段付岗
（宁夏泰丰铂尊新材料科技有限公司，宁夏 灵武750411）
［摘 要］近年来，我国己内酰胺产能持续攀升，而每生产1 t己内酰胺可副产1.4 t己内级硫酸铵。对比分析己内酰胺装置副产硫酸铵的两种生产工艺——蒸发结晶法、中和结晶法的工艺原理等，结果表明，相较于传统的蒸发结晶法，中和结晶法采用气氨替代氨水中和重排液中的硫酸，从源头上解决了蒸发结晶工艺汽耗高的问题，且中和结晶器“一器八用”，具有流程简而短、设备少而精、用汽量少而能耗低、（用气氨）节水又省汽、工艺调控方便、设备故障少、生产成本低、一次性投资少等优点，用中和结晶法替代蒸发结晶法副产己内级硫酸铵，在原料、工艺、设备、安全、环保、投资等方面优势明显、可行性强，既适用于老装置技改，又适用于新装置选用。
［关键词］己内酰胺装置；己内级硫酸铵；生产工艺；传统蒸发结晶法；中和结晶发；优势分析；可行性分析
［中图分类号］TQ225.26+1；TQ441.11 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）03-0001-04
0 引 言
近年来，我国己内酰胺产业飞速发展，产能持续攀升，2023年产能达6 530 kt，较2022年增加了840 kt，增长率为14.8%。己内酰胺（C6H11NO），外观为白色粉末或结晶体，有油性手感，可溶于水及甲醇、乙醚等化学溶剂，是重要的石油化工产品，可作为有机化工原料，主要用途是通过聚合生成聚酰胺（一般称作尼龙-6或锦纶-6），聚酰胺可进一步加工成锦纶纤维、工程塑料和塑料薄膜，广泛应用于轴承、齿轮、管材、医疗器械和电气绝缘材料等行业。
己内酰胺装置生产中，硫酸铵是其重要的副产物，每生产1 t己内酰胺可副产1.4 t硫酸铵。2023年，我国己内酰胺实际产量为4 816 kt，折己内级硫酸铵产量为6 742 kt，占我国硫酸铵总产量（16 730 kt/a）的40.3%，紧随其后的有焦化级和电厂级硫酸铵，业内将己内酰胺行业、焦化行业、火电行业副产的肥料级硫酸铵分别称为己内级、焦化级、电厂级硫酸铵（肥料）[1]。
目前，我国硫酸铵产能10大企业（产能统计见表1）中，己内级硫酸铵生产企业占据了前9个席位，总产能达5 295 kt/a。其中，福建申远新材料有限公司己内级硫酸铵装置位居单套装置产能榜首，其产能达900 kt/a。
己内酰胺装置副产硫酸铵主要有蒸发结晶法与中和结晶法两种工艺，对比分析表明，中和结晶法具有流程简而短、设备少而精、用汽量少而能耗低、（用气氨）节水又省汽、工艺调控方便、设备故障少、生产成本低、一次性投资少等优点。以下从原料、工艺、设备、安全、环保、投资等方面分析与探讨中和结晶法替代蒸发结晶法副产己内级硫酸铵的可行性。
1 己内酰胺装置副产硫酸铵工艺原理
国内己内酰胺生产方法主要为，在发烟硫酸的催化作用下，环己酮肟发生贝克曼重排反应，即环己酮肟异构化生成己内酰胺；在分离发烟硫酸与己内酰胺的过程中，采用氨中和重排液中的硫酸，会生成硫酸铵母液，再经过深加工，制得粉状、结晶状或颗粒状己内级硫酸铵副产品。
己内酰胺装置副产硫酸铵工艺主要分为蒸发结晶法与中和结晶法。其中，蒸发结晶法是用氨水中和重排液中的硫酸废液制取硫酸铵产品[2NH4OH+H2SO4→（NH4）2SO4+2H2O]，中和结晶法则是利用气氨中和处理重排液中的硫酸废液制得硫酸铵[2NH3+H2SO4→（NH4）2SO4]。
2 己内酰胺装置副产硫酸铵工艺流程简介
蒸发结晶法与中和结晶法是己内酰胺装置副产硫酸铵的2种工艺。其中，蒸发结晶法属传统的硫酸铵生产方法，与绝大多数硫酸铵的生产方法类似，先是氨水与重排液中的硫酸进行中和反应生成硫酸铵母液，硫酸铵母液再经一系列加工工序生产出符合质量要求的硫酸铵产品；而中和结晶法属于新技术、新方法，气氨与重排液中的硫酸充分利用中和反应热完成反应直接生成硫酸铵结晶体，再经过一系列深加工工序制得成品，省去了蒸汽加热及蒸发结晶环节。
2.1 蒸发结晶法
传统的己内酰胺装置副产硫酸铵采用蒸发结晶工艺，在中和反应釜中加入重排液和浓度20%（质量分数，下同）的氨水，在中和反应釜内反应生成硫酸铵溶液，并放出大量热能；然后重排液经循环水冷却器降温后送入重力分层罐，在重力作用下进行分层分离，重排液中的己内酰胺溶液浮在分层罐上部，引入精馏塔进行精馏提纯，生产己内酰胺产品；沉入分层罐底部浓度40%的硫酸铵溶液送至硫萃塔，用苯作为萃取剂萃取其中残留的少量己内酰胺；萃取液进入汽提塔，经1.6 MPa中压蒸汽汽提后回收苯，汽提塔底部的硫酸铵母液在轴流循环泵的推动下依次进入硫酸铵蒸发系统Ⅰ效换热器、Ⅰ效蒸发结晶器、Ⅱ效换热器、Ⅱ效蒸发结晶器（操作压力-15 kPa、操作温度65 ℃），采用蒸汽加热浓缩和蒸发硫酸铵母液而生成结晶体。浓度65%的硫酸铵晶浆经旋流稠厚器增稠和离心脱水机（或真空过滤机）脱水，再经流化床干燥机或一体化造粒干燥机造粒、干燥，制成结晶状或颗粒状硫酸铵成品，再由振动筛筛分、沸腾冷却器冷却至常温，最终经电子秤计量和自动缝包机包装成袋，制得符合质量标准要求的己内级硫酸铵产品。
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