技術前沿

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加壓中和制熔融硝酸銨工藝開發成功

近20年來我國硝酸生產方法不斷發生結構性變化,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能已占硝酸總產能的50%左右,高壓法和雙加壓法生產的硝酸濃度在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方法。

四川金象賽瑞化工股份有限公司目前已開發成功加壓中和生產熔融硝酸銨的工藝方法,適用于雙加壓法和高壓法生產的濃度達55%-60%的硝酸后加工裝置,并建成了采用該工藝的年產18萬噸硝酸銨生產裝置。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,實現零排放,成為今后配套雙加壓法硝酸生產硝酸銨發展的方向之一。

該工藝方法包括加壓氨酸中和、蒸發濃縮、中和廢水的處理與回收等過程。加壓中和使用內循環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鎖系統,可以保證加壓中和反應的安全穩定運行。中和蒸汽具有較高的熱焓值,適宜于硝酸銨生產過程中的各工藝需求,能極大地節約外界蒸汽。以生產1噸熔融硝酸銨計,該工藝可節省蒸汽約200千克。同時采用獨特的氨回收工藝和離子交換系統處理工藝過程中的廢氣,可實現廢物利用避免造成環境污染。

新型內循環式加壓硝酸銨中和器是該工藝中的關鍵設備,由下筒體內反應區和上筒體內汽液分離室組成,其中下筒體內反應區內有中央循環管、硝酸和氣氨分布管;上筒體內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管為封閉式的在中央循環管上端的導向分配器,硝酸分布管和氣氨分布管開孔區布孔為數量不等小孔,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,有足夠大的內循環,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,生產強度大。加壓中和器內壓力0.35MPa,中和溫度≤185℃,因加壓生產強度大,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鎖手段,能確保裝置可靠、穩定、安全運行;③熱能綜合利用合理。中和產生的0.35MPa,溫度185℃的蒸汽分為二部分,一部分去一段蒸發器作為熱源,加熱蒸發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器加熱空氣之用;④硝酸銨廢液零排放處理。硝酸銨生產中產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,生產硝酸銨,送至加壓硝酸銨系統。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,另一部分作為循環水的補充水,實現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。該項發明系國內首創,提供了一種安全、操作方便、投資少、消耗低、環保的生產熔融硝酸銨的工藝技術,突破了長期阻礙硝酸銨行業技術更新換代的瓶頸,為我國硝酸和硝酸銨產業的快速發展提供了技術支撐。

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值34.8億元,實現利稅12.2億元,取得了顯著的經濟和社會效益。

(汪家銘)