我国双加压法稀硝酸生产工艺技术浅析.pdf

I l o g y _ _ l ● } j I 技术 我国双加压法稀硝酸 生产工艺技术浅析 国内外双加压法稀硝酸生 产工艺技术现状 在稀硝 酸生产 中，双加压法工 艺为 目前国际上最先进 ，目前国内 外双加压法硝酸工艺有四种水平 ： 天脊 引进版 山西天 脊煤化工 ( 集团)股份 有限公司 ( 原山西化肥厂 ) 2 0 年前 从国外引进两套 2 7 万吨 ／年装置 ， 技术为法国 G - P公司，四合一机 组为德国 GHH，由 日本 TEC总承 包 l 9 7 9 年开始技术选择和合 同谈 判 ，装置于 1 9 8 7年投产运行 以来 ， 一直处于 国内稀硝酸生产技术领先 水平 目前天脊版双加压法稀硝酸 工艺国内已有 3 0 多套装置在运行 ， 设 计单位为赛鼎工程有限公司 ( 原 化 学 工 业 第 二设 计 院 ) ( 仿 天脊 版 ) 、山东省化工规划设计院 ( 仿天 脊版 ) 、天津华景化工 新技术开发 有限公司 ( 仿天脊版)三家 ，这三 家 可 以说几 乎都 是 山西 天脊 集 团 2 7 万吨 ／年双加压法硝酸装置的翻 版 ，天脊版和仿天脊版的双加压法 稀硝酸装置 目前都普遍存在以下五 大 问题 ： ( 1 )氧化炉 一废热锅炉大多数 采用的是 “ 巴布考克”锅炉型式 ， 此 种锅炉型式 的蒸发段和过热段 经常 3 4 l 中国石油和化J = 2 0 1 1 · 0 4 I 口 徐德安 存在爆 管问题 ，天脊集 团的第三套 9 0 0吨 ／ 日年装置过热段 曾经一年 出现过多次爆管事故，导致装置 不 能正常连续稳定运行 ，济南化肥厂 3 5 0吨 ／日装置蒸发段 因爆管 已经 堵 掉 了十多 根管 ，兴平 化肥 厂 的 3 5 0吨 ／日新装置运行不久便 出现蒸 发段爆 管现象等 ，类似的装置和类 似的爆 管事故在 中国的双上加压法 硝酸厂家屡见不鲜。

( 2 )废热锅炉底部出口NO x气 体温度高达 4 3 0 ～4 7 0 ℃，皆未达到 设计指标 ( 4 0 0 ~C左右)的要求，此 点温度 高说 明废热锅炉的换热效果 不好 ，换热效果不好必然使 自产 中 压蒸汽产量不足 ，自产中压蒸汽不 足导致多数装置蒸汽系统不能 自平 衡 ， 或者装置不能满负荷运行自产 蒸汽不能 自给而导致装置不能满负 荷运行，又会使系统压力低， 系统压 力低致使尾气排放浓度高 ，产品酸 浓度低 ， 各项经济指标下降、 消耗上 升等一系列恶性循环 ，最终导致装 置不能达到最佳运行效果 ( 3 )低压反应水冷凝器存在设 备腐蚀的问题 ，国内装置多数没有 得到彻底的解决 稀硝酸 的生产过 程( 无论何种工艺 )都存在高温冷 凝酸 ( 即低浓度的高温稀酸 )的生 成过程 ，而高温冷凝酸会很快腐 蚀 不锈钢 ，所以在设计过程 中对设备 的选材 和结构型式上要 慎重考虑 ， 但 国内的设计单位到 目前仍没有引 起重视 ( 4 )尾气预热器 同样存在设备 腐蚀的问题 ，腐蚀原因与上述低压 反应水冷凝器腐蚀原 因一致 ，也是 高温冷凝酸的腐蚀同样 国内的一 些 设计 单位 到 目前 也 没有 引起 重 视 。

