酸性水作為吸收劑在硝酸生產(chǎn)中的應(yīng)用

摘 要：硝鎂法生產(chǎn)濃硝酸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生2%左右的酸性水，原有工藝該酸性水通過(guò)30%左右液堿中和后外排。技改后，大部分酸性水用來(lái)替代脫鹽水作為雙加壓法生產(chǎn)稀硝酸工藝中硝酸吸收塔吸收劑，多余的酸性水間歇性進(jìn)入中和池中和，既降低了生產(chǎn)成本，又減少了外排廢水。

關(guān)鍵詞：酸性水 硝酸吸收塔 節(jié)能降耗

一、引言

公司10萬(wàn)噸/年硝酸工程，稀硝酸工藝中硝酸吸收塔吸收劑為脫鹽水。滿負(fù)荷時(shí)每小時(shí)脫鹽水用量為5t/h，生成的60%稀硝酸送入濃硝工段，濃硝工段每小時(shí)稀硝酸用量15m3/h，生成98%的濃硝酸、15%左右的塔尾水以及2%左右的酸性水。塔尾水送至硝酸吸收塔第18層塔板內(nèi)吸收二氧化氮，而酸性水直接送至中和池，通過(guò)30%液堿中和后外排。

二、原工藝缺點(diǎn)

1.含有2%左右硝酸酸性水直接排入中和池，浪費(fèi)了其中的硝酸。

2.該酸性水需要大量30%液堿中和。

3.酸性水與液堿直接混合中和，PH值不好控制，外排水酸堿度經(jīng)常不達(dá)標(biāo)。

三、改造方案

目的：用2%酸性水替代脫鹽水作為硝酸吸收塔吸收劑。

1.增加酸性水泵（利舊）P10215A/B兩臺(tái)，功率為5.5KW。

2.新配濃硝至稀硝酸性水管線（DN50）120米，終點(diǎn)至稀硝工段脫鹽水泵P10103A/B入口。

3.由于泵內(nèi)介質(zhì)變化，將原有脫鹽水泵內(nèi)碳鋼件更換為不銹鋼件。

4.由于泵出口管線內(nèi)介質(zhì)變化，由P10103出口管線變更為脫鹽水總管管線向閉路循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水以及向低壓反應(yīng)水冷凝器、NOx分離器噴水。同時(shí)由于補(bǔ)水管線內(nèi)介質(zhì)壓力變低，將補(bǔ)水口改在閉路循環(huán)水泵入口。

5.新配吸收塔塔板排氯管線至稀硝酸槽A，將含氯較多的塔板酸單獨(dú)排出后外賣(mài)。

四、改造后工藝流程

濃硝生產(chǎn)過(guò)程中生成的2%硝酸含量的酸性水流入稀硝酸儲(chǔ)槽D，然后通過(guò)P10215泵打至稀硝工段的P10103泵入口，再通過(guò)P10103泵將酸性水打入硝酸吸收塔，滿負(fù)荷下，酸性水流量通過(guò)調(diào)節(jié)閥控制在5.2t/h。吸收塔內(nèi)由下至上的NOx與吸收塔內(nèi)由上至下的酸性水逆流接觸，同時(shí)通過(guò)吸收塔上的塔板排氯管線將氯最容易積聚的6-11層塔板酸不間斷的排入稀硝酸儲(chǔ)槽A，排氯流量在0.2m3/h左右。進(jìn)而在吸收塔底部產(chǎn)生氯含量（約15ppm）很低的稀硝酸，經(jīng)過(guò)漂白后送入濃硝工段，濃硝工段使用含氯很低的稀硝酸后產(chǎn)生含氯符合要求的酸性水，繼續(xù)進(jìn)入稀硝酸儲(chǔ)槽D。由于酸性水不能全部利用，稀硝酸D槽液位處于上漲狀態(tài)，濃硝工段會(huì)定期將多余酸性水排入中和池。

