浓硝酸生产中酸性水的回收利用.docx

王晓丹，甄延明( 中国石油辽阳石化分公司111003)摘要 在硝镁法浓硝酸生产过程中会产生大量酸性水，其中大部分排入中和池，用碱中和达标后排放，损耗较大。针对这一问题，对装置进行了优化，合理回收利用酸性水代替吸收塔塔顶的工艺水。优化改造后，年节约 工艺水 10 64 kt，增产稀硝酸 1 290 20 t( 折质量分数 100% 硝酸 819 28 t) ，同时降低了中和碱耗量，尾气中氮氧 化物含量达标排放。关键词 浓硝酸 酸性水 回收利用recovery and utilization of acid water in production of concentrated nitric acidwang xiaodan，zhen yanming( petrochina liaoyang petrochemical company111003)abstractin the production of concentrated nitric acid by the magnesium nitrate process，a largequantity of acid water is produced，the majority of which is discharged to the neutralizing pond，and after neutralization with an alkali to the standard is then discharged，leading to a great loss to solve this problem，the unit is optimized，and the acid water is recovered rationally to replace the process water at the top of the absorption tower after optimization and renovation，10 64 kt of process water are saved annually，an additional production of 1 290 2 t of dilute nitric acid is achieved ( converted into 819 28 t of mass fraction 100% nitric acid ) ， the consumption of neutralization alkali is decreased，and the content of nitrogen oxides in the tail gas meets the standard for dischargekeywordsconcentrated nitric acidacid water recovery and utilization0前言中国石油辽阳石化分公司硝酸厂的浓硝酸生11 1酸性水产生的工艺流程塔尾水产生工艺流程 塔尾水产生工艺流程如图 1 所示。 来自罐区的稀硝酸由高位罐经流量 调 节 后，产技术主要采用目前比较成熟的硝镁法，在生产过程中会产生大量的酸性水，其中 1 0 t / h 的酸性水 被送入稀硝酸吸收塔的 第 16 18 层 塔 板 回 收 利 用，剩余的 3 5 t / h 左右的酸性水排入中和池，经中 和处理后排放，耗碱量大，排污费用高。而在稀硝 酸生产过程中，吸收塔内用于生产硝酸的主要是工 艺水。经分析并考虑酸性水浓度等因素，将剩余的 大量酸性水用来替换吸收用工艺水，不仅可回收利 用酸性水，减少酸性水的排放量和工艺水 的 使 用 量，而且可以降低耗碱量，有利于保护环境。进入混合分配器与浓硝酸镁按比例混合，然后进入硝酸浓 缩 塔 中 部。质 量 分 数 85% 90% 的 硝 酸蒸气在精馏段提浓后由塔顶进入漂白塔下部， 然后经浓硝酸冷凝器、汽液分离器进入分配酸封， 约 2 /3 的浓硝酸经回流酸封返回浓缩塔，作为回 流酸返回 精 馏 段; 约 1 /3 的浓硝酸经漂白酸封入 漂白塔脱除氮氧化物后进入成品酸冷却器，冷却后 的成品酸由管线送至罐区 。塔尾水喷射器为硝酸本文作者的联系方式: wxiaodan-ly petrochina com cn第 38 卷 第 4 期化肥工业2011 年 8 月部分酸性水称为镁尾水。