影響硝酸生產(chǎn)氨氧化率的常見問題及處理措施

1、影響硝酸生產(chǎn)氨氧化率的常見問題及處理措施肖誠 王文年 申天鵬 張賢明 劉光輝陜西興化化學(xué)股份有限公司摘要：對硝酸生產(chǎn)運行管理中影響氨氧化率常見問題和處理進行探討，并提出一些改進建議。 關(guān)鍵詞：氨氧化率；設(shè)備改進 在我國硝酸行業(yè)大發(fā)展的形勢下，我公司硝酸產(chǎn)能和技術(shù)水平得以迅速提升，今年又上兩套萬噸雙壓法硝酸裝置，投產(chǎn)后將形成萬 噸產(chǎn)能。當(dāng)前國內(nèi)各類型的雙壓硝酸裝置不斷建成，通過對各類型裝置學(xué)習(xí)比較，根據(jù)我們自己生產(chǎn)實踐中的體會，對影響硝酸生產(chǎn)氨氧化率常見問題的原因和處理進行小結(jié)，并供同行們參考。 氨氧化率對硝酸生產(chǎn)成本和安全運行影響很大，常見問題和對策如下： 、具有高活性先進的鉑催化網(wǎng)是保證高氧

2、化率和降低鉑耗的首要條件 氨氧化率和鉑耗是各種硝酸生產(chǎn)方法中主要的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，國外對硝酸鉑催化劑的研究創(chuàng)新及原料氣凈化、分布、材料、操作等方面很重視，有專門機構(gòu)從事這些工作。國內(nèi)多家鉑網(wǎng)生產(chǎn)企業(yè)多年來對如何提高氨氧化率、降低鉑耗、延長鉑網(wǎng)使用壽命、減少貴金屬使用量及在鉑的回收等方面采取多種措施，為硝酸生產(chǎn)企業(yè)提供全過程優(yōu)質(zhì)服務(wù)。 我公司硝酸生產(chǎn)中氨耗和鉑耗分別占硝酸制造成本的和.（高壓法），因此降低氨耗、鉑耗是降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵，鉑網(wǎng)使用情況的好壞直接影響到噸酸的氨耗。多年來， 我們先后使用過各種類型的鉑網(wǎng)，噸酸鉑耗雙加壓法約（回收后），中壓法，高壓法 。組合網(wǎng)是一種根據(jù)用戶條件設(shè)計的新型鉑

3、催化網(wǎng)，可以減少貴金屬用量，降低資金占用約，還可提高氧化率左右，噸酸鉑耗降低，達到m（回收后），我們多個氧化爐使用組合網(wǎng)。國內(nèi)也有高壓法氧化爐使用組合波紋網(wǎng)， 鉑耗（回收后）。 在鉑回收方面我們中壓爐使用鈀回收網(wǎng)，高壓爐使用鉑回收器。 我公司鉑網(wǎng)再生采用化學(xué)純鹽酸，干燥活化用的氫氣（包括開車點火）采用合成氣，使用時須注意甲烷含量對鉑網(wǎng)的影響，鉑網(wǎng)再生活化之后，再用酒精火活化效果更好。 原料氣高度凈化是保證高氧化率和降低鉑耗的關(guān)鍵 首先是氨凈化。一般中小型合成氨廠使用有油潤滑的往復(fù)式壓縮機和冰機，液氨中油含量較高，有時還夾帶合成塔鐵觸媒粉。我公司除合成循環(huán)機改為無油潤滑和使用高強度觸媒，對外購液

4、氨質(zhì)量把關(guān)外，還對老裝置氨蒸發(fā)系統(tǒng)進行了改進。如氨蒸發(fā)器進氨位置改造便于底部油污水沉積排除，這是清除大部分油污水的有效措施（包括液氨貯存球罐要有靜置沉降時間便于排掉 積存油水雜質(zhì)），生產(chǎn)中強化對液氨球罐和氨系統(tǒng)排油操作，防止氣氨帶油污染鉑網(wǎng)。雙壓法硝酸裝置氨蒸發(fā)器底部油水聚集設(shè)計較好，有利于油水聚集排污操作。 液氨系統(tǒng)除使用傳統(tǒng)袋式和管式液氨過濾器濾除機械雜質(zhì)外，現(xiàn)在國內(nèi)有新裝置增加采用液/液聚結(jié)分離式除油器。其機理是夾帶乳化油的液氨、水等混合液先經(jīng)過濾層除去固體顆粒后 流人聚結(jié)層，在連續(xù)相（液氨、水）中懸浮的分散相（油滴等）被纖維絲床捕集并聚結(jié)，長大后與連續(xù)相一同流人分離器中；分離器由對分散

