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氧化还原树脂除氧器在硝酸装置中的应用

  • 分类:公司新闻
  • 作者:常州新区南极新技术开发有限公司 霍银坤总经理 陈四海总工 霍秀岩 湖北凯龙楚兴化工集团有限公司 杨国富总工程师 万卫车间主任
  • 来源:本公司
  • 发布时间:2019-11-11 09:41
  • 访问量:30

氧化还原树脂除氧器在硝酸装置中的应用

【概要描述】本文主要讨论了硝酸生产过程中废热锅炉用水采用氧化还原树脂除氧代替热力除氧的实际节能效果。以湖北凯龙楚兴化工集团有限公司年产15万吨的硝酸装置为例, 2019年4月改用氧化还原树脂除氧器后,低压快冷器的入口NOX气体温度降低了约8℃,同时降低了冷凝酸的温度,减轻了冷凝酸对低压快冷器、稀酸分离器、NOX压缩机等设备的腐蚀, 同时减少了用于热力除氧的蒸汽排放,提高了外供蒸汽的输出量。取得了节能、节水、防

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  • 作者:常州新区南极新技术开发有限公司 霍银坤总经理 陈四海总工 霍秀岩 湖北凯龙楚兴化工集团有限公司 杨国富总工程师 万卫车间主任
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1.湖北凯龙楚兴化工集团有限公司的概况

湖北凯龙楚兴化工集团有限公司是上市公司-湖北凯龙化工集团股份有限公司的控股子公司(股票代码:002783)。公司目前拥有20万吨/年水煤浆造气合成氨装置1套,15万吨/年双加压法硝酸生产装置1套,20万吨/年加压硝酸铵溶液中和装置1套以及20万吨/年高塔造粒硝基复合肥生产装置1套,主要从事合成氨、甲醇、碳酸氢铵、颗粒硝酸铵、硝酸铵溶液和硝基复合肥的生产经营,其中15万吨/年的硝酸装置中的废热锅炉用水原采用的是利用低压蒸汽加热方式进行除氧的热力除氧器,生产高温除氧水(约105℃)供硝酸废热锅炉作给水。20194月开始改用常州新区南极新技术开发有限公司生产的宇神牌氧化还原树脂除氧器,目前取得了很好的节能、节水和防腐效果。

2.氧化还原树脂除氧器简介

2.1 除氧原理

氧化还原树脂除氧器的除氧原理是来自脱盐水站未经除氧处理的脱盐水先经过真空脱气膜,在真空作用下除去脱盐水中约80%的溶解氧及二氧化碳等气体,再经树脂罐,在氧化还原树脂催化作用下,水中零价的游离态氧与氢气发生反应,还原成负二价的化合态氧被除去。

2.2氧化还原树脂除氧器工艺流程

来自脱盐水站未经脱氧处理的脱盐水,先进入真空脱气膜,利用真空作用除去大部分氧气和其他气体,然后再进入加氢膜与氢气混合,最后进入树脂罐,在树脂的催化作用下,脱盐水中的氧进一步除去,达到锅炉用水氧含量标准(≤0.05mg/L)。

2.3技术经济特性

2.3.1化学除氧不带进电解质;

2.3.2不消耗蒸汽,常温生产除氧水;

2.3.3除氧效力高,可达到99.9%,除氧后脱盐水残余氧含量≤0.05mg/L

2.3.4系统阻力小,压力损失<0.04MPa

2.3.5设备结构简单,安装方便;

2.3.6应用范围广,适用于一切高、中、低压锅炉;

2.3.7用氢气还原再生;

2.3.8投资低,收回投资快。

3.氧化还原树脂除氧器在硝酸生产装置上的应用

3.1硝酸生产装置NOX工艺气及除氧工艺流程

来自氧化炉出口的NOX工艺气,经过尾气四次加热器、尾气三次加热器等设备换热后,进入经济器与锅炉给水进行热交换,经济器出口NOX工艺气再依次进入低压快冷器、稀酸分离器,最后进入NOX压缩机。

3.2氧化还原树脂除氧器投用后的实际效果

3.2.1脱盐水的除氧效果分析

 

氧化还原树脂除氧器投用后,公司做了详细的统计分析,从运行记录表(表1)可以看出脱盐水经氧化还原树脂器除氧后,水中残余氧含量在0.01mg/L0.04mg/L ,完全满足硝酸废热锅炉的除氧要求。

 

 3.2.2进低压快冷器的NOX工艺气温度降低约8,减轻设备腐蚀

 