2酸性水的回收利用2 1优化前运行情况由于稀硝酸与硝酸镁混合后在硝酸镁加热器 中加热蒸发，不能把全部的硝酸都蒸发出去，因此 稀硝酸镁中含有少量的硝酸( 一般含硝酸质量分 数为 0 1% ) ，在稀硝酸镁蒸发浓缩时变成酸性水 ( 含硝酸质量分数在 3% 5% ) ，而塔尾水含硝酸质量分数一般在 4% 10% 。这两部分混合后的 酸性水含硝酸质量分数在 3% 8% ，除一小部分 由酸性水泵送入稀硝酸吸收塔相应塔板回收利用 外，其余大部分先经预中和池用石子 ( 主 要 成 分 为碳酸钙) 初步中和，然后排入中和池用碱中和， 分析合格后排放。现国内许多生产企业采用此种 方法处理酸性水，不仅增加了消耗和处理费用，而 且污染了环境。2 2装置优化措施将浓硝酸装置产生的酸性水送入吸收塔塔顶 代替工艺水，装置优化改造结构如图 3 所示。1 稀硝酸高位槽 2 浓硝酸镁高位槽3 硝酸流量计4 硝酸镁流量计 5 混合分配器 6 浓缩塔 7 漂白塔8 硝酸冷凝器 9 汽液分离器 10 分配酸封 11 回流酸封12 漂白酸封 13 硝酸镁加热器 14 成品酸冷却器15 塔尾水罐 16 塔尾水喷射器 17 塔尾水循环泵图 1 塔尾水产生工艺流程 浓缩系统提供负压，并吸收出气液分离器的硝酸 蒸气而形成酸性水，即塔尾水。1 2镁尾水产生工艺流程镁尾水产生工艺流程见图 2。1 硝酸镁蒸发器 2 间接冷凝器 3 稀硝酸镁储罐4 稀硝酸镁泵 5 浓硝酸镁泵 6 浓硝酸镁储罐7 镁尾水罐 8 镁尾水喷射器 9 镁尾水循环泵图 2 镁尾水产生工艺流程稀硝酸镁储罐中的稀硝酸镁溶液经稀硝酸镁 泵送入硝酸镁蒸发器进行负压蒸发，浓缩后的浓 硝酸镁溶液流入浓硝酸镁储罐，经浓硝酸镁泵送 往浓硝酸镁高位槽循环使用。蒸发出的含酸蒸汽 进入间接冷凝器，冷凝液进入镁尾水罐并通过喷 射器循环使用，为硝酸镁蒸发系统提供负压; 未冷 凝气体经镁尾水喷射器吸收后进入镁尾水罐，这图 3 装置优化改造结构在酸性水泵的出口增加 1 条管线，与去吸收 塔塔顶的工艺水管线连接，并加装流量计和控制 阀，用以控制调节酸性水的流向和流量，实现酸性 水和工艺水之间的灵活切换。装置优化前，塔顶 第 32 层塔板进工艺水( 3 t / h 左右) ，塔中第 16 18 层塔板 进 酸 性 水 ( 1 t / h 左 右) 。装 置 优 化 后， 如果关闭阀门 a 和 b，塔顶第 32 层塔板进工艺水 改为进酸性水( 4 t / h 左右) 后，第 16 18 层塔板69第 38 卷 第 4 期化肥工业2011 年 8 月的酸浓度发生改变，第 16 18 层塔板不再进酸性水。这样，酸性水就被最大限度地回收到稀硝酸 装置中。2 3运行效果硝酸装置优化后，对其进行了 1 年 的 运 行 情 况跟踪，相关运行数据见表 1。表 1 硝酸装置优化后相关运行数据表 2塔顶尾气中氮氧化物平均含量优化前 /( ll 1 )优化后 /( ll 1 )周期第 1 周期210108第 2 周期2291142 4 经济效益从表 1 中可看出: 全年( 按生产时间 8 000 h 计) 共节约工艺水 10 64 kt，工艺水以 15 元 / t 计， 年节约 费 用 为 15 96 万 元; 全年回收酸性水量 18 08 kt，排污费 用 以 10 元 / t 计，年 节 约 排 污 费 用18 08万元; 共增加稀硝酸产量 1 290 2 t( 折质 量分 数 100% 硝 酸 819 28 t ) ，稀 硝 酸 价 格 以2 100 元 / t 计，创效益 270 94 万元; 此外，原酸 性 水经预中和处 理 后质量分数降至 5 2% 左 右，因 此节约中和耗碱量 0 075 t / h，全年共节约碱量为600 t，碱 价 格 以 1 603 元 / t 计，则 节 约 费 用 为96 18 万 元。因 此，此项改造全年共计增创效益 401 16 万元。多回收酸性水量 / ( th 1 )节约工艺水量 / ( th 1 )增加稀硝酸量 / t项目1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月 累计0 002 482 522 001 962 032 262 172 502 172 442 290 001 301 301 301 341 281 321 261 501 431 341 340 0127 5147 6113 491 980 6160 462 2141 7118 8100 5145 61 290 23结语酸性水改为在吸收塔使用后，降低了 酸 性 水优化改造前、后 2 个运行周期( 每 1