氮氧化物气体粉尘过滤器在硝酸装置中的应用

李庭

国能乌海硝铵有限责任公司，内蒙古乌海市 016000

摘要：氮氧化物是一种对环境和人体危害性极大的气体，为实现氮氧化物的减排，国家准备对氮氧化物排放严重的行业逐步进行“超低排放改造”，而准确测定固定污染源低浓度废气中氮氧化物的排放浓度，是实现氮氧化物减排和资源节约的重要手段之一。硝酸生产中，铂网损耗一直是氨氧化制硝酸的第二大成本，而氮氧化物气体粉尘过滤器是针对贵金属损耗而设计的一种捕集装置，可以有效捕获铂网燃烧损失的贵金属颗粒，起到回收贵金属、净化工艺气、提升产品品质的作用。

关键词：氮氧化物；气体粉尘；过滤器；硝酸装置；应用

引言

硝酸生产工艺主要分为高压法、常压法、中压法、双加压法。高压法由于高能耗和低产能，加之如今严苛的环保政策，目前在国内已逐渐被淘汰，而异军突起的双加压法以其低能耗、低排放和高产能优点已成为国内硝酸生产工艺的主力军。在硝酸生产工艺技术的发展过程中，使用过多种气态氧化铂回收方法，其中钯回收是最常见的回收方法，但仍有大量的贵金属颗粒随气流进入系统内。硝酸装置氮氧化物气体粉尘过滤器(简称过滤器)，是针对贵金属损耗而设计的一种捕集装置，可以有效捕获铂网燃烧损失的贵金属颗粒，同时可以净化工艺气，避免氧化氮压缩机叶片结垢而导致的喘振，提升硝酸、硝盐及其相关产品的品质。过滤器适用于铂铑二元催化剂、铂铑钯三元催化剂和功能套网双功效催化剂燃烧过程产生的贵金属的捕集，适用于不同产能的中压法、双加压法硝酸装置高压机组入口氮氧化物气体中夹带的贵金属捕集，但不适用于常压法硝酸装置。

1过滤器在硝酸装置上的应用原理

贵金属过滤器针对上述贵金属催化网的损耗设计，该过滤器经过具备压力设备设计资质的单位设计、审核后，经过化工设计院验证后完全能够满足硝酸生产装置运行的需求。过滤器由过滤材料、隔板、多个滤芯和外壳组合而成，过滤器的滤芯、隔板和外壳选用与管线同材质的材料。滤芯一头用薄钢板密封，另一头用采用法兰或焊接板固定在档板上，滤芯外部缠绕叠层过滤材料。过滤材料是一种结构合理、性能优良的三维孔结构新型高温过滤材料，其孔隙率高、阻力小、拦截效率比织物滤料高出一倍多，不仅适用于化工、钢铁、冶金，而且适用于燃煤锅炉、耐火材料以及水泥等工业的高温烟气过滤。经高温、腐蚀介质的长期考验，性能优良，有效地过滤粉尘污染，回收有价值的微细颗粒产品。所需过滤的工艺气进入滤桶内部经过滤材流出滤桶，铂、钯细小粉末就附着在滤芯壁上。该缠绕叠层过滤过滤器，过滤面积大、产生压降小、回收率高，同时具有净化气体，提升硝酸、硝酸铵及复合肥的质量品质，对相关下游产品质量也提高了等级。

2过滤器滤芯的特点

(1)采用小型多滤芯布局。优化设计的滤芯长度减小、个数增加，实现了设备体积更小和过滤器内滤芯的可拆卸，可减少有害气体泄漏隐患，便于滤芯安装和更换。(2)极大地增大了滤芯的机械强度。新型过滤器采用三元复合陶瓷纤维过滤材料叠层裹覆填装滤芯，该材料是一种结构合理、性能优良的三维孔结构新型高温过滤材料，不仅使得滤芯孔隙率高、阻力小、强度高，而且除尘效率比织物滤料高出1倍左右。(3)过滤效果好、过滤器压降极低。新型过滤器滤芯滤材采用风琴状的折叠设计，可有效增大过滤面积，最大程度降低过滤器对系统气体流量的影响，增强过滤器的过滤效果;此外，滤材风琴状的折叠设计有助于分散滤材上的贵金属，确保滤材过滤通道的畅通，从而可有效控制过滤器带来的压降，确保整个运行周期内系统压降控制在极低范围。

