龚赵峰
（杭州龙山化工有限公司，浙江 杭州311228）
［摘 要］杭州龙山化工有限公司下属子公司2套常压法硝酸装置（操作压力为0.06 MPa）产能为40%硝酸65 kt/a，副产亚硝酸钠4 000 t/a，尾气经纯碱溶液吸收后由烟囱高点放空。为有效调整硝酸和亚硝酸钠产品结构并解决尾气达标排放问题，2018年9月利用硝酸装置大修时机进行了产品结构调整优化改造（含增加酸吸收系统吸收容积、降低吸收温度及循环水系统改造），并新增1套尾气选择性催化还原（SCR）处理系统。改造后，达到了预期效果，各项工艺指标均正常，满负荷工况下可减产亚硝酸钠（亏损产品）2 000 t/a、增产40%硝酸（盈利产品）4 000 t/a，放空尾气中NOx含量大致由1 700 mg/m3降至143 mg/m3（均值），年可减排NOx约192.7 t，取得了较好的经济效益和环保效益。
［关键词］常压法硝酸装置；技改目标；产品结构调整；尾气达标排放；优化改造；运行情况；效益分析
［中图分类号］TQ111.26+2 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）01-0005-05
0 引 言
硝酸作为重要的基础化工原料之一，广泛应用于众多行业。稀硝酸工业生产方法据系统操作压力的不同，主要分为常压法、加压法和综合法。其中，常压法硝酸生产工艺的特点为，系统压力低、工艺操作稳定、氨氧化率高、铂耗较低、设备结构简单、投资较省，故国内早期的硝酸装置均采用常压法；但常压法硝酸生产工艺吸收容积大、酸吸收率较低、成品酸浓度低、尾气氮氧化物含量较高，加上设备数量相对较多，装置占地面积大，且单套装置产能小、运行成本较高、尾气达标排放难度大等，近年来逐步被加压法硝酸生产工艺取代。
杭州龙山化工有限公司（简称龙山化工）下属子公司有2套常压法硝酸装置（简称04系统、05系统），产能为40%硝酸65 kt/a，副产亚硝酸钠4 000 t/a，分别于2004年、2005年投产；2套硝酸装置产能均为32.5 kt/a，工艺流程与主要设备基本相同，操作压力为0.06 MPa，尾气经纯碱溶液吸收后由烟囱高点放空。龙山化工硝酸装置运行已有10余年，其主要产品40%硝酸配套供应合作股东的下游企业，具有稳定的产品市场，市场竞争压力较小，主要需保证其长周期稳定运行。近年来，随着节能减排压力日益加大，为有效调整硝酸和亚硝酸钠产品结构，并解决尾气达标排放问题，龙山化工对硝酸装置进行了优化改造并新增了1套尾气选择性催化还原（SCR）处理系统。以下对有关情况作一介绍。
1 常压法硝酸装置工艺流程简介
龙山化工常压法硝酸装置主要包括氨氧化系统、酸吸收系统、碱吸收系统等，具体如下。
1.1 氨氧化系统
空气经呢袋过滤器过滤除去灰尘等机械杂质，经罗茨风机加压后，大部分空气送至氨空混合过滤器；来自液氨储罐的液氨经氨蒸发器由循环水加热汽化为气氨，气氨经氨过滤器除去杂质并经气动阀稳压后，送至气氨缓冲槽缓冲，接着送入素瓷过滤器，与罗茨风机送来的一次空气进入氨空混合过滤器混合过滤后，送至氧化炉，在铂网的催化作用下进行氨氧化反应，氧化炉出口气经废热锅炉回收热量后去快冷器。
1.2 酸吸收系统
废热锅炉出口压力约0.06 MPa、温度180～250 ℃的工艺气进入快冷器，在工艺气的冷却过程中，水蒸气被冷凝，少量的NO2与水反应生成10%～20%的稀硝酸，由快冷器底部流入氧化塔下部。出快冷器温度为40～70 ℃的工艺气，与从漂白塔来的漂白空气和补充空气（这部分空气作为NO氧化的二次空气）混合，一起进入氧化塔氧化（2NO+O2====2NO2）后，NO氧化度达80%左右，之后工艺气进入氧化吸收塔；脱盐水经水泵加压调节流量后送至氧化吸收塔塔顶，加至最上部的第二层塔板上，折流下行与NOx在筛板上形成泡沫层气液接触，工艺气中的NO2被酸溶液吸收生成硝酸（3NO2+H2O====2HNO3+NO）；未氧化的NO及吸收反应产生的NO，在氧化吸收塔吸收段继续进行氧化吸收，如此自下而上周而复始通过氧化吸收塔，NOx浓度逐渐减小，自上而下稀硝酸浓度不断提高，塔底部取出的稀硝酸去漂白塔，利用压力和位差稀硝酸自动压入中间酸槽，其浓度为40%。
1.3 碱吸收系统
氧化吸收塔出口工艺气由1#碱吸收塔（或4#碱吸收塔）下部进入塔内，碱液（碳酸钠溶液）具有比水更强的吸收NO的能力，工艺气中的NO经1#碱吸收塔（或4#碱吸收塔）吸收后，塔顶出来的工艺气再依次经2#～3#碱吸收塔（或5#～6#碱吸收塔）进一步处理，最后经7#碱吸收塔处理，7#碱吸收塔塔顶出口尾气经尾气分离器后去硝酸界区烟囱放空。吸收过程中，各碱吸收塔需不断补充Na2CO3含量较高的新碱液，以保持系统整体的吸收效率与尾气达标排放；在循环碱液中，Na2CO3浓度逐渐下降，NaNO3与NaNO2浓度逐渐增高，当1#碱吸收塔（或4#碱吸收塔）内的循环液达到放料指标时，放料至中和液中间槽，用于生产亚硝酸钠。
2 硝酸装置运行状况及尾气排放情况
龙山化工2套常压法硝酸装置，产能为40%硝酸65 kt/a、亚硝酸钠4 000 t/a，自原始开车以来，经前期不断地优化调整，整体运行稳定。其中，40%硝酸供应给龙山化工另一大股东下游企业用作原料，硝酸的产销平衡没有问题，价格也比较稳定，是龙山化工盈利的主要支撑点；但作为尾气处理过程中的副产品亚硝酸钠，近年来由于国内产能迅速扩张其市场低迷，长期处于亏损状态。
2套硝酸装置经酸吸收后的尾气，以碳酸钠溶液作为碱吸收剂进一步处理，此法简单易行，放空尾气中NOx浓度能满足《大气污染物综合排放标准》（GB 16297—1996）中的排放限值指标1 700 mg/m3。
3 技改目标
更多内容详见《中氮肥》2024年第1期