( 5 )氧化氮分离器液位不好控 制 ，经常导致机组停车事故 主要 有两个原因 ：一是两台稀酸泵经常 出现故障 ；二是该分离器底部容积 太小 正常运行状况下如果一台泵 出现故 障， 备用泵不能及时自启动 ， 瞬间便会导致 该分离器液位超高而 联锁停车此问题可 以说在 国内几 乎所有的双加压法硝酸装置上都出 现过 ，导致停车 ，造成生产过程的 损 失 国外二手版 国内有两家公司从国外买进了 两套二手双加压法稀硝酸装置 ，也 是法国G·P公司的技术 ( 属上世纪 8 0年代法国 G· P技术，天脊版属上 世纪 7 0 年代法国 G · P技术) ，二手 版与天脊版最大的区别在于 ： ( 1 ) 氧化炉一废热锅炉不同 天 脊版选用的是 “ 巴布考克”锅炉型式 ， 氧气进口 、、反应气体出口 图 1 巴布考克氧化炉 一废热锅炉 ( 详见图 1 ) ，国外二手版选用 的是 “ 拉芒特”锅炉型式 ( 详见图2 ) 当 年天脊集团在确定技术 方案时曾经 对这两种锅炉型式进行 了比较和选 择但几十年的生产实践证明，选用 “ 拉芒特”锅炉型式比选用 “ 巴布考 克”锅炉型式更有利于双加压法稀 硝酸装置的生产。

( 2 )换热器数量不同天脊版在 装置的低压和高压 系统共设计有 5 大换热器 ，国外二手版在装置 的低 压和高压系统共设计 8 台换热器，比 起 天脊版热量 回收要合理一些 ，但 多增加 了设备必然会导 致系统 阻力 增大 ，能耗也会增大 国外 最新 版 目前欧洲一家公司所拥有的双 加压法工艺技术处于国际领先水平 ， 属上世纪 9 0 年代法国 G· P公司的工 艺技术 ， 整个工艺设计方案与前两个 版本有较大的不同， 关键设备氧化炉 一废热锅炉型式选用的是 “ 拉芒特最 新设计型式” ，同时吸收塔作了较大 氧化炉壳体 气体分布器 支撑栅硌 蒸发段 蒸发管进t5 、 、、 、． 专慊 f ． 从 ／ 』 个 图 2 拉芒特氧化炉 一废热锅炉 改进 ， 其它换热设备也都作了大的改 进和布局调整，整套装置设备布局紧 凑合理 ，单套能力最大 5 0万吨 ／年 规模也仅设计一台氧化炉该装置解 决了以上两版 ( 天脊引进版和国外二 手版)装置存在的各种问题，由于整 套工艺变动较大， 故带来其最大的优 势之一是稀硝酸浓度高达 6 8 ％左右， 这是 以上两个版本的稀硝酸装置所 不可能达到的技术指标 。

目前欧洲这家设计公司设计的 1 2 3 0吨 ／日规模 、6 8 ％浓度的硝酸 装置 已在国内的一家外资公司投产 运行 国内最新版 “ 天津华景化工新技术开发有限 公司”最新开发的双加压 法稀硝 酸 装置工艺技术水平处于国际领先地 位 ，在天脊引进版和国外二手版 的 基础上吸取了国外最新版 的技术优 势 ，对关键设备 ( 氧化炉和 吸收塔 等 )及工艺流程等进行 了较大 的调 整 ，解决了天脊引进版和 国外二手 版装置 目前存在的各种问题 主要 设备 氧化炉 废热锅炉采用 “ 拉芒 特最新锅炉设计型式” ，使氧化炉 废热锅炉达到最佳 运行状态 ，吸收 塔设 计 由两段 冷却改为 四段 冷却 ， 提高成品稀硝酸浓度到 6 8 ％左右， 降低尾气排 放浓度 ，使之符合国家 最新排放标准 ( ≤ 1 5 0 p p m) 国内最新双加压法硝酸技 术状况和优势简介 天津 华景化 工新 技术开发有 限 公 司的最新双加压法稀硝 酸工艺技 术特点和优势简介如下： 技术 国际先进 国内领 先 华景公司 目前正在与国外硝酸专 家进行技术开发合作 ，规模为：1 5万 吨／ 年 ( 5 0 0 吨／日) 、 2 0 万吨／ 年 ( 6 7 0 吨 ／日) 、 2 7 万吨／年 ( 9 0 0 吨／日) 、 3 6 万吨／ 年 ( 1 2 3 0 吨／13 ) 、 4 5 万吨／ 年 ( 1 5 0 0 吨 ／日)等各种不同规模的 最新双加压法硝酸装置的设计。

