硝酸厂工艺培训专业知识讲座.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,诚信 务实 团结 奋进,成都市新都化工股份有限公司,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。,主要内容,硝铵生产中的中和操作简介,硝铵生产对原料的要求,硝酸厂工艺流程,硝酸简介,第一章 硝酸简介,硝酸是五价氮的含氧酸,纯硝酸是无色液体,相对密度,1.5027,熔点,-42,沸点,86,。一般工业品带微黄色。含硝酸,86%,97.5%,以上的浓硝酸又称发烟硝酸,它是溶有二氧化氮的红褐色液体,在空气中猛烈发烟并吸收水分。,硝酸是重要基本化工原料，广泛应用于制染料、炸药、医药、塑料、氮肥、化学试剂以及用于冶金、有机合成。工业上主要用氨氧化法制取。,86%,以上浓硝酸称发烟硝酸。硝酸与氨作用生成硝酸铵，它也是一种化肥，含氮量比硫酸铵高，对于各种土壤都有较高的肥效。,1 双加压法生产硝酸基本原理及流程,化学方程式：反应条件：,4NH3+5O2=4NO+6H2O+Q 低压高温,2NO+O2=2NO2+Q,3NO2+H2O=2HNO3+NO+Q 高压低温,工艺流程：供给的液氨经蒸发与空气混合、然后在低压0.45 MPa下在氧化炉中氧化。通过产生蒸汽及尾气加热而使氧化氮气体冷却可获得最大的热回收。低压氧化氮气体经冷却，稀酸冷凝，在NOX压缩机中压缩到10 MPa，冷却后送到吸收塔，在塔内NOX与水反应生成硝酸。生产的硝酸用空气漂白后送入贮槽。出塔的尾气在换热器中经加热后送入膨胀机以回收能量。,第二章 硝酸工艺流程,2 氨氧化工艺,反应容器：氧化炉；,反应条件：温度820-880，压力0.3-0.35MPa，氨空比9.95%，铂催化剂；,本装置的氨氧化炉中的氨氧化率约为97%，其相应的铂耗约为100mg/t100%硝酸。,氨接触氧化的工艺,首先要保证有高的氧化率,这样可降低氨的消耗和硝酸的生产成本,常压下氧化率可达97%98.5%,加压下也可达96%97%;其次是应考虑有较高的生产强度和比较低的铂消耗,最大限度地提高铂网工作时间,从而达到操作的稳定性,生产的连续性。,温度：氨氧化生成一氧化氮虽在,145,时已开始,但到,300,400,时生成量仍旧很少,主要还是生成单质氮,(N2),和水蒸气。要使一氧化氮产率达到,97%,98%,反应温度必须不低于,780,。但反应温度过高,由于一氧化氮分解,一氧化氮产率不但不升高,还会有下降的可能,而且当反应温度高于,920,时,铂的损失将大大增加,(,主要是铂在高温下挥发加剧,),。一般氨在常压下催化氧化温度控制在,780,840,加压下为,870,900,。,压力：从反应本身看,操作压力对于一氧化氮的产率没有影响,加压氧化,(,如在,0.8,1.0MPa,下操作,),比常压氧化的氧化率还要低,1%,2%,但铂催化剂的生产强度却因此而大为提高。例如常压下每公斤铂催化剂每昼夜只能氧化,1.5,吨氨,而在,0.9MPa,下可氧化,10,吨氨,同一设备生产能力可提高,5,6,倍。但压力过高,加剧了气体对铂网的冲击,铂网的机械损失,(,摩擦、碰撞后变成粉末,),增大,因此一般采用,0.3,0.5MPa,国外也有高达,1.0MPa,的。,接触时间：混合气体通过铂催化剂层的时间称为接触时间。为保证氨的氧化率达到最大值,接触时间不能太长,(,即气流线速度太慢,),因为这要降低设备的生产能力,而且氨容易分解成单质氮,使氧化率降低。接触时间也不能太短,太短氨来不及氧化就离开铂催化剂层,同样会使氧化率降低。生产实践证实,常压下接触时间以,10-4s,左右为宜,加压以,1.5510-4s,左右为宜。,氨空混合气的组成（氨空比）：提高混合气中氧的浓度,即增加催化剂表面原子氧的浓度,不仅可强化氨氧化反应,而且也有利于一氧化氮氧化成二氧化氮。但氨氧化反应加快,反应热增多,若温度控制不好,就会烧坏催化剂,甚至会酿成爆炸事故。混合气体中氨的浓度控制在,9.5%,11.5%,范围。