5、相有排斥作用的材料制成，僅允許連續(xù)相液氨或水通過 而將長大后的分散相油滴排斥在外，最后分別從各自的管路中連續(xù)排出而使兩相得以分離，其應(yīng)用效果還有待觀察。 氨蒸發(fā)器控制適當(dāng)?shù)恼舭l(fā)溫度和輔助氨蒸發(fā)器溫度，減少油揮發(fā)。氨蒸發(fā)揮發(fā)出的氣態(tài)油過去靠內(nèi)裝呢袋、陶瓷管、玻纖管、壓制金屬絲網(wǎng)管、金屬燒結(jié)管等氣氨過濾器除去，效果有限，現(xiàn)在新裝置開始使用高效低阻型聚結(jié)式超濾除油過濾器。聚結(jié)式分離是經(jīng)過濾、聚結(jié)、重力分離三個過程連續(xù)作用的一種超高效分離技術(shù)，此技術(shù)建立在新型超細纖維過濾材料和聚結(jié)式過濾機理基礎(chǔ)上，效果非常好，除油過濾器精度為 1m，凈化指標(biāo)已達0.01值得在各類型裝置推廣。據(jù)廠家介紹其核心部件聚結(jié)濾

6、芯為圓筒狀復(fù)合結(jié)構(gòu)，濾床由過濾層、聚結(jié)層、過渡層和分離層組成，最內(nèi)層設(shè)不銹鋼網(wǎng)支架，聚結(jié)層主體材料為平均直徑約m，且孔徑逐層遞增的 超細纖維濾床，油霧微粒（分散相）等在擴散、攔截、碰撞與表面能等綜合作用下被收集、捕捉在一根根超細絲上，并在逐層流動中逐漸長大、聚結(jié)，長大后隨氣體主體一起通過最外層分離層時 與氣體脫離沉降在底部排污室，潔凈的無油氣體連續(xù)送入后續(xù)系統(tǒng)。除塵濾芯可反復(fù)清洗使用， 除油濾芯使用壽命8000，除油濾芯屬一次性使用，當(dāng)濾芯阻力降達到0.10.15時更換濾芯。 生產(chǎn)過程加強氨蒸發(fā)器排污很重要，某廠使用氣氨超濾過濾器，由于加強氨蒸發(fā)器排污操作，氣氨超濾過濾器超濾管使用一年拆下時仍

7、較干凈，這樣操作條件每次換下的到期報廢鉑網(wǎng)都還呈現(xiàn)淺灰白色鉑金屬光澤，高氧化率維持時間較長，到鉑網(wǎng)使用后期噸酸氨耗僅上升幾公斤， 效果很好。及時排出的氨蒸發(fā)器和輔助氨蒸發(fā)器油污進入存放罐，排污油水可分離回收廢油再利用，也可將排污油水送鍋爐房燃燒回收熱能，實現(xiàn)零排放。 運行中及停車后還要防止氨、空氣系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備管道產(chǎn)生腐蝕污染，保護鉑網(wǎng)不被雜質(zhì)毒害。 其次是空氣凈化。目前環(huán)境空氣中含塵量本來就高，加之工廠自身產(chǎn)生一些粉塵及有害氣體 都加重了過濾凈化系統(tǒng)的負擔(dān)，老裝置空氣過濾器精度、過濾效率均差一些，影響氧化率和鉑網(wǎng)使用周期及鉑耗。現(xiàn)在采用亞高效三級空氣過濾器，有效攔阻了絕大多數(shù)影響鉑網(wǎng)的塵埃粒子和

