硝酸、硝酸銨企業的產品開發

張靜忠

(安徽淮化股份有限公司　安徽淮南　232038)

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硝酸、硝酸銨企業的產品開發

張靜忠

(安徽淮化股份有限公司安徽淮南232038)

隨著國內硝酸工業的快速發展，硝酸和硝酸銨產能嚴重過剩，市場競爭激烈。為了提高企業的市場競爭能力，開發了多種規格的液體硝酸銨產品、68酸生產新工藝和尿素硝銨溶液產品，使公司的產品結構得到較大改善，硝酸相關產品結構更加多元化。

硝酸硝酸銨尿素硝銨溶液

1　生產裝置運行概況

安徽淮化股份有限公司(以下簡稱安徽淮化公司)硝酸和硝酸銨(以下簡稱硝銨)生產系統包括100 kt/a直接法濃硝酸(直硝)、270 kt/a稀硝酸(902稀硝)、120 kt/a稀硝酸(450稀硝)、200 kt/a間接法濃硝酸(間硝)、60 kt/a中和法硝銨(老硝銨)和200 kt/a多孔硝銨裝置。近年來，國內硝酸和硝銨產能嚴重過剩，安徽淮化公司的產品市場占有率和銷售情況出現下滑：直硝裝置生產負荷不到80%，但其副產品N2O4的市場占有率在國內首屈一指；12套間硝裝置只有6～7套投入運行；多孔硝銨裝置長期保持最低負荷運行。為此，安徽淮化公司一方面通過技術改造以降低生產成本，另一方面開發了液體硝銨和尿素硝銨(UAN)溶液，拓展了市場空間。

2　多種規格液體硝銨產品的生產

(1)2010年,利用老硝銨裝置的改造，開發了95.5%(質量分數，下同)的液體硝銨產品。但市場需要的液體硝銨產品包括93.0%，95.5%等多種規格，客戶對產品pH指標范圍的要求也有所不同，而硝銨貯槽只有1臺，無法滿足要求。2013年利用舊設備改造，新增1臺硝銨貯槽，增加多孔硝銨產品的生產，利用多孔硝銨裝置一段蒸發94%～96%的硝銨溶液加酸調節pH，直接生產出不同pH規格的液體硝銨產品，滿足了不同客戶需求。采取增設除霧分離設備和自動化控制等措施對老硝銨裝置進行升級改造，不僅提高了硝銨產品產能，而且消除了裝置的環保缺陷。

(2)2套硝銨裝置的氣氨管線和氨蒸發設備等材質均為碳鋼，管線和設備內的鐵銹、原料氣氨夾雜的油污進入生產系統后，造成硝銨產品會出現淡黃色的細微雜質。為此，在氣氨管線上增設高效過濾器，并在硝銨輸送泵進口增設籃式過濾器，有效避免了油類、鐵銹等雜質進入系統，減輕了沉淀物對產品質量的影響。

(3)由于工藝落后和設計缺陷，老硝銨裝置中和段原設計含有較高濃度硝銨的蒸汽經回收熱能、加水稀釋后直接排放。本次改造增設1臺高效除霧器，經除霧分離后，蒸汽中含硝銨質量分數從0.5%～1.0%降至300×10-6以內；蒸發段增設分離器，分離后的工藝蒸汽中含硝銨質量分數由0.1%降至50×10-6以內。除霧分離處理后的廢水送至電滲析裝置進行深度處理，廢水中硝銨質量分數降至10×10-6以下后作為循環水裝置的補充水。本次改造使外排硝銨轉化為產品，既增加了經濟效益，又降低了排放廢水中的氨氮含量，取得了良好的減排效果。

(4)間硝裝置的鎂尾水作為老硝銨裝置生產硝銨的原料，也是導致產品出現淺黃色的原因之一。經分析，原因是間硝裝置的濃縮塔和濃冷器等材質為高硅鑄鐵，設備腐蝕產生的Fe3+通過硝鎂蒸發夾帶進入鎂尾水內，在硝銨中和工序堿性條件下生成Fe(OH)3絮狀沉淀，從而使液體硝銨產品呈現淡黃色。為此，增設硝銨沉淀池，用于2臺硝銨儲槽的定期清洗和沉降，防止沉淀物返回系統而產生二次污染。

通過上述改造后，硝銨裝置的生產能力擴大了2倍，達到年產120 kt的生產能力。

3　68酸新工藝開發

安徽淮化公司原68酸生產裝置系利用成品濃硝酸加水稀釋配制，經空氣漂白生產出68酸。由于該裝置產能小、生產成本較高，無法滿足市場需求，且尾氣處理效果不好，現場配制的環境較差。經技術改造，利用現有450稀硝裝置和成品濃硝酸生產出合格的68酸產品，即在450稀硝裝置吸收塔出口增設靜態混合器，成品98%(質量分數，下同)濃酸與60%稀酸混合后的酸按原有工藝路線返回漂白塔除去溶解的氮氧化物，生產出產品68酸。

首先，450稀硝裝置正常開車，使酸濃度穩定在60%左右；然后將98%成品濃酸加壓送至靜態混合器內，調節稀酸與濃酸的配比，控制好漂白塔空氣加入量，塔底即可獲得68酸，其產品酸濃度、色澤等各項指標基本達到質量標準要求。本次開發的新工藝沒有投入規模化生產，主要原因是裝置處于試驗階段，需進一步優化改造，才能滿足穩定生產和自動控制的操作要求。

