专利名称：一种硝酸铵的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种用氨中和硝酸以生产硝酸铵的方法，特别是涉及将硝酸与气氨在一个管式反应器中进行中和反应，以生产硝酸铵的方法。
背景技术：
硝酸与氨会发生非常剧烈的化学反应，利用其反应可以生产硝酸铵，反应方程式如下
从方程式可以看出，反应过程会放出大量的热量，如果不能有效地控制或者及时移走反应放出的热量，则反应体系的温度会迅速升高。硝酸铵在一定高温时会发生剧烈的分解反应，放出大量气体，体积急剧膨胀，发生爆炸的危险。
另外，硝酸与氨反应放出的热量多少与硝酸的浓度有密切的关系，参与反应的硝酸浓度越高，则反应越剧烈，放出的热量越多。
传统制取硝酸铵溶液的反应是常压釜式反应，即常压下，在反应釜中进行硝酸与氨的中和反应。由于反应过程产生的热量不能及时被移走，所以参与反应的硝酸浓度一般较低(45％～55％)，如果使用再高浓度的硝酸，就有发生爆炸的危险。同时，常压釜式反应在反应过程中产生的中和蒸汽温度较低，没有回收利用的价值，造成了能量的损失。
但在实际生产中，总是希望参与反应的硝酸浓度更高一些，这样可以节能和降低生产成本。基于此目的，国内外的一些研究机构近几年研究开发出了用于氨和硝酸反应的管式反应器，即在加压状态下，让硝酸(可以使用较高浓度的硝酸)与气氨以一定的比例通入到一段直径相当小的管道中进行反应，生成硝酸铵，从管式反应器另一端送出。利用管式反应器进行氨与硝酸的中和反应，其优点是瞬间参与反应的物料很少，物料在反应区域的停留时间非常短，尽量避免了其发生爆炸的危险，并且反应产生的中和蒸汽可以进行热能的回收利用。
但即便如此，由于是采用了较高浓度的硝酸(56％～62％)参与中和反应，虽然反应物料很少，放热还是非常的剧烈，加之又是连续进料，反应控制稍有不当，仍然容易造成中和反应超过临界温度，发生爆炸事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种硝酸铵的生产方法，该方法针对目前硝酸与气氨的加压管式反应存在的爆炸危险性进行改进，最大限度地阻止了爆炸的发生，实现了硝酸铵的安全生产。
原有的硝酸铵生产方法是将硝酸与气氨通过各自的进料管通入到一个管式反应器中进行中和反应，反应产物由管式反应器的另一端放出到一个容器中，闪蒸出蒸气后，得到硝酸铵溶液。
本发明的改进措施是在管式反应器上安装一个测温装置，对管式反应器内的温度实施实时监测；在硝酸与气氨进料管上分别连接蒸气管，并安装有蒸气控制阀；将测温装置与硝酸和气氨进料管上的物料控制阀、各自蒸气管上的蒸气控制阀进行联锁。当管式反应器内的反应温度低于设定的控制温度时，允许硝酸与气氨进料管上的物料控制阀开启，各自蒸气管上的蒸气控制阀关闭，管式反应器内反应正常进行。一旦管式反应器内反应温度达到设定的控制温度，立即联锁关闭硝酸与气氨进料管上的物料控制阀，切断反应物料，同时迅速打开硝酸与气氨进料管上连接的蒸汽管上的蒸汽控制阀，在管式反应器中引入低压蒸汽，将管式反应器内残余的反应物料冲刷出去，避免了管式反应器中爆炸事故的发生。
管式反应器的后面紧连一个闪蒸槽，其作用主要有两点，其一是反应生成的硝酸铵溶液由管式反应器的另一端放出到闪蒸槽中，闪蒸出蒸气后，得到浓缩硝酸铵溶液；其二是让反应后的物料进入到一个相对扩大的空间，即使有少量物料发生爆炸，也可以在较大的空间中释放能量，不会发生危险。
然而，由于在闪蒸槽底部聚集着一定量的浓缩硝酸铵溶液，还是存在着溶液温度失控超过临界温度，发生爆炸事故的隐患。因此，本发明对于闪蒸槽也有进一步的安全保护措施，具体是在闪蒸槽的下部安装有一个测温装置，用于实时监测闪蒸槽底部硝酸铵溶液的温度，同时在闪蒸槽内通入一根蒸汽冷凝液管，并将测温装置与蒸汽冷凝液管上的控制阀联锁。一旦闪蒸槽内液相温度达到设定的控制温度，立刻打开蒸汽冷凝液管上的控制阀，让温度较低的冷凝液进入闪蒸槽，迅速降低闪蒸槽内液相的温度，并对硝酸铵溶液进行稀释，使之避免发生爆炸事故。
