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工艺专业主任
硝酸装置尾气治理环保项目设计? 1 装置现状 泸天化股份有限公司硝酸车间常压生产装置(以下简称硝区Ⅰ硝装置)属常压综合法生产工艺,于1976年投产,该工艺由于设计落后,尾气排放浓度高,能耗高,虽然经过多次技改,较大的减少了尾气排放,但也仅在接近目前国家允许排放标准的高限运行(NOx含量800 mg/m3左右)。同时,该装置的关键设备氧化氮(DMG)压缩机于1985年投入运行至今已达20年,由于在强腐蚀介质下工作,设备腐蚀严重,压缩机壳体多处腐蚀,特别是2004年4月转子叶轮破裂及2005年2月转子机械失效,两次事故加重了对压缩机的损害,虽然经过修复基本能满足生产运行要求,但目前压缩机组是带病运行,且几乎无任何备件(如新订备件,费用需300~400万元)。 1.1 DMG压缩机生产能力 硝区Ⅰ硝装置生产能力为年产浓硝酸40000 t,经1985年、1987年、1991年3次技术改造其综合生产能力最高达180 t/d。鉴于目前国家环保政策力度加大及市场需求,硝区Ⅰ硝装置应尽量生产浓硝酸,但由于DMG压缩机设备腐蚀严重,不能满足生产正常运行的需要,制约了装置生产潜力的发挥。 1.2 工艺技术陈旧,严重影响尾气排放浓度 工艺技术陈旧和吸收操作压力低致使硝酸尾气排放浓度有时高达3080 mg/m3,超过国家排放标准,严重加剧了环境污染。 1.3 机组老化影响安全生产,增加修理费用 硝区Ⅰ硝装置DMG压缩机设备腐蚀严重,壳体多处腐蚀造成劳动强度大、检修费用高,不能保证装置的长周期稳定运行。 为了彻底解决硝区Ⅰ硝装置尾气排放浓度问题,达到清洁生产、保护环境的目的,同时解决压缩机腐蚀严重、设备老化问题,决定对硝区Ⅰ硝装置进行环保节能技改。 2 氨催化还原法原理 稀硝酸生产过程中的尾气治理方法很多,归纳起来可在工艺上应用的主要有3种:化学吸收法、变压吸附法及氨催化还原法。氨催化还原法流程简单,操作方便,治理较彻底,在国内外广泛应用。经过充分论证,选择氨催化还原法对硝区Ⅰ硝装置尾气进行治理。 在尾气中,与NOx成一定比例加入适量的氨,在以Al2O3为载体的含有10%CuO-CrO非 贵金属催化剂 的作用下,于240~270 ℃温度下氨与氧化氮反应,还原为氮气和水,主要反应为: 8NH3+6NO2=7N2+12H2O+Q 4NH3+6NO=5N2+6H2O+Q 4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O+Q 从国内多个厂家的实践证明,此法能将尾气中的NOx含量降到300 mg/m3以下,对消除硝酸尾气造成的环境污染有良好的性能。 3 工艺流程设计 硝区Ⅰ硝装置是一套综合法生产稀硝酸装置,即常压状态氧化、加压0.3 MPa状态下吸收。本技改项目方案拟以1台NOx压缩机替代现有的DMG压缩机,另外为满足环保要求新增加1套尾气处理装置,使尾气处理后的NOx排放浓度<200 mg/m3。由于新增加NOx压缩机没有中间冷却器,工艺气出口温度比原来升高了100 ℃,因此原有的氧化器、尾气预热器不能满足要求,需要更换氧化器、尾气预热器以满足技改后Ⅰ硝装置的正常运行。根据Ⅰ硝装置的具体情况,设计了如下工艺流程,见图1。 由气体冷却洗涤冷却器来的NOx进入压缩机进行压缩,出压缩机的工艺气NOx(0.3 MPa、269 ℃)进入氧化器,工艺气在氧化器中发生氧化放热反应,工艺气温度上升至319 ℃进入尾气预热器与尾气进行换热,冷却后的工艺气(116 ℃)经过水冷器冷却至50 ℃再进入氧化吸收塔。