27万吨硝酸装置操作规程讲解
氨加工厂 A/0 27万吨硝酸装置工艺操作法
（试运行）
文件编号：
编写：氨加工编写组
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二OO九年五月
目录
第一章装置说明 (4)
第二章工艺原理 (4)
第三章工艺流程叙述 (5)
第四章设备说明 (10)
第一节设备一览表 (10)
第二节调节伐一览表 (14)
第五章工艺指标 (16)
第六章装置总开停车操作步 (27)
第七章中控岗位操作规程 (35)
第八章巡检岗位操作规程 (46)
第九章机组岗位操作规程 (55)
第十章安全技术知识 (71)
附表一：装置消耗定额
附表二：硝酸浓度、比重、温度对照表
附三：工艺流程图（PID）
第一章装置说明
27万吨/年硝酸装置位于解化氨加工厂原多孔硝铵装置区域，装置东邻807酸库，南邻硝铵栈桥，西邻硝铵仓库，北面为两钠硝盐厂房；装置在设计上，充分考虑工程的防火防爆特性，按照国家相关标准规范的要求，防爆区域内的电气设备，采用防爆型或隔爆型，建构筑物均采取避雷措施，对地电阻保证连接可靠；厂房通风良好，耐火等级达到要求，设有2个安全出口，装置区内各主、次干道可作为工程的急救通道。
27万吨/年双加压法硝酸装置是采用的是法国GP流程和德国MAN“四合一”机组，其生产能力为年产27万吨硝酸（以浓度为100%计），氨氧化压力为0.45MPa（绝压），吸收压力为 1.1MPa（绝压）。装置是以液氨为原料加工成硝酸，生产中的原料产品及中间产品均为易燃易爆火灾危险品或具有助燃性、强氧化性，与易燃物、还原剂接触能发生化学反应，甚至燃烧。按生产流程，设备布置为氨蒸发区、吸收区、氧化区、压缩区、开工酸区、汽包区等部分。
此套装置具有以下优点：
（回收前）。二氧化氮吸收率高1、氨氧化率高达96.6%，铂耗较低，为120mg/t100% HNO
3
达99.8%，硝酸浓度可达60%，尾气中NOx含量低于200PPm以下。
2、采用中温（360℃）尾气回收能量装置，使压缩机组的蒸汽透平和尾气透平之间经济匹配，与高温回收相比不必采用耐高温的尾气透平和尾气加热器，工作条件不苛刻，操作稳定可靠，尾气透平可回收约60%的压缩功率。
3、合理利用氨蒸发的冷量，制得18℃低温冷却水供吸收塔上部使用，已移走吸收反应热，有效降低尾气中NOx含量。
4、装置副产中压过热蒸汽(440℃、3.9 MPa)，除驱动蒸汽透平外，还可以外送13.5t/h，装置耗电量小，仅为11.8Kw/t100% HNO
。
3
5、采用DCS控制系统，使操作更加安全和方便。
硝酸是基础化工产品，是军工和民用工业的重要化工原料；目前，80%的稀硝酸被用于制造化学肥料，如硝酸铵、硝酸磷肥、硝酸钾等；另外，稀硝酸在染料、炸药、冶金等方面有着广泛的用途。
第二章 工艺原理
硝酸生产原料为：液氨、空气、水。
硝酸生产总反应式为： NH 3+202 = HNO 3 +H 2O 以氨为原料的硝酸生产，总体分为以下几个步骤： 一、氨的催化氧化：
氨空混合气在铂网上发生氧化反应生成一氧化氮： pt
4NH 3+502 = 4NO+6H 2O+907.28KJ （1）
副反应：
4NH 3+402 = 2N 2O+6H 2O+1104.9KJ （2） 4NH 3+302 = 2N 2+6H 2O+1269.09KJ （3）
由于氨氧化反应选择在铂合金催化剂作用下进行，使反应（1）的反应速度大大加快，从而阻止反应（2）（3）的进行，使氨氧化生成一氧化氮的氧化率在96%以上。 此外，还有其它副反应：
①当铂网温度过高时，产生氨的分解。 2NH 3 = N 2+3H 2 - 91.69KJ （4）
②当气体在铂网上较长时间接触时，可发生如下副反应： 2NO = N 2+O 2+180.618KJ （5） 4NH 3+6NO = 5N 2+6H 2O+1810.791KJ （6） 二、一氧化氮的氧化
