刘会，师欢欢，王熙梁
（河南晋开化工投资控股集团有限责任公司，河南 开封475100）
［摘 要］河南晋开化工投资控股集团有限责任公司3×270 kt/a双加压法稀硝酸装置从2013年5月开始陆续正式投运，生产负荷由2013—2017年的85%～90%提升至2018年后的98%以上，工艺参数控制精度逐步优化，逐步实现了全年满负荷生产，这对稀硝酸装置的运行稳定性、设备耐受性提出了更高要求，对3套稀硝酸装置的运行情况进行全面总结很有必要。为此，以最早投产的C套稀硝酸装置为例，回溯其12 a来的运行数据，分析关键工艺参数演变规律，梳理生产中的短期突发问题与长期技术瓶颈问题（吸收塔塔板稀硝酸中氯离子富集、成品酸亚硝酸含量时有超标及设备老化等），结合已落地的优化措施（温度检测套管材质升级、氧化氮分离器改造、换热设备更换等），制定后续有针对性的优化改进计划——四合一机组汽轮机油更换、氧化炉升级及高温设备维护、循环水水质提升等）。3套稀硝酸装置的运行实践表明，通过工艺优化、设备改造与精细化操作，可实现满负荷稳定运行以及成品酸质量与环保水平的持续改善。
［关键词］双加压法稀硝酸装置；运行情况；近期突发问题；技术瓶颈问题；设备问题；优化措施；后续优化改进
［中图分类号］TQ111.26+2 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）03-0031-05
0 引 言
河南晋开化工投资控股集团有限责任公司（简称河南晋开）有3套270 kt/a双加压法稀硝酸装置（以100%硝酸计，3套稀硝酸装置总产能达810 kt/a），A套、B套、C套稀硝酸装置（3套装置工艺运行参数、设备完全一样，实际生产情况大同小异）分别于2014年9月、2013年12月、2013年5月正式投运，可灵活适配不同浓度成品酸的生产需求。后续通过扩能改造与系统整合，逐步形成3套稀硝酸装置协同运行的生产体系，每套稀硝酸装置均包含完整的原料预处理、氨氧化、硝酸吸收及漂白单元；核心设备方面，每套稀硝酸装置配备2台氨氧化炉（设计操作温度850～880 ℃、操作压力0.35 MPa，2台氨氧化炉并联运行）、1台立式硝酸吸收塔（设置32层不锈钢塔板，吸收塔总高58 m）、1套四合一机组（含汽轮机、氧化氮压缩机、空气压缩机、尾气透平）及1套尾气处理系统[采用NOx催化还原技术，NOx排放浓度≤100 mg/m3（标态，下同）]。硝酸作为基础化工原料，硝酸装置的长周期稳定运行直接影响下游产业链供给效率。
自3套稀硝酸装置实现协同运行以来，以最早投产的C套稀硝酸装置计至今已稳定运行12 a，期间为适配60%成品酸（质量分数，下同）的市场需求，逐步实现全年满负荷生产，这对稀硝酸装置的运行稳定性、设备耐受性提出了更高要求，对其运行情况进行全面总结很有必要。为此，回溯12 a来的运行数据，分析工艺参数演变规律，梳理近期突发问题与长期技术瓶颈问题，结合已落地的优化措施，制定有针对性的优化改进措施，可为装置的持续高效运行提供技术支撑。以下主要以C套稀硝酸装置为例，系统梳理其原始开车以来12 a的工艺运行数据，通过对关键工艺参数（氧化炉温度、成品酸浓度、尾气NOx含量等）的时序分析，分析与总结装置的整体运行状况、设备状态、生产问题及优化改进措施，并提出后续的优化计划。
1 稀硝酸装置工艺流程简介
合成氨装置液氨球罐来的压力1.5～2.0 MPa、常温液氨分别进入原料预处理单元2台氨蒸发器（并联）将液氨蒸发为气氨，再经氨过热器升温（升温至100～110 ℃）、氨过滤器除杂后压力约0.35 MPa、温度约100 ℃的气氨进入氨-空气混合器，过滤后的空气进入空压机提压至约0.36 MPa，之后净化空气（温度约230 ℃）也进入氨-空气混合器，调节混合气氨空比（气氨与净化空气的摩尔比）至1.0∶10.5，之后混合气进入2台氨氧化炉（并联）并均匀地分布到铂网（铂铑钯合金网）上，在铂铑钯合金网催化剂的作用下，于850～880 ℃、0.35 MPa条件下氨与空气中的O2发生氧化反应生成NO和水（反应转化率达985%以上），氨氧化反应释放出大量热量，生成的含NO混合气依次经氧化炉内蒸汽过热器、废热锅炉回收热量（副产3.8 MPa、410～450 ℃过热蒸汽）后出氧化炉。