2.3 硝酸铵生产工艺在线视频

各位同学好

上一个知识点

我们重点介绍了

化学肥料中的氮肥

氮肥里面尿素是我们氮含量最高的

这样一种氮肥的主要产品

那么

本知识点我们重点介绍

氮肥中的另外一种产品

它的名字叫做硝酸铵

硝酸铵

它是我们氮肥里面

氮含量

仅次于我们尿素的一种氮肥产品

它的含量为35%的氮含量

那么

硝酸铵这种物质

极易溶于水

它的饱和蒸气压

可以由右图所示

固态的硝酸铵

有五种不同的晶型

随着缓慢冷却的这样的一个过程

晶型会从Ⅰ到Ⅴ连续变化

若

从125℃迅速冷却到32.2℃的时候

则可以从晶型Ⅱ直接转化成晶型Ⅳ

温度低于32.2℃的时候

菱形晶型和正方形晶型是最稳定的

在这里面

我们对于无机盐产品

在进行冷却结晶的时候

其不同的温度对应的不同晶型

这个地方希望大家能够掌握

同时另外一种情况

一些无机盐里面

不同的温度

可能这种无机盐的水合物

结合的水的数量也会有所变化

所以说

如果我们要得到某一种晶型的无机盐

那么

其结晶的温度一定要控制在

这种晶型能够生成的温度区间之内

来进行冷却结晶

否则的话

那么

我们则得不到这样的晶型的产品

那么硝铵的用途主要有哪些

它除了我们是重要的氮肥之外

还有其他的作用

在氮肥里面

它特别适用于温度低的旱田

还是制造我们复合肥料的主要原料

除了肥料之外

它还可以是炸药的主要原料

还是麻醉剂 笑气的原料

我们看一看硝铵的化学性质

硝铵这种产品在受潮和晶型转变的时候

它会有结块的现象

所谓结块

就是本来是单颗粒的这样一个产品

由于晶体架桥的作用

或是溶解又结晶的作用

整个晶体变成一个板块的

这样一个现象

那么在工业中

对于这种结块现象

通常我们可以采用加防结块剂的方式

或者说

把我们整个产品的包装袋

严格密封的这种方式来进行防止

那么

这种结块现象

对整个生产和应用是非常不便的

硝铵在常温下是稳定的

受热的时候容易发生分解

在110℃度的时候

按第一个式子来进行分解

但这个分解的速度比较缓慢

它可以分解成硝酸和氨气

当温度大于150℃的时候

分解就会逐渐的更加明显

如果把分解温度升高至200~270℃时候

分解的反应就会发生变化

就不再是硝酸和氨作用的产物

它可以直接分解成水和我们的笑气

如果我们继续

迅速把它加入到300℃的时候

它会发生剧烈的分解

并有微弱火花

它所分解得到产物

直接可以分解成

氮气 氧气和水

大家从这个反应方程式中可以得到

这个反应过程中

是一个气体分子数

急速增加的一个反应

如果再把温度升高

高于400℃的时候

反应极其迅猛

并可以发生爆炸

另外

在有H+ Cl- 铬 钴 铜

对这种上述的分解是有催化作用

我们看看硝酸铵的生产方法

大部分的硝酸铵生产方法

主要是由中和法来进行生产的

它是由氨和硝酸中和反应

作为我们的生产方法

它是一个强放热反应

在这个放热过程的放热量

是与硝酸的浓度和反应温度是相关的

热效应与浓度的关系式

由图所示

大家可以看到

随着硝酸浓度的增加

其反应到放热量急速增加

工业中我们经常使用

45%或65%的硝酸来进行反应

这也是我们硝酸那个知识点所讲的

我们可以用常压方法和加压方法

所得到不同浓度的硝酸和产品

充分利用中和反应热

是我们制取高浓度硝酸铵溶液

生产过程中的关键

如何把反应热

用于我们硝酸铵溶液的自己的水的蒸发

是我们非常关注的

在合理安排的时候

基本上可以不通过补充热的方式

来蒸发我们硝酸所带来的水分

我们甚至可以利用反应热

提高蒸发浓缩的热量

在操作压力为0.15MPa以下的时候

我们把它称之为常压中和过程

如果在 0.15MPa以上的时候

我们把它称之为加压中和

这两种中和方式的不同

会对我们整个

产生的蒸汽和热利用效果