用于实现本发明硝酸铵生产方法的装置包括一个管式反应器；管式反应器前端连接的硝酸进料管和气氨进料管，及安装在硝酸进料管和气氨进料管上的物料控制阀；分别连接在硝酸进料管和气氨进料管上的蒸气管和蒸气管上安装的蒸气控制阀；一个安装在管式反应器上的测温装置；以及一个连接在管式反应器后端的闪蒸槽；上述测温装置与物料控制阀和蒸气控制阀联锁。
用于实现本发明硝酸铵生产方法的装置还包括在闪蒸槽上安装的一个测温装置；通入闪蒸槽内的一根蒸汽冷凝液管，及蒸汽冷凝液管上安装的控制阀；所述测温装置与控制阀联锁。
本发明通过对硝酸与气氨加压管式反应生产硝酸铵方法中的管式反应器和闪蒸槽采取多重安全保护措施，极大地降低了发生爆炸的可能性，实现了硝酸铵加压管式反应的安全生产。
图1是本发明硝酸铵生产装置的示意图。
具体实施例方式
管式反应器1的一端安装有硝酸进料管3和气氨进料管4，并在进料管上设置有物料控制阀FC1和FC2。硝酸进料管3与气氨进料管4物料控制阀的后面分别连接有蒸气管5和6，并设置蒸气控制阀HV1、HV2。管式反应器1上安装有一个测温装置T1，FC1、FC2、HV1、HV2与T1联锁。管式反应器1的后端连接闪蒸槽2，闪蒸槽底部连接硝酸铵输送管8，上方安装有中和蒸汽输出管9。测温装置T2安装在闪蒸槽2的下部，闪蒸槽2内通入一根蒸汽冷凝液管7，T2与蒸汽冷凝液管7上的控制阀FC3联锁。
正常生产时，物料控制阀FC1、FC2开启，蒸气控制阀HV1、HV2关闭，硝酸和气氨通过进料管3和4进入管式反应器1中进行中和反应；生成的硝酸铵由管式反应器另一端放出到闪蒸槽2中；闪蒸出的蒸气由中和蒸汽输出管9排出，可以用于其它加热装置回收其热能；浓缩后的硝酸铵溶液贮存在闪蒸槽的底部，由硝酸铵输送管8送出，其浓度为76％～82％。
安装在管式反应器1上的测温装置T1对管式反应器内的温度进行实时监测，一旦达到设定的控制温度，则立即联锁关闭物料控制阀FC1、FC2，切断反应物料，同时迅速打开蒸汽控制阀HV1、HV2，引入低压蒸汽，将管式反应器内残余的反应物料冲刷出去，避免在管式反应器中发生爆炸。
安装在闪蒸槽2下部的测温装置T2也在实时监测着闪蒸槽底部硝酸铵溶液的温度，一旦液相温度达到设定的控制温度，则立刻打开蒸汽冷凝液管7上的控制阀FC3，将低温冷凝液加入闪蒸槽中，迅速降低硝酸铵溶液的温度，并对硝酸铵溶液进行稀释，避免发生爆炸。
权利要求
1.一种硝酸铵的生产方法，是将硝酸与气氨通过各自的进料管通入到一个管式反应器中进行中和反应，反应产物由管式反应器的另一端放出到一个闪蒸槽中，闪蒸出蒸气后，得到硝酸铵溶液，其特征是在管式反应器上安装测温装置，在硝酸与气氨的进料管上分别连接蒸气管，并安装蒸气控制阀；测温装置与进料管上的物料控制阀和蒸气管上的蒸气控制阀联锁；反应温度低于设定控制温度，物料控制阀开启，蒸气控制阀关闭，反应温度达到设定控制温度，物料控制阀关闭，蒸气控制阀开启。
2.根据权利要求1所述的硝酸铵生产方法，其特征是在闪蒸槽的下部安装测温装置，闪蒸槽上连接蒸汽冷凝液管，测温装置与蒸汽冷凝液管上的控制阀联锁。
3.一种生产硝酸铵的装置，包括一个管式反应器，管式反应器前端连接的硝酸进料管和气氨进料管，安装在硝酸进料管和气氨进料管上的物料控制阀，以及一个连接在管式反应器后端的闪蒸槽，其特征是还包括一个安装在管式反应器上的测温装置；分别连接在硝酸进料管和气氨进料管上的蒸气管和蒸气管上安装的蒸气控制阀；上述测温装置与物料控制阀和蒸气控制阀联锁。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征是还包括一个安装在闪蒸槽上的测温装置；通入闪蒸槽内的一根蒸汽冷凝液管，以及蒸汽冷凝液管上安装的控制阀；所述测温装置与控制阀联锁。
全文摘要
本发明涉及硝酸与气氨在管式反应器中中和反应生产硝酸铵的方法，是在管式反应器上安装测温装置，在硝酸与气氨进料管上连接蒸气管，并安装蒸气控制阀，测温装置与物料控制阀和蒸气控制阀联锁，一旦反应温度达到设定控制温度，立即联锁关闭物料控制阀，打开蒸汽控制阀，向管式反应器中引入低压蒸汽，将反应物料冲刷出去，避免发生爆炸事故，实现安全生产。
文档编号C01C1/00GK1884078SQ20061001291
公开日2006年12月27日 申请日期2006年7月3日 优先权日2006年7月3日
发明者黄顺泰, 闫保贵, 宋玉华 申请人:化学工业第二设计院