转化还原反应器与硝酸尾气中的氮氧化物进行反应，使尾气满足环保要求。

硝酸装置蒸氨器出口气氨管线流量计为转子流量计，该流量计因具有磁性，经常因转子上吸附铁锈或其他杂质，导致转子卡死而指示不准，进而导致无法判断氨转化还原使用气氨量。若该气氨量投用过多，则后系统内会存有铵盐，存在一定安全隐患，铵盐附着在尾气透平叶轮上，还会影响到尾气透平的安全运行；若该气氨量投用过少，不能够很好地消除尾气黄烟。在流量计前加装1 台60 目的Y 型磁性过滤器，并增加旁通管线，以便正常生产中清洗过滤器使用。

保证流量计准确指示，提高氨转化用氨量的合理性，消除安全隐患，同时避免硝酸装置尾气黄烟的出现，增加了环保效益。

5 结语

通过采取以上优化措施后，双加压法制硝酸装置的液氨消耗量逐步降低，吨酸氨耗由开车初期的0.299 t 下降至0.283 t，年节约液氨消耗费用为221万元。

节约液氨原料消耗同时也能减少氨和氮氧化物的排放，既能达到提质降本增效的目的又能取得环保效益。