两钠装置技改小结_工程技改安全小结
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华泰公司两钠装置技改小结
安徽华泰化学工业有限公司
我公司原系上海“小三线”军工企业，拥有一套年产1万吨“常压法”稀硝酸装置，军转民移交给地方后投入运营至今。公司经过十多年的改革和发展，中途又新添置了一套年产4万吨“低压法”稀硝酸生产装置。由于这两种工艺较为落后，尾气中含有大量的NOX气体排入大气，污染了周边环境，破坏了生态平衡，影响了人体健康。针对此情况，公司在2003年初决定对硝酸尾气进行治理。
一、治理方案及建设规模
1、治理方案的选择。目前国内硝酸尾气处理的主要方法有催化还原法和碱液吸收法两种。催化还原法是用氨或天然气、氢气、一氧化碳等作为还原气体，采用贵金属催化剂将尾气中的NOX还原为氮气，该法多用于中压法和综合法硝酸生产装置（尾气有较高压力），特点是转化率高，经处理的尾气NOX含量可达到200ppm以下，但处理的成本高（耗氨或天然气等）。我公司的硝酸尾气压力相对较低，因此不能采用催化还原法工艺。
碱液吸收法是采用碱液（碳酸钠溶液）在塔内对尾气中NOX进行吸收，付产硝酸钠和亚硝酸钠，经吸收后的尾气NOX含量也能达到国家规定的排放标准，此工艺在其他厂家得到应用，经济效益和环保效益明显，属成熟的工艺。该法工艺流程简单，效果明显，同时付产两钠产品，因此我公司拟采用碱液吸收法工艺处理硝酸尾气。
2、工艺流程简述。硝酸尾气先进入预转化塔，调节气体组分并分离尾气中夹带的酸雾，然后进入两个串联的碱液吸收塔，在塔内与塔顶喷淋的碱液（23%）逆流接触，尾气中NO、NO2与碱液反应生成亚硝酸钠和硝酸钠溶液，简称中和液，其反应式为：
NO+NO2+Na2CO3=2 NaNO2+CO2 2 NO2+Na2CO3= NaNO2+ NaNO3+CO2从碱吸收塔出来的尾气经尾气排放筒（高度72米）排放。吸收所得的中和液（含亚硝酸钠、硝酸钠）经蒸发、结晶、分离得亚硝酸钠产品，分离后的中和液（称母液）用稀硝酸进行转化，将其中的亚钠转化成硝酸钠，转化后的溶液经蒸发、结晶、分离得硝酸钠产品。
3、建设规模。两套稀硝酸装置的尾气排放总量约为26000NM3/h其中NOX含量在1.1-1.3%（质量百分比），经测算，两钠装置的建设规模定位在1万吨/年（亚硝酸钠6000吨，硝酸钠4000吨）。
二、项目实施情况介绍
2003年元月，项目正式立项，委托山东规划设计院对项目进行技术论证，并提出实施方案；2003年5月两钠项目正式开始进入施工阶段，到2004年4月工程安装完毕；5月系统并网投入试生产，一次试车成功并出合格产品，硝酸尾气（800ppm以下）达标排放。
三、两钠装置特点介绍
1、装置增设了预转化塔，提高亚硝酸钠产量。利用亚钠母液作为循环液，吸收来自稀硝系统的尾气，在塔内将尾气带入的酸雾滴进行转化，循环使用，饱和后再回到硝酸钠母液槽。使得进入吸收塔的尾气不再含有稀酸雾，目的是提高中和液的比例。装置运行后亚硝酸钠与硝酸钠的产出比达到设计要求。近年来市场上亚硝酸钠的吨位价格比硝酸钠要高出300元左右，但硝酸钠的单位制造成本却比亚硝酸钠要高出70元左右，因此提高中和液比例，对多产亚硝酸钠，优化系统生产，扩大经济效益是有利的。