尾气(10 ℃)经尾气预热器预热,温度升至260 ℃,补充少量气氨后进入氨还原反应器,在催化剂的催化下反应,使尾气中的NOx降至200 mg/m3以下。出氨还原反应器的尾气进入尾气压缩机回收能量,温度降至120 ℃左右后排入大气。 4 主要技术问题的确定 4.1 催化剂的选型 需要的氨还原催化剂RN3O2由中国科学院兰州化学物理研究所提供,数量4t,可使用4年。该催化剂催化性能良好,且价格合适,可节省投资。 RN3O2催化剂活性组分为Cu5Cr2O5,载体为Al2O3)堆比重约0.76kg/L,颗粒φ3~5mm,孔隙率54%~65%,比表面1.45~1.55m2/g,转化率90%,活性温度250~350 ℃,超过350 ℃,则副反应增大,氨耗大,催化剂活性易衰退。 4.2 压缩机的选型 选用陕西鼓风机厂生产的E71-5型离心式压缩机,主要设计技术参数:流量30200 m3/h,进口压力0.925 MPa,进口温度60 ℃,出口压力0.4 MPa,出口温度269 ℃,介质为NOx混合气。电动机型号YKS630-4,轴功率2520 kW,转速6905 r/min,电机功率2300 kW,电压6 kV。 更换后的NOx压缩机利用目前国内先进的三元流转子和尾气透平压缩机,既提高了压缩机的效率,又增加尾气压缩机回收的能量(约600~800 kW),降低了尾气排放浓度,从而达到节能目的。 4.3 氧化器出口温度确定 压缩机出口温度269 ℃,工艺气在管道和氧化器内继续氧化反应放出热量。先确定NOx停留时间为12.38s,经过计算后查表氧化度为0.47,确认氧化器出口温度319 ℃,温度上升50 ℃。 4.4 尾气换热器的设计 为了达到换热效果,尽量回收能量,采用2台换热器串联使用,结合场地情况,换热器采用立式U形管型式,换热器壳程分为两程,完全实现了逆流换热,提高了换热效率。 4.5 水冷器的利旧使用 由于新增NOx压缩机没有中间冷却器,因此原中冷器如不能得到利用,将被拆除。本着节约的精神,考虑利用原中间冷却器用于冷却工艺气。原设备中间冷却器为卧式 列管换热器 ,换热面积219 m2;设计压力:壳侧0.4 MPa,管侧0.8 MPa;设计温度:壳侧190 ℃、管侧80 ℃;材质为00Cr19Ni10。压力、温度和材质均满足要求,经过计算,换热面积能满足要求。此次利用旧设备节约了62万元,经济效益是明显的。 4.6 流程的优化 根据原有流程,经水冷器冷却后的工艺气进入氧化冷却塔继续冷却至50 ℃。由于水冷器的换热能力足够,能将工艺气冷至50 ℃,因此此次技改取消了氧化冷却塔,这样减少了阻力降。与原有装置比较,减少了大量一次水的消耗,经济效益非常可观。 4.7 热补偿问题 由于现有装置十分拥挤,工艺管道管径较大(DN600mm),温度较高(操作温度320 ℃),无法实现管道的自由补偿。经CAESARⅡ软件计算,在各管道的适当位置根据需要加了不同类型的 波纹补偿器 。 5 装置运行效果及结论 2007年7月,本装置投运一次开车成功。从运行效果看,由于压缩机出口温度增加11 ℃,导致氧化器出口温度和尾气预热器出口温度分别为331 ℃和130 ℃,比计算值增加了12 ℃和14 ℃,水冷器出口温度在50 ℃以下,说明各设计参数与实际运行值十分吻合,完全达到设计要求。从管道的运行情况看,膨胀节的选用十分合理。经过处理的尾气,NOx的浓度由原来的800 mg/m3降到了100 mg/m3以下,明显低于设计要求200 mg/m3及国家排放标准,收到明显的环境效益和社会效益。 装置投用后,回收能量用于膨胀机做功,减少了电的消耗,可节约电600 kW·h,每吨浓硝酸多消耗氨(氨还原处理尾气)6 kg。全年运行天数按300天计算,日均产酸量(100%HNO3)180 t,全年节约成本费用为153.24万元,经济效益明显。 查看更多 0个回答 . 4人已关注
