碳铵工艺技术方案.docx

4.3  碳酸氢铵工艺技术方案 4.3.1 碳铵装置工艺概述 4.3.1.1 产品规模和规格 （1）年操作日 年操作日：300 天/年 （2）产品产量 时产量：农用碳铵 31.25 吨+食品碳铵 14.58 吨 日产量：1100 吨 年产量：330000 吨 （3）产品规格 农用碳酸氢铵产品质量符合国标 GB3559-2001 的规定，主要指标见下表： 表 4-9 碳酸氢铵主要质量指标表 项目 指标 项目 湿碳酸氢铵 项目 优等品 一等品 合格品 氮含量（N） ≥ 17.2 17.1 16.8 水分（H O） ≤ 3.0 3.5 5.0 注： 优等品和一等品必须含添加剂。 食品碳酸氢铵产品质量符合国标 GB1888-2008 的规定，主要指标见下表： 表 4-10 350t/d 食品碳铵质量指标表 项目 指标 总碱量（以 NH4HCO3 计），w/% 99.2～100.5 氯化物（以 Cl 计），w/% ≤ 0.003 硫的化合物（以 SO 计），w/% ≤ 0.007 不挥发物，w/% ≤ 0.05 砷（As），w/% 0.0002 ≤ 重金属（以 Pb 计），w/% ≤ 0.0005 4.3.1.2 碳铵装置工艺技术方案 (1)工艺生产方法的比较 碳化生产流程根据压力的不同总的可分为低压碳化和高压碳化。目前生 产中采用的有以下几种操作压力： 1) 低压碳化 采用低压碳化压力为 0.3～0.34MPa 进入碳化系统。 2) 高压碳化 采用高压碳化压力为 0.6～0.7MPa。 (2) 工艺技术选择 碳化生产流程操作压力虽有大小不一，但碳化系统的生产工艺过程和操作 控制原理相同，上述二种方法技术均成熟可靠。由于高压碳化不但可以把原料 气中二氧化碳和氨清除得比较干净，而且该项目是由天然气为原料生产合成氨， 以氨及副产的 CO  2 和部分弛放气为原料生产碳酸氢铵。因此本项目的可研报告 则选择采用 0.7MPa 左右高压并联碳化流程，用浓氨水吸收二氧化碳，同时产出 成品农用及食品碳酸氢铵作为碳铵装置的工艺方案。 (3)碳铵装置工艺原理及流程叙述 1) 工艺原理 用氨水吸收二氧化碳，在很早以前就用于焦炉气深度冷冻前少量二氧化碳 的脱除，我国的小合成氨厂将此法发展成为碳化法合成氨生产流程。 氨水溶液的碳化过程是一个伴有化学反应的吸收过程，其总反应如下： CO  2 ＋NH  3 ＋H  2 O＝NH  4 HCO  3 吸收过程的总反应按如下两个反应进行： 2NH  3 ＋CO  2 ＋H  2 O＝（NH  4 ）  2 CO  3 碳酸铵 （1） NH3＋CO2＋H2O＝NH4HCO3 碳酸氢氨 （2） 实际上的反应过程是氨与二氧化碳首先反应生成氨基甲酸铵 2NH3＋CO2＝NH4COONH2 氨基甲酸铵水解进一步反应生成碳酸氢铵 ＋ ＋ － 2－ ＋CO NH4COONH2＋H2O＝NH4HCO3＋NH3 氨和水作用生成氢氧化铵 NH  3 ＋H  2 O＝NH  4 OH 水解的碳酸氢铵与氢氧化铵作用生成碳酸铵 NH4HCO3＋NH4OH＝（NH4）2CO3＋H2O 碳酸铵再吸收二氧化碳生成碳酸氢铵 （NH4）2CO3＋CO2＋H2O＝2NH4HCO3 实际上反应过程是比较复杂的，具体的反应机理尚有待进一步研究，但大 致反应可分述如下： A.吸氨过程 气氨溶于水中，大部分与水结合成一水合氨 NH3（气）＋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 ，CO3 等离子。因此，吸氨过程 在溶液中还存在下列可逆反应，并重新建立各离子之间的平衡。 NH  3 （溶）＋ HCO  3 － ＝ NH  2 COO － ＋ H  2 O 氨 碳酸氢根离子 氨基甲酸根离子 水 NH  3 （溶）＋ HCO  3 － ＝ NH  4 ＋ 2－ 3 B.碳化过程 首先，二氧化碳从气相溶解于液相： CO2（气） ＝ CO2（液） 二氧化碳 二氧化碳 溶解态的二氧化碳与溶液中的游离氨（水合和未水合的氨分子）形成氨基 甲酸铵（NH  4 COONH  2 ） CO2（液） ＋ 2NH3（液） ＝ NH4COONH2（液） 二氧化碳 氨基酸 氨基甲酸铵 随后，溶液中的氨基甲酸铵水解形成碳酸氢铵或碳酸铵： NH  4 COONH  2 ＝ NH  4 ＋ ＋ NH  2 COO － 氨基甲酸铵 铵离子 氨基甲酸根离子 2 2－ － NH2COO － ＋ H2O ＝ NH 3 ＋ HCO 3 － 氨基甲酸根离子 水 氨 碳酸氢根离子