2、选用双效蒸发工艺，提高蒸汽利用率。装置选用浓硝蒸汽尾气经膨胀后的0.3Mpa对中和液进行蒸发，不足的部分由低压蒸汽进行补充，蒸汽消耗量高。使用双效蒸发工艺，可利用蒸发蒸汽冷凝液的余热来预热进入蒸发器的料液，进一步提高热效率。
3、增大吸收塔碱液循环量，增强吸收效果。一是将吸收塔循环泵的填料密封改为机械密封，减少泄漏量；二是加大泵进出口管道的直径，减小管道阻力；三是控制吸收塔内碱液喷淋密度在10-12m3/m2h，以提高吸收率。
4、在吸收塔内通入蒸汽，解决了碱液结晶堵塞问题。碱吸收塔为填料塔，当冬季气温低时，由于循环碱液温度偏低，易出现结晶造成堵塔现象，我们采取了在吸收塔内适当位置配制直接蒸汽管线，并用蒸汽伴热碱液管道，这样提高了碱液循环温度，并定期清洗吸收塔内填料层，使吸收工作正常进行。
5、为防止母液结晶，增设热水置换管线。因母液的温度和浓度高，进入管线后，温度降低，易结晶，堵塞管道。因此在亚钠母液槽和硝钠母液槽出口管上增设热水置换管线，同时将热水管路改为循环管路，合理调配工艺岗位（转化、结晶、分离）和溶碱岗位的用水，防止管道结晶堵塞。
6、结晶机轴封设计为气封，降低结晶机的转速。原设计为填料密封，作用一段时间后即出现泄漏现象，改为气封后，杜绝了结晶机内料液从轴封处漏料的现象，从而降低了消耗也改善了操作环境；增大结晶机传动皮带轮直径，将结晶机的转速由原来的40转/分降为20转/分，延长了结晶机绞龙的作用寿命，避免料液飞溅到槽外造成浪费和烧伤人员。
7、解决溶碱用水问题。设计溶碱用水是本装置的二次蒸汽冷凝液，由于温度较高，加部分自来水到一定温度将固态粉状碳酸钠进行溶解，由于自来水没有经过处理，水中杂质进入系统，造成产品质量下降，蒸发器使用一段时间后，内部结垢严重，影响蒸发效果，蒸汽消耗量上升。针对这种情况，进一步降低二次蒸汽冷凝液的温度，或者向系统加部分软化水。改进后，产品质量和蒸汽消耗转入正常。
四、目前两钠装置仍存在的问题及改进建议
1、转化终了酸度和再中和碱液在操作中用PH试纸或化学试剂分析，误差大，手续繁锁。可以考虑使用酸度计，自动监测转化终了的液体酸度和再中和液碱度，这样不仅能保证工艺平衡也简便了操作，减轻了工人的劳动强度。
2、现结晶采用机械式间歇结晶器，由于间断操作，又受到冷却面积的限制，无法控制过饱和度，产品结晶颗粒仅为0.1-0.2mm，特别在亚钠结晶操作中由于传热不均匀，难免在局部区域因过冷析出硝钠结晶而影响亚钠的产品质量。而且这种结晶器对蒸发后原料液的显热和结晶热都不能利用。可采用国内较为先进的OSIO真空结晶器，从而降低能耗和适应两钠大批量生产。
3、从结晶机到离心机出来的成品硝酸钠和亚硝酸钠温度比较高，包装后易产生结块现象。成品工序须增加栈桥皮带，使两钠成品物料降低温度和水份后再进行包装，减少结块的发生。
五、结束语。硝酸尾气得到有效治理，两钠是效益产品，装置从投产到现在经过一些必要的工艺、设备改进和完善，系统得到了进一步稳定，产品质量也大为提高。但该装置作为环保项目，在吸收、蒸发、结晶、分离、转化等工序仍存在诸多缺陷，应在资金和条件允许的情况下逐步加以解决，采用新技术、新工艺，使我公司两钠装置更趋完善合理。
