碳銨工藝技術(shù)方案

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1、4.3碳酸氫銨工藝技術(shù)方案4.3.1碳銨裝置工藝概述4.3.1.1產(chǎn)品規(guī)模和規(guī)格（1）年操作日年操作日：300天/年（2）產(chǎn)品產(chǎn)量時產(chǎn)量：農(nóng)用碳銨31.25噸+食品碳銨14.58噸日產(chǎn)量：1100噸年產(chǎn)量：330000噸（3）產(chǎn)品規(guī)格農(nóng)用碳酸氫銨產(chǎn)品質(zhì)量符合國標(biāo)GB3559-2001的規(guī)定，主要指標(biāo)見下表：表4-9碳酸氫銨主要質(zhì)量指標(biāo)表項目指標(biāo)濕碳酸氫銨優(yōu)等品一等品合格品氮含量（N）≥17.217.116.8水分（H2O）≤3.03.55.0注：優(yōu)等品和一等品必須含添加劑。食品碳酸氫銨產(chǎn)品質(zhì)量符合國標(biāo)GB1888-20

2、08的規(guī)定，主要指標(biāo)見下表：表4-10350t/d食品碳銨質(zhì)量指標(biāo)表項目指標(biāo)總堿量（以NH4HCO3計），w/%99.2～100.5氯化物（以Cl計），w/%≤0.003硫的化合物（以SO4計），w/%≤0.007不揮發(fā)物，w/%≤0.05砷（As），w/%≤0.0002重金屬（以Pb計），w/%≤0.00054.3.1.2碳銨裝置工藝技術(shù)方案(1)工藝生產(chǎn)方法的比較碳化生產(chǎn)流程根據(jù)壓力的不同總的可分為低壓碳化和高壓碳化。目前生產(chǎn)中采用的有以下幾種操作壓力：1)低壓碳化采用低壓碳化壓力為0.3～0.34MPa進(jìn)入碳化系

3、統(tǒng)。2)高壓碳化采用高壓碳化壓力為0.6～0.7MPa。(2)工藝技術(shù)選擇碳化生產(chǎn)流程操作壓力雖有大小不一，但碳化系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝過程和操作控制原理相同，上述二種方法技術(shù)均成熟可靠。由于高壓碳化不但可以把原料氣中二氧化碳和氨清除得比較干凈，而且該項目是由天然氣為原料生產(chǎn)合成氨，以氨及副產(chǎn)的CO2和部分弛放氣為原料生產(chǎn)碳酸氫銨。因此本項目的可研報告則選擇采用0.7MPa左右高壓并聯(lián)碳化流程，用濃氨水吸收二氧化碳，同時產(chǎn)出成品農(nóng)用及食品碳酸氫銨作為碳銨裝置的工藝方案。(3)碳銨裝置工藝原理及流程敘述1)工藝原理用氨水吸收二氧

4、化碳，在很早以前就用于焦?fàn)t氣深度冷凍前少量二氧化碳的脫除，我國的小合成氨廠將此法發(fā)展成為碳化法合成氨生產(chǎn)流程。氨水溶液的碳化過程是一個伴有化學(xué)反應(yīng)的吸收過程，其總反應(yīng)如下：CO2＋NH3＋H2O＝NH4HCO3吸收過程的總反應(yīng)按如下兩個反應(yīng)進(jìn)行：2NH3＋CO2＋H2O＝（NH4）2CO3碳酸銨（1）NH3＋CO2＋H2O＝NH4HCO3碳酸氫氨（2）實際上的反應(yīng)過程是氨與二氧化碳首先反應(yīng)生成氨基甲酸銨2NH3＋CO2＝NH4COONH2氨基甲酸銨水解進(jìn)一步反應(yīng)生成碳酸氫銨NH4COONH2＋H2O＝NH4HCO3＋N

5、H3氨和水作用生成氫氧化銨NH3＋H2O＝NH4OH水解的碳酸氫銨與氫氧化銨作用生成碳酸銨NH4HCO3＋NH4OH＝（NH4）2CO3＋H2O碳酸銨再吸收二氧化碳生成碳酸氫銨（NH4）2CO3＋CO2＋H2O＝2NH4HCO3實際上反應(yīng)過程是比較復(fù)雜的，具體的反應(yīng)機(jī)理尚有待進(jìn)一步研究，但大致反應(yīng)可分述如下：A.吸氨過程氣氨溶于水中，大部分與水結(jié)合成一水合氨NH3（氣）＋H2O（液）＝NH3·H2O（溶液）氨水一水合氨由于母液稀氨水中尚存在NH4＋、NH2COO－，CO32－等離子。因此，吸氨過程在溶液中還存在下列可逆

6、反應(yīng)，并重新建立各離子之間的平衡。NH3（溶）＋HCO3－＝NH2COO－＋H2O氨碳酸氫根離子氨基甲酸根離子水NH3（溶）＋HCO3－＝NH4＋＋CO32－B.碳化過程首先，二氧化碳從氣相溶解于液相：CO2（氣）＝CO2（液）二氧化碳二氧化碳溶解態(tài)的二氧化碳與溶液中的游離氨（水合和未水合的氨分子）形成氨基甲酸銨（NH4COONH2）CO2（液）＋2NH3（液）＝NH4COONH2（液）二氧化碳氨基酸氨基甲酸銨隨后，溶液中的氨基甲酸銨水解形成碳酸氫銨或碳酸銨：NH4COONH2＝NH4＋＋NH2COO－氨基甲酸銨銨離子

7、氨基甲酸根離子NH2COO－＋H2O＝NH3＋HCO3－氨基甲酸根離子水氨碳酸氫根離子NH3＋HCO3－＝NH4＋＋CO32－氨碳酸氫根離子銨離子碳酸根離子在堿性較強(qiáng)的溶液中主要形成CO32－，而在PH值8～10.5之間或高濃度CO32－的溶液中主要形成HCO3－。據(jù)測定，當(dāng)碳化塔溶液中碳化度由115﹪增加到155﹪時，溶液的PH值由9.40降低到8.58。因此，碳化主塔內(nèi)主要是生成碳酸氫銨。在碳化過程中，隨著碳酸氫銨的不斷生成，當(dāng)溶液中碳酸氫銨的濃度超過它在該溫度下的溶解度時，便以結(jié)晶形成析出。此外，由于原料氣中含有

8、大量惰性氣，當(dāng)原料氣通過碳化塔、預(yù)碳化塔時，與濃氨水接觸，就會有氨氣從溶液中脫吸出來。其反應(yīng)如下：NH3·H2O＝NH3↑＋H2O一水合氨氨水在氨回收過程中，用軟水吸收原料氣帶出的氨和部分CO2，循環(huán)使用。碳酸氫銨結(jié)晶經(jīng)過離心分離與溶液機(jī)械分離，得到成品碳酸氫銨。2)工藝流程敘述該碳銨裝置流程，屬于高壓并聯(lián)碳化流程。該流程由下述工