摘 要：硝酸工业生产方法有常压法、中压法、高压法和双加压法。双加压法的氧化段压力为0.45MPa，吸收段压力为1.1MPa，与其他工艺相比，氧化压力适中，t酸铂耗少;吸收压力高，对氮的氧化物吸收有利，产酸浓度高，氨耗低，尾气排放氮氧化物含量低。
关键词：硝酸生产;双加压法;四合一机组
1公司概况
甘肃刘化(集团)有限责任公司新天化工分公司成立于2013年9月，一期项目生产能力为年产浓硝酸15万t、硝铵溶液20万t、硝基复合肥25万t。主要产品有稀硝酸、浓硝酸、液体硝铵、硝基复合肥等。稀硝酸装置采用先进的GRANDEPAROISSE双加压法制取稀硝酸，此方法集中了氨耗低、铂耗低且成品酸浓度高和尾气中NOX含量低，能量回收综合利用合理等优点。
工艺流程为：由液氨球罐供给的液氨经低压蒸汽加热成气氨与空气混合，在0.45MPa的压力下在氧化炉中发生氨的氧化反应。氨氧化反应设备制造要求高，操作控制要求严，尤其是在氨氧化过程中氧化炉温度、压力、接触时间以及氨的流速等工艺条件对氧化率都有影响，因此控制最佳的工艺指标对整个系统高效、节能、安全的生产尤为重要。系统通过产生蒸汽及尾气加热而使氧化氮气体冷却，获得最大的热量回收。低压氧化氮气体经冷却、稀酸冷凝分离，在NOX压缩机升压到1.1MPa，冷却后送到吸收塔，在塔内NO2与水反应生成硝酸，生成的硝酸用二次空气气提漂白后送入稀硝酸储槽，出塔的尾气在换热器中经加热后送入尾气透平以回收能量，生产出浓度为58%~62%的硝酸。
其核心设备“四合一机组”采用国产设备，蒸汽透平机由杭州汽轮机股份有限公司制造，轴流式空气压缩机、离心式氧化氮压缩机、尾气透平机均由陕西鼓风机厂制造，机组于2013年4月完成安装，同年7月投入运行。工作原理是利用系统产生的高压蒸汽驱动汽轮机并与尾气透平联合驱动四合一机组中的空压机和氧化氮压缩机做工。空压机向硝酸岗位提供合格的空气，氧化氮压缩机将氧化氮气体加压至系统吸收所需的压力，四合一机组运行的好坏直接影响整个硝酸装置的运行情况。
2运行过程中出现的问题
生产装置投入运行以来，按照设计要求执行工艺指标，创造了较好的生产业绩。因长周期运行，设备老化，物料腐蚀，生产过程中部分设备不同程度出现了问题。
2.1氨蒸发器列管出现渗漏，工艺参数不稳定
(1)2019年11月28日发现氨蒸发器B列管渗漏，造成循环水水质污染，列管堵塞，高压快冷器循环冷却回水系统阻力增大，换热系统不流畅，NOX气体温度升高，吸收效果差，尾气NOX波动大，呈上涨趋势。
(2)NOX气体温度升高，吸收效果差，导致冷冻水温度波动大，氨蒸发器A为主蒸发器，主要靠冷冻水温度来提供热量，当冷冻水温度波动大时，气氨压力相对波动大，引起氨空比及氧化炉温度波动超指标，波动大时易触发氨空比连锁引起稀硝酸系统停车。
(3)气氨压力波动大时，易引起气氨带液，造成气氨引压管带液，气氨流量计出现误差，引起氨空比计算错误触发氨空比连锁停车;气氨过滤器液位上涨，气氨带液，氨温低连锁，也可能带至氧化炉，损伤铂网。
(4)循环水中氨水含量超过100mg/L时，对表冷器铜管有腐蚀，对其他循环水换热设备造成堵塞及腐蚀。
2.2氧化炉炉管结垢严重，铂网脱边影响工艺
2020年3月稀硝酸满负运行过程，氧化炉铂网出现脱边现象，造成氧化炉炉壁温度升高，氧化炉出口氧化氮气体温度高，氧化炉铂网脱边严重，铂网压条卡松动，氧化炉水循环量低，炉壁冷却水流量低。
2.3尾气氧化氮含量高
2020年1月，因SCR内部围堰间隙过大，导致东侧床层塌陷，尾气氧化氮值超标，最高至668mg/m3，SCR床层温度偏高，高值为400~420℃，(正常时操作温度为360~380℃)。
3处理措施
3.1氨蒸发器消漏
2020年3月13日稀硝酸装置计划停车检修。对氨蒸发器B进行工艺处理，3月14日氨蒸发器B封头拆除，清理查漏，对氨蒸发器每一根列管及管板、封头清理后进行检修，对氨蒸发器B管板反复打磨、补焊、探伤，工艺试压试漏无漏点后，于3月30日封闭氨蒸发器B。
3.2氧化炉开盖检修
