柳化高压法硝酸生产系统的工艺改进简介

2023-01-28

柳州化工股份有限公司 (以下简称柳化) 是广西最大的化肥化工生产企业之一, 主要从事化肥和化工产品的生产和销售, 拳头产品有硝酸铵、硝酸、尿素, 其中最主要的产品是硝酸。因此硝酸系统的生产好坏与否直接影响着柳化的经济效益。柳化共有两套高压法硝酸系统, 分别为5#、6#系统, 为了进一步提升硝酸生产装置的生产效率, 我们对柳化高压法硝酸生产系统进行了几个方面的改造, 提升了系统的经济运行周期, 有力的保证了生产。

一、柳化硝酸工艺流程简述

柳化硝酸系统所用原料液氨由前工序的合成分厂提供, 液氨在进入硝酸工序后经氨过滤器在循环水作蒸发热源的情况下蒸发成压力0.54MPa的气氨, 再经氨蒸发分离器分离夹带的雾沫后, 去尾气混合器。气氨通过气氨过滤器过滤后, 进入氨预热器被0.2MPa的低压蒸气加热到60~70℃, 之后进入氨空混合器与两级过滤后的压缩空气混合成氨空混合气进入氧化炉。在铂铑合金网催化剂和820~850℃的条件下气氨被氧化成一氧化氮, 转送入吸收系统经氧化吸收最终生成48~53%的稀硝酸。

二、上述流程的生产瓶颈

1. 气氨过滤器精度不足导致系统氨氧化率低

由于氧化炉中的铂催化剂对反应物料中的杂质敏感, 原料气夹带的杂质会因化学反应或铂网活性表面被覆盖等原因引起催化剂中毒, 因此必须对原料气进行深度净化处理, 提高原料气体的洁净度。而之前硝酸5#系统的气氨过滤器是采用呢袋过滤器, 过滤精度低, 滤网孔径仅15μm, 对气氨夹带的油分离效果不强, 导致正常生产时油和氨空混合气一起进入氧化炉, 附着在铂网表面造成铂网脏中毒, 造成系统氨氧化率低。

2. 空气过滤器不能满足工艺要求

柳化的硝酸5#系统因历史原因, 整套装置的安装位置靠近供煤分厂, 因此空气中夹带的铁锈、灰尘、硫、碳等杂质较多。这些杂质数量比原设计条件多, 而原有的流程里没有空气过滤器, 导致杂质不能被有效分离下来, 经工艺管道被带到氧化炉内, 造成催化剂中毒、降低催化能力, 增加了催化剂铂网的损耗, 偶尔导致开车的通氨点火时间延长, 系统积累铵盐。在生产中, 多次发现铵盐被带入膨胀机, 使膨胀机温度上升, 转速提高, 主机振动, 为了避免发生爆炸, 不得不重新进行处理, 严重影响了生产装置的稳定运行。

3. 成品酸NOx含量高及漂白塔的问题

硝酸6#系统系利用从国外拆回来的二手设备改扩建的, 漂白塔在设计上存在缺陷, 自从2009年装置开车以来, 从吸收塔出来进入尾气氨催化反应器的尾气NOx含量一直偏高。经分析, 主要是因为系统二次氧化空气和漂白空气的加入量不够, 使NO氧化不完全[1]。在生产中, 为了保证环保达标, 降低尾气NOx含量会临时性的加大漂白空气量, 但由于漂白塔的问题, 漂白空气量的增加会导致产生液泛现象。生产出来的成品酸因液泛积在漂白塔和吸收塔底, 影响系统正常生产。之前只能用酸泵抽吸收塔内多余的酸直接外送。而成品酸在漂白不足的情况下, 含亚硝是正常的50-100倍, 最高时达到0.2%, 严重影响后续工段的生产。

三、工艺流程的改进及改进效果

针对上述原因, 我们在对工艺流程时对流程作了改进, 简述如下。

1. 气氨过滤器改型

经过多方联系供应商, 参考过滤器的技术参数。在多次比选后, 采取了在现有过滤器后增加一台过滤精度为5μm的金属烧结式气氨过滤器的办法对原有的工艺流程进行改造, 以期达到对原料气氨的进一步净化。经过几个月的观察, 新工艺流程基本达到减少气氨杂质含量的效果, 经几次大修检查, 未再次发现因气氨杂质多造成铂网中毒。改造之前, 铂网投用二十天后系统氨耗即从305 kg/t上涨至320kg/t, 且每次检修都发现有较多油污类铂网附着物。改造之后, 铂网投用四十天内系统氨耗仍能维持在310kg/t左右, 氨耗日同比下降3kg/t左右, 在系统负荷6000m3/h的情况下相当于每天可多产4t100%硝酸, 经济效益对比明显。

2. 增加5#系统空气过滤器

根据我们生产系统的环境情况, 在5#系统离心机出口空气管后安装了两台并联的空气过滤器, 规格型号为φ1350mm*2850mm*2, 并配置了前后截止阀、副线阀。可以保证在生产过程中空气必须经过过滤才能进入系统。经过过滤器的空气, 杂质基本消除, 在大修时未发现有明显的杂质在铂网上的堆积, 铂网基本保持了清洁, 催化效力得到很好的保持, 产量明显提高。我们还定下规章制度, 安排每次停车检修, 都清理空气过滤器, 保证空气过滤器的清洁。

经过测算, 在增加出口空气滤器后, 铂网在80天的长运行周期内, 氨耗同比下降2kg/t, 系统负荷6000m3/h的情况下每天可多产2.5t硝酸100%。