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化肥产业“十二五”发展重点初定、氮肥企业数量减少到20 ...? 化肥产业“十二五”发展重点初定、氮肥企业数量减少到 200 家以下 中国化工报 2010-06-22 整合重组将成为重头戏,有竞争力的产能比重大幅提高 6 月 21 日 采访石油和化学工业规划院化肥处、中国石油和化学工业联合会中小企业工作委员会了解到,我国化肥产业“十二五”发展重点已初步确定,其中企业整合和重组将成为重中之重。计划到“十二五”末,氮肥企业数量减少到 200 家以下,磷肥企业数量减少到 150 家以下。 据石油和化学工业规划院化肥处介绍, 2005 ~ 2009 年,国内粮食连续 5 年稳产高产,我国化肥利用效率在逐步提高。据预测,“十二五”及 2020 年前的化肥需求还将有小幅增长,按粮食自给率 98% 测算,预计 2015 年化肥需求约 5100 万吨, 2020 年约 5300 万吨。 根据目前的初步规划,国内化肥行业未来 5 年的产量和产品结构目标是:氮肥、磷肥自给率保持 110% ~ 120% ,钾肥自给率 60% 以上,高浓度肥料维持合理比例。产业结构目标是: 2015 年,原料产地化肥产能比重提高到 70% 。能源产地,特别是具有能源优势的粮棉主产区实现尿素自给。云南、贵州、湖北、四川四省磷肥产能比重提高到 70% 。消费区域形成比较完善的复混肥料、缓控释肥料和掺混肥料加工、集散、分销和使用服务体系。 技术装备发展目标是,氮肥工业:大型企业以天然气为原料的吨 合成氨 综合能耗降到 30 吉焦以下,以煤为原料的降到 50 吉焦以下;吨尿素氨耗降到 575 千克以下;原料本地化率达到 70% ,动力自给率达到 60% 。磷肥工业:磷资源加工利用率显著提高,磷石膏综合利用技术、氟回收利用技术进一步推广。钾肥工业: 氯化钾 生产技术不断提高,盐湖卤水制取 硫酸钾 技术进一步完善。钾矿伴生资源综合利用和难溶性钾资源利用技术有所突破并逐步推广。 “十二五”期间,我国将通过企业整合和重组,以及大型化肥基地建设,促进基础资源向优势企业集中。届时,氮肥企业数量减少到 200 家以下,大中型氮肥企业产能比重达到 80% 以上;磷肥企业数量减少到 150 家以下,大型磷肥企业产能比重达到 70% 以上。 3 ~ 4 家大型钾肥企业集团规模将进一步壮大。 此外,化肥工业经济效益将显著提高,资产利润率达到工业行业平均水平。化肥工业有竞争力的产能比重要从 40% 提高到 70% 。 据介绍,以上发展规划还将根据企业和行业的反馈意见进行进一步修订。 其实此规划问题和矛盾的地方不少:1 原料产地化肥产能比重提高到 70%,有点不切实际,这类地方是水资源少或江河上游处! 2 原料本地化率达到70%也是废话,一方面是前述原因不完全合理,其次要看运煤还是运尿素合算,当然前题是取消化肥优惠运价,最后其含义是否只指本省内! 3 综合能耗应该如何算? 4 企业数量减少是指单个企业还是指集团公司作为一个单位?希望大伙提出不同见解! 查看更多 0个回答 . 2人已关注
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简介
职业:上海河图工程股份有限公司 - 工艺专业主任
学校:湖南机电职业技术学院 - 经管生化系
地区:广东省
个人简介:真的猛士,敢于直面惨淡的人生,敢于正视淋漓的鲜血。查看更多
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