技術前沿

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加壓中和制熔融硝酸銨工藝開發(fā)成功

近20年來我國硝酸生產(chǎn)方法不斷發(fā)生結構性變化,原來幾乎全部是常壓法和綜合法,后來中壓法逐年增加,雙加壓法和高壓法年產(chǎn)能已占硝酸總產(chǎn)能的50%左右,高壓法和雙加壓法生產(chǎn)的硝酸濃度在55%～60%,這種濃度的稀硝酸加工硝酸銨,原有的常壓中和工藝已不適應,須尋找新的硝酸銨生產(chǎn)方法。

四川金象賽瑞化工股份有限公司目前已開發(fā)成功加壓中和生產(chǎn)熔融硝酸銨的工藝方法,適用于雙加壓法和高壓法生產(chǎn)的濃度達55%-60%的硝酸后加工裝置,并建成了采用該工藝的年產(chǎn)18萬噸硝酸銨生產(chǎn)裝置。該裝置的噸硝酸銨消耗氨(折100%)216千克、硝酸(折100%)795千克、脫鹽水10千克、冷卻水25-27噸、電5千瓦時、蒸汽(0.35MPa)140千克、蒸汽(1.3MPa)160千克,噸硝酸銨消耗定額均低于管式反應器和常壓中和工藝。同時硝酸銨廢水得到有效的無害化處理,實現(xiàn)零排放,成為今后配套雙加壓法硝酸生產(chǎn)硝酸銨發(fā)展的方向之一。

該工藝方法包括加壓氨酸中和、蒸發(fā)濃縮、中和廢水的處理與回收等過程。加壓中和使用內(nèi)循環(huán)式加壓硝酸銨中和器,通過氣氨過濾、溫度控制、壓力控制、pH值控制等多種控制手段和安全聯(lián)鎖系統(tǒng),可以保證加壓中和反應的安全穩(wěn)定運行。中和蒸汽具有較高的熱焓值,適宜于硝酸銨生產(chǎn)過程中的各工藝需求,能極大地節(jié)約外界蒸汽。以生產(chǎn)1噸熔融硝酸銨計,該工藝可節(jié)省蒸汽約200千克。同時采用獨特的氨回收工藝和離子交換系統(tǒng)處理工藝過程中的廢氣,可實現(xiàn)廢物利用避免造成環(huán)境污染。

新型內(nèi)循環(huán)式加壓硝酸銨中和器是該工藝中的關鍵設備,由下筒體內(nèi)反應區(qū)和上筒體內(nèi)汽液分離室組成,其中下筒體內(nèi)反應區(qū)內(nèi)有中央循環(huán)管、硝酸和氣氨分布管;上筒體內(nèi)汽液分離室上端有分離器及蒸汽出口、下端有硝酸銨溶液出口。中和器還包括有使中央循環(huán)管為封閉式的在中央循環(huán)管上端的導向分配器,硝酸分布管和氣氨分布管開孔區(qū)布孔為數(shù)量不等小孔,以及在汽液分離室上端的除霧器。中和器能在加壓為0.4-0.6MPa、溫度180℃操作時,有足夠大的內(nèi)循環(huán),將反應熱及時移走,不僅避免高濃度硝酸銨的局部聚積,熱分解,且減小設備腐蝕;制造成本低,節(jié)約設備費用,是目前較理想的加壓硝酸銨中和器。

加壓中和制熔融硝酸銨工藝的特點是：①加壓中和器容積小,生產(chǎn)強度大。加壓中和器內(nèi)壓力0.35MPa,中和溫度≤185℃,因加壓生產(chǎn)強度大,與常壓中和相比,設備大小僅為原來的1/10,操作強度提高近4倍,且操作彈性大,可達設計值的150%,中和溶液濃度達78%-81%;②加壓中和,安全可靠。由于采用獨特結構的中和器,再加上多種工藝控制手段和聯(lián)鎖手段,能確保裝置可靠、穩(wěn)定、安全運行;③熱能綜合利用合理。中和產(chǎn)生的0.35MPa,溫度185℃的蒸汽分為二部分,一部分去一段蒸發(fā)器作為熱源,加熱蒸發(fā)由中和器來的硝酸銨溶液,將硝酸銨溶液的濃度提高到95%;另一部分蒸汽可供保溫和二段蒸發(fā)器加熱空氣之用;④硝酸銨廢液零排放處理。硝酸銨生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢液送至汽提塔頂部,從底部加入空氣,用空氣汽提廢液中的氨,汽提出來的氨用硝酸吸收,生產(chǎn)硝酸銨,送至加壓硝酸銨系統(tǒng)。汽提塔底部出來的廢水,一部分送至硝酸吸收塔作為酸吸收用水,另一部分作為循環(huán)水的補充水,實現(xiàn)硝酸銨廢水全部資源化回收利用。

該工藝技術日前在第一屆四川專利獎評選中榮獲一等獎。該項發(fā)明系國內(nèi)首創(chuàng),提供了一種安全、操作方便、投資少、消耗低、環(huán)保的生產(chǎn)熔融硝酸銨的工藝技術,突破了長期阻礙硝酸銨行業(yè)技術更新?lián)Q代的瓶頸,為我國硝酸和硝酸銨產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供了技術支撐。

該項專利技術已先后許可給四川瀘天化股份有限公司、河北冀衡賽瑞化工有限公司、湖北鐘祥凱龍楚興化工有限責任公司、新疆金圣胡楊化工有限公司、湖北應城市新都化工有限責任公司、湖南邵陽寶興科肥有限公司等公司使用,獲得許可費共計4100萬元。近3年采用該工藝轉化實施新增產(chǎn)值34.8億元,實現(xiàn)利稅12.2億元,取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。

(汪家銘)