CN101157576A - 一种工业硝化废混酸回收利用制备氮肥的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工业硝化废混酸回收利用制备氮肥的生产工艺，它包括如下步骤：第一次需配制母液；将废混酸打入废混酸计量罐中；将碳酸氢铵投入反应釜，并将配制计量好的母液放入反应釜开启搅拌；慢慢滴加废混酸至反应釜中，使碳酸氢铵和废混酸反应，同时开启水循环冲射泵吸收二氧化碳气体；用泵将料液打入结晶釜，开启结晶釜夹套蒸汽进行闪蒸，待固液体积百分比浓度约30～75％时，将温度降至常温，离心分离得合格氮肥，离心分离出的饱和母液进入母液贮罐返回反应釜循环使用。该工艺利用市场上很容易购得的碳酸氢铵为反应原料，且投资成本少、设备要求低、生产成本低，通过对工业废混酸的回收利用，避免直接排放给生态环境造成的严重污染。

Description

一种工业硝化废混酸回收利用制备氮肥的生产工艺

技术领域    本发明属于化学合成技术领域，具体地说是一种工业硝化废混酸回收利用制备氮肥的生产工艺。

背景技术    硝化反应是在农药、制药、化工等领域应用很普遍的一种有机化学反应，其主要原理如下：

该化学反应的应用，为我国的化工、农药、制药等领域做出了巨大的贡献。但由于该反应要使用大量的硫酸做催化剂和过量的硝酸，催化剂在整个化学反应过程中总量不会减少，所以该反应结束后会产生大量的废混酸，废混酸的主要成份是65％～80％废硫酸和5％～20％废硝酸。若将废混酸直接排放会给生态环境造成严重污染，这也是我国环保部门不允许的。目前相关企业对废混酸的利用主要采取两种方案：(1)若地理位置靠近液氨生产厂家，则与其合作，利用其生产过程中的低浓度废氨水与废混酸发生化学反应制备氮肥，氮肥的具体成份为硝酸铵和硫酸铵，其主要原理如下：

废氨水+硝酸—硝酸铵+水

废氨水+硫酸—硫酸铵+水

(2)投资建设废混酸回收装置，通过浓缩、精馏，利用硫酸、硝酸、水的沸点不同，分别回收硫酸和硝酸。由于介质是强腐蚀性物质，故对设备要求相当苟刻，回收设备使用寿命很短，且投资额相对较大。

上述两种方案目前已被不少企业应用于工业化，但不是所有企业都适用，第一个方案对地理位置有要求，即必须靠近液氨生产厂家方可实施，若直接应用高浓度液氨与废混酸制备氮肥，生产成本将高于目前市场氮肥销售价格；第二个方案的实施要求企业有较雄厚的资金支持，投资回收期较长。故两种方案的实施都有一定的局限性。

发明内容    本发明的目的在于提供一种具有投资少、设备要求低、原料广泛等优势的硝化废混酸回收利用制备氮肥的生产工艺，通过对工业废混酸的回收利用，避免直接排放给生态环境造成严重污染。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种工业硝化废混酸回收利用制备氮肥的生产工艺，它包括如下步骤：

①第一次开车生产时需配制母液，即在20～25℃条件下将100～200公斤碳酸氢铵溶解于800公斤水中，搅拌均匀，并用泵打入母液计量罐作为第一次母液待用；

②将1000公斤工业硝化废混酸打入废混酸计量罐中，其中废混酸组成为废硫酸65％～80％、废硝酸5％～20％；

③将1110～1540公斤碳酸氢铵投入反应釜，并将配制计量好的母液放入反应釜开启搅拌；

④慢慢滴加废混酸至反应釜中，使碳酸氢铵和废混酸反应，即：

2NH₄HCO₃+H₂SO₄→(NH₄)₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O-Q

NH₄HCO₃+HNO₃→NH₄NO₃+CO₂↑+H₂O-Q

反应温度控制在10℃～60℃，同时开启水循环冲射泵吸收二氧化碳气体，废混酸滴加结束后，继续搅拌10～40分钟；

⑤搅拌停止后，用泵将料液打入结晶釜，开启结晶釜夹套蒸汽进行闪蒸，将料液中的水蒸发，待料液变稠，固液体积百分比浓度约30～75％时，开启夹套冷却水将温度降至常温，放入离心机分离得合格氮肥，离心分离出的饱和母液进入母液贮罐返回反应釜循环使用。

本发明提供的利用碳酸氢铵与工业废混酸制备氮肥的生产工艺，利用市场上很容易购得的碳酸氢铵为反应原料，且投资成本少、设备要求低、生产成本低，通过对工业废混酸的回收利用，避免直接排放给生态环境造成的严重污染。具体数据参考如下：

(一)设备及设备投资

序号	设备名称	规格型号	材质	单位	数量
						1	反应釜	FK-3000附减速机，转速r＝85r/min框式搅拌	搪瓷	台	1
2	结晶釜	FK-2000	搪瓷	台	1
						3	混酸计量罐	∮1000*1200	不锈钢	台	1
4	母液计量罐	∮1000*1200	Q-235	台	1
						5	混酸泵	HTB50-40	陶瓷	台	1
6	母液泵	YB50-32(液下泵)	不锈钢	台	1
						7	母液槽	2000*2000*1	Q-235	台	1
8	废混酸贮罐	10m3	不锈钢	台	1
						9	尾气冲射泵	FR110	PVC	台	1
10	循环水泵	FSB40-30	氟合金	台	1
						11	循环水槽	2000*1500*1200	砼	台	1
12	离心机	SD1250或SGZ1000	不锈钢	台	1
						13	管材、管件

