濃硝酸裝置技術(shù)優(yōu)化措施研究與應(yīng)用

張進(jìn)才

摘要：濃硝酸生產(chǎn)中管線腐蝕、分布器選型、酸性水回收以及廢氣處理一直是制約長(zhǎng)周期運(yùn)行的重要因素，針對(duì)瓶頸問(wèn)題提出有針對(duì)性的解決方案并應(yīng)用實(shí)踐，節(jié)能環(huán)保，保證安全。

關(guān)鍵詞：濃硝酸 腐蝕 分布器

我公司濃硝酸裝置作為稀硝酸裝置的配套設(shè)施，采用硝酸鎂法間接制取濃硝酸，并配以先進(jìn)的DCS集散控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)濃硝酸裝置在生產(chǎn)過(guò)程中監(jiān)視、控制及安全保護(hù)。通過(guò)對(duì)工藝及電器儀表、安全等方面不斷的技術(shù)優(yōu)化，目前我公司的濃硝酸生產(chǎn)工藝達(dá)到了最佳狀態(tài)，在今年的2月份至6月份，更出現(xiàn)了四個(gè)半月的長(zhǎng)周期運(yùn)行數(shù)據(jù)。主要優(yōu)化措施有以下幾方面：

一、生產(chǎn)廢氣改造，改善作業(yè)環(huán)境，降低污染

（一）稀硝酸鎂貯槽和濃硝酸鎂貯槽含硝氣技術(shù)優(yōu)化

原稀鎂貯槽和濃鎂貯槽的含硝廢氣通過(guò)一條廢氣管線（DN50）變徑后（DN30）直接到稀硝酸煙囪放空，生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，由于管線較遠(yuǎn)，管道變徑，彎頭多，阻力大，導(dǎo)致排放不暢，造成貯槽內(nèi)含硝氣體只能從貯槽頂部的放空管排出。為改變?cè)摖顩r，我們將原廢氣放空氣總管就近引至鎂尾水循環(huán)槽放空氣噴射器氣相入口，利用噴射泵將兩貯槽內(nèi)的含硝氣體吸收成酸性水，該酸性水和塔尾水、鎂尾水一起可送往稀硝裝置替代吸收塔吸收用水，從而使裝置的尾氣得到了再次利用，達(dá)到零排放。

（二）鎂尾水循環(huán)槽和塔尾水循環(huán)槽放空氣“小煙囪”技術(shù)優(yōu)化

投產(chǎn)初期，由于經(jīng)驗(yàn)不足，鎂尾水循環(huán)槽和塔尾水循環(huán)槽頂部放空管經(jīng)常有大量NOx氣體連續(xù)冒出，就像兩個(gè)“小煙囪”，嚴(yán)重污染環(huán)境，經(jīng)過(guò)對(duì)工藝操作及放空氣管線的技術(shù)優(yōu)化，目前已完全實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，主要有三項(xiàng)措施：

1.控制濃硝酸冷凝器冷凝酸溫度，降低冷凝酸中NOx含量，實(shí)現(xiàn)濃硝酸蒸汽95%冷卻效率，冷凝酸溫度控制在35℃-38℃之間。

2.降低塔系統(tǒng)負(fù)壓，最初我們的氣液分離器壓出口壓力保持在-23KPa左右，塔系統(tǒng)負(fù)壓保持在-15KPa左右，由于負(fù)壓較高，不凝氣體夾帶大量濃硝酸液體進(jìn)入塔尾水循環(huán)槽，造成塔尾水濃度升高，塔尾水循環(huán)槽連續(xù)有大量NOx排出。經(jīng)過(guò)探討，我們將氣液分離器負(fù)壓穩(wěn)定在-18KPa，塔系統(tǒng)負(fù)壓穩(wěn)定在-10KPa，降低氣體中酸液攜帶量。

3.分別在鎂尾水循環(huán)槽和塔尾水循環(huán)槽放空管頂部增設(shè)一條密封噴淋管線，對(duì)鎂尾水、塔尾水循環(huán)槽放空氣稀釋。，密封水直接從鎂尾水循環(huán)泵和塔尾水循環(huán)泵出口引出，這樣放空管的殘余酸性氣體也徹底得到了解決。

二、濃縮塔塔頂分布器改型

原濃縮塔塔頂分布器為鍋型多孔分布器，塔內(nèi)填料屬于比較先進(jìn)的陶瓷波紋規(guī)整填料，塔內(nèi)設(shè)置了二次分布器。生產(chǎn)之初經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品濃度不穩(wěn)定，稀鎂含硝高等異常原因，經(jīng)過(guò)多方面排除，確定是塔頂分布器選型不合適。將原來(lái)的鍋型多孔分布器改為槽式多孔溢流型分布器，并對(duì)新型分布器上的鑄孔用四氟棒堵死，再在四氟棒上開(kāi)出規(guī)定要求的小孔，使分布更加均勻。

