關(guān)于四合一機(jī)組稀硝酸生產(chǎn)設(shè)計(jì)及應(yīng)用的研究

宋兆玉

摘 要：在工業(yè)硝酸的成產(chǎn)中，可以分為常壓法、中壓法和雙加壓法等，其中雙加壓法是生產(chǎn)稀硝酸的主要生產(chǎn)工藝之一，氨利用率高，成本低，文章先分析了四合一機(jī)組稀硝酸生產(chǎn)特點(diǎn)，進(jìn)而分析運(yùn)行中常出現(xiàn)的問(wèn)題以及解決的措施，希望能為相關(guān)人員帶來(lái)一些幫助。

關(guān)鍵詞：四合一機(jī)組；稀硝酸；改進(jìn)措施

四合一機(jī)組是生產(chǎn)稀硝酸的主要設(shè)備，主要有尾氣少、離心壓縮機(jī)、汽輪機(jī)等組成，控制與纜索保護(hù)非常麻煩，一旦一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)影響稀硝酸的生產(chǎn)，文章主要研究四合一機(jī)組稀硝酸的生產(chǎn)設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

1 四合一機(jī)組稀硝酸生產(chǎn)特點(diǎn)

在稀硝酸的生產(chǎn)工藝中，四合一機(jī)組是主要的設(shè)備，生產(chǎn)工藝流程為：空氣汽輪機(jī)雅座空氣（0.2～0.5Mpa）與氨氣混合生產(chǎn)氧氮化合物，生產(chǎn)的化合物在經(jīng)過(guò)冷卻后進(jìn)入到氧化氮壓縮機(jī)中，經(jīng)過(guò)壓縮（0.7～1.515MPa）進(jìn)入到吸收塔中，與水生成硝酸，此時(shí)在生成的硝酸中含有亞硝酸，這些生成的物質(zhì)經(jīng)過(guò)漂白塔后生成濃度為60%的稀硝酸。從塔頂出來(lái)的尾氣經(jīng)過(guò)空氣冷卻器在其進(jìn)入循環(huán)中。

在生產(chǎn)中空氣壓縮的程度滿足氧化氨的需求，下游的按砌體壓縮滿足被吸收的要求，在工藝過(guò)程中，四合一機(jī)組是關(guān)鍵的部分，采用這種方式生產(chǎn)稀硝酸，無(wú)需采用外部供給蒸汽，技術(shù)含量高，具有很好的安全性和可靠性。四合一機(jī)組中空壓機(jī)的設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)范圍寬，效率高，氧化氮壓縮機(jī)采用了離心式結(jié)構(gòu)，能夠極大的提高機(jī)組效率，汽輪機(jī)目前常采用冷凝式汽輪機(jī)，適合硝酸工藝操作。

2 運(yùn)行出現(xiàn)的問(wèn)題

四合一機(jī)組在運(yùn)行中，時(shí)常出現(xiàn)以下幾種問(wèn)題。氧化氮壓縮機(jī)軸振動(dòng)值過(guò)大的問(wèn)題，當(dāng)前在四合一機(jī)組的運(yùn)行中，軸振動(dòng)值很大，能夠達(dá)到40μm左右，但是臨界值的設(shè)置僅僅在62μm，可以看出嚴(yán)重超標(biāo)，在額定轉(zhuǎn)速下振動(dòng)值過(guò)高，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，因此在運(yùn)行中必須采取平衡實(shí)驗(yàn)。

四合一機(jī)組在運(yùn)行中油冷卻器換熱面積過(guò)小，在溫度較高的環(huán)境下，兩臺(tái)換熱器同時(shí)工作，油溫一般都會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)46℃，因此不滿足設(shè)計(jì)要求，需要做出改進(jìn)。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，可以先考慮循環(huán)水應(yīng)用狀況，若是沒(méi)有異常，就需要檢查上下水循環(huán)過(guò)程中的溫度差異。

存在尾透做功較差，目前采用四合一機(jī)組在在使用中系統(tǒng)尾透出口溫度非常高，甚至能夠達(dá)到150℃，進(jìn)氣溫度會(huì)達(dá)到360℃，而在設(shè)計(jì)中要求系統(tǒng)規(guī)定溫度緊緊為110℃，因此在系統(tǒng)的運(yùn)行中存在不能完全轉(zhuǎn)化或者吸收的能量，造成嚴(yán)重的浪費(fèi)問(wèn)題。汽輪機(jī)假真空問(wèn)題，當(dāng)前四合一機(jī)組在運(yùn)行中汽輪機(jī)真空度一般為14KPa，并且這個(gè)真空度很難以再進(jìn)行提高，主題要是因?yàn)檎婵障到y(tǒng)微漏現(xiàn)象。喘振問(wèn)題是大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備所共有的問(wèn)題，在四合一機(jī)組運(yùn)行中，造成喘振問(wèn)題的原因有很多如儀表的使用、氧化氮壓縮機(jī)等。