(二)成本核算(废混酸组成按硫酸75％、硝酸15％进行成本核算)

A、每生产1吨氮肥，需消耗：

①碳酸氢铵：1.164吨*420元/吨＝489元/吨；

②废混酸：0.833吨(不计价)

③电：40元/吨

④人工：50元/吨

⑤包装材料费：1.5元/袋*20袋/吨＝30元/吨

合计：生产成本609元/吨

B、生产能力：

每4小时生产1批，每天生产6批，每批处理废混酸1吨，消耗碳酸氢铵1.397吨，每批氮肥产量1.2吨，故每日可处理废混酸6吨，消耗碳酸氢铵8.382吨，每日可产氮肥产量7.2吨。

具体实施方式    下面以生产1.2吨氮肥为例对本发明提供的废混酸回收利用制备氮肥的生产工艺作进一步详细说明：

(1)第一次开车生产时需配制母液，即在25℃左右条件下将150公斤碳酸氢铵溶解于800公斤水中，搅拌均匀，用泵将950公斤母液打入母液计量罐；

(2)将1000公斤废混酸打入废混酸计量罐，其中废混酸组成为废硫酸75％，废硝酸15％；

(3)将1397公斤碳酸氢铵投入反应釜，并将950公斤母液放入反应釜开启搅拌；

(4)慢慢滴加废混酸至反应釜中，使碳酸氢铵和废混酸反应，即：

2NH₄HCO₃+H₂SO₄→(NH₄)₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O-Q

NH₄HCO₃+HNO₃→NH₄NO₃+CO₂↑+H₂O-Q

反应温度控制在40℃左右，同时开启水循环冲射泵吸收二氧化碳气体，废混酸滴加结束后继续搅拌25分钟；

(5)搅拌停止后，用泵将料液打入结晶釜，开启结晶釜夹套蒸汽进行闪蒸，将料液中的水蒸发，待料液变稠，固液体积百分比浓度(V/V)约60％～70％时，开启夹套冷却水将温度降至常温，放入离心机分离得合格氮肥。

(6)离心分离出的母液进入母液贮罐做为下次母液循环使用；

(7)从第二批生产开始，不需要进行母液的配制。每批将1397公斤碳酸氢铵投入反应釜，并将上次生产中分离出的饱和母液通过计量罐放入反应釜循环使用即可。

附：上述实施例中数据计算方法：

实施例中废混酸是由75％的硫酸和15％的硝酸组成，那么可设消耗1吨废混酸需X吨碳酸氢铵，并可生成Y吨氮肥，反应式如下：

2NH₄HCO₃+H₂SO₄→(NH₄)₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O

NH₄HCO₃+HNO₃→NH₄NO₃+CO₂↑+H₂O

X＝[(1000×75％)/98]×2×79+[(1000×15％)/63]×79＝1397公斤

(注：98—硫酸的摩尔质量    63—硝酸的摩尔质量  79—碳酸氢铵的摩尔质量)

Y＝[(1000×75％)/98]×132+[(1000×15％)/63]×80＝1200公斤

(注：80—硝酸铵的摩尔质量    132—硫酸铵的摩尔质量)

由上述实施例生产得到的氮肥产品经分析检测，各项技术指标见下表：

项目	指标	实测
			外观	黄色结晶	黄色结晶
总氮含量≥	21％	21.57％
			游离水含量≤	0.7％	0.55％

Claims (2)

1.一种工业硝化废混酸回收利用制备氮肥的生产工艺，其特征是：该工艺包括如下步骤：

①第一次开车生产时需配制母液，即在20～25℃条件下将100～200公斤碳酸氢铵溶解于800公斤水中，搅拌均匀，并用泵打入母液计量罐做为第一次母液待用；

②将1000公斤工业硝化废混酸打入废混酸计量罐中，其中废混酸组成为废硫酸65％～80％、废硝酸5％～20％；

③将1110～1540公斤碳酸氢铵投入反应釜，并将配制计量好的母液放入反应釜开启搅拌；

④慢慢滴加废混酸至反应釜中，使碳酸氢铵和废混酸反应，即：

2NH₄HCO₃+H₂SO₄→(NH₄)₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O-Q

NH₄HCO₃+HNO₃→NH₄NO₃+CO₂↑+H₂O-Q

反应温度控制在10℃～60℃，同时开启水循环冲射泵吸收二氧化碳气体，废混酸滴加结束后，继续搅拌10～40分钟；

⑤搅拌停止后，用泵将料液打入结晶釜，开启结晶釜夹套蒸汽进行闪蒸，将料液中的水蒸发，待料液变稠，固液体积百分比浓度约30～75％时，开启夹套冷却水将温度降至常温，放入离心机分离得合格氮肥，离心分离出的饱和母液进入母液贮罐返回反应釜循环使用。

2.根据权利要求1所述的废混酸回收利用制备氮肥的生产工艺，其特征是：所述步骤⑤中，将料液中的水蒸发，使固液体积百分比浓度达到60～70％时降至常温，离心分离得氮肥。