CN106348315A - 一次闪蒸制硝酸铵的工艺 - Google Patents

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Abstract

一次闪蒸制硝酸铵的工艺是控制气氨与硝酸的反应物摩尔比例为1.01‑1.02:1进入管式反应器中进行中和反应；生成的硝酸铵由管式反应器后端放出到文丘里节流装置，通过文丘里节流装置减压后进入闪蒸罐中进行闪蒸，闪蒸脱除的蒸汽由闪蒸蒸汽管排出；浓缩后的硝酸铵溶液贮存在闪蒸罐的底部，由硝酸铵溶液输送管送出，硝酸铵溶液的浓度为90wt％‑96wt％。本发明具有能量无浪费，生产过程简洁，生产安全，生产成本低的优点。

Description

一次闪蒸制硝酸铵的工艺
技术领域
本发明涉及一种一次闪蒸制硝酸铵的工艺。
背景技术
硝酸与氨会发生非常剧烈的化学反应，利用其反应可以生产硝酸铵，反应方程式如下：
NH3↑+HNO3＝NH4NO3+Q
从方程式可以看出，反应过程会放出大量的热量，并且放出的热量与原料硝酸的浓度有很大关系，硝酸浓度越高，放出的热量越大。现有的生产工艺一般采用较高浓度的硝酸(56％～62％)与氨进行加压中和技术，这些反应热随着硝铵溶液带走，在生产过程中逐步损失掉，并且需要补充外来热量(如蒸汽)来进行硝铵的浓缩，造成能量的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种能量无浪费，生产过程简洁，生产安全，生产成本低的一次闪蒸制硝酸铵的工艺。
本发明是硝酸与气氨的加压反应生成硝铵溶液后，在减压闪蒸设备中，利用反应热将硝铵溶液一次性浓缩到较高浓度，得到所需要的硝铵产品。即合理利用了能量，又省去了传统硝铵生产工艺中需要对硝铵溶液进行多段浓缩的过程。
本发明一次闪蒸制硝酸铵的工艺包括如下步骤：
(1)管式反应器的前端安装有硝酸进料管和气氨进料管，在硝酸进料管上设置有硝酸物料控制阀，气氨进料管进料管上设置有气氨物料控制阀，管式反应器上安装有一个反应器测温装置，反应器测温装置分别与硝酸物料控制阀、气氨物料控制阀联锁，管式反应器的后端连接文丘里节流装置，文丘里节流装置后连接闪蒸罐，闪蒸罐底部连接硝酸铵溶液输送管，顶部安装有闪蒸蒸汽输出管，在闪蒸罐的下部液相区安装有硝铵溶液测温装置和硝铵溶液PH值测量装置，闪蒸罐内通入一根脱盐水管，闪蒸蒸汽输出管上设置有闪蒸蒸汽测压装置和闪蒸蒸汽压力控制阀，脱盐水管上设置有脱盐水物料控制阀，硝铵溶液测温装置分别与硝酸物料控制阀、气氨物料控制阀、脱盐水物料控制阀联锁；
(2)正常生产时的步骤及条件，硝酸物料控制阀、气氨物料控制阀开启，控制气氨与硝酸的反应物摩尔比例为1.01-1.02:1，通过气氨进料管和硝酸进料管进入管式反应器中，在0.3-0.5MPa，反应温度为190-195℃条件下进行中和反应；生成的硝酸铵由管式反应器后端放出到文丘里节流装置，通过文丘里节流装置减压后进入闪蒸罐中；在压力0.03-0.08Mpa，温度130℃-155℃条件下进行闪蒸，闪蒸脱除的蒸汽于闪蒸蒸汽压力控制阀及闪蒸蒸汽测压装置的控制下由闪蒸蒸汽管排出；浓缩后的硝酸铵溶液贮存在闪蒸罐的底部，由硝酸铵溶液输送管送出，硝酸铵溶液的浓度为90wt％-96wt％；闪蒸罐底部硝铵溶液PH值控制在4.5-5；
