硝酸、硝酸铵企业的产品开发

张静忠

(安徽淮化股份有限公司　安徽淮南　232038)



硝酸、硝酸铵企业的产品开发

张静忠

(安徽淮化股份有限公司安徽淮南232038)

随着国内硝酸工业的快速发展，硝酸和硝酸铵产能严重过剩，市场竞争激烈。为了提高企业的市场竞争能力，开发了多种规格的液体硝酸铵产品、68酸生产新工艺和尿素硝铵溶液产品，使公司的产品结构得到较大改善，硝酸相关产品结构更加多元化。

硝酸硝酸铵尿素硝铵溶液

1　生产装置运行概况

安徽淮化股份有限公司(以下简称安徽淮化公司)硝酸和硝酸铵(以下简称硝铵)生产系统包括100 kt/a直接法浓硝酸(直硝)、270 kt/a稀硝酸(902稀硝)、120 kt/a稀硝酸(450稀硝)、200 kt/a间接法浓硝酸(间硝)、60 kt/a中和法硝铵(老硝铵)和200 kt/a多孔硝铵装置。近年来，国内硝酸和硝铵产能严重过剩，安徽淮化公司的产品市场占有率和销售情况出现下滑：直硝装置生产负荷不到80%，但其副产品N2O4的市场占有率在国内首屈一指；12套间硝装置只有6～7套投入运行；多孔硝铵装置长期保持最低负荷运行。为此，安徽淮化公司一方面通过技术改造以降低生产成本，另一方面开发了液体硝铵和尿素硝铵(UAN)溶液，拓展了市场空间。

2　多种规格液体硝铵产品的生产

(1)2010年,利用老硝铵装置的改造，开发了95.5%(质量分数，下同)的液体硝铵产品。但市场需要的液体硝铵产品包括93.0%，95.5%等多种规格，客户对产品pH指标范围的要求也有所不同，而硝铵贮槽只有1台，无法满足要求。2013年利用旧设备改造，新增1台硝铵贮槽，增加多孔硝铵产品的生产，利用多孔硝铵装置一段蒸发94%～96%的硝铵溶液加酸调节pH，直接生产出不同pH规格的液体硝铵产品，满足了不同客户需求。采取增设除雾分离设备和自动化控制等措施对老硝铵装置进行升级改造，不仅提高了硝铵产品产能，而且消除了装置的环保缺陷。

(2)2套硝铵装置的气氨管线和氨蒸发设备等材质均为碳钢，管线和设备内的铁锈、原料气氨夹杂的油污进入生产系统后，造成硝铵产品会出现淡黄色的细微杂质。为此，在气氨管线上增设高效过滤器，并在硝铵输送泵进口增设篮式过滤器，有效避免了油类、铁锈等杂质进入系统，减轻了沉淀物对产品质量的影响。

(3)由于工艺落后和设计缺陷，老硝铵装置中和段原设计含有较高浓度硝铵的蒸汽经回收热能、加水稀释后直接排放。本次改造增设1台高效除雾器，经除雾分离后，蒸汽中含硝铵质量分数从0.5%～1.0%降至300×10-6以内；蒸发段增设分离器，分离后的工艺蒸汽中含硝铵质量分数由0.1%降至50×10-6以内。除雾分离处理后的废水送至电渗析装置进行深度处理，废水中硝铵质量分数降至10×10-6以下后作为循环水装置的补充水。本次改造使外排硝铵转化为产品，既增加了经济效益，又降低了排放废水中的氨氮含量，取得了良好的减排效果。

(4)间硝装置的镁尾水作为老硝铵装置生产硝铵的原料，也是导致产品出现浅黄色的原因之一。经分析，原因是间硝装置的浓缩塔和浓冷器等材质为高硅铸铁，设备腐蚀产生的Fe3+通过硝镁蒸发夹带进入镁尾水内，在硝铵中和工序碱性条件下生成Fe(OH)3絮状沉淀，从而使液体硝铵产品呈现淡黄色。为此，增设硝铵沉淀池，用于2台硝铵储槽的定期清洗和沉降，防止沉淀物返回系统而产生二次污染。

通过上述改造后，硝铵装置的生产能力扩大了2倍，达到年产120 kt的生产能力。

3　68酸新工艺开发

安徽淮化公司原68酸生产装置系利用成品浓硝酸加水稀释配制，经空气漂白生产出68酸。由于该装置产能小、生产成本较高，无法满足市场需求，且尾气处理效果不好，现场配制的环境较差。经技术改造，利用现有450稀硝装置和成品浓硝酸生产出合格的68酸产品，即在450稀硝装置吸收塔出口增设静态混合器，成品98%(质量分数，下同)浓酸与60%稀酸混合后的酸按原有工艺路线返回漂白塔除去溶解的氮氧化物，生产出产品68酸。

首先，450稀硝装置正常开车，使酸浓度稳定在60%左右；然后将98%成品浓酸加压送至静态混合器内，调节稀酸与浓酸的配比，控制好漂白塔空气加入量，塔底即可获得68酸，其产品酸浓度、色泽等各项指标基本达到质量标准要求。本次开发的新工艺没有投入规模化生产，主要原因是装置处于试验阶段，需进一步优化改造，才能满足稳定生产和自动控制的操作要求。

