合成氨生產(chǎn)硝酸銨鈣的工藝主要分為原料準(zhǔn)備、中和反應(yīng)、蒸發(fā)濃縮、造粒、干燥與冷卻、篩分與打包等步驟，以下是詳細(xì)介紹：

一、原料準(zhǔn)備

硝酸銨：作為氮源，通常通過合成氨與硝酸中和反應(yīng)制得。

鈣源：常用的鈣源包括石灰石(碳酸鈣)或硝酸鈣溶液。若使用石灰石，需將其粉碎至一定粒度以便后續(xù)反應(yīng)。

水：用于溶解硝酸銨和調(diào)節(jié)反應(yīng)體系濃度。

二、中和反應(yīng)

反應(yīng)原理：將硝酸銨溶液與鈣源(石灰石粉或硝酸鈣溶液)按一定比例混合，在控制溫度和攪拌速度的條件下進(jìn)行中和反應(yīng)。反應(yīng)方程式可能包括：

使用石灰石時(shí)：

NH4NO3+CaCO3→Ca(NO3)2+NH3↑+CO2↑+H2O(實(shí)際反應(yīng)可能更復(fù)雜，涉及多步中和與分解)

更準(zhǔn)確的表述可能是硝酸銨與碳酸鈣反應(yīng)生成硝酸鈣、氨氣、二氧化碳和水，但工業(yè)上會控制條件使氨氣重新溶解形成硝酸銨鈣溶液。

使用硝酸鈣溶液時(shí)：直接與硝酸銨溶液混合，可能通過氨化調(diào)節(jié)pH值。

反應(yīng)條件：溫度通常控制在一定范圍內(nèi)(如185℃以下)，以防止氨分解或爆炸;攪拌速度需均勻以確保反應(yīng)充分。

三、蒸發(fā)濃縮

目的：將中和反應(yīng)后的硝酸銨鈣溶液蒸發(fā)濃縮至一定濃度，以便后續(xù)造粒。

方法：采用二段蒸發(fā)或多效蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮。例如，先使用三效降膜蒸發(fā)器將溶液濃縮到一定濃度，再依次通過二效、一效和單效蒸發(fā)器進(jìn)一步濃縮至所需密度(如質(zhì)量分?jǐn)?shù)96%~99%)。

四、造粒

塔式造粒：

原理：將濃縮后的硝酸銨鈣熔融液噴淋至造粒塔頂，通過旋轉(zhuǎn)造粒器形成顆粒。

設(shè)備：造粒塔、旋轉(zhuǎn)造粒器(錐形多孔噴頭)、高位槽、泵等。

操作：熔融液通過噴頭噴淋成細(xì)滴，在塔內(nèi)自由落體過程中冷卻固化成顆粒。

滾筒流化床造粒：

原理：將硝酸銨鈣料漿噴涂在流化床內(nèi)的料簾上，通過逐層涂布形成球形顆粒。

設(shè)備：轉(zhuǎn)鼓流化床造粒機(jī)、料漿管、霧化空氣系統(tǒng)等。

操作：料漿經(jīng)霧化空氣霧化后噴涂在料簾上，顆粒在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)逐層長大并冷卻。

五、干燥與冷卻

干燥：造粒后的顆粒需進(jìn)行干燥處理以降低水分含量(如降至0.3%以下)。常用設(shè)備包括回轉(zhuǎn)干燥爐、流化床干燥器等。

冷卻：干燥后的顆粒需進(jìn)行冷卻處理以防止結(jié)塊。常用設(shè)備包括流化冷卻器、振動冷卻機(jī)等。

六、篩分與打包

篩分：將冷卻后的顆粒進(jìn)行篩分，分離出合格粒度(如1~4mm)的產(chǎn)品和細(xì)粉。細(xì)粉可返回混合槽重新造粒。

打包：將合格顆粒送敷粉筒內(nèi)進(jìn)行涂層、敷粉(如使用石灰石粉作為防結(jié)塊劑)，然后進(jìn)行打包、貯存。打包形式包括袋裝和散裝等。