本發(fā)明涉及一種一次閃蒸制硝酸銨的工藝。
背景技術(shù)：
硝酸與氨會發(fā)生非常劇烈的化學反應(yīng)，利用其反應(yīng)可以生產(chǎn)硝酸銨，反應(yīng)方程式如下：
NH3↑+HNO3＝NH4NO3+Q
從方程式可以看出，反應(yīng)過程會放出大量的熱量，并且放出的熱量與原料硝酸的濃度有很大關(guān)系，硝酸濃度越高，放出的熱量越大?，F(xiàn)有的生產(chǎn)工藝一般采用較高濃度的硝酸(56％～62％)與氨進行加壓中和技術(shù)，這些反應(yīng)熱隨著硝銨溶液帶走，在生產(chǎn)過程中逐步損失掉，并且需要補充外來熱量(如蒸汽)來進行硝銨的濃縮，造成能量的浪費。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種能量無浪費，生產(chǎn)過程簡潔，生產(chǎn)安全，生產(chǎn)成本低的一次閃蒸制硝酸銨的工藝。
本發(fā)明是硝酸與氣氨的加壓反應(yīng)生成硝銨溶液后，在減壓閃蒸設(shè)備中，利用反應(yīng)熱將硝銨溶液一次性濃縮到較高濃度，得到所需要的硝銨產(chǎn)品。即合理利用了能量，又省去了傳統(tǒng)硝銨生產(chǎn)工藝中需要對硝銨溶液進行多段濃縮的過程。
本發(fā)明一次閃蒸制硝酸銨的工藝包括如下步驟：
(1)管式反應(yīng)器的前端安裝有硝酸進料管和氣氨進料管，在硝酸進料管上設(shè)置有硝酸物料控制閥，氣氨進料管進料管上設(shè)置有氣氨物料控制閥，管式反應(yīng)器上安裝有一個反應(yīng)器測溫裝置，反應(yīng)器測溫裝置分別與硝酸物料控制閥、氣氨物料控制閥聯(lián)鎖，管式反應(yīng)器的后端連接文丘里節(jié)流裝置，文丘里節(jié)流裝置后連接閃蒸罐，閃蒸罐底部連接硝酸銨溶液輸送管，頂部安裝有閃蒸蒸汽輸出管，在閃蒸罐的下部液相區(qū)安裝有硝銨溶液測溫裝置和硝銨溶液PH值測量裝置，閃蒸罐內(nèi)通入一根脫鹽水管，閃蒸蒸汽輸出管上設(shè)置有閃蒸蒸汽測壓裝置和閃蒸蒸汽壓力控制閥，脫鹽水管上設(shè)置有脫鹽水物料控制閥，硝銨溶液測溫裝置分別與硝酸物料控制閥、氣氨物料控制閥、脫鹽水物料控制閥聯(lián)鎖；
(2)正常生產(chǎn)時的步驟及條件，硝酸物料控制閥、氣氨物料控制閥開啟，控制氣氨與硝酸的反應(yīng)物摩爾比例為1.01-1.02:1，通過氣氨進料管和硝酸進料管進入管式反應(yīng)器中，在0.3-0.5MPa，反應(yīng)溫度為190-195℃條件下進行中和反應(yīng)；生成的硝酸銨由管式反應(yīng)器后端放出到文丘里節(jié)流裝置，通過文丘里節(jié)流裝置減壓后進入閃蒸罐中；在壓力0.03-0.08Mpa，溫度130℃-155℃條件下進行閃蒸，閃蒸脫除的蒸汽于閃蒸蒸汽壓力控制閥及閃蒸蒸汽測壓裝置的控制下由閃蒸蒸汽管排出；濃縮后的硝酸銨溶液貯存在閃蒸罐的底部，由硝酸銨溶液輸送管送出，硝酸銨溶液的濃度為90wt％-96wt％；閃蒸罐底部硝銨溶液PH值控制在4.5-5；
