專利名稱：一種硝酸銨的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用氨中和硝酸以生產(chǎn)硝酸銨的方法，特別是涉及將硝酸與氣氨在一個(gè)管式反應(yīng)器中進(jìn)行中和反應(yīng)，以生產(chǎn)硝酸銨的方法。
背景技術(shù)：
硝酸與氨會(huì)發(fā)生非常劇烈的化學(xué)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
從方程式可以看出，反應(yīng)過程會(huì)放出大量的熱量，如果不能有效地控制或者及時(shí)移走反應(yīng)放出的熱量，則反應(yīng)體系的溫度會(huì)迅速升高。硝酸銨在一定高溫時(shí)會(huì)發(fā)生劇烈的分解反應(yīng)，放出大量氣體，體積急劇膨脹，發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。
另外，硝酸與氨反應(yīng)放出的熱量多少與硝酸的濃度有密切的關(guān)系，參與反應(yīng)的硝酸濃度越高，則反應(yīng)越劇烈，放出的熱量越多。
傳統(tǒng)制取硝酸銨溶液的反應(yīng)是常壓釜式反應(yīng)，即常壓下，在反應(yīng)釜中進(jìn)行硝酸與氨的中和反應(yīng)。由于反應(yīng)過程產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)被移走，所以參與反應(yīng)的硝酸濃度一般較低(45％～55％)，如果使用再高濃度的硝酸，就有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。同時(shí)，常壓釜式反應(yīng)在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的中和蒸汽溫度較低，沒有回收利用的價(jià)值，造成了能量的損失。
但在實(shí)際生產(chǎn)中，總是希望參與反應(yīng)的硝酸濃度更高一些，這樣可以節(jié)能和降低生產(chǎn)成本。基于此目的，國內(nèi)外的一些研究機(jī)構(gòu)近幾年研究開發(fā)出了用于氨和硝酸反應(yīng)的管式反應(yīng)器，即在加壓狀態(tài)下，讓硝酸(可以使用較高濃度的硝酸)與氣氨以一定的比例通入到一段直徑相當(dāng)小的管道中進(jìn)行反應(yīng)，生成硝酸銨，從管式反應(yīng)器另一端送出。利用管式反應(yīng)器進(jìn)行氨與硝酸的中和反應(yīng)，其優(yōu)點(diǎn)是瞬間參與反應(yīng)的物料很少，物料在反應(yīng)區(qū)域的停留時(shí)間非常短，盡量避免了其發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，并且反應(yīng)產(chǎn)生的中和蒸汽可以進(jìn)行熱能的回收利用。
但即便如此，由于是采用了較高濃度的硝酸(56％～62％)參與中和反應(yīng)，雖然反應(yīng)物料很少，放熱還是非常的劇烈，加之又是連續(xù)進(jìn)料，反應(yīng)控制稍有不當(dāng)，仍然容易造成中和反應(yīng)超過臨界溫度，發(fā)生爆炸事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種硝酸銨的生產(chǎn)方法，該方法針對(duì)目前硝酸與氣氨的加壓管式反應(yīng)存在的爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行改進(jìn)，最大限度地阻止了爆炸的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了硝酸銨的安全生產(chǎn)。
原有的硝酸銨生產(chǎn)方法是將硝酸與氣氨通過各自的進(jìn)料管通入到一個(gè)管式反應(yīng)器中進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物由管式反應(yīng)器的另一端放出到一個(gè)容器中，閃蒸出蒸氣后，得到硝酸銨溶液。