3 改進(jìn)措施

針對(duì)以上幾點(diǎn)問(wèn)題，文章建議從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)。

四合一機(jī)組出現(xiàn)亞轉(zhuǎn)速運(yùn)行，技術(shù)人員針對(duì)機(jī)組的使用情況適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，其工作轉(zhuǎn)速設(shè)定在10500r/m，這個(gè)工藝參數(shù)能夠最大最大限度的減少尾氣的排放，也能提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，保證蒸汽平衡。針對(duì)真空系統(tǒng)微漏現(xiàn)象在改進(jìn)中可以檢查相應(yīng)的正壓查漏，進(jìn)一步降低汽輪機(jī)蒸汽消耗量，以此來(lái)提高真空度。

將目前生產(chǎn)系統(tǒng)所具有的低壓蒸汽設(shè)備用濃硝酸生產(chǎn)設(shè)備的正氣設(shè)備替換，濃硝酸設(shè)備在運(yùn)行中，蒸發(fā)器以及加熱器都會(huì)產(chǎn)生大量壓力在0.2～0.3MPa之間的蒸汽尾氣，這些汽體采用水處理熱水箱來(lái)收集，加熱軟水，加熱后的軟水經(jīng)過(guò)熱水泵輸送到鍋爐房，充分利用資源，避免蒸汽熱量的損耗。另外在蒸汽尾氣管道中設(shè)置蒸汽膨脹槽，使膨脹壓力保持在0.2MPa，有效處理所產(chǎn)生的熱水。

適當(dāng)調(diào)整開(kāi)車程序，降低開(kāi)車時(shí)蒸汽和氨的消耗量，在生產(chǎn)稀硝酸的過(guò)程中，先調(diào)節(jié)氧化爐風(fēng)量，完全吸收后再調(diào)節(jié)氨空比配置點(diǎn)火，在實(shí)際的操作中可以進(jìn)行一定的修稿，提高機(jī)組的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，把吸收塔壓差提高至45kPa，減少系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，避免系統(tǒng)出現(xiàn)不良影響。

在工藝停車作用減少機(jī)組停車用蒸汽的使用，如在四合一機(jī)組的使用中，汽輪機(jī)可以采用一臺(tái)35噸鍋爐提供蒸汽，同時(shí)蒸汽能夠做到自給自足，就能保證工藝系統(tǒng)和機(jī)組安全有效的運(yùn)行，將能采用低壓蒸汽設(shè)備來(lái)替代鍋爐房的減壓減溫設(shè)備，向濃硝設(shè)備供給。在實(shí)際的運(yùn)行中一般雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生任何故障，就會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)工藝的停止，延時(shí)生產(chǎn)3min，在這段時(shí)間內(nèi)，鍋爐是不能夠繼續(xù)為機(jī)組提供蒸汽的，主要是因?yàn)橹袎赫羝艿涝谑褂弥幸笙冗M(jìn)行預(yù)熱，避免在汽輪機(jī)中進(jìn)入帶水的中壓蒸汽，導(dǎo)致汽輪機(jī)葉片的損壞，在運(yùn)行中可以在中壓蒸汽總閥靠近安裝一個(gè)小口徑蒸汽減壓設(shè)備來(lái)避免這種問(wèn)題的存在，提高設(shè)備使用壽命。

針對(duì)出現(xiàn)的喘振問(wèn)題，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行具體的改進(jìn)措施，若是以便出現(xiàn)喘振，需要立刻退出工作狀態(tài)，切斷進(jìn)氣閥，根據(jù)具體情況設(shè)置喘振控制聯(lián)鎖邏輯等，這個(gè)設(shè)計(jì)能夠保證壓縮機(jī)等儀器的喘振能夠通過(guò)儀表的監(jiān)測(cè)觀察出來(lái)，精度高。成本低，針對(duì)氧化氮壓縮機(jī)出現(xiàn)的喘振問(wèn)題，可以先停車，檢查DCS后，在進(jìn)入停車程序。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章先分析了四合一機(jī)組稀硝酸生產(chǎn)特點(diǎn)，進(jìn)而分析運(yùn)行中常出現(xiàn)的問(wèn)題以及解決的措施。四合一機(jī)組在運(yùn)行中不時(shí)出現(xiàn)的壓縮機(jī)喘振可以說(shuō)是一種危害最大的情況，嚴(yán)重縮短風(fēng)機(jī)壽命，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，除了以上集中改進(jìn)措施之外，還需要在生產(chǎn)中不但研究施工工藝，減少故障的發(fā)生。

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