8、雜質(zhì)，對0.5m粒子凈化效率達99.9以上，對0.3m灰塵去除率達以上，提高了氧化率和鉑網(wǎng)使用周期。國內(nèi)有裝置在三級亞高效過濾器前加呢袋過濾組成四級過濾器，強化過濾。呢袋過濾可攔截大部分灰塵，除去約（0.5m）的灰塵，減輕后邊過濾器負荷，延長三級亞高效過濾器使用周期，提高過濾效率，進而使氧化率提高，鉑網(wǎng)使用周期延長。鉑網(wǎng)在取出時顏色也從過去深灰色變?yōu)闇\灰色，降低了氨耗和鉑耗。 有的單位改造后幾年不用更換三級過濾器元件， 只是半年洗一次呢袋。也有根據(jù)廠區(qū)空氣質(zhì)量不是很差情況，三級過濾器前不加呢袋只增加一級海綿過濾，效果也很好。新裝置可適當(dāng)增加過濾面積（為設(shè)計值.倍），塵容量增大，延長使用周期。這

9、些措施都要設(shè)法避免水霧灰塵增大過 濾器阻力，進而影響壓縮機正常運行。另外在過 濾器出口要設(shè)置防止末級過濾單元損壞玻璃纖 維紙板吸人壓縮機的安全濾網(wǎng)進行保護。由于第一級自動卷簾式空氣過濾器使用中故障多，整卷 無紡布不易清洗，所以很多廠將其改為易于更換 和清洗的袋式空氣過濾單元，可重復(fù)多次清洗使用，壽命延長?，F(xiàn)在國內(nèi)有各種規(guī)格型號亞高效 空氣四級（或三級）過濾器供選擇?？諝膺^濾室有 兩種方式，都對過濾元件及過濾精度有特殊要求，使進入系統(tǒng)的空氣達到高度凈化的目的。一種方式是過濾器第一級人口帶有空氣預(yù)熱器（主 要應(yīng)用在北方地區(qū)），臥式或立式布置，過濾室墻 體采用混凝土結(jié)構(gòu)；另一種方式是過濾器第一級人口

10、無空氣預(yù)熱器（主要應(yīng)用在南方地區(qū)），臥式或立式布置，過濾室墻體采用混凝土結(jié)構(gòu)，也可 采用聚苯夾芯彩鋼板結(jié)構(gòu)。 某廠雙壓硝酸運行中發(fā)現(xiàn)氧化系統(tǒng)阻力增加，阻力高達近0.1，停車檢查是爐頭內(nèi)不銹鋼絲網(wǎng)被黑灰色粘物質(zhì)堵塞所致，這要經(jīng)常檢查氣氨凈化和空氣凈化情況。對于空氣過濾器出口管接口和小門門縫有漏氣處，要仔細查找封堵，避免爐頭內(nèi)不銹鋼絲網(wǎng)堵塞增大阻力，影響四合一機組和裝置安全穩(wěn)定正常操作，并防止污染物脫落污染鉑網(wǎng)。 另外對中壓法和高壓法裝置還有空氣壓縮機中冷器泄漏對空氣質(zhì)量的影響，中冷器泄漏后，水壓高于氣壓時漏入的循環(huán)水帶著鈣鎂鹽、鐵及氧化物、泥污、微生物粘泥及磷化物進入空氣，帶到氧化爐使鉑網(wǎng)中毒，

11、特別磷系循環(huán)水漏入后會使鉑網(wǎng)迅速中毒報廢。停車后，因濕度大壓縮機系統(tǒng)會產(chǎn)生腐蝕，這些鐵銹腐蝕物在壓縮機再啟動后，又會帶入氧化爐污染鉑網(wǎng)。還要注意以上這些雜質(zhì)較多時會有一部分粘附停留在系統(tǒng)內(nèi)，隨條件變化脫落不規(guī)律污染鉑網(wǎng)，在較長時間內(nèi)造成影響。廢熱鍋爐泄漏出水汽鹽垢和氣氨過熱器泄露都會污染鉑網(wǎng)，也會出現(xiàn)上述情況，都需及時處理。在過濾器技術(shù)不斷進步的條件下，要淘汰素磁管過濾器。素磁管易碎，素磁粉容易脫落，素磁粉落在鉑網(wǎng)上，滲入鉑絲內(nèi)使網(wǎng)發(fā)硬增加損失，使鉑網(wǎng)燃點升高點火困難，氧化率下降，而且鹽酸再生還不易洗掉。 裝置緊急停車容易出現(xiàn)倒x和倒酸現(xiàn)象，一般情況是壓縮機出口、二次空氣和x系統(tǒng)止回閥失靈或操