(1)本次试车生产没有实现自动控制，68酸浓度波动较大，浓酸加入量不能根据稀酸量和浓度的变化及时调节；生产控制的操作性较差，需增加自控和分析设施，才能实现规模化生产，确保产品质量稳定。自控装置包括68酸在线浓度分析仪、稀酸浓度分析仪和浓酸流量调节阀等，根据原料和产品酸的浓度、流量及时调整配比，确保产品质量稳定。

(2)由于该装置处于试生产阶段，浓酸管线采用高纯铝材质，管线输送距离长而沿途管架设计不足，使管线变形严重，存在较大安全隐患。正式生产时，浓酸管线将更新为C4钢。静态混合器选用304不锈钢，耐腐蚀性较差，喷嘴混合部位需改造，确保2种酸均匀混合；设备选型时换热面积不足，循环水量不够，混合后的68酸温度较高。

(3)由于成品库区的68酸贮槽仅200 m3，而生产的68酸产量为15 t/h，无法满足储存要求，故试验成功后没有转入正式生产。下一步将继续改造，一方面增大68酸产品的存储能力，另一方面将生产的68酸输送至间硝装置的稀酸贮槽内用于生产浓硝酸，确保68酸库存超限时可及时切换，保证装置的连续运行。

4　UAN产品的开发与生产

UAN溶液是由尿素、硝铵和水配制而成，是一种无色稳定的液态氮肥，其肥效、节能、环保和经济性均优于固态氮肥。在国际市场上，一般有3个等级的UAN溶液销售，即总氮含量(质量分数，下同)分别为28%，30%和32%，不同总氮含量对应不同的盐析温度，适合在不同地区使用。2014年3月，安徽淮化公司成功研发并生产出优质的UAN产品，总氮含量为32%，尿素与硝铵质量比为0.74～0.80，含水质量分数<20%。

生产UAN时，根据产品含氮量、尿素与硝铵质量比等要求，将计量后的尿素溶液和硝铵溶液

通过输送泵送至UAN配制槽，然后经混合、降温和添加缓蚀剂，配制得到的合格产品送至罐区。目前，安徽淮化公司的UAN产能已达到600 kt/a，产品质量达到优级标准。UAN生产装置采用先进的配制设备和控制系统，产品质量在线监控系统引进国外全套设备，确保产品各项指标符合标准要求。生产UAN产品的原料硝铵和尿素的一级品率达95%以上；引进水溶肥专用防腐溶剂，确保UAN产品在储存和运输过程中质量稳定和设备安全。

(1)含水质量分数每下降1%，吨UAN产品生产成本可降低约15元。水分含量控制的关键是在配制阶段应保证尿素、硝铵和水分的计量准确。在UAN溶液配制完成以及样品密度和总氮含量等指标分析合格后，可加入适量的脱盐水来调节产品的水分含量指标。以安徽淮化公司生产含水质量分数18%的UAN产品和100 m3配制槽为例，产品密度在1.32 t/m3左右，可加入1.5～2.0 t脱盐水，既可确保产品质量符合标准要求，又可降低生产成本。

(2)在UAN配制阶段，控制温度和停留时间是降低缩二脲含量的决定因素。缩二脲主要来源于原料尿素及尿素与硝铵混合时的温度过高、停留时间过长等。配制阶段应保证溶液温度低于120 ℃，配制时间应小于2 h，在此条件下制得的UAN产品中含缩二脲质量分数在0.35%左右。

(3)尿素与硝铵的质量比应在0.74～0.80，当该比值>0.80时，因尿素生产成本相对较高，将导致UAN生产成本上升；当该比值<0.74时，因尿素含量不足，UAN溶液密度变小，总氮含量也不符合要求。控制尿素与硝铵质量比的关键是控制尿素与硝铵的配比，一般以稳定一种原料的质量和浓度，然后反算出另一种原料的配制量。

(4)UAN产品中游离氨质量分数应控制在0.02%～0.30%，其主要原因是微量的氨将使溶液呈弱碱性，可减缓设备的腐蚀，但过高的游离氨会导致产品有较浓的氨味，对生产配制环境和产品施用带来不便。降低温度、减少UAN中尿素分解是控制游离氨含量的主要手段。

Product Development of Enterprise Producing Nitric Acid and Ammonium Nitrate

ZHANG Jingzhong

(Anhui Huainan Chemical Group Co., Ltd.Anhui Huainan232038)

Along with rapid development of nitric acid industry in China, there is severe excess production capacity of nitric acid and ammonium nitrate, and market competition is fierce. In order to improve the market competition ability of enterprise, liquid ammonium nitrate products with variety of specifications, new process for production of nitric acid with a mass concentration of 68% and urea ammonium nitrate solution products are developed, product mix of the company is improved greatly, and nitric acid related product structure is more diversified.

nitric acidammonium nitrateurea ammonium nitrate solution

TQ111.26

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1006-7779(2016)03-0062-02

2014-10-20)