氨氧化生成的一氧化氮继续氧化，便可得氮的高价氧化物NO 2、N 2O 3和N 2O 4。 2NO+O 2 = 2NO 2+112.6KJ （7） NO+NO 2 = N 2O 3+40.2KJ （8） 2NO 2 = N 2O 4+56.9KJ （9）
NO 氧化成NO 2与硝酸生产过程中的其它反应比较，是最慢的一个反应，该反应决定了全过程进行的速度。
上述（7）（8）（9）三个反应都是可逆放热反应，气体分子数减少；从热力学和动力学分析的结论表明，降低温度，增加压力有利于提高NO 氧化为NO 2的反应速度和氧化度。 三、二氧化氮吸收生成酸：
用水吸收氮氧化物的总反应式为：
3NO
2+H
2
O = 2HNO
3
+NO+136.2KJ （10）
该反应式表明，被水吸收的NO
2
只有2/3生成硝酸，其余1/3则转化为NO；故还必须
将吸收生成的NO继续氧化为NO
2。即整个吸收过程是NO
2
的吸收与NO的再氧化同时进行的。
由于吸收反应具有放热、气体分子数减少的特点，所以应尽量创造条件使吸收反应在低温和较高压力下进行，从而提高氮氧化物的吸收率。
四、成品酸的漂白：
在吸收系统中，低温、加压条件下有如下副反应发生：
2NO+HNO
3+H
2
O = 3HNO
2
+96.3KJ （11）
NO+NO
2+H
2
O = 2HNO
2
+37.68KJ （12）
必须把亚硝酸从成品酸中除去，防止在硝铵生产中生成具有危险性的亚硝酸盐。我们通过向漂白塔中加入热空气，与酸逆流接触，进行气提脱硝，将酸漂白，使反应（11）（12）逆向进行来完成。
第三章工艺流程叙述
1、氨空混合气的制备
压力为0.8-1.2 MPa（G-表压）液氨被送入氨蒸发器（C31001A/B）中蒸发为气氨。其中约80%的液氨在A 台被循环于A台蒸发器和吸收塔冷却器（C31013）上部之间的闭路循环水所蒸发；约20%的液氨在B台中用来自高压反应水冷器（C31011）的冷却水所蒸发，使用PIC-31001将蒸发压力控制在0.52MPa（G）
约1.8m3/h的液体连续的用手操器HC31001控制，从C31001A引至C31001B，并通过就地调节将积存在C31001B的水分、油等排至辅助氨蒸发器（C31002），用低压蒸汽蒸发，回收气氨。残留物则间断排至排油罐（Y31009）中移出。C31001A/B出口气氨送入氨过热器（C31003），用低压蒸汽加热，气氨温度由TRCA-31022控制。
气氨在进入氨空混合器（L31001）前，先经过滤器（Y31001）过滤净化。
空气经消音器（Y31011）、空气过滤器（Y31002）三级净化后，进入空压机（J31012），经压缩后分一次空气和二次空气两路。一次空气经FR31003（流量计）送入氨空混合器（L31001）与气氨混合；二次空气去漂白塔脱硝。
2、氨的氧化
氨空混合气在约217℃下进入氧化炉（D31001A/B）中发生氧化反应生成NO气体并放
出热量，热气流经蒸汽过热器（C31006A/B）和废热锅炉（C31005A/B），被回收部分热量，
NO温度降至约400℃。
3、NO的氧化和NO
2
的吸收
离开氧化炉的NO气体，进入高温气-气换热器（C31007）、省煤器（C31008）、低压反
应水冷凝器（C31009）开始氧化，生成NO
2
和少量的稀酸（约34%）。酸、气混合物又经过氧化氮气体分离器（Y31006）分离出稀酸后，与来自漂白塔（E31002）的二次空气混合，进入氧化氮压缩机（J31013），加压到1.01 MPa（G），进入尾气预热器（C31010）、高压反应水冷器（C31011），最终进入吸收塔（E31001）底部。
在吸收塔32层塔板上，[N
2O]
2
被水吸收成硝酸。吸收塔所需工艺水由工艺水泵
（J31003A/B）提供。吸收塔底的成品酸（58%-60%）在LICV-31008控制下进漂白塔（E31002）
脱硝后，经酸冷器（C31014）冷却到50℃以下，最终送入14米成品酸槽中（60%）。
若硝铵需要把硝酸稀释，则把漂白塔引出来的60%硝酸，送到混酸冷却器（C31010），用水（硝铵工艺冷凝液）稀释到需要浓度后，送入807酸槽。
NO
X
分离器分离出的稀酸，经稀酸泵（J31004A/B）送至吸收塔（E31001）的5-8层塔