本發(fā)明的改進(jìn)措施是在管式反應(yīng)器上安裝一個(gè)測(cè)溫裝置，對(duì)管式反應(yīng)器內(nèi)的溫度實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；在硝酸與氣氨進(jìn)料管上分別連接蒸氣管，并安裝有蒸氣控制閥；將測(cè)溫裝置與硝酸和氣氨進(jìn)料管上的物料控制閥、各自蒸氣管上的蒸氣控制閥進(jìn)行聯(lián)鎖。當(dāng)管式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度低于設(shè)定的控制溫度時(shí)，允許硝酸與氣氨進(jìn)料管上的物料控制閥開啟，各自蒸氣管上的蒸氣控制閥關(guān)閉，管式反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)正常進(jìn)行。一旦管式反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度達(dá)到設(shè)定的控制溫度，立即聯(lián)鎖關(guān)閉硝酸與氣氨進(jìn)料管上的物料控制閥，切斷反應(yīng)物料，同時(shí)迅速打開硝酸與氣氨進(jìn)料管上連接的蒸汽管上的蒸汽控制閥，在管式反應(yīng)器中引入低壓蒸汽，將管式反應(yīng)器內(nèi)殘余的反應(yīng)物料沖刷出去，避免了管式反應(yīng)器中爆炸事故的發(fā)生。
管式反應(yīng)器的后面緊連一個(gè)閃蒸槽，其作用主要有兩點(diǎn)，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槽中，閃蒸出蒸氣后，得到濃縮硝酸銨溶液；其二是讓反應(yīng)后的物料進(jìn)入到一個(gè)相對(duì)擴(kuò)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(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。
然而，由于在閃蒸槽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(duì)于閃蒸槽也有進(jìn)一步的安全保護(hù)措施，具體是在閃蒸槽的下部安裝有一個(gè)測(cè)溫裝置，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閃蒸槽底部硝酸銨溶液的溫度，同時(shí)在閃蒸槽內(nèi)通入一根蒸汽冷凝液管，并將測(cè)溫裝置與蒸汽冷凝液管上的控制閥聯(lián)鎖。一旦閃蒸槽內(nèi)液相溫度達(dá)到設(shè)定的控制溫度，立刻打開蒸汽冷凝液管上的控制閥，讓溫度較低的冷凝液進(jìn)入閃蒸槽，迅速降低閃蒸槽內(nèi)液相的溫度，并對(duì)硝酸銨溶液進(jìn)行稀釋，使之避免發(fā)生爆炸事故。
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明硝酸銨生產(chǎn)方法的裝置包括一個(gè)管式反應(yīng)器；管式反應(yīng)器前端連接的硝酸進(jìn)料管和氣氨進(jìn)料管，及安裝在硝酸進(jìn)料管和氣氨進(jìn)料管上的物料控制閥；分別連接在硝酸進(jìn)料管和氣氨進(jìn)料管上的蒸氣管和蒸氣管上安裝的蒸氣控制閥；一個(gè)安裝在管式反應(yīng)器上的測(cè)溫裝置；以及一個(gè)連接在管式反應(yīng)器后端的閃蒸槽；上述測(cè)溫裝置與物料控制閥和蒸氣控制閥聯(lián)鎖。
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明硝酸銨生產(chǎn)方法的裝置還包括在閃蒸槽上安裝的一個(gè)測(cè)溫裝置；通入閃蒸槽內(nèi)的一根蒸汽冷凝液管，及蒸汽冷凝液管上安裝的控制閥；所述測(cè)溫裝置與控制閥聯(lián)鎖。
本發(fā)明通過對(duì)硝酸與氣氨加壓管式反應(yīng)生產(chǎn)硝酸銨方法中的管式反應(yīng)器和閃蒸槽采取多重安全保護(hù)措施，極大地降低了發(fā)生爆炸的可能性，實(shí)現(xiàn)了硝酸銨加壓管式反應(yīng)的安全生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明硝酸銨生產(chǎn)裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
管式反應(yīng)器1的一端安裝有硝酸進(jìn)料管3和氣氨進(jìn)料管4，并在進(jìn)料管上設(shè)置有物料控制閥FC1和FC2。硝酸進(jìn)料管3與氣氨進(jìn)料管4物料控制閥的后面分別連接有蒸氣管5和6，并設(shè)置蒸氣控制閥HV1、HV2。管式反應(yīng)器1上安裝有一個(gè)測(cè)溫裝置T1，F(xiàn)C1、FC2、HV1、HV2與T1聯(lián)鎖。管式反應(yīng)器1的后端連接閃蒸槽2，閃蒸槽底部連接硝酸銨輸送管8，上方安裝有中和蒸汽輸出管9。測(cè)溫裝置T2安裝在閃蒸槽2的下部，閃蒸槽2內(nèi)通入一根蒸汽冷凝液管7，T2與蒸汽冷凝液管7上的控制閥FC3聯(lián)鎖。
