刍议硝酸铵生产工艺操作中的注意事项

文/苟程，新疆玉象胡杨化工有限公司

1 硝酸铵的生产工艺流程

硝酸铵的生产工艺涉及到加压中和、蒸发和氨回收等工序，硝酸和氨气的反应为其中和反应，操作人员应有效控制氨气和稀硝酸的温度和浓度。根据相关实验数据分析，在发生中和反应时会存在较多的热量，为防止中和时因温度升高较快而导致氨酸发生分解或爆炸，需要在中和器底部、顶部适当的加入冷却液，把中和温度控制在185度之内，保证中和反应的安全性。

硝酸和氨气在中和反应结束后，会产生较多的硝酸铵溶液，需要及时对这些溶液进行蒸发浓缩，因此需要硝酸铵溶液在中和后的浓度达到78%左右，才能保证其浓度较高，一般情况下随着浓度的增加硝酸铵溶液的沸点也会较快增加，如果硝酸铵浓度升高至96.8 9%时，硝酸铵液会发生分解，并有大量的热量释放出，极易发生爆炸，所以硝酸铵溶液在常压下提升至96%较难，操作人员通常会选择二段蒸发的方法保证硝酸铵溶液的浓度。

2 硝酸铵工艺操作过程中存在的问题

某公司有2套生产规模分别为15万t/a和30万t/a的硝酸装置，硝酸是硝酸铵和己二酸装置的原料，因此确定硝酸的生产规模为45万t/a，而在原来设计中生产硝酸铵时使用的是63.5%质量分数的硝酸，因此存在以下相关问题：

因为无水气态氨和含水的硝酸共同反应生成硝酸铵产品，反应式为：

在反应的同时会有大量的热放出，如果按照原来的设计使用63.5%质量分数的硝酸，会使该中和反应的温度上升到238℃。如果安全操作温度超过215℃上限时，想要保障装置安全的运行，需要把二次蒸汽压力降低为0.35MPa。因为如果温度大于220℃，容易分解硝酸铵溶液，一般开始时分解的速度不快，但其温度和压力会随着反应热而逐渐上升，进而加快分解，因此必须把反应器的操作温度控制在215℃以下。

假如二次蒸汽的压力降低，为了把中和后的硝酸铵溶液向初蒸发器闪蒸槽中输送，还应该增设硝酸铵溶液泵两台。虽然一定程度增加了二次蒸汽的产量，但因为其饱和温度降低10℃左右，因此也缩小了初蒸发器对二次蒸汽使用时的温差，为了给出蒸发器的硝酸铵溶液的浓度提供保障，需要在蒸发器下段大量的使用0.8MPa饱和蒸汽，可能会导致出现装置二次蒸汽较多而需要增加外供蒸汽的情况，进而影响到装置的热效率。

所以为保证装置运行更加稳定和安全，应控制中和反应器使用的硝酸铵的质量分数为60.0%为最佳。所以在实际生产过程中可通过对装置操作具有较大的弹性的特点进行充分的利用，使用装置内硝酸6.82kg/h，铵 8.08kg/h的蒸发冷凝液，降低进入界区的硝酸铵质量分数为60.0%。因此该公司通过对硝酸和硝酸铵装置总体效率进行综合考虑，确定质量分数为60.0%的硝酸铵直接由生产规模为3 0万t/a的装置提供。

3 硝酸铵生产操作中应注意的问题

3.1 由于硝酸铵具有性质不稳定的特性，极易在受热的情况下发生分解，而且其反应产物相对复杂，会根据温度的变化而变化。

在温度为185℃～200℃时，分解的反应式为：

而在土壤受到猛烈撞击或加高温时，其反应式则为：

硝酸铵浓溶液或溶体在具体的生产过程中，可能会发生传爆和爆炸分解，存在较大的危险性。因此硝酸铵可能会随着温度的提高而增加分解的可能，在工业生产中国溶体或溶液的加热温度达到19 0℃时，其分解反应式为：

而在硝酸铵量较大并且无法及时导出热量时，硝酸铵会自行加快分解，并和分解产生的NO2相互作用产生放热反应，导致硝酸铵的分解更加强烈，反应式为：

所以，在实际生产中应该对设备内高温溶体的停留时间引起重视，在生产时，应保证185℃的熔体不大于1min的停留时间。为了提供安全保障，应保证操作时管道反应器的温度低于215℃。只要达到215℃时，不管是何种情况，都要查明情况再开车。如果出现个别生产工序产生故障、突然停车等都情况，必须采取有效的措施防止硝酸铵发生分解。如可用水稀释溶液或降低温度保证其浓度安全。当把设备切断打算长时间停车时，应把设备中的硝酸钠溶液或溶体排出，并断开正在运行的设备，如果在不运转的设备中停留这些产品会增加其危险性。

3.2 如果硝酸钠内含有如游离氯化物、氧化氮或有机化合物等杂质时会相应的增加硝酸铵分解的可能性，如果游离酸的质量分数达到1%时，硝酸铵开始分解，并由210℃的高降低至185℃～190℃；如果硝酸铵中含有0.15%的氯化物，会降低分解温度到193℃，如果有1%硝酸存在，温度会降低至180℃，还会增加1倍的分解速度。所以，即使在温度较低的情况下这些混合物业会使硝酸铵产生分解。为了更加安全，应控制硝酸钠溶液中的HNO2和Cl－的质量分数小于50×10－6和10×10－6。

4 结语

综上所述，通过分析硝酸铵的生产工艺流程可得，近些年我国硝酸铵生产水平获得了较大的发展，但同时在硝酸铵的生产流程中仍然有许多安全隐患存在，相关操作人员应该在实际生产中采取有效的措施进行处理，保证硝酸铵生产工作更加安全。相信，通过化工生产中不断的更新和改进相关生产设备和工艺流程，会促进我国硝酸铵生产水平得到更大的发展。