影响硝酸生产氨氧化率的常见问题及处理措施

1、影响硝酸生产氨氧化率的常见问题及处理措施肖诚 王文年 申天鹏 张贤明 刘光辉 陕西兴化化学股份有限公司摘要：对硝酸生产运行管理中影响氨氧化率常见问题和处理进行探讨，并提出一些改进建议。关键词：氨氧化率；设备改进在我国硝酸行业大发展的形势下，我公司硝酸产能和技术水平得以迅速提 升，今年又上两套2 7万吨双压法硝酸装置，投产后将形成1 1 8. 5万 吨 产能。当前国内各类型的双压硝酸装置不断建成， 通过对各类型装置学习比较， 根据我们自己生产实践中的体会，对影响硝酸生产氨氧化率常见问题的原因和 处理进行小结，并供同行们参考。女 u 干1 i u-j he/队/十h/ji 1、具有高活性先进的钳催

2、化网是保证高氧化率和降低钳耗的首要条件 氨氧化率和钳耗是各种硝酸生产方法中主要的技术经济指标，国外对硝酸钳催化剂的研究创新及原料气净化、分布、材料、操作等方面很重视，有专 门机构从事这些工作。国内多家钳网生产企业多年来对如何提高氨氧化率、降低钳耗、延长钳网使用寿命、减少贵金属使用量及在钳的回收等方面采取多种 措施，为硝酸生产企业提供全过程优质服务。我公司硝酸生产中氨耗和钳耗分别占硝酸制造成本的7 0 %和4. 6 %（高压法8 9%）,因此降低氨耗、钳耗是降低生产成本的关键，钳网使用情况的好坏直接影响到吨酸的氨耗。多年来，我们先后使用过各种类型的钳网，吨酸钳耗双加压法约7 0mg （回收后），

3、中压法1 1 o m g ,高压法 2 0 0 m go组合网是一种根据用户条件设计的新型钳催化网，可以减少贵金属用量，降低资金占用约3 0%,还可提高氧化率1 %左右，吨酸钳耗降低，达到7 0 mg （回收后），我们多个氧化炉使用组合网。国内也有高压法氧化炉使用组合波纹网，钳耗2 0 0 mg （回收后）。在钳回收方面我们中压炉使用钳回收网，高压炉使用钳回收器。我公司钳网再生采用化学纯盐酸，干燥活化用的氢气（包括开车点火）采用合成气，使用时须注意甲烷含量对钳网的影响， 钳网再生活化之后，再用酒精火活化效 果更好。2原料气高度净化是保证高氧化率和降低钳耗的关键首先是氨净化。一般中小型合成氨厂使

4、用有油润滑的往复式压缩机和冰机，液氨中油含量较高，有时还夹带合成塔铁触媒粉。我公司除合成循环机改为无油润滑和使用 高强度触媒，对外购液氨质量把关外，还对老装置氨蒸发系统进行了改进。如 氨蒸发器进氨位置改造便于底部油污水沉积排除，这是清除大部分油污水的有 效措施（包括液氨贮存球罐要有静置沉降时间便于排掉 积存油水杂质），生产 中强化对液氨球罐和氨系统排油操作， 防止气氨带油污染钳网。双压法硝酸装 置氨蒸发器底部油水聚集设计较好，有利于油水聚集排污操作。液氨系统除使用传统袋式和管式液氨过滤器滤除机械杂质外，现在国内有新装置增加采用液/液聚结分离式除油器。其机理是夹带乳化油的液氨、水等 混合液先经过

5、滤层除去固体颗粒后 流人聚结层，在连续相（液氨、水）中悬 浮的分散相（油滴等）被纤维丝床捕集并聚结，长大后与连续相一同流人分离 器中；分离器由对分散相有排斥作用的材料制成， 仅允许连续相液氨或水通过 而将长大后的分散相油滴排斥在外，最后分别从各自的管路中连续排出而使两 相得以分离，其应用效果还有待观察。蒸发器控制适当的蒸发温度和辅助氨蒸发器温度减少油挥发。氨蒸发挥发出的气态油过去靠内装呢袋、陶瓷管、玻纤管、压制金属丝网管、金属烧结管等气氨过滤器除去，效果有限，现在新装置开始使用高效低阻型聚结式超 滤除油过滤器。聚结式分离是经过滤、聚结、重力分离三个过程连续作用的一 种超高效分离技术，此技术建立

