我国硝酸工业生产技术新进展的研究

摘 要：我国硝酸（nitric acid）工业的生产起源与1935年，由于当的生产能力不足，硝酸的产量非常少。随着我国工业生产技术的发展，硝酸工业生产技术已经逐渐成熟。硝酸工业的成熟减少了工业对环境的污染程度，为我国可持续发展做出了贡献，且硝酸工业能够对现有资源进行合理的利用，促进了我国的经济发展。本文主要针对我国硝酸工业生产技术新进展展开研究和分析。

关键词：硝酸工业 生产技术 工业分析

硝酸工业经过了近百年的发展，已经逐渐成为了综合使用能源、技术成熟以及设计合理工业体系。1905年时，世界上第一家电弧法生产硝酸的工厂在挪威开展[1]。我国首次生产硝酸是在上海，当时使用的装置是7t/d。随着我国生产技术的进步，硝酸工业逐渐在太原、吉林以及兰州开展。我国在八十年代引进了27×104t/a双加压法装置，由此我国硝酸工业生产技术才得到了提升。

一、硝酸生产工艺的发展

我国硝酸工业主要采用的生产工艺为双加压法、常压发、高压法以及综合法等。上述几种工艺中的综合法以及常压法因为环境污染问题太过严重已经停用。而双加压法是继全中压法以及全高压法后优势最为明显的工艺生产方式。双加压法具有尾气中NOx含量低、氨耗较低、成品浓度高等优点，是目前应用最为广泛，工艺最为先进的技术。

1.双加压法

我国在1978年引进了双压法技术，为我国的硝酸工业生产技术提供了好良好的开端。我国在1996年，自己设计了双加压法硝酸装置，实现了技术国产化，大大推动了我国硝酸工业的发展。双加压法生产工业的特点为：

生产能耗低：与其他双加压法生产工艺氨耗低生产成本也较低。

氨的利用率较高：双加压法在氧化炉上方安置了特殊的气体分布器，设备两层设有多空挡板，能够消除涡流以及改变其流向的作用，能够通过多孔分布器使气体均匀分布，能够使氨氧化率能够达到97.6%，NOx的吸收率能够达到99.91%，氨的利用率为97.2%。

尾气透平衡能量回收率较高：双加压法能够通过氧化炉对出口的工艺气进行换热，促使进入膨胀机的温度能够提升至359°C以上，通过尾气在膨胀机中的膨胀作用，推动压缩机工作。

铂耗较少：双加压法的氨氧化压力处于0.55MPa以下时，因为压力提升导致气体漩涡夹带造成铂损失较少。氨氧化炉采用了专门气体分布器，能够使氨与空气混合的气体均匀的分布与铂网表面，减少了铂耗。

2.中压法

中压法是我国在二十世纪七十年代后投入使用的装置，其生产规模非常大，当时在黑化、兴平以及大庆等投入生产。在二十世纪九十年代后，设计了多种中压法硝酸装置，对中压法的生产硝酸的技术进行了改进。

3.高压法

我国投产的高压法硝酸装置一共有十几套。装置通常采用的压力氧化值为1.2MPa，压力酸吸收值为1.1MPa，但是高压法装置的铂耗较高且需要大量资金，已经被停用。

二、硝酸生产方法技术的进展

1.双加压法

双加压法自投入使用以来，为我国创造了很多经济效益。目前双加压法能够分为几种类型，国产化装置、国外“四合一”机组以及国外二手设备。

GP新双加压法是匈牙利在2007年4月投产的1500t/a硝酸装置。此工艺与我国的GP双加压法相比，有很多不同。例如，对硝酸在生产过程中出现的N2O，这种气体属于温室气体，会对环境造成一定的影响[2]。国外的GP新双加压法在设计时就融入了减排方案，能够有效的减少N2O的排放量，还能够为企业创造经济效益。除此之外，这种工艺采用的工程材料的耐温程度以及压力已经得到了明显的提升，降低了生成的成本。