,3 吸收工艺,a、从氧化氮压缩机出来的氧化氮气体与尾气经过尾一和尾二的降温，再经过高压快冷器进一步降温后进入吸收塔底部。,b、吸收液从吸收塔顶的37层进入，与塔底进入的氧化氮气体逆向接触吸收，产生硝酸。,c、低压快冷器产生的冷凝酸经稀酸泵送入吸收塔10、11、12、13层。,d、循环水经过循环水氨冷器降温后，进入吸收塔1-11层进行冷却。,e、吸收塔12-27层的冷却水与氨蒸发器A经过冷冻水循环泵形成闭路循环。,f、吸收塔底部出来的稀硝酸进入漂白塔进行漂白，之后进入成品酸槽供硝铵生产用。,4 正常操作要点,4.1 氨蒸发系统,氨蒸发器蒸发用水量的加减要缓慢，保证氨蒸发压力的平稳。,氨蒸发器的液位需要缓慢升降，保证氨蒸发压力的平稳。,氨蒸发器要根据液氨的品质适时排放油水等杂质，确保氨蒸发器内的液氨品质，既要氨蒸发压力能够满足生产需要，又能保证铂网的洁净，避免中毒等情况发生，确保氨的氧化率合格。,气氨加热器要运行正常，保证气氨的温度达到要求，确保气氨流量计的计量准确。,氨/空气比值要每班进行分析，分析值与仪表显示进行对比，确保仪表显示的比值真实可靠。,4.2 四合一机组系统,汽轮机在开车前要充分暖管和暖机，避免水击；同时要保证正空度达到要求。,空气压缩机和氧化氮压缩机要在喘振区以外运行，避免机组的喘振，造成机组损坏。,四合一机组在升速过程中要快速通过临界转速，禁止在临界转速停留，避免机组损坏。,蒸汽、锅炉系统引蒸汽过程中，要充分暖管，排净冷凝液，防止水击。,锅炉水质要监控好，防止因为水质不好造成爆管等问题。,锅炉循环泵泵量要监控好，不能低于最低要求。,锅炉在升降压过程中一定要按照锅炉操作技术规程进行操作不能过快，防止锅炉的损坏。,4.3,吸收系统,吸收塔冲液要合格，防止干板和液泛，造成生产中断，重新开车。,控制好塔顶加吸收液的量，避免出现酸浓度稀达不到要求；加水量少时出现尾气超标，环保不合格。,吸收塔要根据情况进行排氯，加强排氯的监控，防止因氯离子超标造成吸收塔的损坏。,1.硝酸铵简介,硝酸铵，简称硝铵，化学分子式,NH,4,NO,3,，相对分子量为,80.04,。纯硝酸铵为白色结晶，含氮,35%,，硝铵是一种高效氮素固体化肥,.,硝酸铵具有吸湿性和结块性的特点。同时硝酸铵受热分解和遇到明火都会发生爆炸。,2,生产硝铵时对硝酸的具体要求,硝铵生产中，一般要求所用的硝酸浓度为,43-55%,硝酸浓度过低，中和反应热少，并且因含水太多会使蒸发过程的负荷加重，蒸汽及动力增加，还会加大蒸发过程的氨的损失量。,硝酸中的氮氧化物（折算成,N,2,O,4,）含量应低于,0.15%,氮氧化物过高，生成的亚硝酸盐会促进硝铵的分解，造成中和过程中固定氮的损失增加。,硝酸中不允许含有氯离子和铁离子，因为氯离子的存在会使不锈钢设备的腐蚀加剧，同时氯离子对硝铵的稳定性也有不利影响。铁离子的存在会使硝铵成品的外观呈棕红色。,为了使原料硝酸不致影响硝铵成品的纯度（或氮含量），要求硝酸灼烧后的固体沉淀物不应该超过,0.07%,。,第三章,硝铵,生产对原料的要求,3 生产硝铵时对氨的具体要求,硝铵生产所需的氨一般由液氨蒸发而来，液氨中通常夹带少量的杂质，如催化剂微粒、润滑油、碳酸铵、铁屑及铜氨液（合成氨生产过程采用乙酸铜氨液清除残余,CO,工艺时）等。在液氨蒸发过程中，如果这些杂质被带入气氨中，严重时会堵塞阀门，特别是其中油的存在，会增加硝铵的热分解。其次，液氨中含有少量的水和溶解在其中的氢、氮、甲烷及惰性气体等，当其蒸发时也进入气氨中，这些气体的存在，会增加中和过程的固定氮损失和降低中和蒸汽的焓，在利用中和蒸汽作为硝铵一段蒸发热源时，中和蒸汽中惰性气体会降低蒸发器的传热效率，因此，要求液氨的纯度在,99.5%,以上。,气氨的温度控制在,-10-10,之间，且气氨内不夹带液氨。气氨的输送压力不超过,0.35MPa(,表压,),。如气氨温度太低，尤其在冬季（北方更为严重）室外温度低，由于管道内外温差大，管道内一部分气氨会凝结成液氨。