硝酸铵生产工艺与操作

硝酸铵生产工艺与操作

工业上输送气氨时，常采用中压管道，且管外壁加有保温层，以减少外界温度差的影响。

氨与空气混合式，当氨的浓度达到17.1%-26.4%（体积）时，遇高温或明火即发生爆炸。因此，氨通过的管道容器及设备等，动火前必须严格进行置换和分析。

液氨中含有少量的水和溶解在其中的氢、氮、甲烷及惰性气体等，当其蒸发时也进入气氨中，这些惰性气体的存在，会增加中和过程的固定氮损失和降低中和蒸发蒸汽的热焓，在利用中和蒸汽作为硝铵一段蒸发器加热时，中和蒸汽中惰性气体增加会降低蒸发器的传热效率，因此要求氨的纯度在99.5%以上。

氨气内不允许夹带液氨，气氨的输送压力一般为3个绝对压力左右，如果温度太低，管道内一部分气氨就会凝结成液氨，液氨进入中和器后，体积迅速膨胀，反应时产生的热量也急剧增加，这就会造成中和器内剧烈超压，有损于设备，同时还导致氨的损失增加，操作也很难稳定，因此，氨气中更不允许夹带大量液氨。

第二节硝酸

硝酸中氮氧化物（折算成N2O4）含量应低于0.15%，氮氧化物含量过高，生成的亚硝酸盐会促进硝铵的分解，造成中和过程中固定氮损失增加。

硝酸中不允许含有氯离子和三价铁离子，因为有氯离子的存在会使不锈钢的腐蚀增强，同时氯离子对硝铵的稳定性也有不利的影响。铁离子的存在会使硝酸成品的外观呈现棕红色。

为了使原料硝酸不致影响硝铵成品的纯度（或含氮量），要求硝酸灼烧后固体沉淀物含量不应超过0.07%

第三节添加剂（防止结块）

防水添加剂，一般为有机无二致，通常有石蜡、石蜡重油、凡士林等，它们都有防水性。（除生产特殊抗水硝铵外，很少采用此类添加剂）

惰性无机添加剂，这类添加剂具有不溶于水，不与硝铵反应及粉碎度高的特点。

无机盐添加剂在硝铵中加入少量的无机盐添加剂，可以大大改善硝铵的结块性。

目前我国工业上常用的无机盐添加剂有：石灰石硝酸溶液、白云石硝酸溶液、硼镁矿综合利用的副产品硝酸镁溶液。但是实际上硝酸钙无机盐添加剂的存在，对改变硝铵的结块性影响是不大的。

在硝铵中加入硝酸镁、硝酸钙无机盐添加剂后，是硝铵的凝固温度点有所下降，因此，在造粒结晶过程中减慢了成粒速度，阴气粘塔量增加，同时蒸发器列管的结垢现象也相应的加剧了。

第二章硝酸铵的物理化学性质

硝铵溶液的比重随浓度增加而增加，随温度升高而减少。

硝铵能溶于丙酮、酒精、氨水之中。

硝铵具有吸湿性，具有较低的饱和蒸汽压，随着温度的升高，硝铵的吸湿性愈来愈低。

减少硝铵的吸湿性有下列四种途径：一加入特定的无机盐添加剂，使其与硝酸的共同饱和溶液上的水蒸汽压力大于硝铵饱和溶液上的水蒸汽压力，提高吸湿点；

为改善硝铵的结块性，而掺加少量有机添加剂时，对其热稳定性影响不大，但是添加剂的含量过高，对热稳定性也会造成影响，因此有机添加剂的含量不得超过1%。

第三章硝酸铵生产流程概述

分为五个工序：

1：添加剂的制备

2：硝酸与气氨的中和—硝铵溶液的制备

3：硝铵溶液的蒸发

4：浓硝铵溶液（或熔融液）的结晶

5：成品的冷却、包装和贮运

硝铵生产目前所用的添加剂大多是无机盐，其来源有两种。第一种是用稀硝酸分解白云石（或石灰石）知趣硝酸镁、硝酸钙的混合物。另一种则是利用酸法生产硼酸的废液——硝酸镁溶液。

