陈志强
新疆天利高新石化股份有限公司己二酸厂 新疆独山子 833600
摘要：本文以天利高新己二酸厂10.5万吨硝酸装置为模型简要叙述了70年代GP双加压法硝酸工艺设计上的不足及操作要点，通过优化操作，在无法实施设备改造的前提下，减缓了因设计不足造成的设备损坏或生产事故。
关键词：GP 双加压法 硝酸 问题
0引 言
近几年来，我国硝酸工业进入高速发展期，总产量每年以高于18%的速度增长，新增装置的技术含量提高，装置规模增大，酸浓度提高，新技术得到广泛地应用。新增加的装置主要以双加压法为主，双加压法硝酸装置以总产量大、单机规模大、能耗低、综合经济指标优等特点，已成为我国硝酸发展的主力和今后发展的方向。在我国已经投产和正在设计安装的29套双加压法生产装置中，GP的双加压法生产工艺为25套，伍德工艺为2套，凯米特工艺为2套。因此，我国的双加压法硝酸工艺现以GP双加压法硝酸工艺为主体。然而在实际生产运行过程中我们也可以发现，GP工艺在工艺设计上也存在一些问题，本文主要针对新疆天利高新己二酸厂硝酸装置生产过程中存在的问题进行阐述，通过优化部分操作，达到装置平稳安全运行的目的。
1 70年代GP工艺生产过程中出现的主要问题
（1）在70年代GP双加压法硝酸生产工艺中，氧化炉-废热锅炉采用巴布考克锅炉型式，此种锅炉相对于拉芒特锅炉过热段盘管布置在铂网下方，受热气流影响较大，特别是开停工过程中，热应力变化对盘管造成很大损伤，盘管泄露甚至爆管事故在同类装置中时有发生。天脊集团900吨/天硝酸装置过热段盘管曾出现一年内多次泄露现象。
（2）废热锅炉盘管当出现炉管内断流或流量偏低时，受热气流影响温度上升较快，对过热段盘管损伤较大，操作不当就可能存在爆管事故或应力拉伤出现泄露。
（3）触媒框易出现变形损坏。该氧化炉触媒框受热应力影响，在使用过程中极易出现变形甚至损坏。触媒框变形后，其密封效果下降，后续系统铵盐升高，影响工艺安全。天利高新硝酸装置触媒筐在2010出现触媒筐底部部分焊点脱焊现象。2011年8月份出现触媒筐隔热垫破损，因该触媒筐材为310S，焊接后需进行热处理，焊接条件苛刻，故2011年8月份隔热垫破损后，未进行修复。2012年10月份触媒筐出现严重变形，触媒筐密封面严重部位出现约10°夹角，触媒筐与氧化炉中间陶瓷纤维带无法起到密封作用，出现间断缺失现象，造成后续系统铵盐升高，且触媒筐变形后造成其中一根温度计套管“上翘”，对铂网造成一定伤害，同时也影响铂网活性。
（4）GP工艺排氯线在冬季运行过程中频繁出现腐蚀泄露现象。天利高新硝酸装置排氯操作主要集中在7-14层塔板。2010年冬季伴热系统投用后开始，多次出现泄露现象。泄露主要集中在7、8、9层高浓度酸管线。天利高新排氯线伴热系统采用0.5MPa低压蒸汽，供汽温度160-180℃。排氯线材质为00Gr19Ni10（与0Gr18Ni9腐蚀数据相同），排氯线伴热线与排氯线采用捆绑方式固定。通过对拆除管线腐蚀情况进行分析，造成腐蚀的主要原因是部分排氯线与高温伴热线接触后，造成排氯线内硝酸温度升高甚至产生相变气化现象，造成对排氯线腐蚀速率加快。据了解，辽阳化纤11.6万吨/年硝酸装置排氯线同样存在腐蚀泄露现象，采用定期更换排氯线加以预防和处理。
2 处理措施
