探討雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)工藝技術(shù)的應(yīng)用

馬銀善（青海鹽湖元通鉀肥有限公司，青海 816000）

探討雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)工藝技術(shù)的應(yīng)用

馬銀善（青海鹽湖元通鉀肥有限公司，青海 816000）

理論上將濃度68%以下的稱之為稀硝酸，它是一種具有高強(qiáng)氧化性、腐蝕性的無機(jī)酸，具有酸的全部通性，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。尤其近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)步，硝酸工業(yè)在能源綜合利用、高新材料研發(fā)等領(lǐng)域作用突出，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可缺少的原材料。本文以下介紹了雙加壓法生產(chǎn)稀硝酸的工藝現(xiàn)狀和特點(diǎn)，并對(duì)我國雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)趨勢進(jìn)行分析。

雙加壓法；硝酸工藝；技術(shù)應(yīng)用；工藝改進(jìn)

雙加壓法是目前世界范圍內(nèi)最先進(jìn)的稀硝酸生產(chǎn)工藝技術(shù)，鑒于現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展需求，積極對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用研究具有重要的意義。就國內(nèi)而言，從上世紀(jì)初期開始，通過借鑒挪威電弧法硝酸生產(chǎn)工藝并研究自主產(chǎn)權(quán)技術(shù)，發(fā)展至今在國內(nèi)存在幾十套大型硝酸生產(chǎn)裝置，涵蓋了常壓法、綜合法、全中壓法、全高壓法、雙加壓法等多種工藝。

1 雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)工藝技術(shù)概述

稀硝酸生產(chǎn)工藝的進(jìn)步，很大程度上依賴于機(jī)械制造、材料研發(fā)、催化劑技術(shù)等快速發(fā)展，截至目前，國內(nèi)的稀硝酸工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和經(jīng)濟(jì)性。換個(gè)角度分析，在不同的技術(shù)發(fā)展階段，也產(chǎn)生了相應(yīng)的生產(chǎn)工藝。

從早期的常壓法、綜合法，到全中壓法、全高壓法，再到最先進(jìn)的雙加壓法，我國的硝酸生產(chǎn)工藝不斷進(jìn)步，但關(guān)鍵要素是通過控制銨的氧化范疇來進(jìn)行生產(chǎn)。本質(zhì)上來說，硝酸由于其較活躍的特性，產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及流程控制，包括原料消耗、生產(chǎn)規(guī)模、經(jīng)濟(jì)技術(shù)等內(nèi)容，其中，氨的消耗最為明顯，其影響了整個(gè)硝酸生產(chǎn)過程中成本的85%，由此不難判斷加強(qiáng)氨的利用率是提高硝酸工業(yè)的重要手段。

1.1 常規(guī)稀硝酸生產(chǎn)工藝

常規(guī)的稀硝酸生產(chǎn)工藝主要是常壓法和綜合法，這兩種方法的執(zhí)行環(huán)境對(duì)壓力溫度要求并不突出，缺點(diǎn)十分明顯，例如吸收不充分、硝酸純度低、尾氣排放量大、能源消耗大等。這是由于壓力設(shè)備技術(shù)發(fā)展較為落后的前提造成的，目前國內(nèi)基本淘汰了此類生產(chǎn)方式。

1.2 全中壓和全高壓法

首先，全中壓指的是在0.5MPa左右的壓力狀態(tài)下促使氨、氧氣、氮?dú)獾姆磻?yīng)來制造硝酸，工藝流程較為簡單，可以顯著提升硝酸的轉(zhuǎn)化率。相比于常規(guī)的稀硝酸制造工藝而言，方法簡單、投資少、占地小、純度高，單純地就產(chǎn)品生產(chǎn)而言是十分優(yōu)越的；但全中壓法的顯著缺點(diǎn)是，缺乏尾氣處理功能，直接排入大氣之后會(huì)造成嚴(yán)重的酸性氣體污染。在上世紀(jì)三十年代到四十年代，全中壓法是我國主要采用的硝酸技術(shù)，目前也面臨淘汰。