6、在新型超细纤维过滤材料和聚结式过滤机理基 础上，效果非常好，除油过滤器精度为 o. oiw成 净化指标已达0.01 mg /m3值得在:各类型装置推广。据厂家介绍其核心部件聚结滤芯为圆筒状复 合结构，滤床由过滤层、聚结层、过渡层和分离层组成，最内层设不锈钢网支 架，聚结层主体材料为平均直径约1 w项 且孔径逐层递增的 超细纤维滤床， 油雾微粒（分散相）等在扩散、拦截、碰撞与表面能等综合作用下被收集、捕 捉在一根根超细丝上，并在逐层流动中逐渐长大、 聚结，长大后随气体主体一 起通过最外层分离层时与气体脱离沉降在底部排污室，洁净的无油气体连续 送入后续系统。除尘滤芯可反复清洗使用，除油滤芯使用寿命

7、a 8000h ,除油滤芯属一次性使用，当滤芯阻力降达到 0.10.15 mp a时更换滤芯。生产过程加强氨蒸发器排污很重要， 某厂使用气氨超滤过滤器，由于加强 氨蒸发器排污操作，气氨超滤过滤器超滤管使用一年拆下时仍较干净， 这样操 作条件每次换下的到期报废钳网都还呈现浅灰白色钳金属光泽，高氧化率维持时间较长，到钳网使用后期吨酸氨耗仅上升几公斤，效果很好。及时排出的氨蒸发器和辅助氨蒸发器油污进入存放罐，排污油水可分离回收废油再利用， 也可将排污油水送锅炉房燃烧回收热能，实现零排放。运行中及停车后还要防止氨、空气系统内设备管道产生腐蚀污染， 保护钳 网不被杂质毒害。其次是空气净化目前环境空气中含

8、尘量本来就高，加之工厂自身产生一些粉尘及有害气体 都加重了过滤净化系统的负担，老装置空气过滤器精度、过滤效率均差一些， 影响氧化率和钳网使用周期及钳耗。 现在采用亚高效三级空气过滤器，有效拦 阻了绝大多数影响钳网的尘埃粒子和杂质，对0.51m粒子净化效率达99.9%以上，对0.3 m灰尘去除率达9 5 %以上，提高了氧化率和钳网使用 周期。国内有装置在三级亚高效过滤器前加呢袋过滤组成四级过滤器，强化过滤。呢袋过滤可拦截大部分灰尘，除去约9 0% （d0.5 nm的灰尘，减轻后边过滤器负荷，延长三级亚高效过滤器使用周期， 提高过滤效率，进而使氧 化率提高，钳网使用周期延长。钳网在取出时颜色也从过

9、去深灰色变为浅灰色， 降低了氨耗和钳耗。有的单位改造后几年不用更换三级过滤器元件，只是半年洗一次呢袋。也有根据厂区空气质量不是很差情况，三级过滤器前不加呢袋 只增加一级海绵过滤，效果也很好。新装置可适当增加过滤面积（为设计值1. 52 . o倍），尘容量增大，延长使用周期。这些措施都要设法避免水雾灰 尘增大过 滤器阻力，进而影响压缩机正常运行。另外在过 滤器出口要设置防 止末级过滤单元损坏玻璃纤 维纸板吸人压缩机的安全滤网进行保护。由于第 一级自动卷帘式空气过滤器使用中故障多，整卷无纺布不易清洗，所以很多厂将其改为易于更换 和清洗的袋式空气过滤单元，可重复多次清洗使用，寿 命延长。现在国内有各

