硝酸裝置工藝總結(jié)

1、化工裝置工藝、施工技術(shù)總結(jié)程硝酸工硝酸工程工藝技術(shù)總結(jié)中化二建集團第四防腐公司王麗霞工程名稱：山西天脊煤化工有限公司27萬噸/年硝酸裝置工程地點：山西省潞城市開工日期：2001.9竣工日期：2002.11投資金額：29028萬元1工程項目簡介1.1 天脊煤化集團有限公司是以德、日、法、挪威等十多個國家引進的，第一 套以煤為原料生產(chǎn)高濃度氮磷復合肥的大型現(xiàn)代化企業(yè)，是我國也是亞洲最大 的復合肥生產(chǎn)基地。十幾年來，該公司硝酸肥產(chǎn)量以每年5萬噸的速度遞增，三大裝置在2000年相繼達到和超過了設計能力，原有的年產(chǎn) 54萬噸硝酸裝置 已成為制約生產(chǎn)能力的瓶頸。因此，擴建原有硝酸裝置不僅可以充分發(fā)揮現(xiàn)有

2、生產(chǎn)能力，還有利于優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加產(chǎn)品品種，實現(xiàn)年產(chǎn)100萬噸硝酸磷鉀三元復合肥的奮斗目標。1.2新擴建的硝酸裝置擬采用法國 GP公司雙加壓技術(shù)（即加壓氧化、加壓吸收） ，并由化學工業(yè)第二設計院設計，中化二建集團有限公司承建。本裝置引進國 外先進的“四合一”透平壓縮機，國內(nèi)配套氧化爐、吸收塔等設備，項目總投 資29028萬元，工期14個月，項目建成后年產(chǎn)硝酸（產(chǎn)品為濃度 60%的硝酸） 可達81萬噸（以100%硝酸計日產(chǎn)達902公噸），每年可新增銷售收入47716 萬元。2工程項目流程概述2.1氨空氣混合氣的制備由液氨儲槽來的液氨進入液氨蒸發(fā)器，被蒸發(fā)為氣氨（原料液氨中的油水 和水在氨輔助蒸

3、發(fā)器中被分離）氣氨在氨過熱器中被蒸汽加熱到100C后進入過濾器。經(jīng)過濾的氣氨進入氨空氣混合器。大氣中的空氣經(jīng)預熱過濾后，進入空氣壓縮機被壓縮到0.36MPa（表壓）（約236C）分為一次空氣和二次空氣（其中二次空氣用于成品酸槽的漂白）一次空氣送入氨空氣混合器?？刂瓢睂諝饣旌衔镏葹?.6 %，而后送入氨燃燒器。2.2氨燃燒氧化及熱量回收2.2.1氧化氮氣體混合物離開廢熱鍋爐順序經(jīng)高溫氣氣換熱器和省煤器，然 后進入低壓反應水冷凝器被冷卻至 42C，由于冷凝而產(chǎn)生了相當數(shù)量地稀硝酸（30 35%）2.2.2酸氣混合物送入氯化氮氣體分離器，將生成地稀硝酸分離，用稀硝泵 將稀硝酸送入吸收塔。2.2.

4、3分離出的氧化氮氣體與來自漂白塔的二次空氣混合，并在氧化氮氣體壓 縮機中被壓縮至1.0MPa（表壓）因壓縮而產(chǎn)生的熱量在尾氣預熱器中被移走。2.2.4尾氣預熱器出口地混合氣（130C ）進入高壓反應水冷凝器冷卻至 42C, 氧化氮氣體和冷凝酸進入吸收塔底部，在這里冷凝酸與成品酸混合。2.2.5塔盤上裝有冷卻盤管以移走吸收塔和氣化所產(chǎn)生地熱量，塔頂部塔板用 約30C的脫鹽水進行噴淋，塔底的硝酸增濃至 60%的濃度在控制液面下被移走2.3脫硝2.3.1由吸收塔移出的60%的硝酸送入約0.3MPa下操作的漂白塔，在具有塔盤 的塔中用二次空氣將溶解的氣體吹走而完成漂白作用。2.3.2漂白的空氣在氧化氮

