CN104310428A - 一种液体硝酸铵生产系统及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液体硝酸铵生产系统及生产方法，它包括氨蒸发器、气氨过滤器、氨预热器、管式反应器、反应闪蒸槽、蒸发闪蒸器、蒸发闪蒸槽和二次闪蒸槽，氨蒸发器与气氨过滤器连通，气氨过滤器与氨预热器连通，氨预热器与管式反应器的第一进口连通，第二进口用于向管式反应器通入稀硝酸，管式反应器的出口与反应闪蒸槽的第一进料口连接，反应闪蒸槽的第一出料口通过管路与蒸发闪蒸器的进料口连接，蒸发闪蒸器的第一出料口与蒸发闪蒸槽的进料口连接，蒸发闪蒸槽设置有工艺蒸汽出口和液体硝酸铵出口；本发明开发了一套液体硝酸铵生产、使用新工艺，避免了直接使用硝酸铵固体在生产、使用、运输、贮存中的危险。提高硝酸铵溶液浓度，避免了传统浓缩装置引发的爆炸危险。

Description

一种液体硝酸铵生产系统及生产方法

技术领域

本发明涉及一种液体硝酸铵生产系统及生产方法，属于化工生产技术领域。

背景技术

硝酸铵在高温、高压和有可被氧化的物质存在下会发生爆炸，因此硝酸铵在生产使用时存在一定危险，特别是2002年9月30日，国务院办公厅下发了国办发[2002]52号《关于进一步加强民用爆炸物品安全管理的通知》，加强了对农用硝酸铵的管控。

硝酸铵固体易吸潮板结，且部分生产应用过程直接以液体硝铵为原料就可以实现。如专利文献CN101633510(申请号：200810138581.X)公开一种工业液体硝酸铵及其制法和应用，以稀硝酸吸收氨气，包括中和、再中和，蒸发，减压蒸馏后调节碱度，得到浓度75～90％的液体硝铵产品。该方法工序较复杂，且并未对工业化生产给出详细的方法。中国专利文献CN201923847U(申请号：201020291847.7)公开了一种生产液态硝酸铵的设备系统，利用二级串联中和器和二级串联蒸发器组成的生产装置生产液体硝酸铵，该方法直接对硝酸铵高温浓缩蒸发，有一定安全隐患。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种液体硝酸铵生产系统及生产方法，本发明方案简单，安全可控，能耗低。

本发明的技术方案如下：

一种液体硝酸铵生产系统，包括氨蒸发器、气氨过滤器、氨预热器、管式反应器、反应闪蒸槽、蒸发闪蒸器、蒸发闪蒸槽和二次闪蒸槽，所述的管式反应器设置有第一进口、第二进口和出口，反应闪蒸槽设置有第一进料口和第一出料口，氨蒸发器的出料口与气氨过滤器的进口连通，气氨过滤器的出口与氨预热器的进口连通，氨预热器的出口与管式反应器的第一进口连通，第二进口用于向管式反应器通入稀硝酸，管式反应器的出口与反应闪蒸槽的第一进料口连接，反应闪蒸槽的第一出料口通过管路与蒸发闪蒸器的进料口连接，蒸发闪蒸器设置有第一出料口和第二出料口，蒸发闪蒸器的第一出料口与蒸发闪蒸槽的进料口连接，蒸发闪蒸槽设置有工艺蒸汽出口和液体硝酸铵出口；在反应闪蒸槽与蒸发闪蒸器进料口连接的管路上还连接有二次闪蒸槽，二次闪蒸槽的进料口与反应闪蒸槽与蒸发闪蒸器进料口连接的管路连通，二次闪蒸槽上设置有工艺蒸汽出口和液体硝酸铵出口。