10、种规格型号亚高效 空气四级（或三级）过滤器供选择。 空气过滤室有 两种方式，都对过滤元件及过滤精度有特殊要求，使进入系统 的空气达到高度净化的目的。一种方式是过滤器第一级人口带有空气预热器（主 要应用在北方地区），卧式或立式布置，过滤室墙 体采用混凝土结构； 另一种方式是过滤器第一级人口无空气预热器（主要应用在南方地区），卧式或立式布置，过滤室墙体采用混凝土结构，也可采用聚苯夹芯彩钢板结构。某厂双压硝酸运行中发现氧化系统阻力增加，阻力高达近0.1 mp a ,停车检查是炉头内不锈钢丝网被黑灰色粘物质堵塞所致，这要经常检查气氨净化 和空气净化情况。对于空气过滤器出口管接口和小门门缝有漏气处， 要

11、仔细查 找封堵，避免炉头内不锈钢丝网堵塞增大阻力，影响四合一机组和装置安全稳 定正常操作，并防止污染物脱落污染钳网另外对中压法和高压法装置还有空气压缩机中冷器泄漏对空气质量的影响，中冷器泄漏后，水压高于气压时漏入的循环水带着钙镁盐、铁及氧化物、 泥污、微生物粘泥及磷化物进入空气，带到氧化炉使钳网中毒，特别磷系循环水漏入后会使钳网迅速中毒报废。停车后，因湿度大压缩机系统会产生腐蚀,这些铁锈腐蚀物在压缩机再启动后，又会带入氧化炉污染钳网。还要注意以上 这些杂质较多时会有一部分粘附停留在系统内，随条件变化脱落不规律污染钳网，在较长时间内造成影响。废热锅炉泄漏出水汽盐垢和气氨过热器泄露都会污染钳网，也

12、会出现上述情况，都需及时处理。在过滤器技术不断进步的条件下， 要淘汰素磁管过滤器。素磁管易碎，素使钳网燃磁粉容易脱落，素磁粉落在钳网上，渗入钳丝内使网发硬增加损失,点升高点火困难，氧化率下降，而且盐酸再生还不易洗掉。装置紧急停车容易出现倒no x和倒酸现象，一般情况是压缩机出口、 次空气和no x系统止回阀失灵或操作失误造成。倒酸夹带着nox、腐蚀物杂质污染钳网和空气压缩机系统，有些装置二次空气管道或气氨过滤器后气氨管道采用碳钢材料就会被腐蚀，再开车时这些杂质与新的铁腐蚀物又吹到钳被迫网上，使钳网中毒失去活性，点火通氨后钳网局部或全部不反应燃烧,停车处理钳网。严重时在一段时间内不断脱落污染钳网

13、，降低氧化率。所以当出现这问题后要仔细处理，二次空气管道或气氨过滤器后气氨管道应采用不锈钢材料有的空气压缩机设计气体入口端气封靠近轴瓦， 密封不好时会把轴瓦漏油 吸入气体中污染钳网。采用有效气封、油封就可解决这个问题。3合理使用钳网如环境空气和液氨质量较差，原料气净化后杂质仍会稍多，钳网的燃氨强 度就应取小一点， 实际使用钳网面积可比设计大1 0% -2 0%,以达到钳 网的使用周期，否则就要根据氨耗增高的情况缩短钳网使用周期。新装置开车前压缩机入口管道要人工清理，压缩机出口管道和气氨管道要吹扫干净，炉头入口处要断开吹扫，系统吹扫后炉头内清扫用面粘干净，氢气要用纯度高 无杂质的，大小氢气管要正

14、吹反吹干净。双压法氧化炉头分布器上6层不锈钢 丝网最好在系统吹扫后再安装（欧萨斯炉已去掉此网），内件安装时注意大、 小氢气管灵活可靠，安装钳网时要注意填料的高度，防止大氢管刮上钳网。首 次用网一般选用周期为3个月的开车组合网， 系统如很干净可直接使用正常运 行周期为6个月的组合网。点火时氢火焰控制火苗舔着钳网即可， 通氨后注意关小火焰，不要将钳网虽然新炉头成白色，防止烧坏钳网，特别是下层的钳网（熔点低于钳网） 制造注意了小氢气管的喷火方向，但大氢气管火焰一定要很好控制。点火时注意氢火焰和点火时间，钳网在炉内活化一下有利生产氧化炉点火通氨可在一次空气导气正常后，先配氨空比，氨气放空，氢气点着后关