5、氣體壓縮機的入口處與氧化氮氣體分離器來的氧化氮氣體混合。2.3.3約65C的成品酸由漂白塔在液面控制下被排出，經(jīng)酸冷卻器冷卻至50C送入成品酸貯槽。2.4尾氣吸收塔出來地尾氣送入尾氣分離器，依次通過二次空氣冷卻器，尾氣預熱 器，高溫氣氣換熱器三個熱交換器被加熱到 360C，熱氣體進入尾氣膨脹機，大約能回收總壓縮功率的60C，最后尾氣在約 105C及NO含量為180PPM犬態(tài)下經(jīng)尾氣排氣筒排入大氣。2.5蒸汽及冷凝液系統(tǒng)化工裝置工藝、施工技術(shù)總結(jié)硝酸工程2.5.1廢熱鍋爐中產(chǎn)生的4.3MPa 440C蒸汽經(jīng)蒸汽過熱器，蒸汽分離器后大部 用于蒸汽透平，剩余的約3.7MPa 440C蒸汽送至界區(qū)管網(wǎng)

6、。2.5.2來自氨過濾器、氨輔助蒸發(fā)器、空氣預熱器等低壓蒸汽冷凝液都收集在一起，送至除氧器。3主要設備選型及說明3.1四合一機組四合一機組是硝酸裝置的核心設備，從德國GHH公司引進。主要由蒸汽透平（DK050/110）、離心式氧化氮壓縮機RH071/03）、軸流式空氣壓縮機（AG070/12L）、尾氣膨脹機（EN063/12L1）、齒輪變速裝置和兩個鋼底座組成，各機器之間通過四個特定干式聯(lián)軸器連接的四合一機組。其主要技術(shù)特性如下：、軸流式空氣壓縮機設備位號GB101設備型號AG070/12L1介質(zhì)空氣吸入壓力（絕壓）0.09MPa吸入溫度29.2 C相對濕度76%吸入流量201103m/hr排

7、出壓力（表壓）0.35MPa排出溫度236C速度5140rpm速度范圍(75108.5%)38555576rpm第一臨界速度2290rpm、離心式氧化氮壓縮機設備位號GB102設備型號RH071/03介 質(zhì)一氧化氮吸入壓力（表壓）0.3MPa化工裝置工藝、施工技術(shù)總結(jié) 程硝酸工吸入溫度60 C相對濕度25.02%比重（吸入條件下）4.3kg/m3吸入流量44277m/hr排出壓力（表壓）1.0MPa排出溫度186.8 C速度6505rpm速度范圍（75108.5%）48797056rpm第一臨界速度2638rpm三、蒸汽透平設備位號GT102設備型號DK050/110新鮮蒸汽壓力（表壓）3.9

8、MPa新鮮蒸汽溫度440C排出蒸汽壓力（絕壓）0.012MPa蒸汽耗量29900kg/hr輸出功率7120kw速度6505rpm速度范圍（75108.5%）48797056rpm跳車速度7550rpm第一臨界速度4057rpm四、尾氣膨脹機設備位號GT101設備型號EN063/12L介質(zhì)一氧化氮入口氣體壓力（絕壓）0.094MPa入口氣體溫度360C出口氣體壓力（絕壓）0.096MPa出口氣體溫度106C氣體流量124455Nm/hr化工裝置工藝、施工技術(shù)總結(jié)硝酸工程功率11900kw速度5140rpm速度范圍38555576rpm跳車速度5966rpm臨界轉(zhuǎn)速6990rpm齒輪變速裝置型號T

9、A25B輸出4500kw輸入速度N6720rpm輸出轉(zhuǎn)速N25311rpm3.2硝酸吸收塔硝酸吸收塔是硝酸裝置最主要的設備之一，成品硝酸的反應在塔內(nèi)完成， 壓力為1.1MPa的氧化氮氣體，從塔的底部進入與塔上部加入的稀硝酸（或脫鹽 水）相遇，發(fā)生反應。生成硝酸，伴隨反應所放出的熱量由塔內(nèi)盤管中冷卻水 帶走，使塔體保持恒溫。硝酸吸收塔殼體為一直立圓筒形、不銹鋼全焊結(jié)構(gòu)，上下封頭為球形，下 面有裙座支撐全部塔的重量并與基礎固定。塔內(nèi)有篩板32層，下面的26組塔板有盤管。主體材質(zhì)為00Cr19Ni10,內(nèi)徑5200mm總高58540mm壁厚 25mm（吊耳處32mr）i,塔凈重297.43t。其主要