(3)安裝在管式反應(yīng)器上的反應(yīng)器測溫裝置對管式反應(yīng)器內(nèi)的溫度進行實時監(jiān)測，當達到設(shè)定的控制溫度205℃，則立即聯(lián)鎖關(guān)閉硝酸物料控制閥和氣氨物料控制閥，切斷反應(yīng)物料，避免物料在管式反應(yīng)器中發(fā)生爆炸；
(4)安裝在閃蒸罐下部的硝銨溶液測溫裝置也在實時監(jiān)測著閃蒸罐3底部硝酸銨溶液的溫度，當液相溫度達到設(shè)定的控制溫度205℃，則立刻聯(lián)鎖關(guān)閉硝酸物料控制閥和氣氨物料控制閥，并打開脫鹽水管上的脫鹽水物料控制閥，將低溫脫鹽水加入閃蒸罐中，使硝酸銨溶液的溫度降低，并對硝酸銨溶液進行稀釋，避免發(fā)生爆炸。
在管式反應(yīng)器后加一個文丘里節(jié)流裝置，再連接一個閃蒸罐。由于中和反應(yīng)是在0.3-0.5MPa壓力下進行，反應(yīng)產(chǎn)物硝銨溶液經(jīng)過文丘里節(jié)流裝置，進入閃蒸罐，在此由于反應(yīng)生產(chǎn)的熱量，使硝銨溶液中的水分快速氣化，與硝銨濃液分離，得到高濃度的硝銨溶液成品。
閃蒸罐的作用主要有兩點，其一是反應(yīng)生成的硝酸銨溶液由管式反應(yīng)器的另一端放出到閃蒸罐中，閃蒸脫除水蒸汽后，得到濃縮硝酸銨溶液；其二是讓反應(yīng)后的物料進入到一個相對擴大的空間，即使有少量物料發(fā)生爆炸，也可以在較大的空間中釋放能量，不會發(fā)生危險。
由于在閃蒸罐底部聚集著一定量的濃縮硝酸銨溶液，還是存在著溶液溫度失控超過臨界溫度，發(fā)生爆炸事故的隱患。因此，本發(fā)明對于閃蒸罐也有進一步的安全保護措施，具體是在閃蒸罐的下部安裝有一個測溫裝置，用于實時監(jiān)測閃蒸罐底部硝酸銨溶液的溫度，同時在閃蒸罐內(nèi)通入一根脫鹽水管線，并將 測溫裝置與脫鹽水管線上的控制閥聯(lián)鎖。一旦閃蒸罐內(nèi)液相溫度達到設(shè)定的控制溫度，立刻關(guān)閉管式反應(yīng)器進料控制閥，并打開冷脫鹽水管線上的控制閥，對閃蒸罐進行激冷，迅速降低閃蒸罐內(nèi)液相的溫度，使之避免發(fā)生爆炸事故。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具如下優(yōu)點：
1.完全依靠物料的反應(yīng)熱及閃蒸原理得到硝銨溶液產(chǎn)品，省去了現(xiàn)有硝銨生產(chǎn)工藝中的硝銨濃縮換熱器，能量能得到充分利用，本工藝節(jié)能且流程簡潔。
2.利用文丘里節(jié)流裝置實現(xiàn)了加壓反應(yīng)與減壓閃蒸過程的瞬時性的連續(xù)，過程中幾乎沒有反應(yīng)熱的損失。
3.管式反應(yīng)器后緊接減壓閃節(jié)蒸的文丘里節(jié)流裝置和閃蒸罐，使氨與酸的中和反應(yīng)安全性提高，避免發(fā)生物料在較高壓力下熱量積聚導致升溫爆炸。