其次，全高壓法指的是在.9MPa左右的壓力下進(jìn)行氨、氧氣和氮?dú)獾幕戏磻?yīng)來生產(chǎn)硫酸，這種工藝對(duì)設(shè)備的抗壓性有一定的要求，除此之外和全中壓法基本類似；利用全高壓法可以實(shí)現(xiàn)收集高純度硝酸的需求，同時(shí)減少尾氣的排放，但由于壓力過大會(huì)阻礙氨、氧之間的反應(yīng)，導(dǎo)致大量的催化劑消耗。

1.3 雙加壓法工藝分析

很顯然，全中壓法和全高壓法在不同領(lǐng)域的優(yōu)勢，構(gòu)成了“雙加壓”的特點(diǎn)。即在條件允許的情況下，采用加中壓的方式來提高產(chǎn)量，再采用高壓法來提高純度，兩種工藝技術(shù)的結(jié)合，有效地減少了對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響；在雙加壓法的體系中，催化劑的消耗量與常規(guī)技術(shù)相當(dāng)，在可以接受的范圍。

2 雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)工藝技術(shù)特點(diǎn)分析

由于雙加壓法的各種優(yōu)勢十分明顯，國內(nèi)大部分企業(yè)已經(jīng)完成技術(shù)改造，綜合分析，主要的特點(diǎn)有以下幾方面：

第一，氨的利用率轉(zhuǎn)化率高。雙加壓法裝置及生產(chǎn)工藝中，氨是最主要的消耗原材料，在氣化爐方面的獨(dú)特設(shè)計(jì)可以組織旋渦流的產(chǎn)生，將氣體均勻地分布在空間內(nèi)；內(nèi)部裝置中的分布器保障氣體均勻地流經(jīng)鉑網(wǎng)表面，產(chǎn)生較大的溫度差，從而提高氨氧化合物、氮氧化合物的轉(zhuǎn)化。

第二，減少催化劑的消耗量。由于原料在雙加壓法工藝中的充分融合，可以提高催化劑的作用，減少催化劑的消耗，從而節(jié)省大量的成本。

第三，一氧化氮吸收率較高。在硝酸生產(chǎn)過程中，較高的壓力能夠促使一氧化氮快速氧化，形成不穩(wěn)定的硝酸根，硝酸中的氮元素含量增加，有利于提升硝酸的純度（60%左右）。

第四，有效降低毒害尾氣排放。硝酸生產(chǎn)過程中的氮氧化合物是形成大氣污染的主要物質(zhì)（NOx），而為其的吸收量和反應(yīng)的深度與壓力有很大的關(guān)系，壓力越大，吸收就越強(qiáng)。

3 結(jié)語

從上世紀(jì)初期開始，我國就展開了稀硝酸的工藝研發(fā)和生產(chǎn)，技術(shù)的不斷改進(jìn)，不僅實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量、質(zhì)量的提升，也有效控制了能源消耗、環(huán)境污染和安全事故的負(fù)面問題。隨著雙加壓法工藝的不斷完善，我國的稀硝酸生產(chǎn)工藝與世界先進(jìn)水平日趨一致。

從未來發(fā)展角度而言，如何提升單位產(chǎn)量是一個(gè)重要課題，這與國際先進(jìn)企業(yè)還存在很大的差距。同時(shí)，隨著我國市場經(jīng)濟(jì)體制的確立，如何帶動(dòng)硝酸產(chǎn)業(yè)下游發(fā)展也是一個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前提條件。因此，雙加壓法的發(fā)展不僅要滿足產(chǎn)業(yè)需要，更應(yīng)該從產(chǎn)業(yè)鏈完善的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)的市場安全性需求。

［1］徐德安.我國雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)工藝技術(shù)淺析［J］.中國石油和化工，2011，04：34-37.

［2］秦東華.探討雙加壓法稀硝酸生產(chǎn)工藝技術(shù)的應(yīng)用［J］.化工管理，2013，14：244+246.

［3］呂豐.加壓法稀硝酸生產(chǎn)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)［J］.化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2001，06：34-37.

［4］孫立輝，施全根，方衛(wèi).我國雙加壓法稀硝酸的現(xiàn)狀及發(fā)展前景［J］.中氮肥，2004，05：25-29.

［5］張李鐵，李立，于長青，孔敏.雙加壓法稀硝酸工藝流程特點(diǎn)淺析［J］.中國科技信息，2006，02：144.

馬銀善，青海鹽湖元通鉀肥有限公司，助理工程師職位：設(shè)備管理部部長。