硝酸装置铂耗高的原因分析

硝酸装置铂耗高的原因分析
王安晖;刘多恩
【摘要】介绍了稀硝酸装置铂网的基本情况，分析了稀硝酸生产中铂耗高的主要原因，并提出相应的改造措施。

改造措施实施后，稀硝酸装置开、停车次数明显减少，再未发生铂网的机械损伤事故；尤其是新型 DEC 铂网投入使用后，吨稀硝酸铂耗由125 mg 左右降至约74 mg，生产成本显著下降。

%The basic situation of platinum gauze in dilute nitric acid unit is introduced,the causes for high platinum consumption in production of dilute nitric acid are analyzed,and relevant renovation measures are proposed.After implementation of renovation measures,start-up and shutdown times of the dilute nitric acid unit are reduced remarkbale,and no mechanical damage accident of platinum gauze has happened ever since;especially after putting into operation of the new type DEC platinum gauze,platinum consumption per ton of dilute nitric acid decreases from approximate 125 mg to approximate 74 mg,lowering production cost significantly.
【期刊名称】《化肥工业》
【年(卷),期】2015(000)003
【总页数】3页(P33-35)
【关键词】稀硝酸;铂耗;原因分析;改造措施
【作者】王安晖;刘多恩
【作者单位】中国石油兰州石化公司化肥厂甘肃兰州 730060;中国石油兰州石化
公司化肥厂甘肃兰州 730060
【正文语种】中文
【中图分类】TQ111.26
1 铂网基本情况
中国石油兰州石化公司化肥厂(以下简称兰化化肥厂)150 kt/a稀硝酸装置采用双加压法生产工艺。

该稀硝酸装置所采用的铂系催化剂具有氨氧化率高、使用寿命长、更换时间间隔长、可回收和再生等优点;其缺点是铂为贵重属，价格昂贵，损失不
能全部回收，会影响硝酸的生产成本。

铂网的丝径通常是0.076 mm，孔数为1024孔/cm2，在组成上有铂、铑、钯三元网和铂、铑二元网等。

该装置原设计
使用铂、铑二元网，更换周期为6个月，但自2007年投运以来，吨稀硝酸铂耗偏高，与国内同类装置差距较大。

铂网的损耗不仅与氧化压力和温度有关，而且与铂网的结构和组成有关，也与生产管理水平有一定的关系。

2008—2012年，该装置吨稀硝酸铂耗分别为153，130，127，125 和123 mg，其中2008年发生过一次生产事故，故造成铂网损耗严重。

2 原因分析
2.1 装置开、停车频繁
铂网在使用过程中，由于铂被氧化成氧化铂并挥发，使催化剂网表面呈“菜花”状，并导致其强度下降甚至碎裂，加上高温、高速气流的冲刷等因素，容易使催化网丝面上的铂成分出现机械剥落，故运行期间的振动、频繁地开停车、工艺波动等因素均会引起铂的损失。

该稀硝酸装置投入运行以来，长周期运行能力虽然逐年提高，但因各种因素的影响，装置停车次数较多，快速泄压停车对氧化炉内铂网造成很大
冲击，在气流作用下甚至引起网面撕裂，不但造成催化剂铂网严重的机械损失，而且开、停车期间形成大量氧化铑覆盖在催化剂铂网表面，减小了催化剂的有效活性面积，降低了氨氧化率。

因此，频繁的开、停车是造成铂耗较高的重要原因之一。

稀硝酸装置停车次数统计见表1。

表1 稀硝酸装置停车次数统计/次2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年15 12 12 10 14 9 7 11
2.2 原料气净化度不高
铂网对杂质非常敏感，很容易中毒，有毒气体、灰尘、杂质等均能使铂网中毒而失去活性。