10、技術(shù)特性如下：容器類別U類設計壓力1.06MPa（殼側(cè)）最高工作壓力1.01MPa（殼側(cè)）液壓試驗壓力1.325MPa（臥置氣密性試驗壓力1.11MPa設計溫度計90 C（殼側(cè)）操作溫度計60 C（殼側(cè)）全容積ii78m充水后總重量1480930kg3.3蒸汽過熱器、廢熱鍋爐、氨燃燒器蒸汽過熱器、廢熱鍋爐、氨燃燒器是硝酸生產(chǎn)的主要設備，氨氣與空氣混合在高溫條件下的觸媒鉑網(wǎng)催化劑作用下，進行氧化反應生成NO隨著溫度的降低，NO繼續(xù)氧化生成NO。蒸汽過熱器、廢熱鍋爐、氨燃燒器三個設備合為一體，過熱器與廢熱鍋爐 為管殼式，內(nèi)有過熱盤管和廢熱回收盤管，鉑觸媒筐。氨燃燒器內(nèi)設有氣體分 布器及點火器。蒸汽

11、過熱器、廢熱鍋爐殼體的盤式裙座安裝在主廠房內(nèi)標高為7m的鋼筋砼框架式結(jié)構(gòu)上，由8根M20 1300的地腳螺栓與框架固定；氨燃燒器作為這一 設備的大蓋在過熱器與廢熱鍋爐殼體之上，用法蘭連成一體。氨燃燒器、廢熱鍋爐及蒸汽過熱器的主要性能見表 1,外形尺寸及吊裝重 量見表2。氨燃燒器、廢熱鍋爐及蒸汽過熱器的主要性能表表1位參數(shù) 項目單 位殼體蒸發(fā)器冷壁管過熱器鉑網(wǎng)上鉑網(wǎng)下介質(zhì)空氣、氨N2、fO、NO水水水蒸氣設計溫度（入/出口）250/630905/285264264300/480操作溫度（入/出口）C217/600860/255257257257/440設計壓力MPa0.410.414.84.84

12、.8工作壓力MPa0.360.364.34.34.3液壓試驗壓力MPa0.820.827.27.28.2致密性試驗壓 力MPa1%HN 體積）0.5041%HN（體積）0.504氨燃燒器、廢熱鍋爐及蒸汽過熱器的外形尺寸及吊裝重量表表2目設備名稱及位號高（mm直徑（mrj）重量（kg）氨燃燒器DC101A/B4220 40708614蒸汽過熱器EA106A/B3463 402035135廢熱鍋爐EA107A/B 43503.4 LHBT橋式起重機LHBT型電動雙梁橋式起重機為非標準型起重機，主要由橋架（包括大車驅(qū)動）、小車裝配（包括防爆電動葫蘆）及防爆電機等三部分組成，其防爆標志為EX dHBT

13、4安裝在硝酸主廠房內(nèi)，主要用于四合一機組等設備檢修用。LHBT橋式起重機主要技術(shù)參數(shù)如下：跨度10.5m主鉤起重量25000kg副鉤起重量5000kg主鉤起升高度16m副鉤起升高度18m大車運行速度12.5m/min小車運行速度12.5m/min操作方式地面操作設備重量10650kg4.關(guān)鍵施工部位及主要施工方法4.1四合一機組安裝4.1.1四合一機組為德國進口，是硝酸裝置的心臟部分。結(jié)構(gòu)緊湊，精密復雜， 機身長達15.5米四合一機體成一線，安裝難度非常大。4.1.2四合一機組基礎長達15.75米，而且五大機組基礎標高又各不相同。若 采用普通測量用水平儀測量墊板標高，誤差太大；若采用框式水平下

14、墊以較長 的平尺測量太繁瑣；若采用水位儀測量則能克服上述缺陷，不僅誤差小，而且 使用簡便。本裝置使用改進后的水位儀來測量墊板標高。4.1.3五臺主機的初步找正采用雙鋼絲線法，此法方法簡單、誤差小，誤差可 控制在0.5伽以內(nèi)，為精確找平提供了有利條件。4.1.4機組的找正定心以中間的減速機為準，以減速機兩個聯(lián)軸節(jié)向兩邊進行， 不僅使機組轉(zhuǎn)子揚度從中間向兩邊對稱揚起，而且對機組平穩(wěn)運行有利。在機 組安裝時間很緊迫的情況下，可從機組兩側(cè)同時進行找正定心，大大縮短了機 組安裝的時間。4.1.5主機軸承頂間測量采用提軸法，主機軸承緊力測量采用下沉法，測量數(shù) 值正確，節(jié)約時間，是行之有效的方法。336 聯(lián)

