硝酸铵生产工艺1 - 图文

硝酸铵生产工艺

一、 硝酸铵产品及简介

硝酸铵，简称硝铵，化学分子式NH4NO3,相对分子质量80.04。硝铵是一种高

效氮素固体化肥，其中氮素以硝态氮（NO3ˉ）和铵态氮（NH4）两种形式存在，硝酸铵含氮量35%。硝铵发挥对作物的有效作用比尿素或硫铵更快。大多数的作物主要是以硝酸盐的形式摄取氮，这种铵态氮在发挥作用之前，必须在土壤中转化为硝酸盐。硝铵适用于各种土壤，其中的氮素被作物吸收后，不会在土壤中残存有损土壤肥力的物质。应用造粒技术制成粒状硝铵以后，其物理性能，尤其是吸湿性有明显改善，施用更为方便。

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1、 物理化学性质

硝铵为无色无臭的透明结晶或呈白色的小颗粒，熔点为169.6 ℃，当含水量不同时，熔点会有所不同，即使含微量水，其熔点也会降低。硝铵的结晶体，由于其结构不同，它的密度在1.44～1.49g/cm3之间,摩尔热容(20～28℃)为362.3J/(mol·℃)[1.68 J/(g·℃)],熔融热为67.78J/g。当温度在20～100℃之间时，相对密度为0.68～0.78的固体硝铵平均热导率为0.858KJ／（m·h·℃）, 硝铵的热导率随温度的不同而改变，当温度介于0～100℃之间时，其数值变动不超过5%～6% 。硝铵易溶于水、乙醇、丙酮、氨水，不溶于乙醚。

硝铵还具有以下特殊性质：多晶性、吸湿性、结块性、爆炸性。

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硝酸铵 球棍模型 硝酸铵颗粒

2、生产原料及理化性质：

（1）氨： 无色气体,有刺激性气味。分子式NH3。分子量17.03。相对密度0.7714g/l。熔点-77.7℃。沸点-33.35℃。自燃点651.11℃。蒸气密度0.6。蒸气压1013.08kPa(25.7℃)。

蒸气与空气混合物爆炸极限16～25%(最易引燃浓度17%)。

氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。

水溶液呈碱性,0.1N水溶液PH值为11.1。

液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火,难以点燃而危险性较低; 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。与硫酸或其它强无机酸反应放热,混合物可达到沸腾。

不能与下列物质共存:乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等。

（2）硝酸： 纯硝酸是无色发烟液体,易分解出二氧化氮和氧气,因而呈红棕色.一般商品带有微黄色,发烟硝酸是红褐色液体.具有刺激性.溶解性易溶于水。

密度:1.51 g/cm3;(68%的是

1.42g/cm3)熔点:-42℃，沸点:83℃， (纯

酸)(68%aq沸点是120.5℃)

硝酸作为氮的最高价(+5)水化物，具有很强的酸性，一般情况下认为硝酸的水溶液是完全电离的。硝酸可以与醇发生酯化反应，如硝化甘油的制备。只有在与浓硫酸混合时，硝酸才能产生大量NO2+。

硝酸的水溶液无论浓稀均具强氧化性及腐蚀性，溶液越浓其氧化性越强。硝酸在光照条件下分解成水、NO2和O2，硝酸能溶解许多种金属（可以溶解银），生成盐、水、氮氧化物。

铁等金属遇冷的浓硝酸可以发生钝化现象，只在表面形成一层致密的氧化膜，不会完全反应掉。浓硝酸和浓盐酸的物质的量按1:3混合，即为王水，能溶解金等稳定金属。

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硝酸盐大多易热分解，生成氨气、氮氧化物、金属氧化物（也能生成硝酸盐或金属单质，视金属的稳定性而定）按照金属活动性顺序，从K到Mg，其硝酸盐产物分解为亚硝酸盐和氧气；从Al到Cu，其硝酸盐分解产物为金属氧化物和二氧化氮及氧气；从Ag以后，其硝酸盐分解产物为金属单质·二氧化氮及氧气。硝酸铵(NH4NO3)加热或撞击分解生成一氧化二氮和水。

