在硝酸工業生產中,氯離子(CI-)不但是影響產品質量的一個重要指標,同時它還是影響裝置高效低耗、穩定生產的一個重要安全隱患。因此,從事硝酸生產管理的技術人員以及現場操作人員都應充分了解CI-在硝酸工業生產中潛存在的危害性,并且在實際生產中積極采取有效措施加以預防,以確保裝置的安全穩定、高效低耗運行。
1. CI-易造成催化劑鉑網中毒
硝酸工業生產中氨氧化用的催化劑鉑網制造成本偏高,按12~14元/g計算,1爐鉑網加工費用至少在20萬元以上,而鉑網在生產中運行一段時間后,受各種因素影響催化劑活性會有所下降,造成氨耗、鉑耗上升速度較快,為節約運行費用,大多數企業都采用舊網清洗再生以重復使用。在舊網清洗的過程中,一般首先要有一定濃度的鹽酸進行酸洗。在此過程中,如果操作不規范,CI-極易殘留在鉑網上,它的存在會和鉑網反應生成氯鉑酸,破壞催化性能而使鉑網失去活性,俗稱“中毒”表現為點不著火或氧化率偏低,氨耗、鉑耗明顯偏高,造成單位生產成本上升,國內不少廠家曾發生過類似事故。
2. CI-易造成快冷器應力腐蝕泄漏
快冷器是硝酸工業生產中的關鍵設備,它的作用是利用冷卻水與高溫工藝氣體進行快速換熱,使得工藝氣體中的水蒸氣快速冷卻以提高進吸收塔氣體中NO2的濃度和NO的氧化度,同時降低吸收塔的進料溫度,以達到良好的吸收效果和較高的酸濃度。由于快冷器處于高溫和酸性等錯綜復雜的特殊環境中,極易被腐蝕.受溫度及其他因素影響,一定條件下,微量 CI-也可能引起應力腐蝕.在換熱過程中,氣液交界面上的冷卻水會發生汽化,這樣極易造成大量 CI-的富集,較高的 CI- 濃度對金屬會產生很大的應力腐蝕,從而易造成快冷器列管發生應力腐蝕泄漏。通過對腐蝕晶界內殘余組分進行分析,發現其CI-濃度可達到冷卻水中 CI-濃度的幾十倍。
3. CI-易造成吸收塔點腐蝕泄漏
吸收塔在硝酸裝置中占整個投資比例的10%左右,由此可見其在硝酸裝置中的重要程度。它的作用是利用脫鹽水逆向吸收Nox氣體生成硝酸。 CI-在塔內主要存在如下反應:
由上述幾個反應可知,CI-的存在顯然與塔內酸濃度有關,而在吸收塔內各層塔板濃度自上而下呈遞減狀況,因此 CI-在塔內是隨上述幾個反應交替進行而周而復始循環存在。筆者由多年的生產實踐得知,在酸濃度約23%~35%的范圍內, CI-集聚最多,此時由于 CI-是弱還原劑,對吸收塔氧化膜有極大的滲透性,能夠破壞不銹鋼的鈍鋼的鈍化狀態與Fe發生反應成FeCI2和FeCI3它的腐蝕速度極快,在有些區域腐蝕程度相當深,這樣在液相與固相界面上極易造成吸收塔的點腐蝕泄漏。四川某化肥廠曾發生此類吸收塔泄漏停產事故,直接經濟損失達百萬元。
1. 首先在酸洗后應采取大量脫鹽水對整個鉑網進行充分水洗,直到用pH試紙測試顯示中性,然后再用不含CI-的蒸餾水沖洗2遍以上,以徹底消除鉑網中的CI-。
2. 在設計時,冷卻水出口管應設計為高出上管板,保證上管板和所有列管全部浸沒在冷卻水中,以杜絕冷卻水在列管上汽化,引起CI-的富集,同時也大大減輕了因溫差引起的應力；嚴格控制循環冷卻中CI-的含量, CI-濃度必須控制在0.1ppm以內。
3. 嚴格控制吸收塔加脫鹽水中CI-的含量,必須控制在5ppm以內；要定明分析塔板中CI-的含量,總結它的積累情況和規律性,當CI-≥100ppm時及時排掉,絕不能超過500ppm。排CI-時,流量要小,以免塔板液面過低,發生塔內工況紊亂現象。
以上預防措施是總結河南神馬尼龍化工有限責任公司硝酸裝置和國內相似廠家多年來積累的經驗教訓基礎上得出的,適用性較強,正確實施,能創造良好的經濟效益和社會效益。
(高慶福)