15、軸節(jié)對中采用三表定心法，此法能消除由于在測量過程中由于吊軸而 引起的誤差。4.1.7 機組二次灌漿采用無收縮性碎石砼，能起到穩(wěn)固基礎，防止基礎振動的 作用。4.1.8碳素鋼油管道酸洗液采用緩蝕劑，可以延長酸洗時間而不減薄管壁厚度； 酸洗時采用酸洗-水沖-堿洗一卡屯化-干燥連續(xù)法施工，能防止管內(nèi) 再生浮銹，從而提高了酸洗質(zhì)量，油沖洗時間大大縮短。4.2硝酸吸收塔4.2.1硝酸吸收塔組焊 硝酸吸收塔分段出廠，在現(xiàn)場進行組對焊接。塔節(jié)共分17節(jié)，即封頭一節(jié)、裙座一節(jié)及筒體15節(jié)運到現(xiàn)場，塔內(nèi)件包括盤管及其支撐結(jié)構(gòu)，篩板及 其支撐圈等零部件均須在現(xiàn)場組焊，筒體的對接焊縫、接管、人孔、吊耳、管 道支架、

16、鋼結(jié)構(gòu)的聯(lián)接板等也必須現(xiàn)場開孔，焊接，塔組焊完畢后現(xiàn)場須進行水壓試驗與氣壓試驗。 組焊程序：硝酸吸收塔按從上封頭至裙座的順序組對，先進行立式裝配， 而后進行臥式裝配。吸收塔組焊時，先將分節(jié)到貨的筒節(jié)放置于 7X 13卅的組裝平臺上，分 別進行塔內(nèi)件的檢查，筒節(jié)內(nèi)件檢查完畢后，以每二節(jié)組成一小段進行組裝點 焊，組焊好后，利用二臺50t汽車吊放倒在專用轉(zhuǎn)胎上，與其它組焊好的小段 在轉(zhuǎn)胎上進行組焊，整個吸收塔組焊成二個大段后，兩大段設置于滾胎上進行 組焊，同時在轉(zhuǎn)動部分加裝輥道護板。吸收塔其內(nèi)徑達5.2米，重量約300T,其搬運很不方便，考慮到設備吊 裝，所以在吸收塔塔基礎軸線的東北方向敷設 58米

17、長的條形基礎并鋪設道軌， 滾胎采用主動和從動兩種，主動轉(zhuǎn)胎的轉(zhuǎn)動共四胎，其傳動力分別為320t和160t各1臺、80t2臺，筒體的旋轉(zhuǎn)靠主動轉(zhuǎn)胎的轉(zhuǎn)動帶動。每個轉(zhuǎn)胎下裝有四個支撐輪可沿著預鋪軌道滾動，從而把塔節(jié)運到指定地點進行組焊工作。 塔體的焊接是在轉(zhuǎn)胎上進行。塔內(nèi)和塔外焊接均采用上行爬坡焊接，借 助于轉(zhuǎn)胎在規(guī)定位置焊接一段，塔體轉(zhuǎn)動一定角度，再焊接一段，直至焊縫全 部焊完。 焊接程序：點焊及塔節(jié)外第一層焊道；塔內(nèi)多層多道焊；塔外清根打磨 著色檢查；塔外多層焊；蓋面焊及塔內(nèi)側(cè)蓋面焊。焊接材料選用：方法接材料-主體材料、-手工電弧焊半自動CO氣體保護焊00Cr19Ni10 之間A002E308

18、L （藥芯）碳鋼與00Cr19Ni10之間A302碳鋼之間E4303 塔體組焊結(jié)束后，塔內(nèi)清理要特別認真，先人工清掃，再用吸塵器吸, 然后用白面團粘除和白布擦拭，具體方法可查閱吸收塔組焊方案。在塔節(jié)組對時，利用轉(zhuǎn)胎調(diào)整和拆裝過程中應注意塔節(jié)不得變形，轉(zhuǎn)胎 不得超載而損壞，并隨時注意輥輪不被接管等所卡住。在同一塔體整體組裝前， 塔體安放轉(zhuǎn)胎處應放置寬度為550mm厚度為32mm勺護板。護板兩側(cè)塔壁等分 8瓣，塔壁與護板之間墊以S=5mm勺橡膠石棉板，護板兩側(cè)每隔1m焊接一塊 50X 50x 30mm當板，擋板采用00Cr19Ni10不銹鋼板制作。4.2.2硝酸吸收塔吊裝 吸收塔吊裝采用雙桅桿滑移