（1）为了避免出现废热锅炉爆管、泄露事故，在正常生产过程中，对于锅炉水流量要保持在240m3/h以上。该工艺为防止出现爆管事故，设计3套联锁系统，其一为锅炉水循环泵同停联锁，其二为锅炉水流量低联锁，其三为汽包液位低联锁。在生产中要确保所有联锁处于投用状态。目前国内因仪表故障率较高，联锁投用率均处于较低水平。建议将所有联锁系统投用，保证锅炉水流量偏低后工艺能及时停车，防止爆管事故发生。锅炉水流量是否稳定，决定着废热锅炉盘管寿命。在开工过程中，氧化炉点火前，因点火前后锅炉水温度有偏差，故需将锅炉水流量适当调大，一般点火前维持在270-280m3/h左右即可。这样在点火后或氧化炉升温过程中，可以防止废热锅炉盘管温度变化太快造成的损伤。
（2）因过热段操作过程中主要存在于开停工阶段，在开工过程中，氧化炉点火前，通过过热段预热阀调整过热段流量控制在6t/h以上，点火后成功后可立即打开汽包出口阀，随着氧化炉温度上升，过热段蒸汽流量逐渐上涨，可缓慢关闭过热段预热阀，维持过热段流量稳定上升，切不可迅速关闭过热段预热阀，防止出现短暂流量缺失或断流现象。停工过程中，如外界有高压蒸汽待用，可提前将机组高压蒸汽切换至外界高压蒸汽。停工后缓慢开大过热段预热阀，氧化炉降温过程中控制过热段流量不低于6t/h，防止氧化炉降温时，预热造成过热段盘管热应力损坏或泄漏。
（3）因触媒筐采购周期较长，采取增加陶瓷纤维袋宽度并用触媒筐螺栓固定等方式，防止生产过程陶瓷纤维袋“部分缺失”现象，并在陶瓷纤维袋上增加陶瓷纤维棉，以保证密封效果，同时对触媒筐螺栓孔用陶瓷纤维棉进行了封堵，这样可以有效降低后续系统铵盐含量。据了解，辽阳化纤11.6万吨/年硝酸装置2011年一直维持在20mg/L左右，华阳迪尔硝酸厂2011年也维持在20mg/L左右，新疆化肥厂新建10万吨硝酸装置2012年6月份开工后一直在100～200mg/L之间，2012年11月份上升至500mg/L以上，严重影响了工艺安全。通过实际运行情况来看，天利高新硝酸装置通过这一改动后，铵盐含量控制明显较好，实际分析值基本维持在5mg/L以下，达到了预期的处理效果。触媒框安装如下图所示：
（4）根据产生腐蚀泄露的原因，天利高新己二酸厂拟采用集中伴热方式替换原有的单独伴热方式，即采用整体伴热箱为排氯线集中供热，避免排氯线与伴热线直接接触。因现场条件限制，施工难度大，该方案未实施。根据现场施工条件，2011年8月份对排氯线伴热线进行了改造，由原有6根伴热供热降低为3根伴热供热，并改变了伴热形式，采用轻伴热替代原有的重伴热，在伴热线与排氯线之间增加隔离层，防止排氯线内稀酸温度升高，加速排氯线腐蚀速度。经过2011-2017年冬季实际运行情况来看，没有出现排氯线腐蚀泄露现象，达到了预期的目的，减少了不必要的被动停工次数。
３ 小结
随着国内硝酸工业的发展，双加压法生产工艺在国内得到了推广，经过近几年的生产验证，也得到了国内硝酸行业的认可。但硝酸工业生产技术的成长却远远滞后于其在国内发展壮大的脚步。这也正是我国已演变成硝酸生产大国，却不是硝酸生产强国的原因。70年代GP双加压法生产工艺在国内硝酸生产中仍占有主导地位，虽然存在诸多的缺憾与不足，但其发展壮大仅仅只有十几年时间，新工艺的替代是一个漫长的过程，我们只有在发展的道路上，积极消化吸收，精细操作，不断进取，才能规避其设计不足，达到“扬长补短”的效果.
论文作者:陈志强
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/4
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