10萬 t/a硝酸裝置的氧化氮分離器改造

杜紅濤，張進才，寧紅軍（.河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司，河南平頂山　46703；2.河南神馬萬里化工股份有限責(zé)任公司，河南平頂山　46703）

10萬 t/a硝酸裝置的氧化氮分離器改造

杜紅濤1，張進才1，寧紅軍2*
（1.河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司，河南平頂山467013；2.河南神馬萬里化工股份有限責(zé)任公司，河南平頂山467013）

摘要：介紹了雙加壓法硝酸生產(chǎn)工藝中“四合一”機組氧化氮分離器的技術(shù)改造。分離器采用高效三級除霧配置方式，重新調(diào)整設(shè)備間距，增設(shè)自動噴淋清洗裝置，可有效去除氧化氮氣體中所含的硝酸液滴、水和銨鹽結(jié)晶體，解決了氧化氮壓縮機轉(zhuǎn)子的腐蝕問題，節(jié)約了設(shè)備維修和壓縮機轉(zhuǎn)子更換的費用，達到了硝酸生產(chǎn)裝置長周期安全運行的目的。

關(guān)鍵詞：硝酸；氧化氮；分離器；壓縮機轉(zhuǎn)子；腐蝕

0　前言

河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司是我國尼龍化工產(chǎn)業(yè)的大型現(xiàn)代化企業(yè)，生產(chǎn)裝置是成套引進國外的先進技術(shù)和設(shè)備，是國家“八五”、“九五”重點建設(shè)項目，10萬t/a硝酸裝置為尼龍66鹽生產(chǎn)提供配套的合成用原料，在整個產(chǎn)業(yè)鏈條中起著重要的作用。該裝置采用國內(nèi)廣泛應(yīng)用的雙加壓法硝酸生產(chǎn)工藝，其中“四合一”機組是硝酸生產(chǎn)的核心裝置，氧化氮壓縮機作為“四合一”機組的重要設(shè)備，在運行過程中由于出現(xiàn)氧化氮氣體中含硝酸液滴、水和銨鹽結(jié)晶體的狀況，造成氧化氮壓縮機轉(zhuǎn)子的腐蝕。傳統(tǒng)的氧化氮分離器采用葉片及絲網(wǎng)去除方式對硝酸液滴、水和銨鹽結(jié)晶體進行分離，其效果很不理想，經(jīng)常需要維修和更換轉(zhuǎn)子，嚴(yán)重影響生產(chǎn)裝置的長周期安全運行，且維修費用昂貴。

1　壓縮機工作流程

在雙加壓法硝酸生產(chǎn)工藝中，空氣和氨氣在氧化爐反應(yīng)生成的氮氧化物，經(jīng)過換熱冷卻與來自漂洗塔的二次空氣按比例混合進入氧化氮壓縮機，在此過程氣體中含有的硝酸液滴、水和銨鹽結(jié)晶物會對壓縮機轉(zhuǎn)子造成腐蝕，因此在氧化氮壓縮機入口設(shè)置有分離器，以除去氣體中攜帶的腐蝕性物質(zhì)，保護壓縮機的長周期運行，工藝流程見圖1。

圖1　硝酸裝置氧化氮分離器工藝流程簡圖

2　存在問題

①硝酸裝置中氧化氮分離器內(nèi)配件采用傳統(tǒng)的葉片及絲網(wǎng)，以除去工藝氣中所含的硝酸液滴、水和銨鹽結(jié)晶體，由于除霧效果較差，仍有部分硝酸液滴和銨鹽進入氧化氮壓縮機中，造成轉(zhuǎn)子腐蝕較為嚴(yán)重。該裝置每半年就要進行一次設(shè)備檢修，且壓縮機轉(zhuǎn)子需經(jīng)常維修或更換，既影響生產(chǎn)又要花費高昂的維修費用。②由于氧化氮分離器與氧化氮壓縮機距離較近，且各設(shè)備之間空隙較小，受操作空間的限制，使維護檢修十分困難。③當(dāng)氧化氮分離器濾桶內(nèi)濾材上殘留的硝酸銨鹽量較多時，分離器壓差會增大，此時需對分離器內(nèi)件進行沖洗，改造前未設(shè)置內(nèi)件壓差檢測裝置，無法真實評估、判斷內(nèi)配件運行狀態(tài)和效果，只能憑經(jīng)驗靠人工按常規(guī)的清洗方式手動操作，不能做到精確和穩(wěn)定控制，而且現(xiàn)場工作人員的勞動強度大。

3　技改方案

3.1技術(shù)參數(shù)

介質(zhì)：氧化氮氣體；操作壓力：0.3 MPa；操作溫度：60℃；過濾精度：≤1 μm；內(nèi)件初始壓差：≤2.5 kPa；操作負(fù)荷彈性：80%～110%；分離效率：99%。3.2技術(shù)方案