本发明优选的，反应闪蒸槽还设置有第二进料口和第二出料口，第二出料口通过管路连接有中和洗涤塔，中和洗涤塔的出口通过中和洗涤泵与反应闪蒸槽的第二进料口连通。

进一步优选的，中和洗涤塔上还设置有工艺水进口和工艺蒸汽出口，工艺蒸汽出口用于排出反应过程中产生的工艺蒸汽，作为蒸发闪蒸的热源或外供。

本发明优选的，蒸发闪蒸器的第二出料口与蒸发闪蒸槽的液体硝酸铵出口连接的管路连通。

利用上述液体硝酸铵生产系统生产液体硝酸铵的方法，步骤如下：

液氨进入氨蒸发器除油、除杂后形成气氨，气氨经过气氨过滤器进一步除杂，再经氨预热器加热至90～150℃后进入管式反应器内与第二进口通入的稀硝酸反应，反应生成的反应液进入反应闪蒸槽，利用在管式反应器时产生的反应热闪蒸提浓，提浓后的一部分反应液直接进入二次闪蒸槽闪蒸提浓得到质量浓度65～85wt％的液体硝铵；提浓后的另一部分反应液进入蒸发闪蒸器加热后进入蒸发闪蒸槽，经蒸发闪蒸槽的进一步提浓得到质量浓度85～98wt％液体硝酸铵。

本发明优选的，通入管式反应器中稀硝酸的质量浓度为40-65wt％，管式反应器中反应压力为0.2～0.6MPa，反应温度依靠反应放热。

本发明优选的，从反应闪蒸槽中排出的含氨或硝酸的工艺蒸汽进入中和洗涤塔用稀硝酸或氨洗涤，洗涤后得到的稀硝酸铵溶液进入反应闪蒸槽重新利用，洗涤后的工艺蒸汽可作为蒸发闪蒸的热源或外供。

本发明优选的，从二次闪蒸槽和蒸发闪蒸槽排出的工艺蒸汽经蒸发冷凝器冷凝为工艺冷凝水循环使用。

根据本发明优选的，本发明生产得到的质量浓度65～85wt％的液体硝铵或质量浓度85～98wt％液体硝酸铵均可以直接与以硝铵为原料的工业生产工艺配套使用。

蒸发闪蒸器、蒸发闪蒸槽、二次闪蒸槽的浓度，通过闪蒸出蒸汽的温度来控制。

一种液体硝酸铵的生产方法，包括步骤如下：

(1)液氨经加热至5～15℃后蒸发为气氨，气氨过滤后，然后加热至90～150℃后进入管式反应器内与质量浓度为40-65wt％的稀硝酸进行反应，控制气氨和硝酸的摩尔比例为0.8～1.2∶1。

(2)反应生成的反应液于温度150～190℃、压力0.23～0.35MPa下进行初步闪蒸提浓，

(3)初步闪蒸提浓后的一部分反应液在常压下、温度125～140℃经二次闪提浓得到质量浓度65～85wt％的液体硝铵；

(4)初步闪蒸提浓后的另一部分反应液加热至140～160℃，在0.04～0.08MPa下闪蒸后得到质量浓度85～98wt％液体硝酸铵。

本发明优选的，步骤(2)反应液初步闪蒸提浓排出的含氨或硝酸的工艺蒸汽通过稀硝酸或氨洗涤，洗涤后得到的稀硝酸铵溶液与初步闪蒸提浓后的反应液混合进行重新利用，洗涤后的工艺蒸汽可作为蒸发闪蒸的热源或外供。

以上制备方法中没有特别说明的均按照现有技术。

本发明具有以下优点和有益效果：

1、本发明开发了一套液体硝酸铵生产、使用新工艺，避免了直接使用硝酸铵固体在生产、使用、运输、贮存中的危险。

2、本发明采用二次闪蒸提高硝酸铵溶液浓度，避免了传统浓缩装置引发的爆炸危险。

3、本发明中洗涤塔的设计使得中和反应既可以硝酸过量，又可以氨气过量，生产实际中可灵活调控。

4、本发明中生产流程简单，可生产不同浓度的液体硝酸铵产品。

5、本发明无废水、废气排放，环保无污染。

附图说明：

图1是本发明液体硝酸铵的生产系统结构示意图。

其中，1、氨蒸发器，2、气氨过滤器，3、气氨预热器，4、管式反应器，5、反应闪蒸槽，6、蒸发闪蒸器，7、蒸发闪蒸槽，8、二次闪蒸槽，9、中和洗涤塔，10、中和洗涤泵。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的范围并不局限于此。