正常生產(chǎn)時(shí)，物料控制閥FC1、FC2開啟，蒸氣控制閥HV1、HV2關(guān)閉，硝酸和氣氨通過進(jìn)料管3和4進(jìn)入管式反應(yīng)器1中進(jìn)行中和反應(yīng)；生成的硝酸銨由管式反應(yīng)器另一端放出到閃蒸槽2中；閃蒸出的蒸氣由中和蒸汽輸出管9排出，可以用于其它加熱裝置回收其熱能；濃縮后的硝酸銨溶液貯存在閃蒸槽的底部，由硝酸銨輸送管8送出，其濃度為76％～82％。
安裝在管式反應(yīng)器1上的測(cè)溫裝置T1對(duì)管式反應(yīng)器內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦達(dá)到設(shè)定的控制溫度，則立即聯(lián)鎖關(guān)閉物料控制閥FC1、FC2，切斷反應(yīng)物料，同時(shí)迅速打開蒸汽控制閥HV1、HV2，引入低壓蒸汽，將管式反應(yīng)器內(nèi)殘余的反應(yīng)物料沖刷出去，避免在管式反應(yīng)器中發(fā)生爆炸。
安裝在閃蒸槽2下部的測(cè)溫裝置T2也在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)著閃蒸槽底部硝酸銨溶液的溫度，一旦液相溫度達(dá)到設(shè)定的控制溫度，則立刻打開蒸汽冷凝液管7上的控制閥FC3，將低溫冷凝液加入閃蒸槽中，迅速降低硝酸銨溶液的溫度，并對(duì)硝酸銨溶液進(jìn)行稀釋，避免發(fā)生爆炸。
權(quán)利要求
1.一種硝酸銨的生產(chǎn)方法，是將硝酸與氣氨通過各自的進(jìn)料管通入到一個(gè)管式反應(yīng)器中進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物由管式反應(yīng)器的另一端放出到一個(gè)閃蒸槽中，閃蒸出蒸氣后，得到硝酸銨溶液，其特征是在管式反應(yīng)器上安裝測(cè)溫裝置，在硝酸與氣氨的進(jìn)料管上分別連接蒸氣管，并安裝蒸氣控制閥；測(cè)溫裝置與進(jìn)料管上的物料控制閥和蒸氣管上的蒸氣控制閥聯(lián)鎖；反應(yīng)溫度低于設(shè)定控制溫度，物料控制閥開啟，蒸氣控制閥關(guān)閉，反應(yīng)溫度達(dá)到設(shè)定控制溫度，物料控制閥關(guān)閉，蒸氣控制閥開啟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硝酸銨生產(chǎn)方法，其特征是在閃蒸槽的下部安裝測(cè)溫裝置，閃蒸槽上連接蒸汽冷凝液管，測(cè)溫裝置與蒸汽冷凝液管上的控制閥聯(lián)鎖。
3.一種生產(chǎn)硝酸銨的裝置，包括一個(gè)管式反應(yīng)器，管式反應(yīng)器前端連接的硝酸進(jìn)料管和氣氨進(jìn)料管，安裝在硝酸進(jìn)料管和氣氨進(jìn)料管上的物料控制閥，以及一個(gè)連接在管式反應(yīng)器后端的閃蒸槽，其特征是還包括一個(gè)安裝在管式反應(yīng)器上的測(cè)溫裝置；分別連接在硝酸進(jìn)料管和氣氨進(jìn)料管上的蒸氣管和蒸氣管上安裝的蒸氣控制閥；上述測(cè)溫裝置與物料控制閥和蒸氣控制閥聯(lián)鎖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是還包括一個(gè)安裝在閃蒸槽上的測(cè)溫裝置；通入閃蒸槽內(nèi)的一根蒸汽冷凝液管，以及蒸汽冷凝液管上安裝的控制閥；所述測(cè)溫裝置與控制閥聯(lián)鎖。
全文摘要
本發(fā)明涉及硝酸與氣氨在管式反應(yīng)器中中和反應(yīng)生產(chǎn)硝酸銨的方法，是在管式反應(yīng)器上安裝測(cè)溫裝置，在硝酸與氣氨進(jìn)料管上連接蒸氣管，并安裝蒸氣控制閥，測(cè)溫裝置與物料控制閥和蒸氣控制閥聯(lián)鎖，一旦反應(yīng)溫度達(dá)到設(shè)定控制溫度，立即聯(lián)鎖關(guān)閉物料控制閥，打開蒸汽控制閥，向管式反應(yīng)器中引入低壓蒸汽，將反應(yīng)物料沖刷出去，避免發(fā)生爆炸事故，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C01C1/00GK1884078SQ20061001291
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者黃順泰, 閆保貴, 宋玉華 申請(qǐng)人:化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計(jì)院