3.2.1氧化氮分離器

分離器采用高效三級除霧配置方式。第一級是絲網(wǎng)，使工藝氣中的小液滴在通過絲網(wǎng)時發(fā)生碰撞，凝結(jié)成大液滴；第二級是葉片，將凝結(jié)的大液滴攔截去除；第三級是高效纖維床除霧器，將穿過前二級的微小霧滴吸附濾除，避免壓縮機轉(zhuǎn)子與腐蝕性介質(zhì)的接觸。

3.2.2調(diào)整氧化氮分離器位置

將氧化氮分離器從壓縮機下方的位置移出10 m（見圖2），留出空間以便檢修和維護；同時，對分離器位置調(diào)整后可能產(chǎn)生的幾種不良情況制定了完善的保障措施。具體方案如下：①調(diào)節(jié)低壓反應(yīng)水以及冷凝器循環(huán)水量、水溫，防止因管線加長導(dǎo)致的升溫；②增加氧化氮分離器出口管徑，以降低分離器到壓縮機進口的管道阻力；③根據(jù)各設(shè)備位移情況重新設(shè)計管道配置，以保證裝置的正常運行。

圖2　氧化氮分離器改造前后設(shè)備布置圖

3.2.3自動噴淋清洗技術(shù)

采用自動噴淋方式有效去除濾芯桶內(nèi)濾材上殘留的硝酸銨鹽。當(dāng)氧化氮分離器內(nèi)殘留的硝酸銨鹽較多，造成壓差過大或偏離工藝設(shè)定值時，噴淋清洗系統(tǒng)自動開啟，對氧化氮分離器內(nèi)配件進行噴淋清洗，正常運行時噴淋清洗系統(tǒng)自動關(guān)閉。該技術(shù)自動化程度高，可提高清洗過程的精確性，有效去除濾材上殘存的硝酸銨鹽，大大減輕了工作人員的勞動強度。

4　實施效果

4.1工藝參數(shù)穩(wěn)定

改造后的氧化氮分離器各項工藝參數(shù)運行平穩(wěn)，硝酸液滴、水和銨鹽結(jié)晶物去除效果明顯，表1為氧化氮分離器改造前后一周內(nèi)的平均運行參數(shù)。

表1　氧化氮分離器改造前后一周內(nèi)的平均運行參數(shù)

4.2除霧效果明顯

氧化氮分離器改造前，氧化氮壓縮機入口的溫度在51℃左右，改造后入口的溫度為56℃左右，運行溫度處于正常的工作溫度范圍內(nèi)。由表1數(shù)據(jù)可知，改造后的氧化氮分離器稀硝酸濃度從36.2%增加至37.6%，稀硝酸流量從7.7 m3/h增加至8.1 m3/h，除霧效果明顯。

4.3長周期運行

經(jīng)過一年多的連續(xù)生產(chǎn)運行壓縮機轉(zhuǎn)子未出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，避免了因故障造成的停車，節(jié)省了維護檢修費用。

4.4自動噴淋技術(shù)可控性強

除霧器元件壓差限定值為2.5 kPa，當(dāng)壓差超過限定值時，噴淋系統(tǒng)會自動打開進行沖洗，保證了氧化氮分離系統(tǒng)高效、安全、可靠的運行。自動噴淋技術(shù)的使用，可對分離器內(nèi)配件進行實時監(jiān)測，有利于氧化氮分離器的正常運行，并延長內(nèi)配件的使用壽命。

4.5各設(shè)備間距設(shè)計合理

氧化氮分離器與壓縮機之間間距的調(diào)整，擴大了檢修操作空間，使得分離器內(nèi)配件的吊裝、維修、設(shè)備巡檢等項工作更加便利。

5　經(jīng)濟分析

改造前，由于分離效果較差，轉(zhuǎn)子的使用壽命僅為3年，而氧化氮壓縮機轉(zhuǎn)子的設(shè)計使用壽命為10年，更換一套氧化氮壓縮機轉(zhuǎn)子的費用為200萬元左右，照此計算，改造后10年期間將有效節(jié)約檢修（含備件）費用400萬元左右。生產(chǎn)運行效益顯著提高。

分離器改造后可避免酸液對氧化氮壓縮機葉輪的沖刷腐蝕，防止葉輪在高速旋轉(zhuǎn)的情況出現(xiàn)開裂，造成重大設(shè)備安全事故，裝置的安全性得到進一步提高。

6　結(jié)論

采用高效三級除霧配置方式替代傳統(tǒng)的葉片和絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對10萬t/a硝酸裝置氧化氮分離器進行技術(shù)改造，將工藝氣中的硝酸液滴、水和銨鹽結(jié)晶體進行分離去除，提高了除霧、除銨鹽效率，減少了氧化氮分離器維修和轉(zhuǎn)子更換的頻次，節(jié)省了昂貴的維修費用，對公司的節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)和硝酸裝置的長周期安全穩(wěn)定運行發(fā)揮了重要的作用。

中圖分類號：TQ050.2，TQ051.8

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1003-3467（2016）04-0048-02

收稿日期：2016-02-26

作者簡介：杜紅濤（1976-），男，工程師，從事企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)管理工作，電話：13903751125；聯(lián)系人：寧紅軍（1972-），男，工程師，從事化工生產(chǎn)一線管理和技改工作，電話：13849553661。