19、法整體抬吊，桅桿采用 2根高57米，起吊 重量為200噸。 桅桿起吊采用160噸吊車進行。兩根200t桅桿布置在吸收塔基礎的兩 側(cè)，其中心距為11m兩桅桿中心線與吸收塔基礎中心處于同一直線上，且與 吸收塔組對中心線成正交。 為確保兩桅桿及吸收塔基礎中心處于同一直線上，在桅桿豎立時采用經(jīng) 緯儀進行找正。 桅桿組對方向與吸收塔組對方向平行。豎立桅桿時，采用160t吊車將桅桿頭部抬起至50。，然后利用后部拖拉繩將桅桿扳起。 吊裝時，要求在地面上將吸收塔組對、焊接完畢，其外圍除排氣筒以外 的梯子、平臺、管道、電氣照明等全部安裝好，隨塔一并吊起，做到塔起、燈 亮、管線通。吸收塔立起后，利用120噸吊車將

20、尾氣排氣筒吊裝就位。 桅桿放倒利用硝酸吸收塔吊耳和起吊滑車組進行。4.3蒸汽過熱器、廢熱鍋爐、氨燃燒器安裝431蒸汽過熱器、廢熱鍋爐、氨燃燒器是硝酸生產(chǎn)的主要設備，且三臺設備 合為一體。本裝置共有 A B兩臺，每臺重44.025t，蒸汽過熱器、廢熱鍋爐殼 體的盤式裙座安裝在主廠房內(nèi)2(4)027軸線間標高為7m的鋼筋砼框架式結(jié)構(gòu)上， 由8根M20X 1300的地腳螺栓與框架固定；氨燃燒器作為這套設備的大蓋在過 熱器與廢熱鍋爐殼體之上，用法蘭連成一體。廢熱鍋爐段35t、氨燃燒段9.0t，總高6.3米，因設備需裝內(nèi)件，所以從大蓋處拆開二段分別吊裝。吊裝 采用160t的汽車吊，汽車吊站位在主廠房南側(cè)

21、 20026軸之間的中線上，吊車尾 部朝向廠房，距柱子邊緣有200300mn安全距離，這樣160t吊車的回轉(zhuǎn)半徑 為12m氨燃燒器運輸停放在吊車的西邊。吊裝時先吊3N-DC101A然后再吊3N-DC101B當過熱器、廢熱鍋爐就位后，再裝觸媒筐以及內(nèi)件，最后安裝氨燃 燒器。4.3.2燃燒器內(nèi)件組裝時要檢查氨氣管與點火嘴，防止卡阻，點火器與火花塞 要按圖紙要求進行安裝，整個燃燒器大蓋螺栓擰緊后，再安裝點火裝置的電機、 減速機，試車時要對點火裝置進行試運轉(zhuǎn)。具體的安裝方法可以查閱氨燃燒的 工方案。4.4工藝配管4.4.1該裝置共有工藝管道10637m管道焊接時加強對焊接質(zhì)量的控制，嚴格 執(zhí)行各鋼種的

22、焊接規(guī)范和預熱、熱處理規(guī)范。4.4.2工藝管道中不銹鋼材質(zhì)的比例較大，焊接要求氬弧打底電焊蓋面，因此， 氬弧焊工、電焊工提前培訓，及早準備好不銹鋼管加工機械及管道預制場地。4.4.3裝置內(nèi)設備、管道布置緊湊，施工場地狹窄，土建、安裝充分配合，交 叉作業(yè)，施工中，嚴格按土建、安裝、電儀綜合進度計劃施工，強化項目部統(tǒng) 一調(diào)度。4.4.4硝酸裝置工藝管道材質(zhì)較復雜、種類繁多、質(zhì)量要求高，主要材質(zhì)有Q235 15CrMo 12CrMov 0Cr18Ni9、00cr19Ni10、0Cr18Ni10Ti 等。因此，對 材料的現(xiàn)場保管與標識特別重要。所有材料進入現(xiàn)場后，首先進行標識、標色， 同一材質(zhì)的管材、彎頭、三通、異徑管等分別逐一涂上相同顏色的色標。材料 堆放要在其下墊枕木，嚴禁與土壤、砂石、泥水接觸，碳鋼及鍍鋅材料嚴禁與不銹鋼接觸。445對于碳鋼與15CrMo材質(zhì)的管道下料及坡