(1)本次試車生產沒有實現自動控制，68酸濃度波動較大，濃酸加入量不能根據稀酸量和濃度的變化及時調節；生產控制的操作性較差，需增加自控和分析設施，才能實現規模化生產，確保產品質量穩定。自控裝置包括68酸在線濃度分析儀、稀酸濃度分析儀和濃酸流量調節閥等，根據原料和產品酸的濃度、流量及時調整配比，確保產品質量穩定。

(2)由于該裝置處于試生產階段，濃酸管線采用高純鋁材質，管線輸送距離長而沿途管架設計不足，使管線變形嚴重，存在較大安全隱患。正式生產時，濃酸管線將更新為C4鋼。靜態混合器選用304不銹鋼，耐腐蝕性較差，噴嘴混合部位需改造，確保2種酸均勻混合；設備選型時換熱面積不足，循環水量不夠，混合后的68酸溫度較高。

(3)由于成品庫區的68酸貯槽僅200 m3，而生產的68酸產量為15 t/h，無法滿足儲存要求，故試驗成功后沒有轉入正式生產。下一步將繼續改造，一方面增大68酸產品的存儲能力，另一方面將生產的68酸輸送至間硝裝置的稀酸貯槽內用于生產濃硝酸，確保68酸庫存超限時可及時切換，保證裝置的連續運行。

4　UAN產品的開發與生產

UAN溶液是由尿素、硝銨和水配制而成，是一種無色穩定的液態氮肥，其肥效、節能、環保和經濟性均優于固態氮肥。在國際市場上，一般有3個等級的UAN溶液銷售，即總氮含量(質量分數，下同)分別為28%，30%和32%，不同總氮含量對應不同的鹽析溫度，適合在不同地區使用。2014年3月，安徽淮化公司成功研發并生產出優質的UAN產品，總氮含量為32%，尿素與硝銨質量比為0.74～0.80，含水質量分數<20%。

生產UAN時，根據產品含氮量、尿素與硝銨質量比等要求，將計量后的尿素溶液和硝銨溶液

通過輸送泵送至UAN配制槽，然后經混合、降溫和添加緩蝕劑，配制得到的合格產品送至罐區。目前，安徽淮化公司的UAN產能已達到600 kt/a，產品質量達到優級標準。UAN生產裝置采用先進的配制設備和控制系統，產品質量在線監控系統引進國外全套設備，確保產品各項指標符合標準要求。生產UAN產品的原料硝銨和尿素的一級品率達95%以上；引進水溶肥專用防腐溶劑，確保UAN產品在儲存和運輸過程中質量穩定和設備安全。

(1)含水質量分數每下降1%，噸UAN產品生產成本可降低約15元。水分含量控制的關鍵是在配制階段應保證尿素、硝銨和水分的計量準確。在UAN溶液配制完成以及樣品密度和總氮含量等指標分析合格后，可加入適量的脫鹽水來調節產品的水分含量指標。以安徽淮化公司生產含水質量分數18%的UAN產品和100 m3配制槽為例，產品密度在1.32 t/m3左右，可加入1.5～2.0 t脫鹽水，既可確保產品質量符合標準要求，又可降低生產成本。

(2)在UAN配制階段，控制溫度和停留時間是降低縮二脲含量的決定因素。縮二脲主要來源于原料尿素及尿素與硝銨混合時的溫度過高、停留時間過長等。配制階段應保證溶液溫度低于120 ℃，配制時間應小于2 h，在此條件下制得的UAN產品中含縮二脲質量分數在0.35%左右。

(3)尿素與硝銨的質量比應在0.74～0.80，當該比值>0.80時，因尿素生產成本相對較高，將導致UAN生產成本上升；當該比值<0.74時，因尿素含量不足，UAN溶液密度變小，總氮含量也不符合要求。控制尿素與硝銨質量比的關鍵是控制尿素與硝銨的配比，一般以穩定一種原料的質量和濃度，然后反算出另一種原料的配制量。

(4)UAN產品中游離氨質量分數應控制在0.02%～0.30%，其主要原因是微量的氨將使溶液呈弱堿性，可減緩設備的腐蝕，但過高的游離氨會導致產品有較濃的氨味，對生產配制環境和產品施用帶來不便。降低溫度、減少UAN中尿素分解是控制游離氨含量的主要手段。

Product Development of Enterprise Producing Nitric Acid and Ammonium Nitrate

ZHANG Jingzhong

(Anhui Huainan Chemical Group Co., Ltd.Anhui Huainan232038)

Along with rapid development of nitric acid industry in China, there is severe excess production capacity of nitric acid and ammonium nitrate, and market competition is fierce. In order to improve the market competition ability of enterprise, liquid ammonium nitrate products with variety of specifications, new process for production of nitric acid with a mass concentration of 68% and urea ammonium nitrate solution products are developed, product mix of the company is improved greatly, and nitric acid related product structure is more diversified.

nitric acidammonium nitrateurea ammonium nitrate solution

TQ111.26

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1006-7779(2016)03-0062-02

2014-10-20)