五、改造后問(wèn)題及處理措施

1.酸性水與脫鹽水相比吸收效果肯定要差一些。

2.單獨(dú)排出的氯離子含量較高的塔板酸如何處理。首先第一個(gè)問(wèn)題，吸收效果的問(wèn)題。我們通過(guò)提高吸收壓力，降低吸收溫度，盡量提高塔的吸收效果。在使用酸性水作為吸收劑時(shí)，在負(fù)荷允許的情況下，我們會(huì)盡量增大負(fù)荷，從而提高吸收塔的壓力，同時(shí)增大吸收塔冷卻盤(pán)管的循環(huán)水量，降低吸收溫度。我們對(duì)比了改造前后尾氣還原的氣氨用量，氣氨調(diào)節(jié)閥開(kāi)度沒(méi)有增加，尾氣還原煮氨器液位下降速度也沒(méi)有增加，高空排放的尾氣也符合要求，說(shuō)明改造后吸收效果滿足要求。第二個(gè)問(wèn)題，塔板酸的問(wèn)題。酸性水中的氯離子在稀、濃硝工藝之間是一個(gè)循環(huán)過(guò)程，酸性水中氯離子根源是脫鹽水中的微量氯離子進(jìn)入吸收塔造成的。用酸性水代替脫鹽水后，沒(méi)有了外部氯離子的來(lái)源，并且我們會(huì)不定期的排出一些酸性水，理論上氯離子總體量會(huì)降低。但是由于我們的低反換熱器漏，循環(huán)水進(jìn)入吸收塔，最終進(jìn)入了酸性水，導(dǎo)致酸性水中氯離子增加。所以我們只能把氯離子含量較高的塔板酸單獨(dú)排入稀硝酸A槽，然后混入60%的稀硝酸后外賣(mài)，即使賣(mài)不出去，也可以供濃硝工段使用，只是在使用A槽中的稀硝酸時(shí)，因?yàn)樗穆入x子含量高，產(chǎn)生的酸性水不能夠收集到酸性水槽，而是直接排入中和池進(jìn)行中和。

六、節(jié)能分析

新增成本：一次性投入主要是兩臺(tái)酸性水泵、120米酸性水管線及脫鹽水泵碳鋼件的更換，新增耗能酸性水泵5.5KW/h。根據(jù)流量累計(jì)，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定生產(chǎn)情況下，濃硝滿負(fù)荷（稀硝酸用量15m3/h ）下，98%的硝酸產(chǎn)量為12t/h，同時(shí)產(chǎn)生了硝酸含量約為15%的塔尾水以及硝酸含量約為2%的酸性水，轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：

60%HNO3（原料）---------98% HNO3（成品酸）+15% HNO3（塔尾水）+2%（酸性水）

15m3/h（20.5t/h） 12t/h xt/h yt/h

通過(guò)轉(zhuǎn)換前后硝酸、水的質(zhì)量守恒，計(jì)算出塔尾水生成量為1t/h，酸性水生成量為7.5t/h。濃硝產(chǎn)生的1t/h的塔尾水全部打入硝酸吸收塔第18層，并保持塔尾水槽的液位穩(wěn)定。改造后酸性水以5.2t/h的流量加入硝酸吸收塔作為吸收劑，剩余的2.3t/h酸性水最終進(jìn)入中和池中和后外排。節(jié)約能耗如下：

（1）酸性水與液堿中和反應(yīng)，對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

1 HNO3（2%HNO3）---------1 NaOH （30% NaOH）

63 40

5.2t/h*2% xt/h*30%

計(jì)算得出30%液堿節(jié)約量為0.22t/h，即5.2t/d。

（2）技改后5.2t/h酸性水中的硝酸最終轉(zhuǎn)換為60%的稀硝成品酸，對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

2%HNO3（酸性水）---------60% HNO3（稀硝酸）

5.2t/h yt/h

通過(guò)酸性水中硝酸質(zhì)量守恒，得出60%硝酸回收量為0.17t/h，即4.1t/d。

（3）硝酸吸收塔塔頂加水全部用酸性水替代，脫鹽水節(jié)水量5t/h，即120t/d。

（4）新增耗能泵P10215，功率為5.5KW，新增耗能132KW.h/d。

總計(jì)投用酸性水作為吸收塔吸收劑時(shí)，每天節(jié)約30%液堿5.2t，節(jié)約脫鹽水120t，回收60%稀硝酸4.1t，新增電能132度。按脫鹽水每噸6元，30%液堿每噸600元，58%稀硝酸每噸550元計(jì)算，一天經(jīng)濟(jì)效益就能夠達(dá)到6000元。

七、使用酸性水作為吸收劑時(shí)注意事項(xiàng)

1.必須控制酸性水濃度在2%左右，若濃度過(guò)高，必然會(huì)降低吸收塔吸收效果，導(dǎo)致過(guò)量的NOx排入尾氣還原系統(tǒng)，即浪費(fèi)了NOx，又增大了尾氣還原成本。

2.P10103泵備泵出入口閥門(mén)必須關(guān)閉，并保證不能內(nèi)漏。內(nèi)漏會(huì)使泵出口的酸性水進(jìn)入備用泵入口的脫鹽水管線內(nèi)，污染脫鹽水。

八、結(jié)語(yǔ)

該技改項(xiàng)目自2015年4月11日投用以來(lái)，使用酸性水作為吸收劑時(shí)稀硝工藝吸收系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)外排大氣的尾氣中各成分正常。吸收塔6-11層塔板酸氯含量在150ppm左右，符合吸收塔氯含量要求，各項(xiàng)工藝指標(biāo)均在正常范圍內(nèi)。

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