液氨一旦进入中和器后，体积迅速膨胀，反应时产生的热量也急剧增加，造成中和器内剧烈超压，损坏设备，同时会导致氨的损失增加，操作不稳定，还有可能造成安全事故。,1.中和操作简介,工业生产硝铵几乎全部是采用气氨和稀硝酸中和的方法。然后将制得溶液进行蒸发结晶、造粒加工成为成品硝酸铵。以中和反应的压力来分，可分为常压法和加压法两种。加压法一般在,0.1-0.4MPa,。我厂采用的就是加压中和法生产硝铵。,中和流程：,0.6MPa,气氨由液氨蒸发器经,0.5MPa,蒸汽预热至,70,后,送入中和器下部。,50-60%,的硝酸由泵（出口压力,0.8MPa,）送入中和器下部。气氨与硝酸在中和器内快速进行反应，并保证中和器内溶液产生强烈循环。中和操作压力,0.35-0.4MPa,，反应温度,180,，中和蒸发蒸汽由中和器顶部排出，作为热源进入蒸发器。中和器出口溶液浓度为,80-85%,，经闪蒸槽闪蒸后流入蒸发器进行真空蒸发至,95%,浓度进入稀硝铵溶液槽。,操作要点及注意事项：,a,、气氨温度的控制；,b,、压力的控制；,c,、温度的控制；,d,、酸碱度的控制。,第四章,硝铵生产中的操作简介,2.蒸发操作简介,蒸发操作流程：出中和器硝铵（,0.36,MPa,、,180,、,78%,进入中和闪蒸槽中，在此减压至约常压（由闪蒸槽压力调节阀控制）并闪蒸出部分蒸汽，溶液进入硝铵一段蒸发器，一蒸在,0.07,MPa,真空下，利用中和产生的废热蒸汽浓缩硝铵至,95%,，硝铵汽液混合物进入一蒸底部进行分离，,95%,硝铵进入稀硝槽，分离出的废汽进入一蒸分离器分离其中所夹带的液滴后去一蒸冷却器。稀硝槽中的,95%,硝铵液由稀硝铵泵送至二段蒸发器。中和闪蒸槽闪蒸出的含氨废汽（,0.1,MPaA,、,180,）进入一蒸冷凝器,一段蒸发器蒸发出的废蒸汽（,0.07,MPa,真空度、,125,）经一蒸分离器分离其中夹带的液滴后，也进入一蒸冷凝器用循环水将其冷凝后进入中和冷凝液槽。,操作要点及注意事项：,a,、蒸发温度的控制；,b,、真空压力的控制；,3.氨回收操作简介,来自中和闪蒸槽及一蒸水冷器的碱性蒸汽冷凝液汇集到中和冷凝液槽（,75,、含氨,1000010-6,）,经中和冷凝液泵升压后进入氨回收塔上段，经分布器分布后沿填料向下，与上升的空气逆流接触，冷凝液中的氨进入气相，并由空气带出塔，经循环风机升压后进入氨回收塔下段由循环液中的硝酸吸收生成硝铵。经气提后的冷凝液,(,含硝铵,10010-6,85),进入工艺水槽，由工艺水泵升压后送至工艺水冷器用循环水将其冷却至,40,后，送入硝酸界区作吸收塔上水用。氨回收塔底硝铵液，补入适量水（控制冷液比重,d=1.151.25,）后进入循环液泵经升压后，部份采出送入中和冷却槽，大部分溶液加入硝酸，调整,pH,值为,1-3,后进入氨回收塔下段经分布后沿填料向下,与循环风机来的含氨循环空气逆流吸收其中的氨生成硝铵，稀硝铵液汇集于塔底。经洗涤后不含氨的空气继续上升进入氨回收塔上段。,4.硝铵生产中的安全隐患,硝酸铵对于震动，冲击或摩擦是不敏感的，也没有自燃地性能。因此，使用和生产硝酸铵时，只要遵守一定的安全规程，一般说来是比较安全的。硝酸铵的爆炸主要是由下列原因引起的：,温度导致硝酸铵的热分解：,在,110,时纯硝铵开始分解，自,230,或更高的温度开始，分解的速度加快，同时有弱的闪光发生。当温度高于,400,，硝酸铵分解并发生爆炸。因此硝酸铵的浓缩和保温一定要选择合适的蒸汽，使其既不会结晶，温度也远远低于爆炸温度下限。,杂质存在时导致热分解：,在一定的压力和温度范围内，硝酸铵含有有机杂质时，它的爆炸和起火危险性会增加。一般认为，水分较高的硝酸铵，比干的硝酸铵安全。但在实际情况下也常见湿度较大的硝酸铵也会发生着火爆炸。此外部分金属能促使硝酸铵生成亚硝酸铵，而亚硝酸铵是不稳定的能增加爆炸性能的物质。硝酸铵与强酸（硫酸、盐酸、硝酸、）结合，发生氧化放热反应，从而促使硝酸铵温度升高至燃点引起着火，严重时产生爆炸的危险。因此再生产中要保证生产原料的纯度和调整好合适的,PH,值。,