板上，用来吸收NO
2
气。
开工阶段，存入开工酸槽（F31003）的不合格酸，经开工酸泵（J31005）送入吸收塔上回收。
4、脱硝
来自吸收塔（E31001）的成品酸送至漂白塔（E31002）塔板上，用从空压机出来的二次空气逆流接触提出溶解在硝酸中的亚硝气，完成漂白过程。
二次空气经二次空气冷却器（C31012）冷却后从下部进入漂白塔，从漂白塔顶部出来
后被送至NO
X 压缩机（J31013）入口，和NO
X
分离器（Y31006）分离出来的NO
X
气混合，进
入NO
X
压缩机中被加压。
5、尾气
从吸收塔（E-31001）顶部出来的尾气，经尾气分离器（Y31007），二次空气冷却器（C31012），尾气预热器（C31010）和高温气-气换热器（C31007），加热到360℃后进入尾气膨胀机（J31014）中膨胀做功回收能量，后经排气筒（Y31010）排放大气中。
6、蒸汽及冷凝液系统
脱盐水送入除氧器（Y31008）进行热力除氧后，由锅炉给水泵（J31001A/B）经省煤器（C31008）预热后送入汽包中（Y31003）。
锅炉循环升压泵（J31002A/B）使锅炉水在汽包和废热锅炉间循环，生成压力为4.0MPa
（G）饱和蒸汽。
来自汽包的饱和蒸汽，经喷水减温器（Y31018A/B）后进入蒸汽过热器（C31006A/B）中过热，再经过蒸汽分离器（Y31004）除雾后，大部分用于蒸汽透平（J31011）做功，多余的输出界区。
从蒸汽透平出来的乏汽，经蒸汽冷凝器（C31016）收集在热水井中，用冷凝液泵（J31020A/B）抽出，经喷射冷凝器（C31017）冷却后返回除氧器（Y31008）回收。
各换热器中来的蒸汽冷凝液，集中回收到除氧器中。
J31016A/B加药泵将Na
3PO
4
溶液送入汽包（Y31003）中，用来控制锅炉水质。
7、排酸
所有换热器、分离器及取样装置排出的酸都收集在排酸槽（F31002）中，并用排酸泵（J31009）送到NOx分离器中。
其他各处的排酸：如来自硝酸界区的酸水都收集在中和槽中，用CaCO
3
中和，然后溢流到下水管排出界区。
8、冷却水系统
工艺采用两种冷却水系统：一种是工艺过程的闭路循环水系统，另一种是从界区外来的循环冷却水。
闭路循环系统是由A台氨蒸发器（C31001A），吸收塔上部冷却水（9-26层），循环水升压泵（J31006A/B），补充循环水泵（J31008A/B）和补充循环水槽（F31001）组成。闭路循环水在C31001A蒸发器中，由22.5℃冷却到18℃以后，将其送到吸收塔冷却器，用来移走吸收反应热。
从界区外来的循环冷却水，分别进入蒸汽冷凝器（C31006），低压反应水冷凝器（C31009），吸收塔冷下部却水器（E31001），排污冷却器（C31015），高压反应水冷却器（C31011），B台蒸发器（C31001B）及泵轴承、取样冷却器等换热后，返回界区。
第四章设备说明
第一节设备一览表
一、非标设备
第二节调节伐一览表一、工艺部分
二、机组部分
注：
被调参数：F=流量、T=温度、L=液位、S=转速、P=压力、H=手动、PDI=压差动作形式：FC=气开、FO=气关；
功能：I=指示、C=调节、R =记录、A=报警、S=联锁、
V=阀门、Q=累积、
阀门调节：MAN=手动调节 AUTO=自动调节
第五章工艺指标
一、主要控制指标
氨空混合气中氨浓度 9.35—9.75 %
氧化炉温度 850—875 ℃
成品酸浓度 58—60 %
含量≤100 mg/kg
成品酸中HNO
2
含量≤200 PPm
尾气中NO
X
尾气中O
含量 2.4—4.5 %
2
含量：＜3.0 mg/l
锅炉水中SiO
2
锅炉水pH 9.0—11
锅炉给水溶解氧含量＜15 μg/L
锅炉给水PH 8.0—9.5
二、技术操作参考指标
表1 工艺部分工艺指标
表2 机组部分设计工艺指标一览表
三、仪表报警联锁设定表
仪表报警联锁设定表
四．重要设计数据
1、液氨
纯度≥99.5 % 含水≤0.3 % 含油≤10 mg/l