12、作失誤造成。倒酸夾帶著、腐蝕物雜質(zhì)污染鉑網(wǎng)和空氣壓縮機系統(tǒng)， 有些裝置二次空氣管道或氣氨過濾器后氣氨管道采用碳鋼材料就會被腐蝕，再開車時這些雜質(zhì)與新的鐵腐蝕物又吹到鉑網(wǎng)上，使鉑網(wǎng)中毒失去活性，點火通氨后鉑網(wǎng)局部或全部不反應(yīng)燃燒， 被迫停車處理鉑網(wǎng)。嚴(yán)重時在一段時間內(nèi)不斷脫 落污染鉑網(wǎng)，降低氧化率。所以當(dāng)出現(xiàn)這問題后要仔細處理，二次空氣管道或氣氨過濾器后氣氨管道應(yīng)采用不銹鋼材料。 有的空氣壓縮機設(shè)計氣體入口端氣封靠近軸瓦，密封不好時會把軸瓦漏油吸入氣體中污染鉑網(wǎng)。采用有效氣封、油封就可解決這個問題。 合理使用鉑網(wǎng)如環(huán)境空氣和液氨質(zhì)量較差，原料氣凈化后雜質(zhì)仍會稍多，鉑網(wǎng)的燃氨強度就應(yīng)取小一點， 實

13、際使用鉑網(wǎng)面積可比設(shè)計大-，以達到鉑網(wǎng)的使用周期，否則就要根據(jù)氨耗增高的情況縮短鉑網(wǎng)使用周期。 新裝置開車前壓縮機入口管道要人工清理， 壓縮機出口管道和氣氨管道要吹掃干凈，爐頭入口處要斷開吹掃，系統(tǒng)吹掃后爐頭內(nèi)清掃用面粘干凈，氫氣要用純度高無雜質(zhì)的，大小氫氣管要正吹反吹干凈。雙壓法氧化爐頭分布器上層不銹鋼絲網(wǎng)最好在系統(tǒng)吹掃后再安裝（歐薩斯?fàn)t已去掉此網(wǎng)），內(nèi)件安裝時注意大、小氫氣管靈活可靠，安裝鉑網(wǎng)時要注意填料的高度，防止大氫管刮上鉑網(wǎng)。首次用網(wǎng)一般選用周期為個月的開車組合網(wǎng)，系統(tǒng)如很干凈可直接使用正常運行周期為個月的組合網(wǎng)。 點火時氫火焰控制火苗舔著鉑網(wǎng)即可，通氨后注意關(guān)小火焰，不要將鉑網(wǎng)燒成

14、白色，防止燒壞鉑網(wǎng)，特別是下層的鈀網(wǎng)（熔點低于鉑網(wǎng)）。雖然新爐頭制造注意了小氫氣管的噴火方向，但大氫氣管火焰一定要很好控制。點火時注意氫火焰和點火時間，鉑網(wǎng)在爐內(nèi)活化一下有利生產(chǎn)。 氧化爐點火通氨可在一次空氣導(dǎo)氣正常后， 先配氨空比，氨氣放空，氫氣點著后關(guān)放空氨氣入爐一下點著；也可在一次空氣導(dǎo)氣正常后先點著氫氣火，再開調(diào)節(jié)閥通氨氣入爐點著。采用何種操作方法看操作習(xí)慣，從兩種方法點火后快冷酸的銨鹽含量上看差別并不明顯。 氧化爐氨空比控制方式是采用氨空比氨流量串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，還是氨空比單回路自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，或是爐溫氨空比串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)都可以，看操作習(xí)慣。前兩種是氨空比為主參數(shù)進行氨流量調(diào)節(jié)，保持氨空比恒

15、定，爐溫偏離時人工進行調(diào)整； 后一種是爐溫設(shè)定好自動調(diào)節(jié)氨空比，保持爐溫恒定。 生產(chǎn)中為了獲得高的氧化率及降低鉑耗，應(yīng)使用最佳的氣流分布、流速、接觸時間及鉑網(wǎng)氧化溫度?？刂七m宜燃氨強度，對氧化率和以后的吸收都有利。雙壓法和中壓法氧化爐燃氨強度控制. （活），高壓法氧化爐燃氨強 度則控制.（活）左右，保證在設(shè)計負荷下安裝有足夠的催化劑，注意調(diào)好二次空氣， 控制尾氣余氧在。 消除設(shè)備缺陷，防止氨在鉑網(wǎng)前反應(yīng) 氧化爐出現(xiàn)氨在鉑網(wǎng)前反應(yīng)，一般是管道、 爐頭材料長期使用表面發(fā)生變化，如不銹鋼管道、爐壁、多孔板、拉西環(huán)等敏化，產(chǎn)生晶間腐蝕、 焊縫的選擇性腐蝕、廢熱鍋爐泄漏水汽腐蝕、氣體有油及較臟的雜質(zhì)影響