是有所区别的

常压中过程温度较低

对设备的腐蚀性比较小

但是

由于它所利用的热量比较少

所以我们的能耗就会变高

加压中和具有的优点是

可以采用浓硝酸

并利用中和过程所产生的热量

生产我们的蒸汽

所以它的热利用率比较高

所得的硝铵的浓度也会比较高

氨与硝酸的气相反应并不完全

应尽量在液相中进行反应

所以

气氨应先进入我们中和器的循环溶液中

那么

在整个中和反应过程中

氨的损失是我们非常关注的

一个重要的工业指标点

氨的损失由哪些因素会造成

首先

当反应温度过高的时候

那么

硝酸铵里面的氨的损失就会变高

第二点

是硝酸浓度过高的时候

蒸出的水分比较多

这时候

水蒸气会形成一个气液夹带作用

也会夹带走比较多的氨

造成氨的损失

第三个是

当氨的纯度比较低的时候

排放惰性气体会造成氨的损失

第四个方面

是碱性条件与酸性条件相比较而言

碱性条件它的氨的损失量更大

所以在实际生产过程中

我们通常控制硝酸略微的过量

游离硝酸的控制在0~0.1g/l的

这样一个含量

第五方面是

中和器的设计

会造成气液接触不良

或有局部氨累积

都会加剧氨的损失

所以

我们在中和器设备设计过程中

一定要注意设备的内件气液分布

以及防止局部累积的现象发生

那么

前端通过中和过程中

我们的硝铵溶液

所得的浓度会是比较稀的

为了得到我们的硝酸铵的产品

我们需要对稀溶液进行蒸发浓缩过程

蒸发过程一般采用两段蒸发的方式

第一段

我们可以采用立式液膜蒸发器

物料停留时间是比较短的

在这样短的时间内

我们的硝铵不易分解

采用真空度在66.7~73.3kPa的条件下

进行降膜蒸发

经过一段蒸发之后

我们硝铵的溶液浓度提高了

其粘度也会增大

所以在第二段蒸发过程中

我们采用的卧式蒸发器

操作真空度进一步提升

达到80kPa左右

除了我们的大部分采用的中和法

生产硝酸铵之外

我们还可以通过转化法来生产硝酸铵

通常是指利用复合肥料

生产中的副产品

硝酸钙与二氧化碳 氨反应

或者是碳酸铵反应所形成的硝酸铵

这里面要特别指出

我们复合肥中

有一个工艺叫做硝酸磷肥

在硝酸磷肥生产过程中

是用硝酸来分解磷矿

那么溶液中就会产生大量的硝酸钙

我们可以通过冷却结晶的方式

将硝酸钙分离出来

那么

也就是可以作为我们

转化法的硝酸的硝酸根的这个来源

下面两个方程式

分别是硝酸钙与二氧化碳和氨气

转化成硝酸铵的反应

和硝酸钙和碳酸铵进行转化

生成硝酸铵的反应

在反应之后进行过滤

再进行蒸发等操作时

可以得到最终我们的硝酸铵的产品

硝酸钙溶液中

大家要注意

它常含有硝酸镁

因此在碳酸铵这个条件下

要使我们的碳酸铵

尽量的过量

过量大多会生成我们的二元盐

是我们碳酸镁和碳酸铵的二元盐沉淀

同时会造成我们氨的损失

在转化过程中

我们的温度一般控制在45~55℃

反应时间在30分钟内完成

那么

在转化工艺过程中

我们也通常分成两段进行转化

第一段

主要按原料中的硝酸钙完全反应

加入我们的碳酸铵和硝酸钙

使我们的硝酸钙能够尽量的反应完全

在第二阶段

我们加入碳酸铵

对第一阶段的反应过程进行调控

达到最优的条件

碳酸铵的总量

使反应后

悬浮液中过剩的碳酸铵

保持为8~12g/l为宜

那么接下来大家可以看到

这是我们硝酸铵生产的一个

常压中和的典型流程

我们可以直接利用

合成氨氨冷器蒸发的

0.15~0.25MPa气氨中和

采用硝酸浓度为45%到49%的浓度

并预热到60℃进行中和

中和的时候

出口硝铵的浓度约为62%到65%

中和反应区的温度约为120℃

可以利用所形成的中和反应热

使我们硝酸铵的溶液

浓缩到82%到85%之间

好

硝酸铵的生产的工艺

我们就介绍到这里

请大家下来好好复习

谢谢