4.在閃蒸罐中加入冷激脫鹽水裝置，可以有效預(yù)防閃蒸罐中物料發(fā)生高溫分解爆炸的現(xiàn)象。
附圖說明
圖1是本發(fā)明一次閃蒸制硝酸銨工藝技術(shù)的流程示意圖。
如圖所示：1—管式反應(yīng)器，2—文丘里節(jié)流裝置，3—閃蒸罐，4—硝酸管線，5—氣氨管線，6—硝銨溶液管線，7—閃蒸蒸汽管線，8—脫鹽水管線，F(xiàn)C1—硝酸物料控制閥，F(xiàn)C2—氣氨物料控制閥，F(xiàn)C3—閃蒸蒸汽壓力控制閥，F(xiàn)C3—脫鹽水物料控制閥，T1—反應(yīng)器測溫裝置，T2—硝銨溶液測溫裝置，P1—閃蒸蒸汽測壓裝置，PH1—硝銨溶液PH值測量裝置。
具體實施方式
實施例1：
(1)管式反應(yīng)器1的前端安裝有硝酸進料管4和氣氨進料管5，在硝酸進料管4上設(shè)置有硝酸物料控制閥FC1，氣氨進料管5進料管上設(shè)置有氣氨物料控制閥FC2，管式反應(yīng)器1上安裝有一個反應(yīng)器測溫裝置T1，反應(yīng)器測溫裝置T1分別與硝酸物料控制閥FC1、氣氨物料控制閥FC2聯(lián)鎖，管式反應(yīng)器1的后端連接文丘里節(jié)流裝置2，文丘里節(jié)流裝置2后連接閃蒸罐3，閃蒸罐底部連接硝酸銨溶液輸送管6，頂部安裝有閃蒸蒸汽輸出管7，在閃蒸罐3的下部液相區(qū)安裝有硝銨溶液測溫裝置T2和硝銨溶液PH值測量裝置PH1，閃蒸罐3內(nèi)通入一根脫鹽水管8，閃蒸蒸汽輸出管7上設(shè)置有閃蒸蒸汽測壓裝置P1和閃蒸蒸汽壓力控 制閥FC3，脫鹽水管8上設(shè)置有脫鹽水物料控制閥FC4，硝銨溶液測溫裝置T2分別與硝酸物料控制閥FC1、氣氨物料控制閥FC2、脫鹽水物料控制閥FC4聯(lián)鎖；
(2)正常生產(chǎn)時的步驟及條件，硝酸物料控制閥FC1、氣氨物料控制閥FC2開啟，控制氣氨與56％(wt)的硝酸的反應(yīng)物摩爾比例：1.02:1，通過氣氨進料管5和硝酸進料管4進入管式反應(yīng)器1中，在0.35MPa，反應(yīng)溫度為190℃條件下進行中和反應(yīng)；生成的硝酸銨由管式反應(yīng)器1后端放出到文丘里節(jié)流裝置2，通過文丘里節(jié)流裝置2減壓為0.08MPa進入閃蒸罐3中；在0.08Mpa，130℃條件下進行閃蒸，閃蒸脫除的蒸汽于閃蒸蒸汽壓力控制閥FC3控制閥前壓力為0.08MPa由閃蒸蒸汽管7排出；濃縮后的硝酸銨溶液貯存在閃蒸罐3的底部，由硝酸銨溶液輸送管6送出，硝酸銨溶液的濃度為90wt％；閃蒸罐底部溫度為130℃，硝銨溶液PH1值控制在5；
(3)安裝在管式反應(yīng)器1上的反應(yīng)器測溫裝置T1對管式反應(yīng)器1內(nèi)的溫度進行實時監(jiān)測，當達到設(shè)定的控制溫度205℃，則立即聯(lián)鎖關(guān)閉硝酸物料控制閥FC1和氣氨物料控制閥FC2，切斷反應(yīng)物料，避免物料在管式反應(yīng)器1中發(fā)生爆炸；
