27万吨硝酸装置操作规程.docx
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27万吨硝酸装置操作规程
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
审查：
审核：
审批：
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：
1、氨氧化率高达96.6%，铂耗较低，为120mg/t100%HNO3（回收前）。
二氧化氮吸收率高达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℃、3.9MPa），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%HNO3。
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：
NH3+202=HNO3+H2O
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
4NH3+502=4NO+6H2O+907.28KJ
（1）
副反应：
4NH3+402=2N2O+6H2O+1104.9KJ
（2）
4NH3+302=2N2+6H2O+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。
2NH3=N2+3H2-91.69KJ（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=N2+O2+180.618KJ（5）
4NH3+6NO=5N2+6H2O+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NO2、N2O3和N2O4。
2NO+O2=2NO2+112.6KJ（7）
NO+NO2=N2O3+40.2KJ（8）
2NO2=N2O4+56.9KJ（9）
NO氧化成NO2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NO2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：
3NO2+H2O=2HNO3+NO+136.2KJ（10）
该反应式表明，被水吸收的NO2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NO2。
即整个吸收过程是NO2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+HNO3+H2O=3HNO2+96.3KJ（11）
NO+NO2+H2O=2HNO2+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0.8-1.2MPa（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NO2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NO2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1.01MPa（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，[N2O]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。
NOX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NO2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NOX压缩机（J31013）入口，和NOX分离器（Y31006）分离出来的NOX气混合，进入NOX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Na3PO4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CaCO3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
序号
设备位号
设备名称
规格型号
数量
材料
1
D31001AB
氨氧化炉
φ4070×14H=6355.
氨氧化炉与蒸汽过热器及废热锅炉三位一体组成一套设备
2
20R
A213GrT22（管）
A210GrAl（管）
2
E31001
吸收塔
φ5200×58540
单溢流筛板塔塔板共32块在第1～26层塔板上,均设有水冷器
1
00Cr19Ni10
3
E31002
漂白塔
φ2300×9125单溢流筛板塔
塔板共4块顶部设有丝网除沫器
1
00Cr19Ni10
4
C31001A