16、等等使鉻表面保護層遭破壞，不銹鋼中的鐵暴露生銹，有的是材料含鉻量低產(chǎn)生鐵銹，或出現(xiàn)較大故障倒酸夾著鐵腐蝕物及鉑灰等粘在器壁上，使氨在鉑網(wǎng)前被催化 產(chǎn)生氧化反應(yīng)。反應(yīng)劇烈時爐壁、多孔板或拉西環(huán)會被燒紅（有的是點火時氫氣管漏引起，拉西環(huán)被燒化），嚴(yán)重的連混合器到爐頭管道都會被燒紅，鉑網(wǎng)上出現(xiàn)亮斑，氧化率下降，或鉑網(wǎng)超溫氨空比下降，無法維持正常生產(chǎn)。這些現(xiàn)象國內(nèi)各類型裝置（包括雙壓法）氧化爐頭都曾經(jīng)發(fā)生， 要引起高度重視，針對問題采取強有力措施。一般爐頭燒紅后停下來采用打沙清除表面，再用稀 硝酸酸洗鈍化即可消除，嚴(yán)重時就要更新。爐頭多孔板變形需整平或更換，以保證氨空混合氣均勻分布。我們中壓氧化爐頭拉

17、西環(huán)分布器改為多孔板式分布器，克服氧化爐出現(xiàn)的氣體偏流、爐壁發(fā)紅等問題，效果很好。 觸媒筐和鉑網(wǎng)支架變形會損壞鉑網(wǎng)，或鉑網(wǎng)脫邊，甚至造成鉑網(wǎng)破裂。觸媒筐和爐子邊沿泄漏，或壓邊未壓好，造成氨短路，氧化率降低銨鹽增加。觸媒筐變形引起支撐瓷環(huán)變動使鉑網(wǎng)下陷或鼓起，造成鉑網(wǎng)表面不平或破損，這些均是安裝使用需重視，平時要加強巡檢的項目。 還要消除廢熱鍋爐泄漏污染鉑網(wǎng)，密切監(jiān)視廢熱鍋爐水質(zhì)防止腐蝕或結(jié)垢，而且過熱器每次停車都要用飽和蒸汽沖洗鹽垢，防止過熱器蛇管或盤管過燒。 目前雙加壓法硝酸裝置中針對氨氧化過程出現(xiàn)的問題進行的改進 我公司現(xiàn)有萬噸硝酸裝置配套為一臺 “四合一”機組、兩臺氧化爐、一臺吸收塔系統(tǒng)

18、，新 上萬噸裝置配套采用每套一臺“四合一”機 組、一臺氧化爐（氧化爐改為采用南京歐薩斯公司拉蒙特型爐頭和廢熱鍋爐，直徑Ø5344、 832一個吸收塔系統(tǒng)，可確保氧化爐氣流分布均衡及廢熱鍋爐回收熱量和氨氧化率；由于鍋爐換熱面積增大，出口x氣體溫度可降低 至400，副產(chǎn)蒸汽增加，熱回收率提高；而且拉蒙特型鍋爐水循環(huán)倍率降低，節(jié)省鍋爐水循環(huán)泵耗電。 國內(nèi)成都壓力容器廠和南京歐薩斯公司所制造的拉蒙特式氧化爐都有改進：新改進的氧化爐點火器采用脈沖式電子點火器；爐頭內(nèi)大氫氣盤管做了防止脫落改進；都對分布器作了較大改進，確保氨一空混合氣體在鉑網(wǎng)表面的均勻分布，避免分布器變形，歐薩斯公司改進更大一些； 觸媒筐各自進行結(jié)構(gòu)改進，采用特殊材質(zhì)解決變形和鉑網(wǎng)邊緣泄露問題，均為N2O減排充裝觸媒留有余地；觸媒筐底盤也都做了較大的改進， 成都壓力容器廠采用扇形多孔板組合，歐薩斯公司采用蜂窩狀整體圓盤