(4)安裝在閃蒸罐3下部的硝銨溶液測溫裝置T2也在實時監(jiān)測著閃蒸罐3底部硝酸銨溶液的溫度，當液相溫度達到設(shè)定的控制溫度205℃，則立刻聯(lián)鎖關(guān)閉硝酸物料控制閥FC1和氣氨物料控制閥FC2，并打開脫鹽水管8上的脫鹽水物料控制閥FC4，將低溫脫鹽水加入閃蒸罐中，使硝酸銨溶液的溫度降低，并對硝酸銨溶液進行稀釋，避免發(fā)生爆炸。
實施例2：
正常生產(chǎn)時的步驟及條件，硝酸物料控制閥FC1、氣氨物料控制閥FC2開啟，控制氣氨與58％(wt)的硝酸的反應(yīng)物摩爾比例：1.018:1，通過氣氨進料管5和硝酸進料管4進入管式反應(yīng)器1中，在0.4MPa，反應(yīng)溫度為192℃條件下進行中和反應(yīng)；生成的硝酸銨由管式反應(yīng)器1后端放出到文丘里節(jié)流裝置2，通過文丘里節(jié)流裝置2減壓為0.07MPa進入閃蒸罐3中；在0.07Mpa，140℃條件下進行閃蒸，閃蒸脫除的蒸氣于閃蒸蒸汽壓力控制閥FC3控制閥前壓力為0.06MPa由閃蒸蒸汽管7排出；濃縮后的硝酸銨溶液貯存在閃蒸罐3的底部，由硝酸銨溶液輸送管6送出，硝酸銨溶液的濃度為92wt％；閃蒸罐底部硝銨溶液 溫度為140℃，PH值控制在4.8。其余同實施例1
實施例3：
正常生產(chǎn)時的步驟及條件，硝酸物料控制閥FC1、氣氨物料控制閥FC2開啟，控制氣氨與60％(wt)的硝酸的反應(yīng)物摩爾比例：1.015:1，通過氣氨進料管5和硝酸進料管4進入管式反應(yīng)器1中，在0.42MPa，反應(yīng)溫度為193℃條件下進行中和反應(yīng)；生成的硝酸銨由管式反應(yīng)器1后端放出到文丘里節(jié)流裝置2，通過文丘里節(jié)流裝置2減壓為0.06MPa進入閃蒸罐3中；在0.05Mpa，146℃條件下進行閃蒸，閃蒸脫除的蒸氣于閃蒸蒸汽壓力控制閥FC3控制閥前壓力為0.05MPa由閃蒸蒸汽管7排出；濃縮后的硝酸銨溶液貯存在閃蒸罐3的底部，由硝酸銨溶液輸送管6送出，硝酸銨溶液的濃度為94wt％；閃蒸罐底部硝銨溶液溫度為146℃，PH值控制在4.7。其余同實施例1
實施例4：
正常生產(chǎn)時的步驟及條件，硝酸物料控制閥FC1、氣氨物料控制閥FC2開啟，控制氣氨與62％(wt)的硝酸的反應(yīng)物摩爾比例：1.01:1，通過氣氨進料管5和硝酸進料管4進入管式反應(yīng)器1中，在0.45MPa，反應(yīng)溫度為195℃條件下進行中和反應(yīng)；生成的硝酸銨由管式反應(yīng)器1后端放出到文丘里節(jié)流裝置2，通過文丘里節(jié)流裝置2減壓為0.03MPa進入閃蒸罐3中；在0.03Mpa，155℃條件下進行閃蒸，閃蒸脫除的蒸氣于閃蒸蒸汽壓力控制閥FC3控制閥前壓力為0.03MPa由閃蒸蒸汽管7排出；濃縮后的硝酸銨溶液貯存在閃蒸罐3的底部，由硝酸銨溶液輸送管6送出，硝酸銨溶液的濃度為94wt％；溫度為155℃，閃蒸罐底部硝銨溶液PH值控制在4.5。其余同實施例1 。