NO.1氨蒸发器
φ1400/2000×8865
卧式列管换热器换热面积:
F=544m2列管:
φ25×2.0L=6000N=1187
1
16MnROCr18Ni9
5
C31001B
NO.2氨蒸发器
φ1400/2000×7669
卧式列管换热器换热面积:
F=431m2列管:
φ25×2.0L=4800N=1187
1
16MnR
6
C31002
氨辅助蒸发器
φ1000×3670列管:
φ25×3.5
立式蛇管加热器换热面积:
F=15m2列管:
φ25×3.5
1
20R
7
C31003
氨过热器
φ750×3714立式蛇管加热器
换热面积:
F=52m2列管:
φ19×2.0N=186
1
16MnR
8
C31005AB
废热锅炉
换热面积:
F=210m2
2
A213GrT22
A210GrA-120R
9
C31006AB
蒸汽过热器
壳体:
φ4070×14
换热面积:
F=97.8m2
1
0Cr18Ni10Ti
10
C31007
高温气-气换热器
φ2340×10794
卧式列管换热器换热面积:
F=1279m2列管:
φ32×2.0L=8200n=1594
1
0Cr18Ni10Ti
11
C31008
省煤器
φ1650×8694
卧式列管换热器换热面积:
F=974m2列管:
φ25×2.5L=5900n=2239
1
16MnR
00Cr19Ni10
12
C31009
低压反应水冷凝器
φ2100×14646
卧式列管换热器换热面积:
F=1780m2列管:
φ25×2.0L=11300n=2020
1
16MnR
0Cr18Ni10Ti
00Cr19Ni10
13
C31010
尾气预热器
φ2100×8757
立式列管换热器换热面积:
F=490m2列管:
φ25×1.5L=5100n=1290
1
00Cr19Ni10
TA2
14
C31011
高压反应水冷凝器
φ1420×11542
立式列管换热器换热积:
F=678m2列管:
φ25×2L=8100n=1086
1
20R
00Cr19Ni10
15
C31012
二次空气冷却器
φ1120×3797
列管换热器换热面积:
F=82.3m2列管:
φ25×2L=1600n=711
1
0Cr18Ni9
00Cr19Ni10
16
C31014
酸冷却器
φ700×3544
列管换热器换热面积:
F=57m2列管:
φ25×2L=2500n=304
1
00Cr19Ni10
17
C31015
排污冷却器
H=2750L=5789
套管换热器换热面积:
F=5.7m2列管:
φ57×5.0L=5300
1
Q235-A
20
18
SC31001
取样冷却器1
φ500×1690
蛇管换热器换热面积:
F=1.5m2
1
Q235-B
20
19
SC31002
取样冷却器2
φ300×1180
蛇管换热器换热面积:
F=0.4m2
1
Q235-B
0Cr18Ni10Ti
20
SC31003
取样冷却器3
φ350×1180
蛇管换热器换热面积:
F=0.4m2
1
Q235-B
0Cr18Ni9
21
SC31004
取样冷却器4
φ350×1105
蛇管换热器换热面积:
F=0.42m2
1
Q235-B
20
22
F31001
补充循环水槽
φ1800×2387
V=4.6m3
1
0Cr18Ni10Ti
23
F31002
排酸槽
φ2000×1000
V=3.14m3
1
00Cr19Ni10
24
F31003
开工酸槽
φ8000×4208
V=210m3
1
00Cr19Ni10
25
F31004
联胺溶解槽
φ650×1575
V=0.33m3
1
0Cr18Ni10Ti
26
F31005
磷酸钠溶解槽
φ650×1582
V=0.33m3换热面积:
F=0.37m2
1
0Cr18Ni10Ti
27
Y31001
氨过滤器
φ1200×3521
内设玻璃纤维管过滤元件
1
16MnR
0Cr18Ni10Ti
玻璃纤维管
28
Y31002
空气过滤器
1、第一级过滤器型式:
自动卷帘式空气过滤器，尺寸:
过滤面单元宽度1.7m,净高4.0m，并排数7个
2、第二级过滤器型式:
袋式过滤器
3、第三级过滤器型式:
袋式过滤器
1
CS+SS
29
Y31003
汽液分离器
φ1800×10494V=24.5m3
1
16MnR
30
Y31004
蒸汽分离器
φ800×2399V=0.4m3
1
15CrMoR
15CrMoR
31
Y31005
排污罐
φ2000×7720V=21.9m3
1
20R
32
Y31006
氧化氮分离器
φ1600×6266V=9.6m3
1
00Cr19Ni10
33
Y31007
尾气分离器
φ1300×4085V=3.63m3
1
00Cr19Ni10
34
Y31008
除氧器
φ2000×7720V=21.9m3
1
20R
35
Y31009
排油罐
φ600×1609V=0.28m3
1
Q235-A
36
Y31010
尾气排气筒