出氧化炉的混合气经高温气气换热器、省煤器、低压反应器水冷凝器一系列换热设备降温（温度降至40 ℃左右），随着温度的降低，混合气中的NO氧化成NO2，NO2气体送至氧化氮分离器分离出其中的冷凝酸，再进入氧化氮压缩机加压，接着依次经尾气预热器、高压反应器水冷凝器降温后，进入硝酸吸收塔底部（设计操作压力0.95 MPa），与塔顶进入的工艺水（浓硝酸装置来的2%～5%的硝酸溶液，并补充部分脱盐水满足生产需要）在塔板上逆流接触发生吸收反应，NO依次被氧化为NO2、N2O4，之后NO2、N2O4与水反应在吸收塔底生成浓度为58%～62%的稀硝酸。吸收塔出来的稀硝酸送至漂白塔，由漂白塔底部通入二次空气气提出溶解在稀硝酸中的亚硝酸气体（完成漂白过程），然后经成品酸冷却器冷却后送至成品酸储槽与浓硝酸装置；吸收塔塔顶出来的尾气（NO），进入尾气处理系统的尾气分离器除去夹带的雾沫，再经二次空气冷却器、尾气预热器、高温气气换热器将尾气加热至380 ℃，之后与蒸氨器过来的气氨混合进入氨转化还原反应器，在催化剂的作用下将尾气中的NOx还原为N2和水，接着尾气进入尾气透平做功后经尾气筒排入大气。
2 稀硝酸装置12 a来的整体运行情况
自2013年投运以来，河南晋开3套稀硝酸装置整体运行稳定，未发生过重大安全事故及长时间非计划停车。2018年后，随着60%成品酸销售占比提升（之前成品酸主要用于浓硝酸装置和硝铵装置），3套稀硝酸装置进入全年满负荷运行状态，负荷由2013—2017年的85%～90%提升至2018年后的98%以上，工艺参数控制精度逐步优化。为量化稀硝酸装置运行的稳定性，选取2016年、2018年、2022年、2025年各年3月1日C套稀硝酸装置关键工艺参数（典型值，如表1）进行时序分析，可得出如下结论。
1）系统运行效能提升。气氨用量维持在14 200～14 500 m3/h，表明氨空比控制精度提升，氨氧化反应更平稳；成品酸浓度由2016年的59.51%提升至2022年后的60.28%，稳定满足60%成品酸销售要求，成品酸质量得以提升；成品酸亚硝酸含量由2016年的198 mg/L降至2025年的80 mg/L，达到国标要求（成品酸亚硝酸含量＜100 mg/L），产品外观由浅黄色转为无色透明，市场竞争力显著提升。
2）尾气处理效率改善。尾气加氨量由2016年的110 m3/h降至2025年的45 m3/h，在线NOx检测仪（2023年5月新增）示值为65 mg/m3，符合环保排放要求，表明脱硝工艺优化后系统消耗降低、脱硝效率提升。
3）系统热能回收与设备保护平衡。因前期频繁出现蒸汽过热器盘管破裂等问题，为延长设备使用寿命，蒸汽过热器温度由2016年的440 ℃逐步降至2025年的415 ℃；由于蒸汽过热器盘管与蒸发段换热效率下降，氧化炉出口温度由2016年的400 ℃升至2025年的440 ℃，导致后续设备热负荷增加，可能会影响NO的转化效率（NO转化为NO2）；同样，由于蒸汽过热器盘管与蒸发段换热效率下降，副产蒸汽量减少，蒸汽外送量由2016年的13.5 t/h降至2025年的10.0 t/h，需进一步优化系统热量分配。
3 稀硝酸装置当前主要的运行问题
3.1 近期突发问题
3.1.1 油品污染
油品污染是当前影响3套稀硝酸装置稳定运行的首要问题，其根源为尿素溶液进入四合一机组轴承箱中（2025年2月尿素溶液进入界外来的压缩空气中，压缩空气用于四合一机组密封装置），进而侵入机组润滑油中。据“相似相溶”原理，极性的尿素与非极性的汽轮机油难以互溶，尿素以固体颗粒形式悬浮于润滑油中或出现分层，导致如下问题或风险。
1）设备润滑失效及管道堵塞风险。悬浮的尿素颗粒堵塞回油通道，加剧轴瓦、轴承磨损，四合一机组部分振值已接近联锁值，需通过降负荷维持运行，影响稀硝酸产量达标；尿素颗粒在油管内沉积，可能导致油路不畅，系统非计划停车概率增大。
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