关于四合一机组稀硝酸生产设计及应用的研究

宋兆玉

摘 要：在工业硝酸的成产中，可以分为常压法、中压法和双加压法等，其中双加压法是生产稀硝酸的主要生产工艺之一，氨利用率高，成本低，文章先分析了四合一机组稀硝酸生产特点，进而分析运行中常出现的问题以及解决的措施，希望能为相关人员带来一些帮助。

关键词：四合一机组；稀硝酸；改进措施

四合一机组是生产稀硝酸的主要设备，主要有尾气少、离心压缩机、汽轮机等组成，控制与缆索保护非常麻烦，一旦一个设备出现问题，将会影响稀硝酸的生产，文章主要研究四合一机组稀硝酸的生产设计及应用。

1 四合一機组稀硝酸生产特点

在稀硝酸的生产工艺中，四合一机组是主要的设备，生产工艺流程为：空气汽轮机雅座空气（0.2～0.5Mpa）与氨气混合生产氧氮化合物，生产的化合物在经过冷却后进入到氧化氮压缩机中，经过压缩（0.7～1.515MPa）进入到吸收塔中，与水生成硝酸，此时在生成的硝酸中含有亚硝酸，这些生成的物质经过漂白塔后生成浓度为60%的稀硝酸。从塔顶出来的尾气经过空气冷却器在其进入循环中。

在生产中空气压缩的程度满足氧化氨的需求，下游的按砌体压缩满足被吸收的要求，在工艺过程中，四合一机组是关键的部分，采用这种方式生产稀硝酸，无需采用外部供给蒸汽，技术含量高，具有很好的安全性和可靠性。四合一机组中空压机的设计调节范围宽，效率高，氧化氮压缩机采用了离心式结构，能够极大的提高机组效率，汽轮机目前常采用冷凝式汽轮机，适合硝酸工艺操作。

2 运行出现的问题

四合一机组在运行中，时常出现以下几种问题。氧化氮压缩机轴振动值过大的问题，当前在四合一机组的运行中，轴振动值很大，能够达到40μm左右，但是临界值的设置仅仅在62μm，可以看出严重超标，在额定转速下振动值过高，严重影响系统运行的安全性，因此在运行中必须采取平衡实验。

四合一机组在运行中油冷却器换热面积过小，在温度较高的环境下，两台换热器同时工作，油温一般都会远远超过46℃，因此不满足设计要求，需要做出改进。针对这个问题，可以先考虑循环水应用状况，若是没有异常，就需要检查上下水循环过程中的温度差异。

存在尾透做功较差，目前采用四合一机组在在使用中系统尾透出口温度非常高，甚至能够达到150℃，进气温度会达到360℃，而在设计中要求系统规定温度紧紧为110℃，因此在系统的运行中存在不能完全转化或者吸收的能量，造成严重的浪费问题。汽轮机假真空问题，当前四合一机组在运行中汽轮机真空度一般为14KPa，并且这个真空度很难以再进行提高，主题要是因为真空系统微漏现象。喘振问题是大型旋转设备所共有的问题，在四合一机组运行中，造成喘振问题的原因有很多如仪表的使用、氧化氮压缩机等。

3 改进措施

针对以上几点问题，文章建议从以下几方面进行改进。

四合一机组出现亚转速运行，技术人员针对机组的使用情况适当的进行系统调试，其工作转速设定在10500r/m，这个工艺参数能够最大最大限度的减少尾气的排放，也能提高系统的运行效率，保证蒸汽平衡。针对真空系统微漏现象在改进中可以检查相应的正压查漏，进一步降低汽轮机蒸汽消耗量，以此来提高真空度。

将目前生产系统所具有的低压蒸汽设备用浓硝酸生产设备的正气设备替换，浓硝酸设备在运行中，蒸发器以及加热器都会产生大量压力在0.2～0.3MPa之间的蒸汽尾气，这些汽体采用水处理热水箱来收集，加热软水，加热后的软水经过热水泵输送到锅炉房，充分利用资源，避免蒸汽热量的损耗。另外在蒸汽尾气管道中设置蒸汽膨胀槽，使膨胀压力保持在0.2MPa，有效处理所产生的热水。

适当调整开车程序，降低开车时蒸汽和氨的消耗量，在生产稀硝酸的过程中，先调节氧化炉风量，完全吸收后再调节氨空比配置点火，在实际的操作中可以进行一定的修稿，提高机组的运行转速，把吸收塔压差提高至45kPa，减少系统运行时间，避免系统出现不良影响。

在工艺停车作用减少机组停车用蒸汽的使用，如在四合一机组的使用中，汽轮机可以采用一台35吨锅炉提供蒸汽，同时蒸汽能够做到自给自足，就能保证工艺系统和机组安全有效的运行，将能采用低压蒸汽设备来替代锅炉房的减压减温设备，向浓硝设备供给。在实际的运行中一般双加压法稀硝酸生产设备发生任何故障，就会导致生产工艺的停止，延时生产3min，在这段时间内，锅炉是不能够继续为机组提供蒸汽的，主要是因为中压蒸汽管道在使用中要求先进行预热，避免在汽轮机中进入带水的中压蒸汽，导致汽轮机叶片的损坏，在运行中可以在中压蒸汽总阀靠近安装一个小口径蒸汽减压设备来避免这种问题的存在，提高设备使用寿命。

针对出现的喘振问题，需要根据实际情况来进行具体的改进措施，若是以便出现喘振，需要立刻退出工作状态，切断进气阀，根据具体情况设置喘振控制联锁逻辑等，这个设计能够保证压缩机等仪器的喘振能够通过仪表的监测观察出来，精度高。成本低，针对氧化氮压缩机出现的喘振问题，可以先停车，检查DCS后，在进入停车程序。

4 结束语

综上所述，文章先分析了四合一机组稀硝酸生产特点，进而分析运行中常出现的问题以及解决的措施。四合一机组在运行中不时出现的压缩机喘振可以说是一种危害最大的情况，严重缩短风机寿命，对机组的运行造成严重影响，除了以上集中改进措施之外，还需要在生产中不但研究施工工艺，减少故障的发生。

参考文献

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