金杰理，张亚军
［甘肃靖远煤业刘化（集团）有限责任公司白银新天化工分公司，甘肃 白银730900］
［摘 要］甘肃靖远煤业刘化（集团）有限责任公司白银新天化工分公司150 kt/a双加压法稀硝酸装置于2013年6月28日进行化工投料试车，实现氧化炉点火一次成功；受硝酸市场行情的影响，试运行期间稀硝酸装置间断运行（至2016年3月15日，期间开停车达到20次），且装置没有进行72 h满负荷运行考核；2018年以来稀硝酸装置逐步实现了长周期、满负荷运行，各项工艺指标达到设计要求，目前整体运行状况良好。简介150 kt/a双加压法稀硝酸装置的工艺流程、设计特点及安装过程中的优化改进，着重介绍稀硝酸装置试运行期间因工艺设计、设备选型、设备安装等方面缺陷以及操作经验匮乏与操作失误等导致的装置运行问题及解决办法，以及正常运行期间因设备缺陷、联锁系统逻辑关系不紧密、仪表指示故障、操作工流动大等导致的装置运行问题及解决办法，并对稀硝酸装置建成投产至今采取的优化技改措施进行梳理和总结，以期为双加压法稀硝酸装置的工艺设计、建设安装、运行操作等提供一些参考与借鉴。
［关键词］双加压法稀硝酸装置；工艺流程；设计特点；安装优化改进；试运行情况；正常运行情况；问题解决；优化技改
［中图分类号］TQ111.26+2 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）05-0001-06
0 引 言
现阶段，我国稀硝酸生产工艺绝大部分采用双加压法，双加压法具有技术先进可靠、生产规模大、消耗低、综合指标优等特点，成为新上稀硝酸装置的首选工艺。甘肃靖远煤业刘化（集团）有限责任公司白银新天化工分公司（简称白银新天）一期煤化工项目包括150 kt/a稀硝酸装置、150 kt/a硝镁法浓硝酸装置、250 kt/a高塔硝基复合肥装置，配套50 t/h流化床锅炉2台、120 t/h脱盐水装置及循环水系统。一期煤化工项目分两步进行，一期一步项目为150 kt/a双加压法稀硝酸装置和配套的150 kt/a硝镁法浓硝酸装置，设计预留1套150 kt/a稀硝酸装置，主要原料液氨由甘肃刘化（集团）有限责任公司（简称刘化集团）总部（甘肃永靖）汽车拉运及外购；一期二步项目为20 kt/a尿素硝铵溶液装置和250 kt/a高塔硝基复合肥装置。二期煤化工项目，即靖远煤电清洁高效气化气综合利用（搬迁改造）项目，拟建在甘肃省白银市银东工业园刘化园区，将以靖远煤业集团所产煤炭为原料，计划采用粉煤加压气化等生产工艺，最终形成600 kt/a合成氨、700 kt/a尿素、100 kt/a甲醇、50 kt/a液体二氧化碳、60 kt/a三聚氰胺、60 kt/a尿素硝铵溶液、约2.16×108 m3/a外供合成气(CO+H2)的生产规模。
白银新天一期一步项目于2011年7月28日动工建设，2013年初设备安装工作结束，2013年6月28日进行化工投料试车，实现氧化炉点火一次成功。一期二步项目于2015年5月28日开工建设，2016年底建成投产。其中，150 kt/a稀硝酸装置由四川金象赛瑞化工股份有限公司提供工艺包，中国成达工程有限公司进行工程设计，采用陕鼓（集团）四合一机组，其他设备全部由国内制造，采用四川久源机械制造有限公司（原成都化工压力容器厂）制作的拉蒙特氧化炉，吸收塔由成都信凯机械设备有限公司制作；设备安装由中国石化集团第五建设公司和刘化集团负责实施，工艺系统之DCS由和利时公司负责组态。目前，白银新天150 kt/a稀硝酸装置各项工艺指标达到设计要求，运行状况良好。以下对本套稀硝酸装置的设计特点及运行情况等作一介绍。
1 稀硝酸装置工艺流程简介