硝酸具有强氧化性,在常温下能与除金、铂、钛、钌、铑、锇、铱、铌、钽以外的所有金属反应,无论是浓硝酸还是稀硝酸在常温下都能与铜发生反应,但浓硝酸在常温下会与铁、铝发生钝化反应,使金属表面生成一层致密的氧化物薄膜 ,浓硝酸与金属反应,一部分硝酸分子被还原为二氧化氮;稀硝酸与金属反应,一部分硝酸分子会被还原为一氧化氮.同时生成的还原氢再次被氮元素氧化成水.而另一部分硝酸分子将被氧化的金属酸化生成硝酸盐和水.

硝酸与氨作用生成硝酸铵，它也是一种化肥，硝酸铵受到冲击就可能发生爆炸。

浓硝酸是强氧化剂，能使铝钝化。与许多金属能剧烈反应。浓硝酸和有机物、木屑等相混能引起燃烧。腐蚀性很强。硝酸是无机化学工业中三大强酸之一，具有酸类的通性。

（3）添加剂：钝感剂RFM-1、RFM-2和RFM-3阻爆效果非常理想,仅需5%的添加量就能消除硝酸铵的爆炸特性.添加5%的RFM-1、RFM-2或RFM-3可以使硝酸铵的热分解率从96.8%下降至41.2%、28.5%和22.0%,40%的DAS和40%的DAP使硝酸铵的热分解率下降至28.4%和45.9%。

3、产品用途

硝酸铵主要用作肥料及工业用和军用炸药。并可用于杀虫剂、冷冻剂、氧化氮吸收剂,制造笑气、烟火等。

二、流程概述：

1、生产流程概述

添加剂溶液制备 → 硝酸和气氨中和 → 硝铵溶液蒸发 → 硝铵溶液结晶造粒 → 冷却、包装、储运 2、物料流程

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白云石（或石灰石）→斗式升降机 ↓ 硝酸→硝酸储槽→硝酸泵→反应器→澄清槽→填料泵→二段溶液储槽 │ ┗→──┐───→添加剂 ┗→硝酸高位槽 →残渣→滤液槽→澄清槽 NO2 渣滓→室外 捕集器→排风机→防空 ──── 升温50℃ 氨气→氨蒸发分离器→氨预热器─────→中和器──→硝铵溶液─→↓ ┗→───┐ 膨胀器→再中和器→一段溶液泵→一段高位槽─↑─→一段蒸发器→ ↓↑____________________________________ ↓ 硝铵溶液 蒸发蒸气→小分离器→中和器→总分离器 ___________________________________ ↓ 二段高位槽 二段溶液泵 一段溶液储槽 蒸汽 二段蒸发器 冷凝液 下水道← 水 封 槽 气压式冷凝器 排水阻气阀 冷却水 下水 不冷 凝气体 冷凝膨胀器 真空泵 ← 小捕集器 ↓ 排空 4

三、 分布介绍 1、 溶液制备流程 2、 中和工艺 （1）中和工艺流程 如图所示，有硝酸车间来的43%～53%的硝酸进入硝酸储槽2，保持一定液位后，再经硝酸泵1打至硝酸高位槽3，利用高位槽的静压，将硝酸压入中和器4内的酸喷头。高位槽溢流的硝酸返回酸储槽。 7358加热蒸汽10供一段加热96防空12114加热蒸汽去冷凝液储槽去一段加热13NH3HNO3 21 中和流程示意图 5

