略论氨氧化炉设计与升级改造.pdfVIP

略论氨氧化炉的设计与升级改造 张立新左吉元李晓葛文省 石家庄凤山化工有限公司 摘要：结合凤山化工公司氨氧化炉在实际运行及设备维修中存在的问题，对氧化炉进行了升级改造，提高了氨 氧化率，降低了氨耗、铂耗，使设备能够长期平稳运行。 关键词：氨氧化炉；结构；材质；铂网托架及支撑；铂网压圈；大法兰密封；膨胀 氨氧化炉是氨催化氧化过程的核心设备，其 表1 新旧氧化炉材质变更情况一览表 结构的合理与否关系到整个生产过程的生产成 本和消耗定额。并矿集团凤山化工分公司采用 直接法生产硝酸钠和亚硝酸钠，公司现有3台 +2200mm的氧化炉均为1987年投用的设备，随 着公司技术改造的不断加大，已由初建时的规 模6万吨，年增加至10万吨／年，而氨氧化炉 还是原来的设备，与现有的产能不匹配，造成氧 化炉超负荷运行，氧化率低，铂耗、氨耗较高；并 且因长期使用，氧化炉的大法兰、密封面及铂网 支撑架出现严重变形，增加了维修频率，加大了 维修的难度；另外，密封困难造成NO。气体泄漏 严重，对工作环境造成污染，因此迫切需要对氧 化炉进行重新设计与改造。 1设备材质方面的改进 原有氧化炉直径2200mm，高度为6123mm， 由表1可以看出，新氧化炉在铂网压圈、托 其主体材料有两种，即321不锈钢(1Crl8Ni9Ti) 圈、托架及铂网固定螺栓的材质选用方面进行了 和A3(相当于新牌号Q235)，其中A3材质约占 统一要求，选用了镍(Ni)、铬(Cr)含量较高，具有良 氧化炉净重的28．64％，而321不锈钢材质约占 好耐氧化、耐腐蚀、耐酸碱、耐高温性能的不锈钢 氧化炉净重的21．4％。 新氧化炉在设计时按年产量12万吨进行设 由于各个部件材质不同、热胀冷缩的程度不同， 计，共制作3台，分别在原氧化炉的位置进行安 受热后易造成压圈、托架的变形，影响铂网平整 装。为了保证与其它设备的合理连接，新上氧化 度，减少了因铂网脱边、弓起、内陷造成的原料气 炉充分利用现场有效空间，适当加大氧化炉直 直接滑过铂网，造成原料气的浪费及气体分布不 径为2532mm，高度为5930mm，增加了氨和氧在 均等现象。另外，新上氧化炉主体材料统一使用 铂网上的有效接触面积，进而降低燃氨强度，其 了0Crl8Ni9材质(即304不锈钢)，避免了碳钢 主体材料为304不锈钢(0Crl8Ni9)。另外，新上 材料大约使用几年后就需要大幅修整的弊病，有 氧化炉在其它零部件材质的选用上，也做出了 效延长了设备的使用寿命，减少了设备维修费 新的选择。如表1所示。 用。再者，氧化炉大法兰材质由A3(相当于新牌 165 了足够的膨胀空间，同时增加了托架斜支撑。氧 号Q235)升级为16MnII(相当于新牌号Q345)， 化炉运行时，中间部分气体流量最大，反应温度 Q235是普通碳素钢，而Q345是低合金钢，其综 合力学性能良好，低温性能亦可，塑性和焊接性 最高，而在停炉时此部分的温度下降最快闭，从而 良好，更加适用于做中低压容器。 引起托架受热不均匀的现象，而托架分体设计和 2铂网托架及支撑结构的改进 斜支撑结构的增加能有效地避免由于受热不均 原氧化炉中铂网托架部分分上下两块，谓之 匀