任思光

（山東聯(lián)合豐元化工有限公司，山東 棗莊277400）

我國硝酸工業(yè)為提升生產(chǎn)效率、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、壓縮生產(chǎn)成本，在上世紀(jì)90年代開始逐步引進(jìn)先進(jìn)的雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)工藝，與國外持有技術(shù)專利的化學(xué)公司進(jìn)行了稀硝酸生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域的交流協(xié)作，共同研究開發(fā)高效率的稀硝酸制造工藝，在近年來取得了可喜的成果，新世紀(jì)以來我國硝酸工業(yè)逐步擺脫了依賴于歐美國家公司技術(shù)支持的落后狀態(tài)，已經(jīng)有能力獨(dú)立自主研發(fā)生產(chǎn)設(shè)備，全面改進(jìn)了制酸工藝，對(duì)傳統(tǒng)的稀硝酸生產(chǎn)制造流程進(jìn)行了合理調(diào)整，我國科研工作者和技術(shù)工人有效排除解決了雙加壓法硝酸設(shè)備在生產(chǎn)過程中發(fā)生的各類故障問題，改進(jìn)了原有設(shè)計(jì)缺陷，降低了能耗水平，減少了污染排放量?，F(xiàn)階段我國稀硝酸制造工藝已經(jīng)處于國際領(lǐng)先水平，但是新型生產(chǎn)設(shè)備在使用過程中仍然暴露出很多必須及時(shí)改進(jìn)的設(shè)計(jì)問題，例如尾透能耗較高、蒸汽鍋水汽分離效率較差等，此類生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)問題有待技術(shù)人員改進(jìn)。

1 雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)工藝技術(shù)的基本特征

1.1 一體化“四合一”機(jī)組，安裝快捷方便，節(jié)能高效

雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)工藝中，“四合一”機(jī)組是整個(gè)生產(chǎn)裝置的核心，采用一體化鋼結(jié)構(gòu)鏈接空氣壓縮機(jī)、尾氣透平機(jī)等重要技術(shù)設(shè)備，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)裝前可對(duì)該設(shè)備進(jìn)行提前調(diào)試，全面測(cè)試其運(yùn)行穩(wěn)定性[1]，“四合一”機(jī)組相比傳統(tǒng)硝酸制造設(shè)備而言，安裝精度更高，內(nèi)部元件結(jié)合的更加緊密。近年來國內(nèi)陜鼓對(duì)尾氣透平技術(shù)研究、氧化氮和軸流壓縮機(jī)匹配性研究取得了較大進(jìn)展并獲得了較為成功的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了硝酸生產(chǎn)的綜合水平。

1.2 稀硝酸制造品質(zhì)較好，生產(chǎn)效率高

在化合反應(yīng)過程中施加較強(qiáng)的壓力，能夠極大地加快氧化速度，我國科研工作者在生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)過程中調(diào)整了管道排氣效率，使得氣體氧化度獲得進(jìn)一步提升[2]，新型雙加壓法稀硝酸制作工藝還改進(jìn)了氣體冷卻方法，利用化合物蒸發(fā)形成的水分進(jìn)行冷卻，以此確保較高的吸收率，該生產(chǎn)工藝制造出的稀硝酸品質(zhì)較好，濃度有了不小提升。

1.3 廢氣排放量小，對(duì)自然環(huán)境傷害較小

隨著雙加壓法硝酸生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，對(duì)氨與氮?dú)獾仍牧线M(jìn)行高壓處理，硝酸的純度得到保證，而外部施加的高壓能夠有效控制化合反應(yīng)所產(chǎn)生的廢物NoX量，強(qiáng)化反應(yīng)效果[3]，提升一氧化氮吸收量，充分提高尾氣處理效率，將廢氣排放量限制在國家制定的安全標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，推動(dòng)了可持續(xù)環(huán)保化學(xué)工業(yè)建設(shè)。