铂网中毒后，一种情况是使氧化炉炉温降低，造成氨氧化率降低;另一种情况是出现副反应，使氧化炉炉温升高，结果也是导致氨氧化率降低，此种情况主要由铁杂质引起。

无论出现哪种情况，氨氧化率降低后，虽不直接引起铂的损失，但稀硝酸产量大大降低，从而使吨酸铂耗增加。

对该装置而言，原料气净化度不高主要是空气过滤器过滤效果不理想所致，在生产过程中曾出现严重的灰尘覆盖催化剂活性表面的现象，装置被迫停车。

另外，由于外购液氨中带油，辅助蒸发器投用不及时，甚至出现操作失误，导致催化剂中毒或有效活性面积减少，进而缩短催化剂高氨氧化率运行时间。

因此，原料气净化度不高是造成铂耗高的又一主要原因。

2.3 机械损伤
从稀硝酸装置的实际运行情况看，造成铂网出现机械损伤的主要原因:①为了防止辐射作用，实际生产中需经常旋转氧化炉内大氢气管。

由于大氢气旋转臂的连接结构不合理，多次发生脱落现象，直接造成了铂网的机械损伤。

②由于废热锅炉为巴布考克废热锅炉，经长时间运行后，存在许多问题，最突出的问题是靠近铂网处受高温辐射较严重，过热器容易变形，致使其上的箅子板高低不平。

由于填料分布不均匀，导致氧化炉内的气体分布不均，势必会影响氨氧化率。

更严重的问题是，当过热器的管壁变薄后，易发生过热器爆管现象，不仅直接影响生产，而且还会直接
造成铂网受损，使铂网表面受到污染，进而大大增加损耗。

3 改造措施
3.1 采用新型DEC铂网
DEC铂网经整体设计，丝径、编织方式、比表面积更加合理;同时，分层设计合金
组分，不仅减少了贵金属的填充量(旧铂网约56 kg，DEC铂网约48 kg)，而且形成氨氧化催化、吸收、固溶再催化的循环效果。

2012年，兰化化肥厂在稀硝酸装置上对DEC铂网进行了工业应用试验。

试用期间，装置运行平稳，各项工艺指标
均在正常范围内，主要技术经济指标均达到要求。

3.2 强化设备、工艺管理
借鉴同行经验，突破影响装置长周期稳定运行的瓶颈。

加强生产后续管理工作，如回收冷凝酸和酸性水以增加产量，从而降低铂耗。

2013年，兰化化肥厂建成并投用酸性水回收项目，将一部分原中和外排的酸性水进行回收，稳定回收浓硝酸量在0.34 t/h，对降低铂耗起到了一定作用。

3.3 提高原料气净化度
(1)将三级空气过滤器改造为四级过滤器，也可在原第3级入口处加一级袋式过滤
或海绵泡沫过滤;设立压差报警，监控空气质量。

(2)增设氨过滤器或更新氨过滤器型式。

在实际生产中，液氨仅靠蒸发器底部排油、排水操作不理想，故液氨应先过滤再进蒸发器，一般选用磁过滤器。

氨过热器前增设1台过滤器或将现有过滤器更新为超滤过滤器，可提高过滤精度。

(3)工艺操作人员定时对过滤设备进行排污，及时切换过滤器并清洗滤芯，尽可能
减少原料气中的杂质和油污含量。

3.4 减少机械伤害
(1)加强管理，尽量减少非正常停车次数，减少拆装、移动铂网次数。

(2)氧化炉检修结束安装铂网后，应测量铂网与大氢气管的距离，防止损坏铂网。

(3)改进氧化炉内大氢气旋转臂连接结构，避免在旋转过程中出现脱落而直接损伤
铂网。

3.5 回收损失的铂泥
损失的铂泥除被铂回收网回收和过滤器过滤回收外，有一部分沉积在酸储槽、废热锅炉及管道中，一部分被废气带走。

通过定期清理，可将铂回收，有助于降低铂耗。

4 结语
通过采取以上措施，兰化化肥厂稀硝酸装置的开、停车次数明显减少，机械损伤的情况再未发生;尤其新型DEC铂网投用后，吨稀硝酸铂耗由125 mg左右降至约
74 mg，达到了投产以来的最好水平，生产成本显著下降。