实施例中使用的原料均为普通市售。

实施例1

一种液体硝酸铵生产系统，结构如图1所示，包括氨蒸发器1、气氨过滤器2、氨预热器3、管式反应器4、反应闪蒸槽5、蒸发闪蒸器6、蒸发闪蒸槽7和二次闪蒸槽8，管式反应器4设置有第一进口、第二进口和出口，反应闪蒸槽5设置有第一进料口和第一出料口，氨蒸发器1的出料口与气氨过滤器2的进口连通，气氨过滤器2的出口与氨预热器3的进口连通，氨预热器3的出口与管式反应器4的第一进口连通，第二进口用于向管式反应器4通入稀硝酸，管式反应器4的出口与反应闪蒸槽5的第一进料口连接，反应闪蒸槽5的第一出料口通过管路与蒸发闪蒸器6的进料口连接，蒸发闪蒸器6设置有第一出料口和第二出料口，蒸发闪蒸器6的第一出料口与蒸发闪蒸槽7的进料口连接，蒸发闪蒸器7的第二出料口与蒸发闪蒸槽8的液体硝酸铵出口连接的管路连通；蒸发闪蒸槽7设置有工艺蒸汽出口和液体硝酸铵出口；在反应闪蒸槽5与蒸发闪蒸器6进料口连接的管路上还连接有二次闪蒸槽8，二次闪蒸槽8的进料口与反应闪蒸槽5与蒸发闪蒸器6进料口连接的管路连通，二次闪蒸槽8上设置有工艺蒸汽出口和液体硝酸铵出口。

实施例2

如实施例1所述的液体硝酸铵生产系统，不同之处在于：

反应闪蒸槽还设置有第二进料口和第二出料口，第二出料口通过管路连接有中和洗涤塔，中和洗涤塔的出口通过中和洗涤泵与反应闪蒸槽还的第二进料口连通。中和洗涤塔上设置有工艺水进口和工艺蒸汽出口，工艺蒸汽出口用于排出反应过程中产生的工艺蒸汽，作为蒸发闪蒸的热源或外供。

实施例3

利用实施例2所述的液体硝酸铵生产系统生产液体硝酸铵的方法，步骤如下：

液氨进入氨蒸发器除油、除杂后形成气氨，气氨经过气氨过滤器进一步除杂，再经氨预热器加热至130℃后进入管式反应器内与第二进口通入的浓度为65％稀硝酸反应，反应生成的反应液进入反应闪蒸槽，利用在管式反应器时产生的反应热闪蒸提浓，提浓后的一部分反应液直接进入二次闪蒸槽闪蒸提浓得到质量浓度70wt％的液体硝铵；提浓后的另一部分反应液进入蒸发闪蒸器加热后进入蒸发闪蒸槽，经蒸发闪蒸槽的进一步提浓得到质量浓度90wt％液体硝酸铵。

实施例4

一种液体硝酸铵的生产方法，包括步骤如下：

(1)液氨加热至11℃后蒸发为气氨，气氨过滤后，然后加热至90℃后进入管式反应器内与质量浓度40％的稀硝酸进行反应，控制气氨和硝酸的摩尔比例为1.1∶1。

(2)反应生成的反应液于压力0.28MPa，温度180℃下进行初步闪蒸提浓，

(3)初步闪蒸提浓后的一部分反应液在常压下，温度130℃经二次闪提浓得到质量浓度70wt％的液体硝铵；

(4)初步闪蒸提浓后的另一部分反应液加热到150℃，在压力0.07MPa下闪蒸得到质量浓度95wt％液体硝酸铵。

步骤(2)反应液初步闪蒸提浓排出的含氨或硝酸的工艺蒸汽通过稀硝酸或氨洗涤，洗涤后得到的稀硝酸铵溶液与初步闪蒸提浓后的反应液混合进行重新利用，洗涤后的工艺蒸汽可作为蒸发闪蒸的热源或外供。