(3)安装在管式反应器上的反应器测温装置对管式反应器内的温度进行实时监测，当达到设定的控制温度205℃，则立即联锁关闭硝酸物料控制阀和气氨物料控制阀，切断反应物料，避免物料在管式反应器中发生爆炸；
(4)安装在闪蒸罐下部的硝铵溶液测温装置也在实时监测着闪蒸罐3底部硝酸铵溶液的温度，当液相温度达到设定的控制温度205℃，则立刻联锁关闭硝酸物料控制阀和气氨物料控制阀，并打开脱盐水管上的脱盐水物料控制阀，将低温脱盐水加入闪蒸罐中，使硝酸铵溶液的温度降低，并对硝酸铵溶液进行稀释，避免发生爆炸。
在管式反应器后加一个文丘里节流装置，再连接一个闪蒸罐。由于中和反应是在0.3-0.5MPa压力下进行，反应产物硝铵溶液经过文丘里节流装置，进入闪蒸罐，在此由于反应生产的热量，使硝铵溶液中的水分快速气化，与硝铵浓液分离，得到高浓度的硝铵溶液成品。
闪蒸罐的作用主要有两点，其一是反应生成的硝酸铵溶液由管式反应器的另一端放出到闪蒸罐中，闪蒸脱除水蒸汽后，得到浓缩硝酸铵溶液；其二是让反应后的物料进入到一个相对扩大的空间，即使有少量物料发生爆炸，也可以在较大的空间中释放能量，不会发生危险。
由于在闪蒸罐底部聚集着一定量的浓缩硝酸铵溶液，还是存在着溶液温度失控超过临界温度，发生爆炸事故的隐患。因此，本发明对于闪蒸罐也有进一步的安全保护措施，具体是在闪蒸罐的下部安装有一个测温装置，用于实时监测闪蒸罐底部硝酸铵溶液的温度，同时在闪蒸罐内通入一根脱盐水管线，并将 测温装置与脱盐水管线上的控制阀联锁。一旦闪蒸罐内液相温度达到设定的控制温度，立刻关闭管式反应器进料控制阀，并打开冷脱盐水管线上的控制阀，对闪蒸罐进行激冷，迅速降低闪蒸罐内液相的温度，使之避免发生爆炸事故。
本发明与现有技术相比具如下优点：
1.完全依靠物料的反应热及闪蒸原理得到硝铵溶液产品，省去了现有硝铵生产工艺中的硝铵浓缩换热器，能量能得到充分利用，本工艺节能且流程简洁。
2.利用文丘里节流装置实现了加压反应与减压闪蒸过程的瞬时性的连续，过程中几乎没有反应热的损失。
3.管式反应器后紧接减压闪节蒸的文丘里节流装置和闪蒸罐，使氨与酸的中和反应安全性提高，避免发生物料在较高压力下热量积聚导致升温爆炸。
4.在闪蒸罐中加入冷激脱盐水装置，可以有效预防闪蒸罐中物料发生高温分解爆炸的现象。
附图说明
图1是本发明一次闪蒸制硝酸铵工艺技术的流程示意图。
如图所示：1—管式反应器，2—文丘里节流装置，3—闪蒸罐，4—硝酸管线，5—气氨管线，6—硝铵溶液管线，7—闪蒸蒸汽管线，8—脱盐水管线，FC1—硝酸物料控制阀，FC2—气氨物料控制阀，FC3—闪蒸蒸汽压力控制阀，FC3—脱盐水物料控制阀，T1—反应器测温装置，T2—硝铵溶液测温装置，P1—闪蒸蒸汽测压装置，PH1—硝铵溶液PH值测量装置。
具体实施方式
实施例1：
(1)管式反应器1的前端安装有硝酸进料管4和气氨进料管5，在硝酸进料管4上设置有硝酸物料控制阀FC1，气氨进料管5进料管上设置有气氨物料控制阀FC2，管式反应器1上安装有一个反应器测温装置T1，反应器测温装置T1分别与硝酸物料控制阀FC1、气氨物料控制阀FC2联锁，管式反应器1的后端连接文丘里节流装置2，文丘里节流装置2后连接闪蒸罐3，闪蒸罐底部连接硝酸铵溶液输送管6，顶部安装有闪蒸蒸汽输出管7，在闪蒸罐3的下部液相区安装有硝铵溶液测温装置T2和硝铵溶液PH值测量装置PH1，闪蒸罐3内通入一根脱盐水管8，闪蒸蒸汽输出管7上设置有闪蒸蒸汽测压装置P1和闪蒸蒸汽压力控 制阀FC3，脱盐水管8上设置有脱盐水物料控制阀FC4，硝铵溶液测温装置T2分别与硝酸物料控制阀FC1、气氨物料控制阀FC2、脱盐水物料控制阀FC4联锁；