1.4 生產(chǎn)成本較低，對(duì)氨和鉑的消耗較少

使用雙加壓法制造稀硝酸能夠極大提升化合物轉(zhuǎn)化效率，減少對(duì)原材料的消耗。生產(chǎn)者利用現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝技術(shù)改變氣體分布，在氧化爐內(nèi)安裝溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，通過在設(shè)備內(nèi)部對(duì)氣體流向的精確控制和對(duì)溫差的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)讓原材料進(jìn)行充分融合，保證了化合反應(yīng)的效果，原材料使用效率獲得提升，降低了稀硝酸生產(chǎn)對(duì)鉑和氨的消耗量，如上幾點(diǎn)所述，使用雙加壓法生產(chǎn)稀硝酸工藝不僅具備較高的經(jīng)濟(jì)效益，還有著不可估量的環(huán)保節(jié)能效益。

2 現(xiàn)階段使用雙加壓法生產(chǎn)稀硝酸過程中出現(xiàn)的主要問題及相應(yīng)改進(jìn)措施

2.1 設(shè)備長期受到高溫冷凝酸液腐蝕，沒有相應(yīng)的改進(jìn)措施

傳統(tǒng)的稀硝酸生產(chǎn)過程中技術(shù)設(shè)備容易遭受酸液和廢氣的腐蝕造成損壞，這種腐蝕縮減了設(shè)備的使用壽命和稀硝酸生產(chǎn)效率，現(xiàn)階段我國硝酸工業(yè)在日常生產(chǎn)中所使用的設(shè)備并沒有對(duì)冷凝酸的腐蝕具備相應(yīng)的防護(hù)效果，設(shè)備內(nèi)部的管板間縫隙較大，化合物質(zhì)聚集沉積對(duì)換熱管道進(jìn)行長期縫隙腐蝕和點(diǎn)腐蝕，國內(nèi)的部分廠商沒有意識(shí)到設(shè)備高速老化的原因，沒有對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期維修保養(yǎng)，造成較大的生產(chǎn)安全隱患。工廠管理者應(yīng)當(dāng)組織工人在停工期間對(duì)硝酸制造設(shè)備的內(nèi)部管道和管板使用酸液進(jìn)行清洗，有效去除管道內(nèi)部積累的污垢。設(shè)計(jì)者還可改進(jìn)設(shè)備的氣體進(jìn)出管道，使用多條管道傳輸冷卻水，做好廢氣分流，避免管道沉積污垢。

2.2 鉑網(wǎng)受塵埃和廢氣沾染腐蝕造成設(shè)備停車

近年來某些工廠在投入稀硝酸生產(chǎn)一段時(shí)間后，硝酸的整體產(chǎn)量和濃度都出現(xiàn)了不明原因的下降，原材料的消耗量則逐步增加，在對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行整修過程中，維修者發(fā)現(xiàn)鉑網(wǎng)受到了塵垢污染，網(wǎng)上的積灰嚴(yán)重影響了反應(yīng)速率和效果，致使硝酸濃度明顯降低。個(gè)別工廠位于沙暴災(zāi)害頻發(fā)或大氣污染嚴(yán)重地區(qū)，沒有對(duì)鉑網(wǎng)進(jìn)行定期酸洗，就無法保證制酸質(zhì)量和產(chǎn)量。為解決此類問題，工廠的管理者必須在現(xiàn)有過濾設(shè)備沒有效果的情況下增添更多的空氣過濾設(shè)備，盡早改變鉑網(wǎng)受污染造成不定期停工維修的現(xiàn)象。還可改進(jìn)裝置的空氣過濾模式，設(shè)置多級(jí)過濾網(wǎng)和過濾袋，在液氨進(jìn)行蒸發(fā)之前利用高效的過濾設(shè)備（磁過濾設(shè)備、箱式過濾器等）進(jìn)行提前處理，以此保證化合物過濾效果，工廠必須定期檢查鉑網(wǎng)受污染程度，清洗或更換過濾設(shè)備，清除鉑網(wǎng)上沾染的雜質(zhì)，使用氮?dú)馇謇砉艿纼?nèi)壁，以此避免酸液腐蝕。