φ1600×70000
1
00Cr19Ni10
37
Y31011
空气入口消音器
φ15154×4000
共二级消音器
1
Q235-A.F
玻璃纤维
38
Y31012
蒸汽吹除消音器
φ778×1830
1
Q235A
玻璃纤维
39
Y31013
尾气消音器
φ1600×3000
1
00Cr18Ni10Ti
玻璃纤维
40
Y31018A
减温器
φ159×265
1
16Mn
41
Y31019
管道蒸汽分离器
φ476×2103
1
15CrMoR
15CrMo
42
Y31020
除雾液罐
φ450×1095V=0.13m3换热面积:
F=1.4m2
1
20R
00Cr19Ni10
43
Y31022
仪表空气分离罐
φ350×1360
1
44
L31001
空气-氨混合器
φ1200×3500
1
0Cr18Ni10Ti
45
C17601
混酸冷却器
工作介质：
硝酸
主体材料：
340L
1
二.定型设备
1
J31011
蒸汽透平
型式:
凝汽式
入口压力（Mpa）:
3.9
排出压力（Mpa）:
0.012（a）
1
组合件
2
J31012
空气压缩机
型式:
轴流式压缩机
风量:
151017Nm3/h（干气）
入口压力（MPa）:
0.09576（a）
排出压力（MPa）:
0.45（a）
1
组合件
3
J31013
氧化氮压缩机
型式:
离心式压缩机
风量:
99877Nm3/h（干气）
入口压力（MPa）:
0.40
排出压力（MPa）:
1.1（a）
1
组合件
4
J31014
尾气透平
型式:
冲动/反动式
风量:
124455Nm3/h（干气
入口压力（MPa）:
0.94
排出压力（MPa）:
0.00070（a）
1
组合件
5
油过滤器
型号：
707FM1625GS10DH3.5NS
额定流量：
3000L/min压力1.6MPa
过滤精度：
10чm通径：
DN100
滤芯型号：
QF9702GS10HXNS
2
6
事故油泵出口过滤器
型号：
707FM1613H26NB1H3.5FIS
额定流量：
1200L/min压力1.6MPa
过滤精度：
10чm通径：
DN65
滤芯型号：
QF9702FS10HXNS
1
7
润滑油冷却器
管程壳程
设计压力：
0.59MPa1.47MPa
工作压力：
0.45MPa1.14MPa
温度：
80℃65℃
介质：
水油
换热面积：
56*2m2=112m2
折流板间距：
196mm
2
8
V33102
润滑油箱
设计温度：
100℃
容积：
9.42m3
1
9
高位油箱
设计温度：
80℃
容积：
2.0m3
1
10
P33101AB
主油泵/备油泵
Q=51.66m3/h轴功率：
27.1kw
转速：
2900r/min压力：
1.5MPa
泵体型号：
SNH440R46U12.1W2
电机型号YB2-200L-2电流：
67.9A
电机功率：
37kw电压：
380V
2
11
P33103
事故油泵
Q=24.9m3/h轴功率：
5.74kw
转速：
2900r/min压力：
0.5MPa
泵体型号：
SNH210R4612.1W2
电机型号YB2-132S2-2电流：
14.9A
电机功率：
7.5kw电压：
380V
1
12
液压-囊式
蓄能器
型号：
NXQA-25/10-F-A
工作温度：
-10～+70℃
公称压力:
10MPa公称容积:
25L
工作介质:
46#汽轮机油
13
C31016
蒸汽冷凝器
管程壳程
设计压力：
0.75MPa0.2MPa
最高工作压力：
0.4MPa0.002mmHg
设计温度：
80℃130℃
工作介质:
冷却水蒸汽
换热面积：
750m2
折流板间距：
960mm
1
14
C31017
喷射冷凝器
壳程管程
设计压力：
0.1/-0.1MPa0.7MPa
最高工作压力：
0.07/F.VMPa0.6MPa
工作温度：
52℃45℃
设计温度：
80℃60℃
工作介质:
水蒸汽冷凝水
换热面积：
10/5m2
1
15
J31020AB
冷凝液泵
Q=54m3/h轴功率：
30kw
转速：
2950r/min
泵体型号：
6N6A
电机型号YB2-200L1-2
电流：
55.5/32.1A
电机功率：
30kw电压：
380/660V
2
16
J31001AB
锅炉给水泵
Q=85m3/hH=536mNPSHa=4.0m
轴功率:
180.8Kw转速:
2980r/min
泵体型号：
D685-67X8
电机型号Y355M1-2电流：
396A
电机功率：
220kw电压：
380V
2
组合件
17
J31002AB
锅炉水循环泵
Q=790m3/hH=58mNPSHa=4.0m
轴功率:
148.5kW
转速:
1480r/min
泵体型号：
300S58
电机型号Y315L2-4电流：
333A
电机功率：
185kw电压：
380V
2
组合件
18
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