联碱生产装置附建高纯精铵新工艺路线探讨

黄田华，王洪艳，倪 月

（大化集团有限责任公司，辽宁 大连 116308）

工业氯化铵应用领域和行业较多，目前生产工业氯化铵执行国家标准GB2946—2008，而很多行业要求高于该标准的高纯精铵，因此很多生产厂家根据行业和用户的要求制备精铵产品，并且分成更多的等级，其产品价格由1 000～5 000元／t不等，其精铵产品分级为系列化，如电池、医药、食品、工业、低钾钠、水处理剂、饲料、分析纯等，如低钾、钠精铵主要用于离子交换法的钨、钼生产工艺，也可用于电子、电镀液、线路板等行业。因此我们根据联碱工业氯化铵的生产规模和市场需求情况，以工业氯化铵及残次品为原料，利用工业与农业氯化铵系统设备提供的各项资源条件，附设精铵生产装置，生产母液经过处理达到封闭循环，实现优质、低耗、无废液排放的工艺新方法。

1 工业氯化铵装置生产运行情况

我公司拥有联碱法工业氯化铵装置和重结晶法工业氯化铵装置，我们具多年的生产实践和经验，针对这两项装置运行次品情况和处理总结。

1.1 联碱法工业氯化铵装置生产运行情况

我公司联碱法工业氯化铵装置生产运行几十年，其生产过程中出现质量波动问题，主要是结晶器设备轮换清洗，生产开车和运行过程中出现不符合工业氯化铵国家标准GB2946—2008的某一项的不合格品，因为这些不合格品做为农业氯化铵销售或者寻找用户需要不同指标而降价销售。因为工业氯化铵装置的不合格品其氯化钠含量大大低于农业氯化铵，用做生产精铵的生产原料可以减少循环母液的膨胀率提高产品的收率。

1.2 重结晶法工业氯化铵装置生产运行情况

我公司的重结晶法工业氯化铵装置，采用溶解重结晶的方式，是以农业氯化铵的干铵、湿铵、次品和扫地灰为原料，采用干铵、湿铵及次品配比方法，通过物料的兑比溶解及控制结晶温度，在循环母液中采用加适量的氨水、碳酸氢铵、氯化钡等措施，除去循环溶液中的Fe3＋、Ca2＋、Mg2＋、等杂质，然后再通过净化过滤处理，该方法减少了母液膨胀率，提高了产品的纯度、白度和收率，其产品优于联碱生产的精铵，尤其是一些行业需要粉状精铵产品，重结晶法精铵粒度小于联碱法精铵，主要是出口销售。

2 新的技术经济生产工艺路线

本文提出附建一项生产装置采用工业氯化铵及次品为原料生产精铵，该装置同时也可以农业氯化铵的干铵、湿铵、次品和扫地灰为原料生产工业氯化铵，利用联碱系统干铵炉的闪发蒸汽和冷凝水的温度加热和作为溶解母液，利用精铵循环母液温度换热达到热平衡，一次热母液降温结晶后的滤液换热或者是海水冷却，定期对循环溶液采用冰机制冷的二次冷冻降温方法移除循环溶液中的Fe3＋、Ca2＋、Mg2＋等杂质，防止液相杂质离子的积累，一次降温至12～15℃生产精铵，再根据情况对分离母液进行二次冷却降温使母液由12℃降至3～4℃后分离结晶为农业氯化铵，这样实现母液封闭循环，利用联碱系统热母液清洗二次降温设备的结疤，因为二次结疤含杂质很高，其清洗循环不能与精铵循环母液相混合。精铵循环母液系统可以用添加剂的方法除杂质，所以该装置可以减少很多设备投资，母液经过两步降温，再进行过滤处理。

2.1 工艺流程简述

经过水处理装置处理的纯水，用于洗涤精铵和制备饱和母液，然后经过母液预热进入加料溶解工序，再经过滤、降温、结晶、洗涤分离、干燥工序后为高纯精铵成品。分离母液贮桶根据母液监测情况，定期采取二次冷冻降温结晶，将分离结晶送入农业氯化铵干燥系统，二次冷却母液再与结晶的热母液间接换热后进入母液桶，母液循环预热使用。