(1)3月14日氧化炉大盖开启后，校正扇形板塌陷，大小各24块，圆形1块，共计49块;补焊氧化炉触媒框焊缝;铂网由120d更换为180d。
(2)氧化炉外管及关联设备化学清洗。
本次化学清洗自生产装置投运以来第一次进行，由甘肃银泰化工有限公司对氧化炉外管、尾气四次预热器、水平废锅、尾气三次预热器、锅炉给水预热器、吸收塔、开工槽、地下收集池等设备进行化学清洗及贵金属回收作业。
根据硝酸装置现场的实际情况，本次清洗过程按照几个阶段严格执行，系统水冲洗→酸洗→漂洗→中和钝化→人工清理、内部检查和系统复位。
清洗过程符合HG/T2387—2007《工业设备化学清洗质量标准》，不锈钢腐蚀率<2g/(m2﹒h)，碳钢腐蚀率<6g/(m2﹒h)，洗净率>90%，设备管道表面清洁，无残留氧化物、泥沙，无明显金属粗品析出，无点蚀现象，清洗完毕后，钝化效果良好。
(3)氧化炉内管及关联设备化学清洗
针对氧化炉炉水循环量偏低问题，对氧化炉内管、水平废锅、汽包等设备进行了化学清洗。清洗流程：水洗→酸洗→中和→漂洗→钝化处理→设备打压验收→清洗液中和处理。
相关期刊推荐：《中氮肥》(双月刊)创刊于1985年。设有：专论与综述、生产技术、经验总结、设备管理与改造、分析与检测、企业管理等栏目。
氧化炉废热锅炉内管化学清洗，换热面积943m2，容积：35m3，垢厚2mm，经58h化学清洗，不锈钢腐蚀率<2g/(m2·h)，碳钢腐蚀率<6g/(m2·h)，洗净率>90%，除垢率>90%，无明显粗金析出和点蚀。
3.3SCR缩小内部间隙，处理床层塌陷
3月15日打开SCR人孔，将触煤掏出后重新填装，触煤、氧化铝耐火球卸出后进行围堰补焊，缩小间隙，清理干净，在篦子板上层铺二层钢丝网，装入氧化铝耐火球，上层铺一层钢丝网，装入触煤，铺一层钢丝网，安装触煤上层压板框架后设备、工艺检查验收合格后，封闭人孔。
4处理结果
1)2020年4月11日稀硝酸装置开车后，氨蒸发器B投运正常，各项工艺指标恢复正常，见表1。
2)4月11日稀硝酸装置开车成功，4月19日稀硝酸系统满负荷运行，处理前后数据见表2。
氧化炉大盖开盖检修后，同等负荷工况下空压机运行参数、炉水循环量、炉壁温度等主要指标恢复正常，过热段蒸汽量增加，汽轮机进汽量减少，外送蒸汽量增加，经济效益明显。
SCR检修后尾气折算均值在50mg/m3，床层温度基本保持在360~380℃，设备运行稳定。
5取得经济效益
我公司通过对氨蒸发器、SCR进行检修，对氧化炉内、外管及关联设备清洗，经过数据比对，效果明显。
1)氨蒸发器检修后开车运行，气氨压力压差减小、蒸发器出口循环水温度降低，气氨温度、氧化炉温度、吸收塔NOX气体温度、氨空比均达到正常指标，投入气氨量减小，氨耗降低，尾气透平机做工稳定，蒸汽消耗降低，吸收塔吸收效果好，提高产率。
2)SCR缩小内部间隙，处理床层塌陷后，NOX折算值<50×10-6，减少投氨量，尾气折算值达到并远远低于环保指标。
3)氧化炉内、外管及关联设备清洗后，炉水循环量由112t/h增长为135t/h(最高可达145t/h)，炉壁冷却水由7.6t/h增长为12.6t/h，炉壁温度由195℃降为175℃，氧化炉出口温度由467℃降为444℃，过热段蒸汽量由29t/h增长为31t/h。同时通过检修，消除了氧化炉大盖漏点，完成扇形板校正，内部压板补焊。工艺上降低了炉壁温度、氧化炉出口温度，提升了炉水循环量和设备换热效率，降低了系统消耗，增加了副产蒸汽量，节约了成本，同时也将含有贵金属物品的残渣进行了回收。
6结束语
本公司稀硝酸生产装置已经运行了八年多，总体来说还是比较平稳，经过2020年3月份停车大检修后，各项工艺参数趋于正常，多年遗留的问题得到了解决，四合一机组转子进行返厂检修，检修前机组运行过程中氧化氮压缩机排气侧轴振动值偏高，最高值为110μm，指标为≤71μm，机组连锁停机值为≥80μm，检修后氧化氮压缩机排气侧轴振动值为x，y(19.0，23.0)μm，其他各轴系参数也恢复正常稳定，现机组整体运行平稳，装置运行工艺稳定。——论文作者：郑鹏图
