周彥斌，祁跟定

（蘭州石化公司化肥廠，甘肅蘭州 730060）

淺談硝酸裝置氨耗高的原因

周彥斌，祁跟定

（蘭州石化公司化肥廠，甘肅蘭州 730060）

在硝酸工業(yè)生產(chǎn)中，氨的消耗是主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它占稀硝酸生產(chǎn)成本的近80%，因此保證較低的氨耗便成為了硝酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵因素之一。結(jié)合化肥廠稀硝酸裝置實(shí)際情況，對(duì)硝酸生產(chǎn)中影響氨耗的因素進(jìn)行了分析和總結(jié)，提出了一些操作和改進(jìn)措施，起到了降低氨耗的效果。

硝酸生產(chǎn)；氨耗；分析總結(jié)；降耗

1 氨的消耗分析

我廠采用雙加壓法硝酸工藝，原料液氨經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)為氣氨后進(jìn)入氨氧化爐，在催化劑作用下被氧化為NO，NO被氧化為NO2后在吸收塔中與水反應(yīng)生成稀硝酸，主要反應(yīng)為4NH3+5O2=4NO+6H2O+907.28KJ，生產(chǎn)中，我們希望氨均能按照此式進(jìn)行反應(yīng)，但氨不可能100%被氧化，其氧化率與催化劑的性能、反應(yīng)溫度及工藝過程有關(guān)系密切。

2 影響氨耗的原因分析

2.1 原料影響

2.1.1 液氨質(zhì)量原因

我裝置液氨原由本廠30萬t/a合成氨裝置直接供給，液氨含油、水等雜質(zhì)少，使氨蒸發(fā)系統(tǒng)中累積雜質(zhì)的周期長(zhǎng)，輔助蒸發(fā)器投用的次數(shù)少，一般一周投用一次。而現(xiàn)在液氨來源外購(gòu)，雖然抽檢質(zhì)量合格，但在實(shí)際生產(chǎn)中每天至少投用1次，有時(shí)達(dá)到2～3次。說明液氨中油、水雜質(zhì)含量高，對(duì)氨耗造成較大影響。

2.1.2 空氣質(zhì)量原因，氨氧化率低導(dǎo)致氨耗升高

雙加壓法硝酸工藝中，由于氨的催化氧化反應(yīng)是在空氣的參與下進(jìn)行的，若空氣中帶有鐵銹、灰塵等雜質(zhì)，容易引起催化劑中毒或覆蓋催化劑的活性表面，從而降低其活性，氨氧化率低，從而導(dǎo)致氨耗升高。我廠在生產(chǎn)中出現(xiàn)過嚴(yán)重的灰塵覆蓋催化劑的活性表面現(xiàn)象，催化劑被灰塵覆蓋中毒后，在灰塵不太嚴(yán)重情況下，這種現(xiàn)象在生產(chǎn)中往往被忽視，從鉑網(wǎng)表面看不易發(fā)現(xiàn)問題，但若嚴(yán)重時(shí)也能看到鉑網(wǎng)顏色發(fā)暗。

2.2 生產(chǎn)過程因素

2.2.1 裝置負(fù)荷

由于我裝置配合濃硝裝置生產(chǎn)負(fù)荷運(yùn)行，長(zhǎng)期生產(chǎn)負(fù)荷只有設(shè)計(jì)的70%。氨氧化時(shí)溫度在650℃時(shí)，氨氧化率為90%，700～1 000℃時(shí)，氨氧化率為95%～98%，實(shí)際生產(chǎn)中氧化爐溫度控制在860℃左右為最佳。我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中，由于產(chǎn)品出庫(kù)受限等問題，生產(chǎn)負(fù)荷一直維持在低負(fù)荷，使氧化爐反應(yīng)溫度基本在800℃左右，從而不可避免地造成氨氧化率低，氨耗升高。

2.2.2 開工前配氨空比時(shí)的放空時(shí)間

在稀硝裝置開工配氨空比的過程中、氨氣為放空操作，從生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，平均開工前配氨空比時(shí)間偏長(zhǎng)，大大增加了氨的損耗。

2.2.3 催化劑活性

我公司裝置發(fā)生過因空壓機(jī)入口濾網(wǎng)破損造成空氣中帶有鐵銹、灰塵等雜質(zhì)，引起催化劑中毒或覆蓋催化劑的活性表面，從而降低其活性，氨氧化率低，導(dǎo)致氨耗升高。