1- 硝酸泵 2-硝酸储罐 3-硝酸高位槽 4-中和器 5-氨气压力调气阀

6-氨蒸发分离器 7-氨预热器 8-氨流量调节阀 9-旋风分离器 10-离心式表面型分离器 11-分离器 12-在中行和器 13-泵

气氨（0.15～0.20mpa表压）温度在-10～10℃，经氨蒸发分离器6，

分离出其中夹带的液氨和油类及机械杂质，由集油器定期排放。气氨经调节阀5稳定在0.18mpa表压进入氨预热器7，预热至一定温度（一般为50～80℃），由氨流量调节阀8控制一定流量，进入中和器氨喷头与硝酸进行中和反应。反应压力为0.12mpa绝对压力，温度为120～130℃，中和过程放出的热量将硝酸铵溶液浓缩至60%～78%。然后该浓缩溶液流入膨胀器11，膨胀后的蒸汽进入捕集器，然后排空；膨胀后的硝铵溶液流入再中和器12，再中和器内加入少量氨气，使溶液呈中性或弱碱性（含氮量不大于0.3g/l）,再中和后的溶液供一段蒸发器进一步蒸发浓缩。在中和器内产生的蒸发蒸汽进入旋风分离器9，分离下来的硝铵溶液返回中和器内。为减少损失，蒸发蒸汽再进入离心式表面型分离器（简称总分离器）10，进行再一次气液分离，分离后的溶液进入再中和器12，分离后的气体供一段蒸发器作为热源。

（2）主要设备

①氨蒸发分离器：

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由蒸发室和加热室两部分组成，氨气由入口进入加热室，然后绕过分离挡板由上口排出。氨气中夹带的液氨雾滴在加热室被蒸发为气氨，氨气中的微量油类等机械杂质，由于惯性较大，被粘结在蒸发室和加热室内壁。然后流入加热室底部，聚集的油类等杂质定期由排油管向外排放，蛇管的加热蒸汽由蒸汽入口进入，蒸汽冷凝液由出口排出，然后经排水阻气阀进入冷凝液槽。 ②中和器：中和器是硝铵生产的主要设备。 HNO3蒸汽NH31211110923456NHNO4387排放 中和器结构1-上壳体 2-内筒 3-下壳体 4-硝酸导管 5-氨气喷头 6-酸喷头 7-椭圆形封头 8-氨气导管 9-溢流缸 10-环形挡板 11-分离装置 12-蒸发空间 3、 蒸发工艺 （1）工艺流程 ①一段蒸发流程 如下图所示，是采用干式干式混合冷凝器的一段蒸发工艺流程。由中和器制备的60%的硝铵溶液进入再中和气5，加氨呈中性或弱碱性，用溶液泵1送至一段溶液高位槽6，然后流至一段蒸发器7下部的溶液入口。溶液在蒸发器内加热产生的蒸发蒸汽与浓溶液的乳浊液进入蒸发室上部的分离器，分离出82%～84%的浓溶液，从分离器下侧流入一段溶液储槽3内。分离后的蒸发蒸汽由一段蒸发器7上部引入气压式冷凝器9底部，气压冷凝器上部不断加冷却水，使蒸发蒸汽冷凝为冷凝液，并与冷凝水相混合，后经气压管，水封槽11，排入下水系统。 7

蒸发蒸汽中不冷凝气体则由冷凝器上部出口进入捕集器10，气体夹带的水滴被捕集下来，也流入水封槽11，而不冷凝气体（惰性气体）则由水环式真空泵12抽出放空。由于一段蒸发器采用中和蒸发蒸汽，二段蒸发蒸汽和二、三段蒸发过程中的膨胀蒸汽等低压汽源加热，故蒸发器在真空度-80kpa压力下操作。

由于真空度较高，当蒸发器入口溶液管线上阀门a关闭，阀门b开启后，再中和器内的溶液凭借蒸发器内的真空度就可被吸入蒸发器内，可减少动力消耗这就是人们习惯上说的真空加料流程。采用真空加料时，应满足两个条件：①再中和器液面与蒸发器入口的位差必须与蒸发器内真空度相适应；②再中和器内必须始终保持一定液面，以免系统泄露真空。

