技术前沿

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加压中和制熔融硝酸铵工艺开发成功

近20年来我国硝酸生产方法不断发生结构性变化,原来几乎全部是常压法和综合法,后来中压法逐年增加,双加压法和高压法年产能已占硝酸总产能的50%左右,高压法和双加压法生产的硝酸浓度在55%～60%,这种浓度的稀硝酸加工硝酸铵,原有的常压中和工艺已不适应,须寻找新的硝酸铵生产方法。

四川金象赛瑞化工股份有限公司目前已开发成功加压中和生产熔融硝酸铵的工艺方法,适用于双加压法和高压法生产的浓度达55%-60%的硝酸后加工装置,并建成了采用该工艺的年产18万吨硝酸铵生产装置。该装置的吨硝酸铵消耗氨(折100%)216千克、硝酸(折100%)795千克、脱盐水10千克、冷却水25-27吨、电5千瓦时、蒸汽(0.35MPa)140千克、蒸汽(1.3MPa)160千克,吨硝酸铵消耗定额均低于管式反应器和常压中和工艺。同时硝酸铵废水得到有效的无害化处理,实现零排放,成为今后配套双加压法硝酸生产硝酸铵发展的方向之一。

该工艺方法包括加压氨酸中和、蒸发浓缩、中和废水的处理与回收等过程。加压中和使用内循环式加压硝酸铵中和器,通过气氨过滤、温度控制、压力控制、pH值控制等多种控制手段和安全联锁系统,可以保证加压中和反应的安全稳定运行。中和蒸汽具有较高的热焓值,适宜于硝酸铵生产过程中的各工艺需求,能极大地节约外界蒸汽。以生产1吨熔融硝酸铵计,该工艺可节省蒸汽约200千克。同时采用独特的氨回收工艺和离子交换系统处理工艺过程中的废气,可实现废物利用避免造成环境污染。

新型内循环式加压硝酸铵中和器是该工艺中的关键设备,由下筒体内反应区和上筒体内汽液分离室组成,其中下筒体内反应区内有中央循环管、硝酸和气氨分布管;上筒体内汽液分离室上端有分离器及蒸汽出口、下端有硝酸铵溶液出口。中和器还包括有使中央循环管为封闭式的在中央循环管上端的导向分配器,硝酸分布管和气氨分布管开孔区布孔为数量不等小孔,以及在汽液分离室上端的除雾器。中和器能在加压为0.4-0.6MPa、温度180℃操作时,有足够大的内循环,将反应热及时移走,不仅避免高浓度硝酸铵的局部聚积,热分解,且减小设备腐蚀;制造成本低,节约设备费用,是目前较理想的加压硝酸铵中和器。

加压中和制熔融硝酸铵工艺的特点是：①加压中和器容积小,生产强度大。加压中和器内压力0.35MPa,中和温度≤185℃,因加压生产强度大,与常压中和相比,设备大小仅为原来的1/10,操作强度提高近4倍,且操作弹性大,可达设计值的150%,中和溶液浓度达78%-81%;②加压中和,安全可靠。由于采用独特结构的中和器,再加上多种工艺控制手段和联锁手段,能确保装置可靠、稳定、安全运行;③热能综合利用合理。中和产生的0.35MPa,温度185℃的蒸汽分为二部分,一部分去一段蒸发器作为热源,加热蒸发由中和器来的硝酸铵溶液,将硝酸铵溶液的浓度提高到95%;另一部分蒸汽可供保温和二段蒸发器加热空气之用;④硝酸铵废液零排放处理。硝酸铵生产中产生的废液送至汽提塔顶部,从底部加入空气,用空气汽提废液中的氨,汽提出来的氨用硝酸吸收,生产硝酸铵,送至加压硝酸铵系统。汽提塔底部出来的废水,一部分送至硝酸吸收塔作为酸吸收用水,另一部分作为循环水的补充水,实现硝酸铵废水全部资源化回收利用。

该工艺技术日前在第一届四川专利奖评选中荣获一等奖。该项发明系国内首创,提供了一种安全、操作方便、投资少、消耗低、环保的生产熔融硝酸铵的工艺技术,突破了长期阻碍硝酸铵行业技术更新换代的瓶颈,为我国硝酸和硝酸铵产业的快速发展提供了技术支撑。

该项专利技术已先后许可给四川泸天化股份有限公司、河北冀衡赛瑞化工有限公司、湖北钟祥凯龙楚兴化工有限责任公司、新疆金圣胡杨化工有限公司、湖北应城市新都化工有限责任公司、湖南邵阳宝兴科肥有限公司等公司使用,获得许可费共计4100万元。近3年采用该工艺转化实施新增产值34.8亿元,实现利税12.2亿元,取得了显著的经济和社会效益。

(汪家铭)