(2)正常生产时的步骤及条件，硝酸物料控制阀FC1、气氨物料控制阀FC2开启，控制气氨与56％(wt)的硝酸的反应物摩尔比例：1.02:1，通过气氨进料管5和硝酸进料管4进入管式反应器1中，在0.35MPa，反应温度为190℃条件下进行中和反应；生成的硝酸铵由管式反应器1后端放出到文丘里节流装置2，通过文丘里节流装置2减压为0.08MPa进入闪蒸罐3中；在0.08Mpa，130℃条件下进行闪蒸，闪蒸脱除的蒸汽于闪蒸蒸汽压力控制阀FC3控制阀前压力为0.08MPa由闪蒸蒸汽管7排出；浓缩后的硝酸铵溶液贮存在闪蒸罐3的底部，由硝酸铵溶液输送管6送出，硝酸铵溶液的浓度为90wt％；闪蒸罐底部温度为130℃，硝铵溶液PH1值控制在5；
(3)安装在管式反应器1上的反应器测温装置T1对管式反应器1内的温度进行实时监测，当达到设定的控制温度205℃，则立即联锁关闭硝酸物料控制阀FC1和气氨物料控制阀FC2，切断反应物料，避免物料在管式反应器1中发生爆炸；
(4)安装在闪蒸罐3下部的硝铵溶液测温装置T2也在实时监测着闪蒸罐3底部硝酸铵溶液的温度，当液相温度达到设定的控制温度205℃，则立刻联锁关闭硝酸物料控制阀FC1和气氨物料控制阀FC2，并打开脱盐水管8上的脱盐水物料控制阀FC4，将低温脱盐水加入闪蒸罐中，使硝酸铵溶液的温度降低，并对硝酸铵溶液进行稀释，避免发生爆炸。
实施例2：
正常生产时的步骤及条件，硝酸物料控制阀FC1、气氨物料控制阀FC2开启，控制气氨与58％(wt)的硝酸的反应物摩尔比例：1.018:1，通过气氨进料管5和硝酸进料管4进入管式反应器1中，在0.4MPa，反应温度为192℃条件下进行中和反应；生成的硝酸铵由管式反应器1后端放出到文丘里节流装置2，通过文丘里节流装置2减压为0.07MPa进入闪蒸罐3中；在0.07Mpa，140℃条件下进行闪蒸，闪蒸脱除的蒸气于闪蒸蒸汽压力控制阀FC3控制阀前压力为0.06MPa由闪蒸蒸汽管7排出；浓缩后的硝酸铵溶液贮存在闪蒸罐3的底部，由硝酸铵溶液输送管6送出，硝酸铵溶液的浓度为92wt％；闪蒸罐底部硝铵溶液 温度为140℃，PH值控制在4.8。其余同实施例1
实施例3：
正常生产时的步骤及条件，硝酸物料控制阀FC1、气氨物料控制阀FC2开启，控制气氨与60％(wt)的硝酸的反应物摩尔比例：1.015:1，通过气氨进料管5和硝酸进料管4进入管式反应器1中，在0.42MPa，反应温度为193℃条件下进行中和反应；生成的硝酸铵由管式反应器1后端放出到文丘里节流装置2，通过文丘里节流装置2减压为0.06MPa进入闪蒸罐3中；在0.05Mpa，146℃条件下进行闪蒸，闪蒸脱除的蒸气于闪蒸蒸汽压力控制阀FC3控制阀前压力为0.05MPa由闪蒸蒸汽管7排出；浓缩后的硝酸铵溶液贮存在闪蒸罐3的底部，由硝酸铵溶液输送管6送出，硝酸铵溶液的浓度为94wt％；闪蒸罐底部硝铵溶液温度为146℃，PH值控制在4.7。其余同实施例1
实施例4：
