脱湿技术在双加压法硝酸装置中的应用

脱湿技术在双加压法硝酸装置中的应用
发表时间：2018-08-13T15:29:14.630Z 来源：《基层建设》2018年第19期作者：徐凤
[导读] 摘要：主要介绍了TR双加压硝酸装置的操作步骤，结合实际的选择参考点，作为整个操作步骤，并积极地在对原材料和设备主动控制的操作优化过程中进行优化操作后，提高硝酸浓度，减少了原材料的消耗，具有显著的经济效益。

重庆飞华环保科技有限责任公司重庆 401221
摘要：主要介绍了TR双加压硝酸装置的操作步骤，结合实际的选择参考点，作为整个操作步骤，并积极地在对原材料和设备主动控制的操作优化过程中进行优化操作后，提高硝酸浓度，减少了原材料的消耗，具有显著的经济效益。

通过添加的原材料冷却和除湿空气冷却除湿设备，减少了空气的绝对湿度，提高空气密度，实现在风中低温度和湿度，因此增加了轴流压缩机进气质量流量，最终实现节能和提高经济效益的目标。

关键词：加湿技术；双加压法；硝酸装置
1前言
近年来，由于其氨消耗量低，产品硝酸浓度高，热回收效率高，低NOx排放，双加压硝酸工艺具有很大的优势，逐渐成为我国硝酸工业发展的主要生产技术。

目前我公司有902t/a折百硝酸生产设备，采用先进的西班牙TR双加压工艺，流程和消费产品属于技术指标在国内行业领先水平，但在实际生产过程中有一个低负荷生产硝酸浓度较低的运行瓶颈，在夏天，由于重庆气温较高，空气密度小，使空气压缩机空气打量能力下降，致使空压机实际运行参数很难达到设计值，所以给空气脱湿有利于夏季硝酸装置的安全稳定，达产达标运行。

2双加压硝酸技术的特点
2.1高吸收率和高浓度的成品酸
由于高压1.1MPa，有利于一氧化氮的氧化和二氧化氮的吸收。

通过合理的管道和设备设计，使一氧化氮的氧化率达到97.75%，通过冷冻水和冷却水提供冷量，使二氧化氮的吸收率达到98.83%，成品酸浓度可达60%以上。

2.2尾气中NOX含量低
合理利用能量通过氨蒸发的冷量为吸收塔中的二氧化氮的吸收降温提高吸收率、冷却水盘管分布在每层筛板塔里，吸收二氧化氮吸收的反应热，降低吸收塔温度。

吸收塔吸收压力1.1MPa，减少氮氧化物在废气中的含量，所以在没有进入尾气处理装置前，废气排放已经达到了国际先进环保标准下200ppm}，最新的设计可以达到低于150ppm。

2.3热能被循环利用，蒸汽是自产自足的
充分利用氨氧化过程的化学反应热量，TR设计理念，尽可能提高余热锅炉蒸汽生产的效率，将废气中的热能回收系统，尾气透平功率占四合一机组总输出功率的60%，蒸汽自产自用并有富余，生产1.27t的硝酸可以产出4.2MPa，440℃中压蒸汽1t。

2.4生产成本低，劳动生产率高
由于先进的技术、低的氨消耗、低的铂消耗、低功耗、高酸浓度和蒸汽的自给自足，在双压过程中硝酸的成本是所有硝酸生产中最低的。

3改造方案设计
3.1转换原理
最直接、最有效的解决方案是通过分析夏季硝酸生产浓度低的原因，对原料（即空气）进行降温和除湿。

工业冷水喷淋冷却除湿方法干燥剂除湿和热交换器，原理是利用加热的方法，湿空气冷却，当潮湿的空气露点温度，相对湿度是100%，空气中的水汽饱和状态，当温度较低时，饱和水蒸气凝结成水，低温，直至达到饱和。

随后的过程将尝试分离凝结水。

由于冷水喷雾除湿法有大量凝结水，难以分离，不利于轴流空压机的工作安全。

综合考虑后，采用换热器冻结法来降低原料气（即空气）的温度和湿度。

通过空气温度和轴向空压机的绝对含水量，增加风的空气密度、低温和湿度，使轴向空压机增加到空气中，降低了硝酸产品单位产量的能耗。

3.2改造设计方案
制冷除湿设备的总体设计方案是：间接制冷冷却装置，使轴流压缩机入口温度降低，空气中的平均含水率降至10 g / Nm3。

除湿装置每年运行时间超过4000小时，可以最大限度地解决因温度和湿度的季节性变化而造成的四合一机组的运行，硝酸生产节能设备的综合效果。

3.3除湿机的工艺流程。

空气过滤器过滤后的空气进入高效铝板翅式换热器，经过离心式冷水机，冷热水换热后，空气冷却，进入除雾器后脱水的轴流压气机压缩空气。

后冷水加热到很高温度12℃冷水循环泵压到离心式冷水机组制冷冷却回收到7℃。

同时，将自动排水装置从空气冷凝液中分离出来，再从凝结水回收设备中分离出来。

4材料选择
4.1稀硝酸材料的选择
在稀硝酸生产中，高压技术的使用特别容易受到设备的硝酸腐蚀，如尾气预热器热凝集的进口，冷凝器和冷却水的静置场所，锅炉热水器的出口。

