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多孔硝酸铵生产原理及工艺流程简介

2017-03-17 09:48:15   

多孔硝酸铵生产原理及工艺流程简介

1多孔硝酸铵生产原理

本装置生产硝酸铵是用纯度≥%的气氨和浓度约60%的硝酸在管式反应器内加压中和生成78%硝酸铵溶液,硝酸铵溶液经过真空蒸发至%—%高浓度,加入添加剂至造粒塔造粒,然后再经干燥、筛分、涂层得到多孔硝铵产品。

中和反应方程式NH3+HNO3=NH4NO3+Q

2工艺流程简介

氨蒸发流程:

原料液氨由氨库送来,压力为—,温度约22℃,通过由LIC101操控的控制阀LV101从氨槽上部进入氨储槽F101,并保持一定液位,由F101底部在重力作用下分二路分别进入二台蒸发器E102、E103进行蒸发。

第一路由底部进入氨空气冷却器E103,与经过空气过滤器S101过滤的空气换热,液氨被蒸发为气氨,由E103上部返回到F101中部,空气被冷却至14℃,S102分离的水份排至地沟,空气在E104加热至23℃,空气相对湿度由100%降至60%,由鼓风机G403A/B送往沸腾冷却床作为冷却介质。

第二路从氨蒸发器E102底部进入,由40℃的循环水作为加热介质进行蒸发,气氨从E102B上部回到F101中部。液氨中少量的油、水,在F101底部和E102、E103积存,排放至氨液滴蒸发器E101蒸发,油、水须定期除去,以保证系统压力,蒸发好的气氨回到F101中部,油水排放至地槽。

系统的压力由氨槽出口PIC104测量,并用分程调节器使压力保持在(表压),该压力下氨的沸点为℃。

中和、工艺蒸汽洗涤流程:

氨贮槽F101的气氨,经过F101顶部的液滴分离器分离掉液滴,经气氨精虑器S103A/B过滤掉油后进入氨预热器E201,与工艺蒸汽换热,使气氨温度升至120℃,进一步除掉氨液滴,然后分为主路与旁路进入管式反应器F201。

原料硝酸由界外来,压力为MPa,温度为30℃,由调节阀FV202控制进入F201,另有小量硝酸被送往工艺蒸汽处理塔F203和未处理冷凝液槽F302调节PH值。

控制气氨与硝酸加入管式反应器的配比是生产控制中的关键环节,管式反应器的硝酸加入量与气氨量由流量计测量,自动控制系统会根据两种反应物质的摩尔比率控制在最佳配比,硝酸流量是根据气氨的流量来确定的。

如果反应满足下列反应式,可达到最佳理论产量。

1摩尔NH3+1摩尔HNO3→1摩尔NH4NO3

在管式反应器内,硝酸与气氨进行充分反应,生成硝酸铵溶液,此反应是强放热反应,为防止硝酸铵分解,F201内最大操作温度不应高于200℃。

硝酸铵溶液进入中和器闪蒸槽F202,在F202内减压闪蒸,进行气液两相分离,沸腾的硝酸铵溶液收集在槽的底部,并保持一定液位,形成大约78%浓度的硝酸铵溶液,通过LV401进入初蒸发器受槽E301A。

对闪蒸槽F202内工艺蒸汽PH值控制,可使操作人员了解中和反应进行的情况,对PH值的控制是通过测量工艺蒸汽冷凝液中的氨含量来实现。PH计AE201内不断通入工艺蒸汽,并在冷却水做介质的冷凝器中冷凝下来,冷凝液去了F402。根据测量的PH值,通过AV201调节通入管式反应器旁路气氨的流量,以达到准确调节。

出于安全考虑,PH值控制在以便产生的蒸汽中含有很少量的氨,因此,中和反应是在加压和微碱性的工艺条件下进行的,这是与常压中和生产工艺的主要区别。

分离出来的工艺蒸汽MPa,145℃由F202顶部排出,送往中和洗涤塔F203去洗涤,以除去蒸汽中的微量硝酸铵和气氨。洗涤后的工艺蒸汽经3个塔盘和除雾器除去液滴后,由F203顶部送入工艺蒸汽管网,用做各换热器加热介质,多余的工艺蒸汽经E202冷凝下来去了F204。F204液体通过G202可送至F306添加剂配制槽,也可送F302,也可送电渗析处理。F203的液位通过G302送来的未洗涤冷凝液经LV301阀控制。

F203中的洗涤液由中和洗涤泵G201A/B从塔底至塔顶做闭路循环,PH计AE301可以在线分析循环液PH,根据PH值(—)加入适量硝酸调节。洗涤液由G302来补充,一定量的循环液被送往中和器闪蒸槽F202来调节溶液温度。AE301测量后的液体被送往干燥洗涤器槽F402

蒸发冷凝工艺流程

蒸发系统包括的主要设备有:蒸发器闪蒸槽E301A、降膜蒸发器E301B/C、蒸发器分离器E301D、蒸汽喷射器J301、蒸发冷凝器E302、工艺洗涤气冷凝器E202。

