龚佳红，罗俊韬
（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有3套200 kt/a硝铵造粒装置，其中的2套硝铵造粒装置可以在生产多孔硝铵与生产工业硝铵之间切换，而多孔硝铵产品质量要求非常严格，其中，水分对成品结块有很大的影响，生产过程中多孔硝铵成品水分一般控制在0.05%～0.15%。2019年11月5日中班（16:00—24:00），多孔硝铵成品水分突然增至1.74%，对生产操作形成了较大的困扰。结合系统的工艺流程与实际生产情况进行可能原因的分析与排查，在确认产品分析、工艺、设备、添加剂等方面无问题后，大胆提出假设，后经一系列验证实验证实作为稀硝酸装置吸收用水的浓硝酸装置酸性水中镁离子浓度高，硝酸镁与其结晶水存在于结晶体内会对水分的蒸发有较大的阻力，进而致使只有一段蒸发（降膜蒸发）的多孔硝铵装置产出的成品中水分偏高。为此，在分析硝酸镁的性质及来源的基础上，提出了相应的预防措施，以保证多孔硝铵产品的质量。
［关键词］多孔硝铵装置；成品水分突然增大；原因分析；镁离子浓度；验证实验；硝酸镁来源；预防措施
［中图分类号］TQ441.12 ［文献标志码］B ［文章编号］ 1004-9932（2020）03-0019-04
1 事故简况
河南晋开化工投资控股集团有限责任公司（简称晋开集团）二分公司硝酸硝铵装置包括810 kt/a稀硝酸装置（3×270 kt/a）、200 kt/a浓硝酸装置（2×100 kt/a）、200 kt/a硝铵溶液装置、600 kt/a硝铵造粒装置（3×200 kt/a）；其中，1套硝铵造粒装置专门生产工业硝铵，另2套硝铵造粒装置的产品可以在多孔硝铵与工业硝铵之间切换。在多孔硝铵生产中，产品质量要求非常严格，其中，水分对成品结块有很大的影响。实际生产中，工艺方面受蒸发系统蒸汽压力及温度波动致真空度波动，设备方面因空气加热器内漏而影响空气湿度，这两方面的因素均会影响多孔硝铵成品的水分，多孔硝铵成品水分一般在0.05%～0.15%。
2019年11月5日中班（16:00—24:00），晋开集团二分公司硝铵车间运行2套工业硝铵装置与1套多孔硝铵装置。中班接班时装置运行均比较正常，所有产品分析数据均在品控指标内（分析频次正常时为2 h分析1次、有问题时则为1 h分析1次），但18:00—23:45，多孔硝铵成品化验分析水分突然上升，由正常时的0.05%（16:00时的数据）升至0.25%（18:00时的数据）、0.62%（19:00时的数据）、1.07%（20:00时的数据）、1.45%（21:15时的数据）、1.67%（22:20时的数据）、1.74%（23:30时的数据）；多孔硝铵成品水分高后，通过工艺调整——系统减量、提高干燥温度、提高产品温度，至23:45，多孔硝铵成品水分为1.55%，基本上达到了平衡；次日00:30，水分为1.45%，多孔硝铵成品水分居高不下且查不到原因后，多孔硝铵装置停车待查。此段时间内多孔硝铵水分约为正常状态下的30倍，而工业硝铵装置的生产则基本上没有受到影响。在原因不明的情况下，2019年11月7日多孔硝铵装置重启，成品水分恢复正常。以下对有关情况作一简介。
2 硝酸、硝铵装置工艺简况
2.1 稀硝酸装置工艺简况
晋开集团双加压法稀硝酸装置采用中压氧化［压力0.45 MPa（A）］、高压吸收［压力1.1 MPa（A）］工艺，具有技术先进、安全可靠、运转率高、产品浓度高、环保效益好的特点。空压机将空气加压至0.45 MPa（A）后与气氨在氧化炉内催化氧化（4NH3＋5O2==== 4NO＋6H2O），主要生成NO，在后续管道和设备中NO逐步氧化生成NO2（2NO+O2===== 2NO2）；加入二次空气的工艺气再经氧化氮压缩机加压至1.1 MPa（A），换热后送入吸收塔，从塔顶加入工艺水进行NO2的吸收（3NO2+H2O=====2HNO3+NO），塔底生成58%～62%的稀硝酸成品。
2.2 浓硝酸装置工艺简况
晋开集团浓硝酸装置采用硝酸镁法工艺（萃取蒸馏工艺）。硝酸镁（萃取剂或脱水剂）作为第三组分加入硝酸水溶液（稀硝酸）中，将稀硝酸蒸馏时混合液中硝酸的蒸气分压增大，使蒸气中硝酸含量显著提高。硝酸镁在生产中重复使用，原始开车或硝酸镁量不足时，硝酸镁成品直接外购，在硝酸镁配制地槽中配制成浓度一般在64%～68%的稀镁液，用泵输送至稀镁槽；稀镁槽内的稀镁液通过泵加压后进入硝酸镁升膜蒸发器进行真空蒸发，生成浓度为72%～76%的浓镁液，真空循环系统会产生少量的镁尾水。浓镁液由浓镁泵送到浓镁高位槽，经浓镁流量计调节计量后，进入混合分配器与稀硝酸混合［稀硝酸∶浓硝酸镁（质量比）=（1∶3） ～（1∶4）］，然后进入硝酸精馏塔中部进行萃取精馏；塔顶有真空系统维持精馏动力，真空循环系统中会产生少量的塔尾水，塔尾水与镁尾水混合后，一起作为酸性水送往稀硝酸装置用作吸收用水（不足部分用脱盐水补充）；硝酸精馏塔顶则生成98%的成品浓硝酸，塔底出来的稀镁液回到稀镁槽。
2.3 硝铵装置工艺简况
晋开集团硝铵装置采用管式加压中和工艺，其生产原理为NH3（气态）+HNO3（含水分）→NH4NO3（含水分）。
多孔硝铵生产工艺：原料液氨分别与循环水、工艺空气换热蒸发后，与60%稀硝酸在管式反应器中发生加压中和反应，反应物先在闪蒸器提浓至87%，再在一段降膜蒸发器中提浓至96.5%，然后通过熔融泵加压送到造粒塔塔顶受槽，加入添加剂后送至造粒塔内静止造粒喷头进行造粒，在塔底得到含水约3.0%的固体硝铵，固体硝铵经过干燥转筒除去水分、旋振筛筛出不合格粒子、流化床冷却后进入包裹转筒，在粒子表面涂加防结块剂，最后包装为成品。
工业硝铵生产工艺：原料液氨与循环水换热蒸发后，与60%稀硝酸在管式反应器中发生加压中和反应，反应物先在闪蒸器提浓至87%，再在一段降膜蒸发器中提浓至94.5%，通过熔融泵加压送至造粒塔塔上二段降膜蒸发器提浓至99.5%，然后通过塔顶受槽送至造粒塔内静止造粒喷头造粒，在塔底得到含水约0.5%的固体硝铵，直接包装为成品。
3 多孔硝铵成品水分高的可能原因与排查
3.1 产品分析方面
当出现多孔硝铵成品水分突然升高时，第一反应是化验分析有误差，经多次严格按照操作规程进行分析，发现多孔硝铵成品水分仍然严重超标，由此排除化验分析方面的原因。
3.2 工艺方面
更多内容详见《中氮肥》2020年第3期