15、放空氨气入炉一下点着；也可在一次空气导气正常后先点着氢气火，再开调节阀通氨气入炉点着。采用何种操作方法看操作习惯，从两种方法 点火后快冷酸的镂盐含量上看差别并不明显。氧化炉氨空比控制方式是采用氨空比氨流量串级调节系统，还是氨空比单 回路自动调节系统，或是炉温氨空比串级调节系统都可以， 看操作习惯。前两 种是氨空比为主参数进行氨流量调节， 保持氨空比恒定，炉温偏离时人工进行 调整；后一种是炉温设定好自动调节氨空比，保持炉温恒定。生产中为了获得高的氧化率及降低钳耗，应使用最佳的气流分布、流速、 接触时间及钳网氧化温度。控制适宜燃氨强度，对氧化率和以后的吸收都有利。 双压法和中压法氧化炉燃氨强度控制

16、9 0 0 - 1 0 0 0 k g/d . m 2 （活）， 高压法氧化炉燃氨强 度则控制1 5 0 0 k g/d . m 2 （活）左右，保证在设 计负荷下安装有足够的催化剂，注意调好二次空气， 控制尾气余氧在2 . 5 3.。%。4消除设备缺陷，防止氨在钳网前反应氧化炉出现氨在钳网前反应，一般是管道、炉头材料长期使用表面发生变化，如不锈钢管道、炉壁、多孔板、拉西环等敏化，产生晶间腐蚀、焊缝的选择性腐蚀、废热锅炉泄漏水汽腐蚀、气体有油及较脏的杂质影响等等使铭 表面保护层遭破坏，不锈钢中的铁暴露生锈，有的是材料含铭量低产生铁锈， 或出现较大故障倒酸夹着铁腐蚀物及钳灰等粘在器壁上，使氨在钳

17、网前被催化产生氧化反应。反应剧烈时炉壁、多孔板或拉西环会被烧红（有的是点火时氢 气管漏引起，拉西环被烧化），严重的连混合器到炉头管道都会被烧红，钳网 上出现亮斑，氧化率下降，或钳网超温氨空比下降，无法维持正常生产。这些 现象国内各类型装置（包括双压法）氧化炉头都曾经发生， 要引起高度重视， 针对问题采取强有力措施。一般炉头烧红后停下来采用打沙清除表面，再用稀 硝酸酸洗钝化即可消除，严重时就要更新。炉头多孔板变形需整平或更换，以 保证氨空混合气均匀分布。我们中压氧化炉头拉西环分布器改为多孔板式分布 器，克服氧化炉出现的气体偏流、炉壁发红等问题，效果很好。触媒筐和钳 网支架变形会损坏钳网，或钳网脱

18、边，甚至造成钳网破裂。触媒筐和炉子边沿 泄漏，或压边未压好，造成氨短路，氧化率降低镂盐增加。触媒筐变形引起支 撑瓷环变动使钳网下陷或鼓起，造成钳网表面不平或破损，这些均是安装使用 需重视，平时要加强巡检的项目。还要消除废热锅炉泄漏污染钳网，密切监视废热锅炉水质防止腐蚀或结垢，而且过热器每次停车都要用饱和蒸汽冲洗盐垢， 防止过热器蛇管或盘管过 烧。5目前双加压法硝酸装置中针对氨氧化过程出现的问题进行的改进我公司现有2 7万吨硝酸装置配套为一台“四合一”机组、两台氧化炉、一台吸收塔系统，新 上2 7万吨装置配套采用每套一台“四合一”机 组、一 台氧化炉（氧化炉改为采用南京欧萨斯公司拉蒙特型炉头和废热锅炉，直径? 5344m m、 f = 832m，一个吸收塔系统，可确保氧化炉气流分