突突开孔陶瓷规整波纹填料在稀硝酸生产中的应用

2019-08-10 阅读：次

摘要:硝酸吸收塔内，用突突开孔陶瓷规整波纹填料替代散堆矩鞍环陶瓷填料，增加传质表面，提高理论塔板数和单塔吸收效率，从而将原有8座酸吸收塔吸收改为5座酸吸收塔吸收，降低了电能的消耗，增加了塔内空隙率，减少了气体流通阻力，不但降低了系统压力，节约能源，也为氮氧化物尾气治理装置的投用提供了。

公司有1套年产稀硝酸3万t的常压硝酸生产装置，系统压力为50 kPa0硝酸生产后未完全吸收的氮氧化物尾气一直以来都采用纯碱溶液吸收，再经亚硫酸氨溶液还原后达标排放，但还原后产生的废

水中存在硫酸鞍、亚硝酸钠和硝酸钠等混合物，该废水的处理一直是我公司一大难题。2016年公司决定取消亚硫酸鞍还原装置，在原碱吸收处理氮氧化物尾气的基础上,再增加1套低温常压氨催化还原装置来终治理氮氧化物尾气，让排放浓度达到排放标准。该尾气治理装置系统阻力达15 kPa,而稀硝酸生产系统阻力已达约38 kPa,罗茨鼓风机已经无法再为尾气治理装置提供必要的动力，为此降低整条线的阻力成为尾气治理技术改造的重要环节。

2016年底我公司将5座酸吸收塔内填料进行了改造，选用了突突开孔陶瓷规整波纹填料替代散堆矩鞍环陶瓷填料,提高单塔理论塔板数和吸收效率。

将原有8座酸吸收塔同时运转吸收，改为5座吸收塔运转吸收氮氧化物气体，另外3座塔酸泵停止运转，将内部填料清空作为空塔，在塔内对氮氧化物气体进行充分氧化，达到了既保证吸收总效率，又降低系统阻力的作用；既能为尾气治理装置提供动力，又能节约运行电费。该系统改造后，已平稳运行1年多，氮氧化物尾气排放质量浓度长期稳定在5~30 mg/m，之间，同时还每年为公司节省约138万元生产成本。

1.1工艺介绍

我公司采用升压50 kPa的罗茨鼓风机为硝酸生产系统提供清洁空气和动力，气氨与罗茨鼓风机送来的清洁空气在氧化炉内800七温度下,于钳网的催化作用下氧化成一氧化氮,高温一氧化氮气体经冷却降温至60七左右，在8座酸吸收塔内与补充的二次空气进行边氧化边吸收，生产出合格的稀硝酸产品。反应方程式如下：

2NO+O2=2NO,+Q

3NO2+H2O=2HNO3+NO+Q

在酸吸收系统中未被完全吸收的氮氧化物在碱吸收塔内被纯碱溶液吸收，发生如下反应：

NO2+NO+Na2CO3=2NaNO2+CO2

2NO2+Na2CO3=NaNO3+NaNO2+CO2

碱吸收塔排放出3 000 mg/m3左右的氮氧化物尾气在温度160七下，与氨反应催化还原成弘,达标后排入大气。

1.2酸吸收塔设备硝酸生产是由多组酸吸收塔串联而成，工艺气体自下而上通过酸吸收塔。其中NO?被自上而下的稀硝酸吸收，稀硝酸在过程中提高了浓度，同时把吸收时产生的热量传递给了水。图1给出了酸吸收塔设备简图。酸吸收塔是硝酸生产过程中的关键设备,其内部结构的先进性直接关系到硝酸生产的电耗及原材料的消耗。由于酸吸收塔内既进液间的传质过程，

又有气相中的氧化反应过程，因此酸吸收塔内部结构

大的空间让氧化反应有充足的时间。
1.3突突开孔陶瓷规整波纹填料
突突开孔陶瓷规整波纹填料是在陶瓷规整波纹填料的基础上改进而来。突突开孔陶瓷规整波纹填料是由许多个具备相同几何形状的填料单元组成，由相互平行叠加的波纹片组成的圆柱形。该填料瓷片表面呈突突状并开有小孔。该填料具有比表面积大、通量大、空隙率高、操作弹性大和低压降等特点，与散堆填料相比具高、压降低、处理量大、操作弹性大、持液量小和放大效果不明显的特点。就吸收效率而言，突突开孔陶瓷规整波纹填料比普通陶瓷波纹填料提升15%左右，比散堆矩鞍型、鲍尔环、陶瓷填料高3〜5倍。表1给出了我公司使用的突要做到既满足传质表面大的要求，同时又要满足有较突开孔陶瓷规整波纹填料的主要指标。
突突开孔陶瓷规整波纹填料在稀硝酸生产中的应用

改造内容及注意事项

2.1改造内容原酸吸收塔液体分布采用槽式分布器。该分布器液体分布比较粗放，液体淋降点不均匀。由于突突开孔陶瓷波纹规整填料横向自分布能力较弱，因此液体进入填料时的次分布尤为重要。我公司对塔内液体分布器进行了改造，采用非对称直立管式液体分布器,较好地控制了塔内液体淋降点密度，以满足突突开孔陶瓷规整波纹填料对液体分布的要求，

填料表面液体分布均匀。

公司将1号、2号、4号、6号和8号酸吸收塔内的原矩鞍型散堆填料换成250Y、350Y突突开孔陶瓷规整波纹填料，5座酸吸收塔换热器换热面积，清空3号、5号和7号塔内散堆填料，停止

3号、5号和7号酸泵的运行，然后分别对3号、5号和7号塔进行二次空气的补充，大大地增加了氧化空间及气体停留时间。

2.2改造注意事项

(1) 突突开孔陶瓷规整波纹填料易碎，在运输和安装中要轻拿、轻放，碎片进入管道堵塞通道，影响气液流动。填料安装时2层填料之间要求转动位置,相互压缝,气液走短路。

(2) 非对称直立管式分布器破口要保持同一高度，分布要均匀，一定要控制好分布器的水平度，确保液体均匀分布。

3改造后的效果

通过上述酸吸收系统设备、工艺及填料的改造后,有效地提高了酸吸收效率，节约了电能的消耗，降低了系统阻力，既可以让氮氧化物尾气治理装置顺利投用,又增加了硝酸的产量，并有效地减少了尾气治理用氨量。表2给出了改造前后主要经济指标的对比。

表2改造前后主要经济指标的对比
突突开孔陶瓷规整波纹填料在稀硝酸生产中的应用

就经济效益而言，公司停止运行3号、5号和7号酸泵,年节电41.76万kW-h,罗茨鼓风机电流下降50 A,共节电59.8万kW-h,节约生产成本47.8万元。系统改造后酸吸收塔提高了吸收效率，降低了

尾气排放量,全年可多生产648 t浓度42%硝酸，产生效益45.36万元。氮氧化物尾气排放值降低1 200mg/r",全年可减少尾气治理用氨量140.4 t,节约费用44.93万元。项目投入运行以来，全年可产生经济效益13&13万元。本次改造项目总投入226万元,2年内可收回全部投资。

4结论

通过本次技术改造发现，使用突突开孔陶瓷规整波纹填料代替散堆填料，用非对称直立管式液体分布器代替槽式分布器，以及对部分酸吸收塔二次空气补充量的合理分配，提高了吸收效率，降低了系统阻力，既能满足尾气治理设备所需的动力，使得尾气治理设备可以顺利开展投运，同时还能节约能源和原材料消耗为企业带来经济效益，是一项非常可靠的技改项目。

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