原因是硝酸滴或冷凝水的蒸发，当硝酸蒸发时，酸的浓度会上升到共沸浓度（69%高压过程）。

达到酸和酸蒸汽腐蚀性的沸点。

4.1.1外壳腐蚀
从吸收塔出来的尾气中夹带着液体硝酸，进入尾气预热器壳程，液滴积留在壳壁的死角，管层流动的高温气体给壳层死角处的液体硝酸加热升温，温度越高硝酸的腐蚀性越强，导致换热器壳层腐蚀加重。

4.1.2管道腐蚀
当NOX气体从传热管中流出时，液滴会凝结在管壁和管板上。

已证明304L（0Cr18Ni9）不锈钢不适合于排气预热器、冷凝器或冷却器的材料，310钢适合使用。

4.2浓缩硝酸储运选材
目前国内常用的硝酸储运设备，纯铝钎焊技术要求较高，但纯铝设备和焊接难度较大，需要采用氩弧焊，高温下焊接设备易出现问
题，设备易受热酸腐蚀。

因此，纯铝设备适合在室温下储存浓硝酸。

随着铬镍合金不锈钢的出现，不锈钢的耐蚀性得到了很大的提高。

5建议和应用前景
5.1选择冷水机组
目前，重庆夏天温度较高，应选择冷水机组，硝酸装置有富余的蒸汽，蒸汽溴化物冷却机应该是首选。

对于螺杆和离心式冷水机组，建议将大型制冷机组的优先级设置为离心式、体积小、冷却效率高、运行稳定、具有一系列优势。

5.2采用变频节能技术
由于冷水机是一种局部负荷操作，大部分时间，通常为了满足部分负荷和使用离心式冷水机组的能量调节方式有三种：节流、导叶和变频调速。

本文结合变频调速和导叶的能量调节方法，不仅可以扩大机组的运行范围，还可以节约能源。

因此，我们应该优先采用变频电力机组，在制冷行业的主要电动机变频节能技术中，节能技术已经非常成熟，关于节能的优点在本文中已不再叙述。

第二，冻结水泵也可以考虑采用水泵变流量系统节能技术，同时在冷水循环泵配置上进行，进一步降低冷水分配系统的功耗，节能降耗，提高经济效益。

5.3技术要求
在短时间内，一个好的离心冷水机不能打开柜体，它会影响后续工序，及时完成相应的工艺参数调整，减少生产波动的停机时间。

根据操作手册，冷水机停机后，循环管道中的冷冻水在30min后会逐渐恢复到室温。

同时，冷冻水泵应继续工作，延长冷水温度的时间，同时应特别关注，调节气氨蒸发量，稳定氨空比，避免氨空比高引起装置跳车。

结束语
双加压稀硝酸装置工艺技术成熟，设备全部国产化，国内多家公司（设计院）的技术都可以保证可靠的运行，其主要区别体现在废热回收装置类型、废气和废热锅炉的回收过程，酸浓度处理及成品参数控制。

装置运行时需要注意以下几个方面。

高度的自动化设备、工艺联锁点更多，应时刻关注工艺联锁如锅炉给水泵、锅炉循环泵、稀硝酸泵等设备的运行状态和备用情况，注意控制氧化炉温度等工艺参数，DCS控制联锁全部投用，确保装置安全稳定长期运行。

液体氨必须经过有效的脱脂和除渣除水过滤，并根据压差要求去除残渣或更换过滤器。

在蒸发后，氨空混合气通过氨空过滤器净化。

可使铂网络生命周期延长，并能保持较高的氨氧化率。

国内稀硝酸设备50%左右没有配套的液氨生产设备，氨占硝酸生产成本的85%，氨的消耗水平直接影响硝酸厂的运行效率。

近年来，我国新建的双压稀硝酸厂的硝酸（100%）氨水含量不应超过0.285t，其中氨催化还原尾气处理系统的氨消耗量也不超过0.285t。

参考文献：
[1]汪训昌.空调冷水系统的沿革与变流量一次泵水系统的实践[J].暖通空调，2006，
[2]张云鹏，张旭，朱丽刚.高炉脱湿鼓风技术的生产应用[J].江苏冶金，2007。