一段加热蒸汽由蒸发器加热室的上端引入冷凝液由加热室下端引出，经U形管液封流入酸性冷凝液储槽4，并由酸性冷凝液泵2送往硝酸车间的

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酸吸收系统。由于一段加热蒸汽压力低，数量多及冷凝液具有腐蚀性等特点，其冷凝液的排除采用U形管液封而不用疏水器。随加热蒸汽带入的不冷凝气体，由蒸发期的惰性气体排空管经洗涤后排空。

为满足水环式真空泵12正常运转的需要，轴封冷凝水不断的加入系统并经真空泵水箱排入下水道。

②二段蒸发流程 下图是二段常压蒸发流程。一段蒸发后含量大于82%

的溶液进入一段溶液储槽3后，由溶液泵1送至二段高位槽4，利用静压加入二段蒸发器5。溶液经加热蒸发形成乳浊液，从蒸发器前端上部出口进入二段蒸发分离器11，分离出90%左右的溶液，从二段蒸发分离器11的下部流入二段溶液储槽10，再经溶液泵8送至三段蒸发。分离后的蒸发蒸汽由

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二段蒸发分离器11前端引出，供一段蒸发加热用。二段高位槽溢流液返回一段蒸发溶液储槽。

供二段蒸发用的0.8～0.9mpa表压的新鲜加热蒸汽，从二段蒸发器5的加热室前端上部引入，蒸汽冷凝液从加热室后端下部引出，经排水阻气阀9进入冷凝膨胀器6，在冷凝膨胀器内蒸汽冷凝液减压膨胀，产生的膨胀蒸汽送给一段蒸发加热之用剩余的冷凝液由其下部经疏水器流入蒸汽冷凝液储槽7，用蒸汽冷凝液泵2回收或外供。

③三段蒸发流程 三段蒸发采用干式表面冷凝器的工艺流程如下图所示。经二段蒸发后溶液含量为90%左右的溶液进入二段溶液储槽2，由溶液泵1打入三段高位槽4，在流入三段蒸发器5内进行加热蒸发，高位槽溢流液返回二段溶液储槽2。

蒸发生成的乳浊液从蒸发器前端上部出口进入分离器7，分离后依次送出的98%的熔融液进入液封槽10。经液封槽出口阀使熔融液再经斜槽13和缓冲槽送去造粒。若溶液达不到98%，关闭阀门e，使溶液从液封槽溢流管进入溶液漏斗12，送回二段溶液储槽循环蒸浓。分离后的蒸发蒸汽由分离器7的上部引入总分离器8再一次进行分离，分离处的少量硝铵溶液与蒸汽冷凝液高位槽6加入的蒸汽冷凝液混合，经液封槽11、溶液漏斗12返回二段溶液储槽。

蒸发蒸汽则由上侧入口进入表面冷凝器15，通过间壁逆流传热，被自上而下的冷凝水冷凝，绝大部分蒸发蒸汽被冷凝成液体，由冷凝器的气压管排入水封槽19。少量未冷凝气体被一级蒸汽喷射器16吸入，并与一级喷射器的工作蒸汽混合，进入二段表面冷凝器，之间冷凝器17，被自上而下的冷凝水冷凝，冷凝液也进入水封槽19。不冷凝气体被二级蒸汽喷射器18抽入，与二级蒸汽喷射器的工作蒸汽混合排入大气。水封槽内冷凝液溢流入下水道。

供三段蒸发器的0.9～1.0mpa表压的新鲜加热蒸汽，由三段蒸发器5的加热室前部加入，热交换后产生的蒸汽冷凝液与二段蒸发器冷凝液排除情况基本相同。稍有不同的是进入冷凝膨胀器前的蒸汽冷凝液也可由阀门d进入，，蒸汽冷凝液高位槽，供总分离器或一段蒸发器用 。当阀门a.b打

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