三、塔尾氣管線腐蝕處理

運(yùn)行九個(gè)月出現(xiàn)三次因塔尾氣管線腐蝕泄漏而造成的停車事故，事故現(xiàn)象一般都是管線先出現(xiàn)砂眼，接著砂眼不斷擴(kuò)大形成較大孔洞。起初處理措施就是補(bǔ)漏和更換管線，但是每次都堅(jiān)持不到兩個(gè)月，而且越靠近氣液分離器腐蝕越嚴(yán)重，尤其是焊縫和彎頭。

塔尾氣管線腐蝕問(wèn)題在其他很多濃硝酸生產(chǎn)企業(yè)都出現(xiàn)過(guò)，主要原因就是氣液相混合酸對(duì)管線的腐蝕，以及負(fù)壓作用下的氣液）中刷；對(duì)此我們有針對(duì)性的進(jìn)行了技改。

（一）氣液分離器分離出的硝酸尾氣二次冷卻。由于氣液分離器與濃硝酸冷凝器較近，而且在生產(chǎn)中我們也發(fā)現(xiàn)，濃硝酸冷凝器利用率有富裕。我們將冷凝器拆分出兩層用來(lái)對(duì)硝酸尾氣的進(jìn)一步冷卻，這樣幾乎可以完全消除不凝氣體，塔尾氣中氣液相混合物減少，對(duì)管線的腐蝕大大降低。

（二）更換部分管道材質(zhì)。技改前塔尾氣管線全部采用304L，最初設(shè)想就是把塔尾氣全部更換為鑄鐵管道，由于管線垂直高度達(dá)到了30米，因此全部更換鑄鐵管線是行不通的。又由于每次管線腐蝕的部位都在氣液分離器出口，對(duì)此我們只將接近氣液分離器出口的管線更換為鑄鐵管線，其他改為C4鋼管線。以上兩項(xiàng)措施相互配合，塔尾氣管線腐蝕這一問(wèn)題得到了合理的解決。

四、不合格酸管線增加沖洗水

不合格酸管線主要作用一方面是稀硝酸高位槽的溢流酸，第二是開(kāi)停車時(shí)濃度較高的回流酸。管線材質(zhì)為304L，由于流經(jīng)此管線的酸濃度有高有低，管線腐蝕也較嚴(yán)重，在這個(gè)方面的技術(shù)優(yōu)化有：

（一）控制稀硝酸高位槽液位無(wú)溢流。增加稀硝酸高位槽進(jìn)酸自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，液位控制在60%（溢流78%），既保證稀硝酸流量穩(wěn)定，又保證沒(méi)有溢流酸，也降低了原料消耗。

（二）不合格管線增加短接，用于開(kāi)停車沖洗。每次開(kāi)停車后，對(duì)不合格管線進(jìn)行脫鹽水沖洗，保證管線內(nèi)沒(méi)有酸液殘存。

五、酸性水全部回收利用

原濃硝酸產(chǎn)生的酸性水送往污水處理工序處理，增大了污水處理量也造成了浪費(fèi)。酸性水酸濃度不易控制，生產(chǎn)要求塔尾水和鎂尾水貯槽酸性水濃度的控制范圍分別為1～2%和3～4%，可實(shí)際由于酸性水泵經(jīng)常性出現(xiàn)外送不暢等問(wèn)題，酸性水濃度會(huì)達(dá)到10%左右，為保證設(shè)備運(yùn)行安全，使酸性水濃度達(dá)到控制范圍，只能每天就地排放，并加脫鹽水稀釋。造成工作量增加和脫鹽水的浪費(fèi)。

為解決酸性水回收這一問(wèn)題，采取了以下措施：

（一）2013年我公司新投產(chǎn)了第二套稀硝酸裝置，基于兩套稀硝完全可以回收酸性水的能力，將濃硝酸酸性水全部送到兩套稀硝裝置，兩套裝置中間建立連通管線，可以相互調(diào)劑。

（二）濃硝酸酸性水不再直接送到酸性水泵入口，二是改為開(kāi)工酸槽，省去酸性水泵這一環(huán)節(jié)。

通過(guò)以上兩個(gè)方面的實(shí)施，濃硝裝置系統(tǒng)的酸性水實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定送往稀硝裝置的目的，并完全被回收利用，無(wú)需再向污水處理工序輸送酸性水，每小時(shí)回收酸性水1.8噸。技改實(shí)施6個(gè)月來(lái)，酸性廢水的回收創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益為55.29萬(wàn)元。

六、總結(jié)

經(jīng)過(guò)一系列的技術(shù)優(yōu)化措施，工藝控制水平得到了提高，產(chǎn)品消耗明顯降低，裝置產(chǎn)能到達(dá)并超出了設(shè)計(jì)的60t/d，到達(dá)72 t/d，產(chǎn)品的平均濃度99.01%，亞硝含量0.17%，滿足濃硝國(guó)家一級(jí)品的質(zhì)量要求（濃度≥98%，亞硝含量<0.5%）。