国产化装置自投产以来，使用规模不断扩大，先后在河南、云南、安徽以及山东等地投入生产，但是在运用过程中也存在一定的缺陷。主要是氧化氮压缩机出口压力不能贴合设计的需求以及尾气的回收率低等。经过一定的改进，目前尾气中的NOx已经能够达到排放标准，且产生的蒸汽能够自给，还可向外输送蒸汽。

使用国外“四合一”机组的加压法生产硝酸，在运行的过程中出现了一系列的问题，但是我国针对这些问题已经提出了相应的解决措施。首先，吸收塔的开孔率得到了提升，从原先的10%提升至了15%，此外塔顶还设立了除沫器，有效的解决了带液问题。其次，将油的油泵与控制油泵进行组合，在出口管线上使用了自立式调节器，能够有效的将油按照不同的压力分为不同的等级，对油和控制油进行分离。

2.中压法

中压法硝酸装置是我国自己设计并制造的，压力设立为0.45MPa，主要采用的是“三合一”机组，即尾气透平机、汽轮机以及空压机为一体机组。随着中压法硝酸装置的应用范围不断扩大，为了更好的适应当今的生产需求，中压法对自身的技术做出了改进。

首先，硝酸吸收塔顶部运用液氨蒸发的方式，降低NOx出塔后的浓度，减少污染。且对于空气采用了三级净化的形式，对空气进行过滤，过滤的效果能够达到96%以上。

其次，快冷器采用的是新型的结构，能够达到冷却以及分离冷凝酸的效果。

第三，进酸吸收塔中的NOx气与漂白塔的二次空气进行混合后，可使用干法氧化或者湿法氧化法进行处理。

3.高压法

高压法的硝酸压力等级大约为0.7-1.2MPa，国外的公司在对高压硝酸生产工艺装置进行设计时，通常是将氧化以及吸收的程序控制在等压力0.7MPa下，具有的优势为尾气中含有的NOx低、运行稳定且投资成本较低等。我国引进了的国外先进的生产技术，生产能力得到了一定的提升。经过对自身技术的改革，例如将氨与混合气体的体积控制在12.5%内，将空气净化的形式转变为三级干式过滤的形式等，有效的减低了生产成本外，还减少了对环境的污染程度。除此之外，我国引进了外国二手设备，硝酸的生产能力得到了提升。但是由于我国一些生产设备闲置的时间较长，因此需要对这些设备进行调整。例如，将原装置中的尾气排放NOx的浓度大约为3999-9999mg/m3，对于尾气的处理方式也不符合我国的标准，要想重新投入使用，就要对设备进行改造[3]。改造的方式通常有氨催化还原法、延长吸收法以及冷冻降温法等。从总体上来说，二手设备运行故障较多，且零件不够齐全，因此一些设备是不能够投入使用的。

三、结语

我国是硝酸的主要生产地，随着发达国家产业政策的转移，使我国的硝酸工业得到了发展的机会。我国购买了大量的二手设备，促进了我国硝酸工业生产技术的发展。在引进国外二手设备的同时，我国对于自身的生产技术也进行了改进，且对原有的装置进行了改造，使这些生产设备能够重新投入生产。我国在关注硝酸生产的同时，要将污染严重以及能耗高的设备淘汰，以此保证我国硝酸工业的发展。

参考文献

[1] 于东霞，王小军，张琴琴，余文杰，张子琪，冯国庆，吴小涛. SUPCON JX-300XP DCS集散控制系统在稀、浓硝酸装置中的应用[J]. 内江科技. 2013（03）06-08.

[2] 魏再义，杨杰林，肖美云，刘云海，陈思燕，连小琴，宋昀锦. 工业尾气脱硝技术应用现状和研究[J]. 黑龙江科技信息. 2012（05）08-10.

[3] 锡秀屏，张洁琴，董晓华，华云飞，袁庆莲，周清利，沈居安. 亚硝酸钠、硝酸钠生产新技术在50kt/a生产装置设计中的应用和创新[J]. 中氮肥. 2009（01）01-03.