在联碱精铵系统附建高纯精铵系统，既可以工业氯化铵及残次品为原料，生产高纯精铵，又可农以业氯化铵及残次品为原料生产工业氯化铵，分步结晶作业制备纯度较高的产品。

2.2 预处理装置

预处理装置采用0.52t生产线去离子纯水系统对工业用水进行处理。水预处理的目的主要是去除水中的悬浮物、胶体物质和Ca2＋、Mg2＋等离子，通常采用混凝、沉淀、过滤工艺和软化处理工艺进行水的预处理。对循环母液中杂质采用预处理器吸附和共沉淀作用，也可以采用离子法除去溶液中的Na＋、K＋，用离子交换法软化硬水，目前使用得比较普遍。硬水软化的方法还有很多，例如离子膜法、电渗析法等，去离子水用于精铵洗涤水和开车制备饱和母液。循环母液也可以单独进行预处理。

2.3 精铵循环母液监测方法和处理

精铵循环母液中存在的杂质依次为Na＋、Fe3＋、Ca2＋、Mg2＋、K＋、Pb2＋、FeCl3等，在生产运行过程需要监测母液色泽和分析母液中Fe3＋、含量情况，液相中＜1.3tt，Fe3＋＜5mg／l。及时采用定量添加剂处理杂质，如加BaCl2除母液中硫酸根，添加氨水及NH4HCO3除Ca2＋、Mg2＋等。

母液循环过程有时出现母液颜色偏黄色、棕色的现象，在这种条件下产品的色泽也不合格并含铁高。加氨水同时可以降铁，转化成Fe（OH）2或在暴空条件下氧化为Fe（OH）3的沉淀物。处理后的母液要做好过滤杂质的工序工作。生产过程中循环母液需要保持一些多余的自由氨，对除液相杂质和产品的白度和纯度有很多作用。生产过程做好检查和调节母液色泽，确保母液封闭循环，

精铵循环母液中硫酸根是主要的杂质，其在溶液中的化合物是以Na2SO4存在最多，根据母液中Fe3＋、Ca2＋、Mg2＋、K＋、Pb2＋、FeCl3等杂质情况，要保证母液封闭循环，可以选择不同添加剂除去杂质，如添加氨水、碳酸氢铵、氯化钡、双氧水、盐酸等方法，使母液中杂质转化形成、OH－、Cl－、Cl－等金属沉淀和重金属Pb2＋、AS2＋络合形成的沉淀物，再经过滤处理。对添加剂的添加方法、浓度、质量（根据母液杂质离子情况）、位置、温度、静止时间、先后顺序都有不同要求。

2.4 采取二次冷却母液除杂质原理

一次降温至12～15℃生产精铵结晶，如果一次降温低于12℃时其母液中杂质也会出现高纯精铵同时析出的情况，按照除Na2SO4及冷却降温需要在0℃以下，但是其设备结疤严重，采用加氯化钡处理后的母液，再对分离母液二次冷却降温至3～4℃左右后分离结晶为农业氯化铵，其农业氯化铵可以送入联碱农铵系统包装。通过这种方法移除系统硫酸根等杂质和其它金属沉淀，防止循环母液杂质积累。其母液中杂质离子的溶解度都是随着温度降低而减小。

二次冷却设备其清洗结疤系统，利用联碱系统热母液清洗，不与精铵循环母液系统发生混合，也可以采用酸洗方法解决结垢。其中二次冷却作业是间歇式的作业，根据母液贮量和成分的杂质决定开车降温时间。

3 主要消耗定额一览表

注：成本与使用原料情况有很大关系，本文未计入冷却后的副产农业氯化铵。农业氯化铵价格波动情况对工业氯化铵影响较大。

4 结 语

新的生产工艺路线，工艺流程及设备资源的综合运用，采取循环母液处理和与联碱资源结合的新方法，增加了确保产品质量和环保方面的措施，既充分利用联碱厂内的设备、余热、添加剂、冷冻的条件，又可以满足运行过程的热平衡，比单独建立精铵生产装置的设备投资少，实现精铵的循环母液封闭循环，添加剂氨取自联碱生产系统，在有碳酸氢铵生产系统的厂家，也可以利用少量母液直接补充的方法，其操作简单，成本低，无三废排放，采用冷冻法增加的消耗用于生产农业氯化铵，经过热平衡的合理利用，在生产过程中联碱母液收缩时也可以将贮桶滤液送入系统。运行成本大大降低，其产品质量可根据用户的需求和分析情况进行分等级的包装与销售。增加生产高纯精铵系统与工业级精铵配套生产可以取得一举两得的综合利用效果，其双产品收率和收益高于其它方法的工艺路线。

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