2.3 由于場(chǎng)地設(shè)施限制無法穩(wěn)定生產(chǎn)

我國部分地區(qū)的稀硝酸生產(chǎn)受到基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足的困擾，供電時(shí)間有限、電壓不穩(wěn)定，生產(chǎn)安全得不到保障，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)時(shí)間受到限制，在用電高峰期因耗電量過大，對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)造成極大壓力，經(jīng)常超出最高電力荷載，極易導(dǎo)致斷電現(xiàn)象發(fā)生，工廠的生產(chǎn)因此被迫中途停止，大量原材料被浪費(fèi)，設(shè)備內(nèi)部殘余化合物處理困難，為接下來的稀硝酸生產(chǎn)造成了極大阻礙。面對(duì)此類用電困難的廠商應(yīng)當(dāng)主動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)周期，改變?cè)ǖ纳a(chǎn)計(jì)劃，與當(dāng)?shù)毓╇姽芾聿块T進(jìn)行協(xié)調(diào)商議，提升機(jī)組運(yùn)行速率，減少系統(tǒng)運(yùn)行的用電量，縮減設(shè)備生產(chǎn)時(shí)間，錯(cuò)開周邊城鎮(zhèn)用電高峰時(shí)間進(jìn)行生產(chǎn)，在夏季雷雨天氣必須停止生產(chǎn)，以保證工人生產(chǎn)安全為主，防止出現(xiàn)意外事故。

2.4 冷卻設(shè)備換熱效率較低，難以滿足高強(qiáng)度生產(chǎn)需求

目前雙加壓法中比較重要的換熱設(shè)備無法滿足廠商高強(qiáng)度大規(guī)模生產(chǎn)的需要，在通風(fēng)條件不良、溫度較高的生產(chǎn)車間內(nèi)無法有效控制油溫，造成設(shè)備過熱受損，工廠生產(chǎn)受到影響。生產(chǎn)者必須改進(jìn)設(shè)備內(nèi)部的通風(fēng)、導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，均衡分配氣體內(nèi)外傳輸?shù)墓艿溃苊獍l(fā)生因污垢沉積帶來的管道溫度升高的問題。減輕換熱設(shè)備負(fù)擔(dān)。在設(shè)備制造過程中使用耐高溫耐腐蝕的鈦合金材料，提前考慮好硝酸生產(chǎn)產(chǎn)生的熱量對(duì)管道內(nèi)外壁的影響，通過合理的列管排布和焊接技術(shù)避免管壁凝結(jié)污垢影響導(dǎo)熱效果，滿足企業(yè)高強(qiáng)度生產(chǎn)的需求，使換熱設(shè)備能夠長期安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

3 結(jié)語

文章通過對(duì)現(xiàn)有的雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)工藝進(jìn)行深入探究，指出了設(shè)備在制造稀硝酸過程中頻繁發(fā)生的主要的故障和設(shè)計(jì)缺陷，并對(duì)此提出了科學(xué)有效的改進(jìn)方案。雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值極高，是現(xiàn)階段最可靠、最有經(jīng)濟(jì)效益的稀硝酸制造方式，未來發(fā)展前景非常廣闊，雖然在實(shí)際應(yīng)用過程中暴露出一定缺陷，但是該技術(shù)已在我國硝酸生產(chǎn)行業(yè)中占據(jù)了不可或缺的地位。對(duì)生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進(jìn)完善，能夠提高我國稀硝酸總產(chǎn)量和生產(chǎn)的安全性，降低生產(chǎn)事故發(fā)生頻率，提高稀硝酸的濃度，減少原材料消耗，以此進(jìn)一步提升我國化學(xué)工業(yè)在全球范圍內(nèi)的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。