张站育
（河南晋开化工投资控股集团有限责任公司，河南 开封475100）
［摘 要］河南晋开化工投资控股集团有限责任公司二分公司于2014年建成投产4套200 kt/a硝铵装置，生产工业硝铵、硝铵溶液、多孔硝铵，并生产尿素硝铵溶液及硝基复合肥原料；4套硝铵装置投产后总体上运行平稳，但存在诸多问题，不利于装置的稳定运行与产品销售。通过对各种工况下系统运行情况的统计、分析、总结，认为主要问题在于一段蒸发器换热系统，于是联合山西海利丰科技有限公司对硝铵装置一段蒸发器加热室进行了“一改二”技改——新增1个加热室，2个加热室串联，其蒸汽与冷凝液系统独立设置，分别采用气动调节阀控制洗涤后的中和自产蒸汽、08 MPa蒸汽流量。4套硝铵装置一段蒸发系统陆续完成本项技改后，完全消除了改造前存在的各种运行缺陷，能很好地满足下游各系统的需求，系统操作调节简单、灵活、方便、快速，新鲜蒸汽消耗明显下降，产品质量与系统运行更加稳定。
［关键词］硝铵装置；运行问题；技改方案；一段蒸发器；加热室“一改二”技改；改造效果
［中图分类号］TQ441.12 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）06-0026-04
0 引 言
硝（酸）铵作为一种强氧化剂、催化剂和制冷剂。在农业上和工业上有着十分广泛的用途。河南晋开化工投资控股集团有限责任公司（简称晋开集团）二分公司硝铵车间于2014年建成投产4套硝铵装置（采用法国KT公司技术，属加压管式中和法），单套装置设计产能均为200 kt/a。其中，A、B套硝铵装置各设1台造粒塔，可生产工业硝铵与硝铵溶液，还可以生产多孔硝铵（A、B套硝铵装置工业硝铵、硝铵溶液、多孔硝铵不能同时生产）；C、D套硝铵装置共用1台造粒塔，可生产工业硝铵与硝铵溶液。4套硝铵装置投产后总体上运行平稳，但均存在对外销售的硝铵溶液浓度/温度偏低及硝铵溶液调配速度慢（不同客户对硝铵溶液的温度、浓度、pH要求不同，需进行相应的微调）、多孔硝铵造粒塔结疤严重及产品质量不稳定、系统蒸汽消耗高、一段蒸发器真空度易波动、蒸发系统产生的工艺冷凝液量大且硝铵含量高（废水处理困难）等问题，除终端产品部分不同外，这些问题在4套硝铵装置中均存在，只是其程度有所不同而已，不利于装置的稳定生产与产品销售。通过对各种工况下系统运行情况的统计、分析、总结，认为主要问题在于一段蒸发器换热系统，于是，晋开集团联合山西海利丰科技有限公司（简称山西海利丰）对硝铵装置一段蒸发器换热系统进行了改造——2018年8月大修期间先行在A套硝铵装置完成改造，后续于2021年8月—2022年6月先后对B、C、D套硝铵装置完成了同样的改造，取得了良好的效果。以下对有关情况作一介绍。
1 硝铵装置工艺流程简述
1.1 工业硝铵与硝铵溶液生产工艺简述
液氨球罐输送来的液氨通过阀门控制进入液氨储槽，储槽里的液氨与循环回水换热蒸发成气氨，气氨与稀硝酸装置酸罐送来的60%稀硝酸在管式反应器中进行加压中和反应，其后进入管式反应器闪蒸槽，闪蒸气经洗涤液洗涤后用作氨预热器、一段蒸发器等换热器的热源，闪蒸后产生的浓度约78%硝铵溶液进入一段蒸发器负压蒸发提浓。出一段蒸发器的硝铵溶液进入再熔槽，然后通过泵及管道送至硝基复合肥储槽作为生产硝基复合肥的原料，或通过泵及管道送至硝铵溶液罐区经调整温度、浓度、pH等指标后对外销售，或用于生产尿素硝铵溶液；多余的硝铵溶液送至二段蒸发器进一步提浓至98.5%以上，由高塔造粒（造粒塔）生产工业硝铵颗粒，最后经筛分、冷却等后送往包装系统。
1.2 多孔硝铵生产工艺简述
多孔硝铵生产工艺与工业硝铵及硝铵溶液生产工艺前端完全相同（一段蒸发器及前系统工艺完全相同），由于再熔槽内硝铵溶液中会混入多孔硝铵生产用添加剂（不合格颗粒带入），该硝铵溶液不能作为硝基复合肥的原料或对外销售的硝铵溶液或送至二段蒸发器提浓后继而生产工业硝铵颗粒，不合格颗粒充分溶化后，通过泵及管道送至造粒塔塔顶受槽与添加剂充分混合，之后经高塔造粒生产多孔硝铵颗粒，再经干燥、筛分、冷却、喷涂防结块剂等后送往包装系统。
1.3 一段蒸发系统工艺要求及工艺参数
硝铵装置一段蒸发系统采用降膜式负压蒸发工艺。管式反应器闪蒸槽内浓度约78%硝铵溶液在压差推动下进入一段蒸发器，与蒸发器热源（蒸汽）换热、蒸发提浓后通过重力作用进入再熔槽。因气氨与稀硝酸中和放热反应产生的蒸汽（简称中和自产蒸汽）中含有硝铵和游离氨，无法直接用作换热器的热源，需用洗涤液洗涤除去其中的硝铵和游离氨，洗涤后的中和自产蒸汽压力为0.3 MPa、温度135～145 ℃，其压力、温度偏低，需通过蝶阀串入压力0.8 MPa、温度180 ℃的新鲜低压蒸汽来提高中和自产蒸汽系统的压力和温度，以满足一段蒸发器等对热源的要求。
再熔槽中的硝铵溶液由离心泵通过管线分别输送至各下游系统，各系统接收硝铵溶液的要求如下：硝基复合肥原料储罐要求硝铵溶液浓度≥ 92%、温度≥130 ℃；硝铵溶液罐区要求硝铵溶液浓度93%～94%、温度135～145 ℃（夏季）/140～150 ℃（冬季）；工业硝铵造粒要求硝铵溶液浓度≥ 90%、温度≥130 ℃；多孔硝铵造粒要求硝铵溶液浓度≥ 96%、温度≥145 ℃。由于下游系统对硝铵溶液浓度与温度的要求各不相同，这就需要一段蒸发系统有较大的操作弹性。
2 一段蒸发系统不同热源下的运行情况
2.1 单独使用洗涤后的中和自产蒸汽作为热源
更多内容详见《中氮肥》2024年第6期