实施例5

一种液体硝酸铵的生产方法，包括步骤如下：

(1)液氨加热至15℃后蒸发为气氨，气氨过滤后，然后加热至100℃后进入管式反应器内与质量浓度56％的稀硝酸进行反应，控制气氨和硝酸的摩尔比例为1∶1。

(2)反应生成的反应液于压力0.25MPa，温度170℃下进行初步闪蒸提浓，

(3)初步闪蒸提浓后的一部分反应液在常压下，温度135℃经二次闪提浓得到质量浓度75wt％的液体硝铵；

(4)初步闪蒸提浓后的另一部分反应液加热到140℃，在压力0.05MPa下闪蒸得到质量浓度92wt％液体硝酸铵。

步骤(2)反应液初步闪蒸提浓排出的含氨或硝酸的工艺蒸汽通过稀硝酸或氨洗涤，洗涤后得到的稀硝酸铵溶液与初步闪蒸提浓后的反应液混合进行重新利用，洗涤后的工艺蒸汽可作为蒸发闪蒸的热源或外供。

实施例6

一种液体硝酸铵的生产方法，包括步骤如下：

(1)液氨加热至7℃后蒸发为气氨，气氨过滤后，然后加热至120℃后进入管式反应器内与质量浓度60％的稀硝酸进行反应，控制气氨和硝酸的摩尔比例为0.8∶1。

(2)反应生成的反应液在压力0.23MPa，温度160℃下进行初步闪蒸提浓，

(3)初步闪蒸提浓后的一部分反应液在常压下，温度140℃经二次闪提浓得到质量浓度78wt％的液体硝铵；

(4)初步闪蒸提浓后的另一部分反应液加热到160℃，在压力0.08MPa下闪蒸得到质量浓度85wt％液体硝酸铵。

步骤(2)反应液初步闪蒸提浓排出的含氨或硝酸的工艺蒸汽通过稀硝酸或氨洗涤，洗涤后得到的稀硝酸铵溶液与初步闪蒸提浓后的反应液混合进行重新利用，洗涤后的工艺蒸汽可作为蒸发闪蒸的热源或外供。

实施例7

一种液体硝酸铵的生产方法，包括步骤如下：

(1)液氨加热至10℃后蒸发为气氨，气氨过滤后，然后加热至150℃后进入管式反应器内与质量浓度56％的稀硝酸进行反应，控制气氨和硝酸的摩尔比例为1.2∶1。

(2)反应生成的反应液在压力0.30MPa，温度190℃下进行初步闪蒸提浓，

(3)初步闪蒸提浓后的一部分反应液在常压下，温度125℃经二次闪提浓得到质量浓度80wt％的液体硝铵；

(4)初步闪蒸提浓后的另一部分反应液加热到145℃，在压力0.07MPa下闪蒸得到质量浓度96wt％液体硝酸铵。

步骤(2)反应液初步闪蒸提浓排出的含氨或硝酸的工艺蒸汽通过稀硝酸或氨洗涤，洗涤后得到的稀硝酸铵溶液与初步闪蒸提浓后的反应液混合进行重新利用，洗涤后的工艺蒸汽可作为蒸发闪蒸的热源或外供。

Claims (8)