硝酸与气氨的中和过程是在中和器中进行的。

硝铵溶液的蒸发是在模式蒸发器中进行的。

硝铵生产工艺流程目前大致有三种：一、采用较高浓度（53-55%）的硝酸，单段蒸发，蒸发蒸汽干式冷凝，生产不含添加剂的粒状硝铵（简称单段蒸发生产粒状工业硝铵）二、采用二段蒸发，生产不含添加剂的粉末状硝铵（简称二段蒸发生产粉末状硝铵）三、采用较低浓度的硝铵（43%硝酸）三段蒸发，蒸发蒸汽湿式冷凝，生产含添加剂的硝铵（简称三段蒸发生产粒状农业硝铵）第二节二段蒸发生产粉末状硝酸铵流程

中和岗位的主要设备：氨蒸发分离器，氨预热器，中和器，分离器，

原利用反应热的中和器的结构不理想，生产能力小，自从在中和器内筒下部增开了八个循环孔后，由于热对流的结果，产生了强烈的循环，使酸、氨充分接触，反应完全，操作平稳，生产能力有了很大提高。另外，由于增设了导液管使溶液在蒸发室（外筒）停留时间延长，使酸、氨在液相中有充分接触，反应趋于完全。再则，出口溶液增加谁丰厚，中和器内能保持一定的溶液高度，使酸、氨在液相中充分反应，不但溶液酸碱度液动小，而且夹带蒸汽现象大为减轻。

3. 入中和器硝酸的静压

为了使中和器操作平稳，必须保持硝酸的正常加入量，因此硝酸也必须以稳定的压力进入中和器内。为了使硝酸压力稳定，一般采用将硝酸打入高位槽，凭借高位槽的静压将硝酸压进中和器内。目前也有采用由硝酸泵直接将酸从酸贮槽打入中和器内的方法，因为输送硝酸的离心泵的压头比较稳定且易控制。因此这种方法也很可行，但唯一不足的是当酸泵电机晃动时，硝酸的来源便立即中断，中和操作就要发生较大的波动。另外当酸泵室有一台设备启动时，原输送硝酸的离心泵的压力也会发生潜在的变化（由于电压、电流的变化，而造成中和操作的明显波动。

为了保证硝酸进入碰头后以喷洒的形式与氨气中和，因此，硝酸由高位槽到喷头的垂直距离而形成的位压应大于中和器内蒸发蒸汽的压力与中和室硝铵液柱静压之和。中和器内蒸发蒸汽的最大压力约为0.4表压，中和器内硝铵液柱静压约为0.4绝对压力，因此进入分布器的硝酸必须克服0.8表压的阻力方能进入中和反应区域，考虑到酸管线调节阀喷头等引起的压力降，故一般由酸高位槽产生的静压应为1.8表压左右，因此，硝酸高位槽到酸喷头的垂直距离应保持15米左右为宜。

4.中和蒸发蒸汽的压力

由于中和器的加酸是利用酸高位槽的静压将酸压入中和器这个压力是恒定的，因此中和器内蒸发蒸汽的压力就不能任意提高，一般保持在0.2表压为正常。压力上升，酸喷头处的压力明显增加，流入中和器的酸量就会相应减少，当蒸发蒸汽的压力超过0.4表压或更高压力时，酸高位槽的静压克服不了酸喷头处的压力，而使酸进不了反应区域内，发生气阻现象。此时氨损失明显增加，同时还将引起中和器整体振动，甚至导致内部结构的破坏，因此，实际操作过程中蒸发蒸汽压力最好不要超过0.3表压。另一方面中和器内蒸发蒸汽压力也不可太低（低于0.10表压），因为在一段蒸发过程中要利用这部分蒸发蒸汽进行加热，如果压力低，热焓量小，势必降低了中和反应热二次利用的效果。所以蒸发蒸汽压力最低不宜低于1.5表压。

目前生产商硝铵溶液的酸碱度的控制都是通过控制蒸发蒸汽中含有的酸或者氨量来实现的。