降低稀硝酸生产过程中氨耗的措施

王安晖　苏永全

(中国石油兰州石化公司化肥厂甘肃兰州730060)



降低稀硝酸生产过程中氨耗的措施

王安晖苏永全

(中国石油兰州石化公司化肥厂甘肃兰州730060)

中国石油兰州石化公司化肥厂150 kt/a稀硝酸装置采用以氨为原料的双加压法工艺。在双加压法工艺中，液氨通过蒸发器蒸发为气氨后与空气混合进入氧化炉，在铂网催化剂的作用下被氧化为NO，NO再被氧化为NO2，反应生成的NO2进入吸收塔与水反应生成稀硝酸。该稀硝酸装置自2007年投运以来，吨酸氨耗高达300 kg左右，高于设计值(283 kg)，造成硝酸生产成本较高。

1　氨耗高的原因分析

1.1氨氧化率低

1.1.1原料气净化度不高，引起催化剂中毒

氨氧化法硝酸生产工艺中所用的催化剂为铂网，原料气(氨、空气)中所夹带的铁锈、油脂、灰尘、硫、碳等杂质很容易使铂网中毒后失去活性，导致氨氧化率大幅降低。西北地区沙尘天气较多，空气过滤器运行一段时间后，空气压缩机入口压差和空气过滤器阻力增大，在运行周期内甚至出现空气过滤器滤布破损的现象，部分铁锈粉末及灰尘进入空气过滤器或氧化炉，使铂网表面较脏，氨氧化率下降，导致氨耗升高。另外，外购液氨中带油较多，氨辅助蒸发器和氨过滤器无法彻底清除，致使铂网中毒或有效活性面积减小，进而影响铂网催化效率。

1.1.2生产负荷偏低

2014年，稀硝酸装置氧化炉平均气氨流量为4 723 m3/h(标态)，工艺指标4 300～8 000 m3/h(标态)；一次空气流量为46 943 m3/h(标态)，工艺指标为43 000～88 872 m3/h(标态)，这说明氧化炉处于低负荷状况下进行操作。低负荷状态下的氧化炉炉温较低，2014年氧化炉炉温平均值为821 ℃，而铂网的活性在炉温为860 ℃时最好，氨氧化率最大。由于低负荷状态下铂网活性差、氨氧化率低，所以氨耗增大。

1.2开停车次数多

稀硝酸装置开车点火前要将气氨放空，停车后处理氨蒸发器液面计堵塞的杂质时，需对系统内存氨进行吹扫置换，不但增加了氨耗，而且会对环境造成破坏。就该稀硝酸装置而言，开车前配氨空比到点火耗时约1 h，会造成4.2 t氨的浪费，停车后处理氨系统造成约8.0 t氨的浪费，即开停车1次合计造成12.2 t氨的浪费。稀硝酸装置每月耗氨约3 000 t，开停车1次将造成0.4%的氨损耗。氨耗目标值为298 kg，计算得出每开停车1次，月氨耗上升1.19 kg，开停车次数越多，氨耗越高。该稀硝酸装置自2007年投运以来，开停工次数一直较多(见表1)，是造成氨耗较高的重要原因之一。

表1　稀硝酸装置开停车次数统计

1.3氨的非正常排放

氨的非正常排放造成氨的直接浪费，因此，减少氨的非正常排放对于降低氨耗非常重要。造成稀硝酸装置氨非正常排放的主要原因：①因外购液氨带油、带水严重，造成氨蒸发器温度升高，故投用氨辅助蒸发器，以降低氨蒸发器温度，而此时产生的气氨通过氨放空管放空，会造成氨的浪费；②氨系统泄漏会造成氨直接外排，不仅造成氨的消耗，还会污染现场环境；③稀硝酸装置生产所需液氨全部外购，每年液氨槽车卸车次数较多，在卸车过程中会产生一定量的氨损耗。

2　降低氨耗的措施

2.1回收外排稀硝酸

回收冷凝酸和酸性水可以增加浓硝酸产量，从而降低硝酸生产中的氨耗。2014年建成投用酸性水回收项目和酸雾治理项目，对原外排的酸性气体进行回收，每月能回收浓硝酸约309.76 t，折液氨83.59 t，占液氨月总消耗量的2.79%，使吨产品氨耗下降8.31 kg。

2.2提高氨氧化率

(1)采用新型DEC网。DEC网经整体设计，丝径、编织方式、比表面积更加合理；分层设计合金组分，不仅减少了贵金属的填充量，同时形成氨氧化催化、吸收、固溶再催化的循环效果，能够提高氨氧化率，在降低氨耗的同时降低了铂耗。

(2)提高原料气净化度。西北地区沙尘天气较多，空气过滤器过滤效果下降较快，为此，要求每半年对空气过滤器的一、二级滤布进行更换，同时对滤芯进行检查，以保证空气过滤器的净化效果。外购的液氨杂质较多，首先在液氨卸车时对液氨进行初步过滤，然后将氨辅助蒸发器的投用频次提高至每班1次，及时将液氨中的杂质外排，保证氨的净化效果。

(3)提高炉温。低负荷生产时，氧化炉炉温低无法避免，但可通过提高气氨和空气的温度来提高炉温。操作上，尽量将氨过热器出口温度和空气压缩机出口温度提高至操作上限，以达到提高炉温的目的。

2.3减少氨的排放

(1)投用氨辅助蒸发器时，将产生的气氨回收进入生产系统，以降低氨耗。

(2)开车时，严格按照操作规程进行，保证装置一次开车成功；应严格控制氨空比配置时间在30 min以内，点火后及时提高加氨量，尽快将氧化炉温度提升至800 ℃以上。

(3)停车前，将氨蒸发器液位降至工艺指标低限，以减少置换时气氨的排放量。

(4)优化液氨卸车流程，严格控制液氨卸车压力，尽量减少气氨的产生，降低液氨卸车损耗。

3　效果

通过采取以上措施后，稀硝酸装置的氨耗逐步降低，吨酸氨耗由开车初期的304.15 kg下降至292.84 kg(见表2)，生产成本显著下降，达到了节约生产资源、保护环境的目的。

表2　稀硝酸装置氨耗统计表

2016-05-13)