3过滤器的安装

氮氧化物气体粉尘过滤器为压力容器，其安装需符合国家压力容器的相关规范和标准。据双加压法硝酸装置各工艺单元的流程、管线排布状况以及过滤器的运行工况，过滤器的安装位置位于高温气气换热器尾部出口管道的水平段或垂直段，该水平段或垂直段的度≥6000mm，场地许可的情况下，优选在高温气气换热器尾部出口管道水平段切割安装直通式过滤器，水平段切割长度需与过滤器净长度相同;过滤器进出口分别与水平段两端切口对接，加支撑并对接口进行焊接。过滤器可安装就地压差计，以利后期运行过程中过滤器压差的监测，数据采集可通过信号线接至中控室;过滤器侧部开有人孔，滤筒安装与后期更换拆卸通过人孔进行，滤筒安装完成后过滤器外壁加装保温材料。

4过滤器的压差

氮氧化物气体粉尘过滤器拦截贵金属颗粒的效率越高，过滤器压差增加更快也更大。过滤器压差增加，系统阻力增大，空压机组做功增大，其汽轮机蒸汽消耗增加，硝酸生产成本上涨，过大的过滤器压差甚至会导致回收的贵金属的价值不足以平衡阻力增大带来的蒸汽消耗增加，使得过滤器应用的经济性下降，因此，设计合理的过滤效率、控制合理的过滤器压差，对于贵金属回收收益最大化具有重要的意义。

5安装过滤器后可能的异常工况及其处理

5.1过滤器压差突增

过滤器运行过程中，若出现过滤器差压计示数大幅上涨，需考虑是否有大量粉尘进入过滤器中，滤材上捕获的粉尘量大增导致过滤器压差大幅上涨。此时需继续观察差压计示数，如短时间上涨后不再出现上涨趋势，在不影响生产的情况下可继续维持运行;如过滤器差压计示数持续上涨，应安排停车，更换滤芯，并对滤芯上附着的粉尘进行分析，以查找原因并作出相应的处理。二级减排催化剂(N₂O炉内减排催化剂)具有消除N₂O温室气体的作用，安装于氨氧化炉内铂网下方，二级减排催化剂运行过程中会有部分碎化，产生大量粉尘，过滤器对催化剂粉尘的有效截留对工艺气的净化具有重要意义，因此，需根据粉尘的产生量调整过滤器的滤材参数、降低过滤器的运行压差。

5.2过滤器压差突降

过滤器运行过程中，若出现过滤器差压计示数大幅下降，需考虑是否有大颗粒异物进入了过滤器中，滤材被大颗粒异物冲击出现破损导致了气流从破损部位溢出。此异常工况的出现不会影响硝酸装置的正常生产，但会对过滤器本运行周期的过滤效果(亦即贵金属回收效果)产生影响，应在过滤器本运行周期结束后对颗粒异物进行分析，以查找原因并采取相应的措施。

5.3液态水侵蚀过滤器

过滤器安装段严禁大量液态水通过，一旦液态水侵蚀过滤器，会导致滤材吸水而失去通透功能，此时需紧急停车，排出过滤器内的水，同时查找液态水泄漏的原因并予以处理，维修破损部位并更换滤材。另外，硝酸装置重启前需打开过滤器底部的排污阀排水，确保其内部积水排尽。

结束语

综上所述氮氧化物气体粉尘过滤器在硝酸装置中的应用，对各个氮氧化物排放较严重行业进行“超低排放改造”中起到至关重要的作用：在经济层面上有利于资源的最大化利用率，节省了资源，降低了企业的成本；在环保方面有利于国家关于氮氧化物减排目标的实现。符合国家节能环保的政策。

参考文献

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