正常生产时的步骤及条件，硝酸物料控制阀FC1、气氨物料控制阀FC2开启，控制气氨与62％(wt)的硝酸的反应物摩尔比例：1.01:1，通过气氨进料管5和硝酸进料管4进入管式反应器1中，在0.45MPa，反应温度为195℃条件下进行中和反应；生成的硝酸铵由管式反应器1后端放出到文丘里节流装置2，通过文丘里节流装置2减压为0.03MPa进入闪蒸罐3中；在0.03Mpa，155℃条件下进行闪蒸，闪蒸脱除的蒸气于闪蒸蒸汽压力控制阀FC3控制阀前压力为0.03MPa由闪蒸蒸汽管7排出；浓缩后的硝酸铵溶液贮存在闪蒸罐3的底部，由硝酸铵溶液输送管6送出，硝酸铵溶液的浓度为94wt％；温度为155℃，闪蒸罐底部硝铵溶液PH值控制在4.5。其余同实施例1 。

Claims (1)

1.一次闪蒸制硝酸铵的工艺，其特征在于包括如下步骤：
(1)管式反应器(1)的前端安装有硝酸进料管(4)和气氨进料管(5)，在硝酸进料管(4)上设置有硝酸物料控制阀(FC1)，气氨进料管(5)进料管上设置有气氨物料控制阀(FC2)，管式反应器(1)上安装有一个反应器测温装置(T1)，反应器测温装置(T1)分别与硝酸物料控制阀(FC1)、气氨物料控制阀(FC2)联锁，管式反应器(1)的后端连接文丘里节流装置(2)，文丘里节流装置(2)后连接闪蒸罐(3)，闪蒸罐底部连接硝酸铵溶液输送管(6)，顶部安装有闪蒸蒸汽输出管(7)，在闪蒸罐(3)的下部液相区安装有硝铵溶液测温装置(T2)和硝铵溶液PH值测量装置PH1，闪蒸罐(3)内通入一根脱盐水管(8)，闪蒸蒸汽输出管(7)上设置有闪蒸蒸汽测压装置(P1)和闪蒸蒸汽压力控制阀(FC3)，脱盐水管(8)上设置有脱盐水物料控制阀(FC4)，硝铵溶液测温装置(T2)分别与硝酸物料控制阀(FC1)、气氨物料控制阀(FC2)、脱盐水物料控制阀(FC4)联锁；
(2)正常生产时的步骤及条件，硝酸物料控制阀(FC1)、气氨物料控制阀(FC2)开启，控制气氨与硝酸的反应物摩尔比例为1.01-1.02:1，通过气氨进料管(5)和硝酸进料管(4)进入管式反应器(1)中，在0.3-0.5MPa，反应温度为190-195℃条件下进行中和反应；生成的硝酸铵由管式反应器(1)后端放出到文丘里节流装置(2)，通过文丘里节流装置(2)减压后进入闪蒸罐(3)中；在压力0.03-0.08Mpa，温度130℃-155℃条件下进行闪蒸，闪蒸脱除的蒸汽于闪蒸蒸汽压力控制阀(FC3)及闪蒸蒸汽测压装置(P1)的控制下由闪蒸蒸汽管(7)排出；浓缩后的硝酸铵溶液贮存在闪蒸罐(3)的底部，由硝酸铵溶液输送管(6)送出，硝酸铵溶液的浓度为90wt％-96wt％；闪蒸罐底部硝铵溶液PH值控制在4.5-5；
(3)安装在管式反应器(1)上的反应器测温装置(T1)对管式反应器(1)内的温度进行实时监测，当达到设定的控制温度205℃，则立即联锁关闭硝酸物料控制阀(FC1)和气氨物料控制阀(FC2)，切断反应物料，避免物料在管式反应器(1)中发生爆炸；
((4))安装在闪蒸罐(3)下部的硝铵溶液测温装置(T2)也在实时监测着闪蒸罐(3)底部硝酸铵溶液的温度，当液相温度达到设定的控制温度205℃，则立刻联锁关闭硝酸物料控制阀(FC1)和气氨物料控制阀(FC2)，并打开脱盐水管(8)上的脱盐水物料控制阀FC(4)，将低温脱盐水加入闪蒸罐中，使硝酸铵溶液的温度降低，并对硝酸铵溶液进行稀释，避免发生爆炸。
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