1.一种液体硝酸铵生产系统，包括氨蒸发器、气氨过滤器、氨预热器、管式反应器、反应闪蒸槽、蒸发闪蒸器、蒸发闪蒸槽和二次闪蒸槽，其特征在于，所述的管式反应器设置有第一进口、第二进口和出口，反应闪蒸槽设置有第一进料口和第一出料口，氨蒸发器的出料口与气氨过滤器的进口连通，气氨过滤器的出口与氨预热器的进口连通，氨预热器的出口与管式反应器的第一进口连通，第二进口用于向管式反应器通入稀硝酸，管式反应器的出口与反应闪蒸槽的第一进料口连接，反应闪蒸槽的第一出料口通过管路与蒸发闪蒸器的进料口连接，蒸发闪蒸器设置有第一出料口和第二出料口，蒸发闪蒸器的第一出料口与蒸发闪蒸槽的进料口连接，蒸发闪蒸槽设置有工艺蒸汽出口和液体硝酸铵出口；在反应闪蒸槽与蒸发闪蒸器进料口连接的管路上还连接有二次闪蒸槽，二次闪蒸槽的进料口与反应闪蒸槽与蒸发闪蒸器进料口连接的管路连通，二次闪蒸槽上设置有工艺蒸汽出口和液体硝酸铵出口。

2.根据权利要求1所述的一种液体硝酸铵生产系统，其特征在于，反应闪蒸槽还设置有第二进料口和第二出料口，第二出料口通过管路连接有中和洗涤塔，中和洗涤塔的出口通过中和洗涤泵与反应闪蒸槽的第二进料口连通。

3.根据权利要求2所述的一种液体硝酸铵生产系统，其特征在于，中和洗涤塔上还设置有工艺水进口和工艺蒸汽出口，工艺蒸汽出口用于排出反应过程中产生的工艺蒸汽，作为蒸发闪蒸的热源或外供。

4.根据权利要求1所述的一种液体硝酸铵生产系统，其特征在于，蒸发闪蒸器的第二出料口与蒸发闪蒸槽的液体硝酸铵出口连接的管路连通。

5.利用权利要求1所述的液体硝酸铵生产系统生产液体硝酸铵的方法，步骤如下：

液氨进入氨蒸发器除油、除杂后形成气氨，气氨经过气氨过滤器进一步除杂，再经氨预热器加热至90～150℃后进入管式反应器内与第二进口通入的稀硝酸反应，反应生成的反应液进入反应闪蒸槽，利用在管式反应器时产生的反应热闪蒸提浓，提浓后的一部分反应液直接进入二次闪蒸槽闪蒸提浓得到质量浓度65～85wt％的液体硝铵；提浓后的另一部分反应液进入蒸发闪蒸器加热后进入蒸发闪蒸槽，经蒸发闪蒸槽的进一步提浓得到质量浓度85～98wt％液体硝酸铵。

6.根据权利要求5所述的生产液体硝酸铵的方法，其特征在于，通入管式反应器中稀硝酸的质量浓度为40-65wt％，管式反应器中反应压力为0.2～0.6MPa，反应温度依靠反应放热。

7.根据权利要求5所述的生产液体硝酸铵的方法，其特征在于，从反应闪蒸槽中排出的含氨或硝酸的工艺蒸汽进入中和洗涤塔用稀硝酸或氨洗涤，洗涤后得到的稀硝酸铵溶液进入反应闪蒸槽重新利用，洗涤后的工艺蒸汽可作为蒸发闪蒸的热源或外供。

8.一种液体硝酸铵的生产方法，包括步骤如下：

(1)液氨经加热至5～15℃后蒸发为气氨，气氨过滤后，然后加热至90～150℃后进入管式反应器内与质量浓度为40-65wt％的稀硝酸进行反应，控制气氨和硝酸的摩尔比例为0.8～1.2∶1，

(2)反应生成的反应液于温度150～190℃、压力0.23～0.35MPa下进行初步闪蒸提浓，

(3)初步闪蒸提浓后的一部分反应液在常压下、温度125～140℃经二次闪提浓得到质量浓度65～85wt％的液体硝铵；

(4)初步闪蒸提浓后的另一部分反应液加热至140～160℃，在0.04～0.08MPa下闪蒸后得到质量浓度85～98wt％液体硝酸铵。