硝铵装置干燥工序运行问题及解决方法1.docxVIP

??

?

??

硝铵装置干燥工序运行问题及解决方法

?

??

?

?

?

?

?

?

?

???

?

?

?

?

?

摘要：介绍了加压中和法硝酸铵生产工艺，对多孔硝铵生产过程中固体物料处理进行了阐述，对多孔硝铵干燥工序遇到的问题进行了分析和探讨，制订了针对性的工艺控制方案，对其效果进行了确认，并对下一步的改进方向提出了建议。

关键词：硝酸铵多孔干燥转筒风量调节流化冷却

1、硝酸铵生产工艺简介

1.1工艺原理简介

1.1.1硝铵中和

硝铵产品是由无水气氨和含水硝酸反应生成。

NH3（气态）+HNO3(含水份）—→NH4NO3（含水份）+HR

该中和反应放出大量热。若用100％的硝酸，HR=34.6千卡/摩尔。

本装置工艺中采用加压管式反应器，可一次性生成79-87％的硝铵溶液。管式反应器出口硝铵浓度取决于硝酸浓度和操作条件（压力和温度）。

在管式反应器中，反应热和硝酸浓度有如表1-1所示对应关系。

表1-1

HNO3浓度

50%

52%

54%

56%

58%

60%

反应热kcal/kgAN

274.7

276.5

278.25

280.5

282.9

285.5

加压管式中和反应，在管道式反应器内迅速完成。管式反应器主要由两部分构成：一个是加压管道反应器，能保证气氨和硝酸充分接触；另一个则是分离器，在此将中和反应所产生的蒸汽从溶液中分离出来。

1.1.2中和反应过热蒸汽处理工序

在管道反应器中产生的过热蒸汽经过中和洗涤，以便回收蒸汽中夹带的硝铵和游离氨。洗涤塔由三部分组成：第一部分是文丘里补充反应和饱和器；第二部分是填料段循环洗涤器；第三部分是三层塔板洗涤器。塔出口还设置了高效纤维除雾器，塔底部设置循环泵并将一定量硝铵液返回反应器分离罐，以便控制反应后的硝铵溶液温度。以此来控制分离器底部溶液浓度和确保氨酸中和反应的安全和稳定。

改变原有KT设计理念，中和洗涤塔即中和又洗涤作用充分发挥。原设计理念洗涤过程和中和过程都在填料部分，具体说基本都在洗涤塔填料的底部五层范围内游离氨和酸性洗涤液及硝酸发生中和反应，此时过热的工艺蒸汽和洗涤液接触，同时发生放热的中和反应，不锈钢填料承受高温同时接受酸腐蚀和硝铵溶液腐蚀，所以更换不锈钢波纹填料时，大家都发现底部3层至5层腐蚀非常严重，甚至不能成型而变为粘泥状态。

洗涤塔工艺蒸汽入口处增加文丘里洗涤设计后，明显加快了塔底溶液的PH在线指示数据的灵敏度，使操作方便稳定。但是填料的使用寿命并未得到延长。

1.1.3硝铵溶液蒸发浓缩

在蒸发器中，溶剂被蒸发的同时，硝铵溶液得到浓缩。本工艺采用立式降膜蒸发器。为得到浓度96.5%的硝铵溶液，本工艺选择并设计了真空降膜蒸发器（特殊设备）。该设备由联通的四部分组成，硝铵溶液从顶部进入，在真空中闪蒸，真空则由冷凝器和蒸汽喷射器获得。而硝铵溶液则靠重力流入下部的降膜式蒸发器，用工艺蒸汽及外供低压蒸汽进行加热，最后混合物在底部的分离器中进行分离。

1.1.4造粒

本工艺中，硝铵溶液通过塔顶带小孔的静止喷咀，形成液滴，在下降过程中，被逆流空气冷却、固化形成颗粒。

制造炸药的多孔硝铵颗粒使用浓度略低的硝铵溶液，造粒过程中，需控制的关键参数是塔内空气的温度和流量，来确保塔底物料温度在80℃上下，这是由于：

?

避免颗粒包膜（颗粒表面结晶太多，会阻止颗粒与空气进行热交换）。

使塔底的最终温度符合质量控制的需要，且适应后序的干燥工艺参数。

使颗粒完全结晶，形成稳定经型结构，去除水分后有足够的孔隙率。

颗粒质量如粒度、温度、孔隙率、结晶类型与造粒塔造粒面有关，主要指下降高度、截面积、空气流速。另外，溶液的浓度与温度，空气的温度和流速，也会很大程度影响颗粒的质量。

1.1.5干燥

干燥一般指的是用热处理方法除去少量水份以获得干燥固体产品的工艺。

因传热方式不同，工业干燥机可以有不同的类型和不同的设计。

当对湿的固体颗粒进行热干燥时，同时发生三个过程：

?

周围环境的能量（主要是热能）转移到颗粒表面的水分上，使其进一步蒸发，这个过程取决于与颗粒接触的空气温度、湿度和流速等外部条件。

颗粒内部水份逐渐转移到表面，随后被空气流带走蒸发掉。

颗粒中心部未完全冷却的硝铵溶液进一步冷却发生结晶。

颗粒内部水份的转移速度是由其物理特性、表面温度和水份含量决定的。

颗粒水份应尽可能地少以便搬运、贮存、运输。

最终水份含量取决于所采用的干燥方法、干燥风量以及干燥时间。

最常用的于燥方式是对流传热，热量由流经表面的热空气提供。转筒式干燥器就是对流式的。未被完全冷却的湿固颗粒从转鼓的一端进入，通过安装在四周有固定角度的槽板，推动颗粒克服逆流热空气后，从另一端流出得到干燥。干燥介质是热空气，与固体物流同向或逆向流过转鼓。

该工艺干燥器布置为：一段顺流操作，二段逆流操作，其目