空气经四级过滤器过滤后进入空气压缩机压缩至0.45 MPa（A），与气氨混合后进入氧化炉，在铂网催化剂的作用下进行反应，氧化压力0.37 MPa，氧化反应生成的高温NOX气体先经氧化炉废热锅炉回收热量（副产蒸汽供四合一机组汽轮机做功），接着通过尾气四次换热器、水平锅炉、尾气三次换热器换热（加热尾气至360 ℃），NOX气体降温至210 ℃，然后进入锅炉给水预热器、低压快冷器（A/B）降温后进入稀酸分离器分离冷凝酸，之后再经NOX压缩机提压至1.0 MPa后，进入尾气二次换热器、尾气一次换热器中与尾气进行热交换，降温后的NOX气体再经高压快冷器冷却后送入吸收塔，在吸收塔内NO2与H2O反应生成硝酸；吸收塔尾气依次经过尾气一次换热器、尾气二次换热器、尾气三次换热器、尾气四次换热器加热后进入SCR氮氧化物转化器，再经尾气透平膨胀机（尾透机）回收能量，最终NOX含量降至200×10-6以下的尾气经排气筒放空。
2 设计特点及安装过程中的优化改进
（1）白银新天150 kt/a稀硝酸装置选址在海拔1 710 m的白银市高新技术产业园，当地平均大气压0.082 MPa（A），针对高海拔、大气压低的高原气候，陕鼓将四合一机组中的空压机（AV40-14）进行差异化设计，改型为AV45-15，以满足轴流压缩机出口压力在0.45 MPa（A）。
（2）四合一机组尾透机联轴器安装、检修时须拆除尾透机大盖，经与陕鼓技术专家反复讨论后，对轴流压缩机转子进行改造，解决了检修联轴器时需揭开尾透机机壳的问题。
（3）空气过滤室采用四级高效过滤器——一级板式空气过滤器、二级初效空气过滤器、三级中效空气过滤器、四级箱式高效空气过滤器；同时，二级初效空气过滤器前增设蒸汽加热器，冬季空气温度低时用于提高空气温度，以稳定氧化炉温度。
（4）空压机出口增设废热锅炉，回收热量副产0.5 MPa低压蒸汽，降低入氨空混合器前一次空气温度至185 ℃，用副产低压蒸汽量来调控一次空气的温度。
（5）NOX压缩机入口前稀酸分离器采用卧式分离器，上部分为分离器，下部分为稀酸槽，中间用管线连接，其占地面积小、气液分离彻底，可减少NOX压缩机入口气带液。
（6）氧化炉采用国内先进的拉蒙特炉型，热能回收利用率高，氧化炉废锅副产3.82 MPa蒸汽除供四合一机组汽轮机做功外，吨酸还可副产外送蒸汽0.3 t以上。
（7）本套稀硝酸装置设计上最大的技术特点在于氧化炉点火气氨不放空。开车期间四合一机组汽轮机由外送3.82 MPa高压蒸汽做功启动，逐步打开空压机静叶，空气量达到氧化炉点火风量3 500 m3/h，氢气点燃后对铂网预热，持续燃烧达到氨空混合气在铂网处的着火温度651 ℃，气氨直接通入氧化炉，快速提升氨空比至8%～9%，氨空混合气在铂网催化作用下开始正常反应，点火成功。点火过程中气氨没有放空量，既可降低生产成本，又不会造成环境污染。
3 稀硝酸装置试运行情况及问题解决
3.1 稀硝酸装置试运行情况
白银新天稀硝酸装置试生产期间，氧化炉第一套铂网设计使用周期（使用寿命）为100 d，2013年6月28日系统投料开车以来，受下游浓硝酸装置产品市场方面的影响，稀硝酸装置开停车频繁，至2016年3月15日，期间开停车达到20次，稀硝酸装置始终没有进行72 h满负荷运行考核，只是在2013年8月16日停车前进行了加负荷考验，四合一机组转速由开车初期的8 630 r/min提高至9 040 r/min，稀硝酸装置负荷由75%加至85%。
试运行期间，四合一机组主要运行参数见表1，稀硝酸装置主要工艺运行参数见表2。可以看出，试运行期间四合一机组和稀硝酸装置主要运行参数均在指标范围内，符合设计指标要求。
3.2 试运行期间出现的问题及应对
更多内容详见《中氮肥》2021年第5期