两股ANS:一股是从中和器闪蒸槽F202底部出来的浓度约为78%的ANS,另一股从F402来40%左右ANS,一起进入初蒸发器受槽E301进行减压闪蒸,压力由降到(表压),闪蒸后的混合溶液在位差作用下进入降膜式蒸发器E301B/C分别用低压蒸汽和工艺蒸汽做为加热介质进行蒸发。

工艺蒸汽中微量的不凝气体通过两个放空管线排至干燥洗涤器F401入口经洗涤后放空。浓的硝酸铵溶液在重力的作用下流入再融槽F301。气液混合物进入初蒸发器分离器E301D内进行汽液分离,液体在重力的作用下流入再融槽F301,二次蒸汽(E301A顶℃蒸汽与E301C顶135℃蒸汽)进入蒸发冷凝器E302冷凝并形成真空,真空度由蒸汽喷射器J301控制。溶液经真空蒸发后,浓度可达到96%。

E301D分离出的蒸汽和E301A闪蒸出的蒸汽进入蒸发器冷凝器E302被冷凝下来,不冷凝气体由蒸汽喷射器J301抽出,然后送往F401洗涤放空。E202、E302是用冷却水来做换热介质的。

冷凝液通过一定高度的管线进入未处理冷凝液受槽F302,液柱可起到密封作用和保持冷凝器E302内真空度,这段管线高度最低不能低于10米。槽内加少量硝酸调整PH值,F302内的冷凝液可输送到造粒洗涤器槽F305内使用,也可送中和洗涤塔F203调节液位。多余冷凝液被送至电渗析处理。停车时槽内残留的液体也可排入开工槽F308。

来自F203的工艺蒸汽进入管网,用做E104、E201、E402、E403A和E301B的加热介质,不足部分补入MPa蒸汽,使用后的冷凝液在重力作用下通过密封管流入冷凝液槽F204。

2.造粒、干燥、筛分、冷却、涂层流程

造粒过程:

再融槽F301内、外均设有蒸汽盘管保温,槽内溶液溶解筛分下来的大小硝铵颗粒,由搅拌器A301搅拌均匀,然后用泵G301A/B送到造粒塔顶受槽F303,F303内外有保温盘管,进入F303前,溶液经S301过滤。在F303内,根据溶液流量按比例用计量泵G303A/B加入溶解好的添加剂,用搅拌器A302搅拌均匀,并加入适量气氨调节PH值,送入喷头H301A—I向造粒塔T301内喷洒造粒。所有输送高浓度溶液的管线,都有蒸汽套管保温,可调节温度防止结晶堵管。

造粒过程中,用造粒塔引风机G305A/B/C/D不断引出塔中空气,使从塔顶降落的硝酸铵液滴与空气逆向接触冷却成颗粒,硝酸铵颗粒落入塔底输送皮带U301送走,来自造粒塔顶携带有硝酸铵粉尘和微量气氨的空气,在进G305A/B/C/D之前在造粒塔洗涤器F304内用造粒洗涤泵G304A/B打来的稀溶液洗涤,洗涤后空气与干燥洗涤空气一起排空,溶液回到造粒洗涤液槽F305,当达到一定浓度时,送往干燥洗涤液槽F402作为洗涤液,F305液位由未处理工艺冷凝液补充。

干燥过程:

硝酸铵颗粒由皮带U401送往干燥滚筒P401,它分为预干燥段和干燥段两部分,物料先在预干燥段内(80℃)与经预干燥空气加热器E402加热的空气(55℃)顺流接触,进行预干燥,颗粒进行冷却结晶,然后进入干燥段与经干燥预热器E403A/B预热的空气(120℃)逆向接触,进行干燥,硝酸铵颗粒中残留的水分被蒸发,形成多孔粒状结构,干燥后的硝酸铵颗粒用皮带U402送至U403至斗提机U404。

P401的空气来自流化床冷却器E401和部分补充的新空气,空气从两端进入中部出来(62℃),空气先进入F401文丘里洗涤部分,由两个喷嘴洗涤后再进入F401分离部分,分离后经过引风机G401放空,F401内洗涤液来自干燥洗涤槽F402,干燥洗涤泵G402A/B作闭路循环,浓度约40-50%时送往蒸发器受槽E301A,F402用来自造粒洗涤液槽F305稀溶液补充。

筛分冷却过程:

硝酸铵颗粒用斗提机送往震动筛S401筛分,不合格的大小粒送往再融槽F301进行溶解,合格品进入流化床冷却器E401冷却,空气由S101、E103、S102、E104组成的空气调节系统经G403A/B提供冷却硝铵后,空气(37℃)用引风机G404A/B抽出供干燥转鼓P401使用,物料经冷却后进入包裹转鼓。

涂层过程

涂层剂在E404内加温至80℃,制备好后存放在储槽F403中,用计量泵G405A/B根据测量的成品硝酸铵量加入,同时加入仪表空气确保喷洒均匀,物料用皮带送往涂层转鼓P402喷涂涂层剂,然后经皮带A69401送往包装工序。

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