氨中帶油，污染催化劑導(dǎo)致氨耗升高，雙加壓法硝酸工藝中，氣氨帶油也容易引起催化劑中毒，中毒后，碳與催化劑形成很脆碳化物，不但降低了強(qiáng)度，而且降低其活性，從而導(dǎo)致氨氧化率低，氨耗升高。催化劑被油污染中毒后，從表面的顏色就能發(fā)現(xiàn)局部或大面積的黑斑，這主要是液氨中帶油，輔助蒸發(fā)器投用不好或操作失誤。

2.2.4 設(shè)備及附件泄露

設(shè)備上氧化爐大法蘭處漏氨，即存在泄露損失使氨耗增加，同時(shí)氨放空閥內(nèi)漏，漏掉的氨由放空直排大氣使氨耗增加；開停車頻繁或操作波動(dòng)造成催化劑與氧化爐邊沿脫開，部分氨未參加反應(yīng)直接穿過即走近路，未參加反應(yīng)的氨若條件不滿足就不會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，從工藝角度就會(huì)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)停車處理可降低氨的損耗，但若未參加反應(yīng)的氨發(fā)生了副反應(yīng)，這種現(xiàn)象在生產(chǎn)中往往被忽視，也不易判斷出來，從而造成氨耗升高。

2.2.5 裝置酸性水的回收

整個(gè)濃硝裝置酸性水的排放造成產(chǎn)品收率不足，氨耗增加。

3 降低氨消耗的措施

3.1 提高操作溫度，盡可能保持較高的氨氧化率

實(shí)際生產(chǎn)中，在氨空比一定時(shí)即生產(chǎn)負(fù)荷確定后，空壓機(jī)的排氣溫度對(duì)氧化爐溫度影響較大，低負(fù)荷時(shí)溫度低不可避免，操作上通過空氣預(yù)熱器盡可能將空壓機(jī)入口溫度提高到30℃（尤其在冬天）是行之有效的方法。其次，積極調(diào)整氨空比確保氧化爐溫度在830℃左右，配好足夠的二次空氣量，保證氮氧化物的轉(zhuǎn)化率。

3.2 強(qiáng)化設(shè)備、工藝管理，規(guī)范操作

加強(qiáng)設(shè)備檢維修管理，解決設(shè)備問題，減少泄漏。加強(qiáng)工藝管理，開車過程中將配氨空比的時(shí)間縮短為8min內(nèi)，減少氨氣放空量。投用氨輔助蒸發(fā)器時(shí)改進(jìn)操作規(guī)程將氣氨全部并入氨系統(tǒng)回收。另外做好生產(chǎn)中的后續(xù)管理工作，如回收冷凝酸，將濃硝酸裝置的酸性鎂尾水通過酸性氣體回收塔回收濃度為20%的稀硝酸供稀硝裝置回收利用，可以增加產(chǎn)量，從而降低硝酸生產(chǎn)中的氨耗。

3.3 加強(qiáng)原料液氨質(zhì)量的抽檢將原有的一周隨機(jī)抽檢一次增加到每五臺(tái)運(yùn)輸貨車抽檢一臺(tái)

加強(qiáng)買進(jìn)液氨的質(zhì)量監(jiān)控。這樣可以減少氨輔助蒸發(fā)器投用的頻次。

4 結(jié)論

在硝酸裝置的實(shí)際運(yùn)行中，通過采取以上措施，硝酸裝置氨耗由措施前的0.301t/t酸降至措施后的0.296t/t酸，氨耗明顯降低，按年產(chǎn)11萬噸稀硝酸計(jì)算，年節(jié)約液氨550噸，年節(jié)約成本80余萬元。

[1] 符德學(xué).無機(jī)化工工藝學(xué)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2005.

[2] 劉多恩，馬福生.稀硝酸裝置操作規(guī)程[M].中國(guó)石油蘭州石化分公司發(fā)布，2015，（10）.

Discussion on the Reason of High Ammonia Consumption in Nitric Acid Plant

Zhou Yan-bin，Qi Gen-ding

In the production of nitric acid，the consumption of ammonia is the main technical and economic index，which accounts for nearly 80% of the production cost of dilute nitric acid.Therefore，it is one of the key factors in the production of nitric acid.In this paper，combined with the actual situation of dilute nitric acid plant in the fertilizer plant，the factors influencing the ammonia consumption in the nitric acid production were analyzed and summarized，and some operation and improvement measures were put forward，which played the effect of reducing the ammonia consumption.

nitric acid production；ammonia consumption；analysis summary；reducing the consumption

TQ111.262

A

1003–6490（2017）10–0208–02