新技 术处于国际先进、国内领先水平 2 0 1 1 · 0 4 中国石油和化_ l = l 3 5 重量 I 击 毒誊 鞋 t{ 眷 蕾矗 苷{} 避 南 h 器 揣{} 嗣 靠 鲁誊 鼹占 薯 矗 蔷l 捧 { k 氧化 炉 一 废热 锅 炉仅设 计一 台 无论规模多大， 氧化炉一废热锅 炉仅设计一台，采用 “ 拉芒特最新 锅炉型式” ，彻底解决废热锅炉底部 出口NO x气体温度超高、锅炉管爆 管等问题 ，并且锅炉检修方便简洁 “ 拉芒特最新锅炉型式”与 “ 巴布考 克锅炉型式”对 比其优越性在此不 再赘述实践证明：在双加压法硝酸 装置 中使用 “ 巴布考克锅炉型式”的 氧化炉 不是最佳选择 ，随着双加压 法硝酸工艺的发展 ， “ 拉芒特最新 锅炉型式”的氧化炉 ， 将会很快取代 “ 巴布考克锅炉型式”的氧化炉 流程 设 计和 设备 布 置先进合 理 整套流程设计和设备布置采用 欧洲 目前最先进合理 的设计 ：设备 布置紧凑、占地面积小、管路短、系 统阻力小、自产蒸汽量大、 机组和工 艺配置合理、外送蒸汽量大 吸 收塔 设计科 学合 理 吸收塔设计采用四段冷却和工 艺的特殊设计 ，使得硝酸浓度达到 3 6【 中国 石油 和 化工2 0 1 1 · 0 4 l 图 3 国内最新双加压法硝酸工艺流程 图 6 5 ％～6 8 ％ ( wt ) ，注：6 5 ％～6 8 ％ ( wt )的稀硝酸可以直接作为产品销 售 ， 国内外市场在逐渐扩大。

此技术 在国外大规模工业化装置 中的应用 已经很成熟 ，高浓度 的双加压法稀 硝酸装置是今后发展方 向不容置疑 换 热 器数 量和 布局 设 计合理 流程中的换热器数量和布局设计 合理传统双加压法工艺为 5 大换热 器 ， 其系统热量回收差，自产蒸汽量 小， 外送蒸汽量少， 相当一部分系统热 量被循环水带走华景公司设计的最 新双加压法工艺为8 大换热器， 并进行 更为合理的布局和设备的有机结合 ， 使系统阻力 比原设计还小 ，充分回收 系统热量， 自产蒸汽量大、 外送蒸汽量 多，仅有少部分热量被循环水带走 设备布局和管路设计紧凑合理 新的双加压法工艺与传统的双 加压法工艺相比， 设备布局和管路设 计区别较大，目的是解决系统阻力 问 题，系统阻力的减小，可使四合一机 组的运行达到最低功耗， 提高尾气透 平的做功能力，减少蒸汽透平的蒸汽 消耗 ，做到工艺和机组的合理配置 省 煤 器和低 压反 应 水冷凝 器设 计和布局合理 传统工艺存在设备严重腐蚀 问 题 ， 对生产影响非常之大，主要是低 压反应水冷凝器的腐蚀华景公司的 设计 已经彻底解决了此问题，而且在 国外的装置上应用非常成功，主要是 从工艺流程和设备的合理布局 匕 解决。

氧化 氮分 离器设计和布局科 学 合 理 传统工艺氧化氮分离器的液位 很难控制 ，经常导致因分离器液位 高迫使机组联锁停车，给生产带来 很大的不便和损失这主要是设计 问题 ，华景公司的最新工艺 已经从 设计上彻底解决了此问题 自控 系统 设计 更加 完善 自控系统主要基于华景 公司技 术人员几 十年来在硝 酸装置的现场 开车经验而设计 ，确保装置达到长 周期安全稳定经济运行。