采用氧化还原树脂除氧器进行除氧后,相比原有的热力除氧,脱氧槽的水温降低13.93,经济器出口NOX工艺气温度降低8.44,低压快冷器A的温度降低1.21,稀酸槽冷凝酸的温度降低1.4NOX压缩机入口温度降低0.51这样可以减缓冷凝酸对低压快冷器A、低压快冷器B、稀酸分离器等设备和管道的腐蚀程度,延长设备的使用寿命,减少了设备检修工作量,缩短设备停车检修的时间,劳动有效率得到提高。

3.2.3节省低压蒸汽的消耗,增大外供蒸汽输出量

采用低压蒸汽进行热力除氧,需消耗低压蒸汽量1.5t/h 全年按8000小时开车运行计,可节约低压蒸汽8000*1.5=12000t

湖北凯龙楚兴公司硝酸装置系统自产的富余蒸汽主要用于高塔造粒生产硝基复合肥,正常生产中,硝基复合肥装置产能与来自硝酸的外供蒸汽输出量密不可分。在夏季高温季节,因硝酸装置自产蒸汽量减小,蒸汽输出量随之减小,若采用热力除氧方式要完全保证脱氧槽的除氧效果,则会出现外供蒸汽无法保证高塔高负荷生产的需要,高塔被迫降负荷运行,每小时的产能受到一定影响。在采用氧化还原树脂除氧技术之后,除氧将不再消耗蒸汽,硝酸装置的外供蒸汽可全部送往高塔生产硝基复合肥,确保高塔保持高负荷运行。

3.2.4含氧废蒸汽排放降为零

热力除氧器运行过程中平均排放含氧蒸汽2%20t/h的热力除氧器每小时排放蒸汽0.4t全年以8000小时计,排放蒸汽量8000*0.4=3200t,相当于减少蒸汽排放3200t,节省脱盐水3200t

3.2.5减轻了低压快冷器AB的换热负荷

进入低压快冷器ABNOX工艺气需要利用冷却循环水来进行换热降温,相比原有的热力除氧方式来比较,采用氧化还原树脂除氧技术之后,进入低压快冷器ANOX工艺气温度降低约8,入低压快冷器BNOX工艺气温度也得到降低,因此减轻了低压快冷器AB的换热负荷,为生产线的运行提供了有利条件。

 

3.2.6减轻NOX压缩机的腐蚀,提高NOX压缩机的压缩比

相比原有的热力除氧方式来比较,采用氧化还原树脂除氧技术之后,NOX压缩机的入口NOX温度可降低0.51NOX压缩机的出口NOX温度降低1.12NOX压缩机的排气压力上涨0.013MpaNOX压缩机的压缩比得到提高,对硝酸装置吸收系统的运行创造了有利条件。

4结果与讨论

4.1采用氧化还原树脂除氧器可以节能,经济效益可观

湖北凯龙楚兴公司硝酸装置年产15万吨硝酸废热锅炉采用氧化还原树除氧器替代热力除氧后,全年节省低压蒸汽用量1.2万吨,按每吨平均100元计算,全年可节省12000*100=120万元。我公司在没有改造前用的是热力除氧器,残余氧含量为50PPb左右,要达到生产工艺的设备要求,还需要加联氨,工业上85%联氨的价格为20元/Kg,折合成20%联氨价格为4.71元/Kg。全年加联氨的费用=4.71×6×8000=22.66万元

4.2氧化还原树脂除氧器运行费用低

采用氧化还原树脂除氧器进行除氧需要消耗氢气和电力,其中氢气由电解水制氢装置提供,制氢装置额定功率5Kw/h,除氧器真空泵额定功率1.45 Kw/h,按全年8000小时开车运行时长,工业用电0.65/ Kw.h元计算,氧化还原树脂除氧器全年的运行费用为:

5+1.45*0.65*8000=33540

采用低压蒸汽进行热力除氧的方式把脱氧槽水从90℃升温到105℃需要得蒸汽量为1.5t/h,按每吨平均蒸汽100元,全年8000小时开车运行时长计算,热力除氧器全年运行时费用为:

1.5*100*8000=120万元

由此可见,采用氧化还原树脂除氧器之后,全年的运行费用远远低于热力除氧的运行费用,降低生产运行成本约120万。

 

4.3氧化还原树脂除氧器在硝酸装置生产上的应用,改变了传统的热力除氧方式,硝酸工艺得到优化,一定程度上降低了进NOX压缩机之前工艺气的温度,减缓了冷凝酸对生产装置上部分设备的腐蚀程度,延长了设备使用寿命,增强了装置运行的稳定性,还节省了一定量的蒸汽资源可利于后序生产,具有一定的经济和社会效益。

关键词:

常州新区南极新技术开发有限公司

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