Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

Получение нитрата аммония безупарочными способами

Способ получения аммиачной селитры, известный как способ Стенгеля, реализован в промышленном масштабе в США 150-153. Он основан на быстром взаимодействии в реакторе предварительно подогретых в теплообменниках 58%-ной азотной кислоты и аммиа­ка (рис. 347). Отделенный от паро-газовой смеси в сепараторе плав NH4NO3 стекает в аппарат, предназначенный для продувки плава воздухом с целью уменьшения содержания в нем влаги от 2 до 0,2%. Плав после продувки его воздухом имеет температуру 193— 205°. Затем его направляют на кристаллизацию, которая происхо­дит на наружной поверхности движущейся, изнутри охлаждаемой водой, ленты из нержавеющей стали (ленточный кристаллизатор), или в грануляционной башне.

Преимуществом метода Стенгеля является уменьшение капи­тальных затрат при строительстве цехов аммиачной селитры, по­скольку отпадает необходимость сооружения выпарных установок. Кроме того, удельный объем реактора-нейтрализатора здесь в 10— 16 раз меньше, чем при использовании аппаратов ИТН. Однако при работе по безупарочному методу потери аммиачной селитры и азот­ной кислоты несколько больше вследствие высокой температуры в зоне реакции (выше 205°), что способствует их разложению 154. Для уменьшения этих потерь соковый пар из сепаратора подвергают тщательной промывке азотной кислотой в двух последовательно установленных скрубберах, что усложняет схему. На 1 т аммиач­ной селитры расходуется 0,221 т аммиака и 0,820 т азотной кислоты (100%).

Рис. 347. Схема установки для производства гранулированного нитрата аммония безупарочным методом:

/ — испаритель аммиака; 2 — бак азотной кислоты; 3 —насос для перекачки азотной ислоты; 4 — подогреватель азотной кислоты; 5 — нагреватель азотной кислоты; и 7 — нагреватели аммиака; 8 — реактор (нейтрализатор); 9 — центробежный сепара­тор; 10 — скруббер для продувки плава воздухом; И — нагреватель продувочного воз­духа и конденсатор сокового пара; 12 — скруббер для улавливания NH4NO3 и NH3 нз сокового пара; 13 — насос для циркуляции раствора, орошающего скруббер; 14 — кон­денсатор для конечной конденсации соковых паров; 15 — распределительный бачок для плава; 16 — кристаллизатор — охлаждаемая водой лента; 17— бак — сборник воды после охлаждаемой ленты и питатель для орошения скруббера; 18 — размольное устройство; 19 — дисковый питатель; 20— элеватор; 21 — вибрационные сита; 22 — готовый продукт, поступающий на припудривание; 23 — барабан для припудривания; 24 — бункер для атомизнрованной земли; 25 — питатель; 26 — устройства для подготовки атомизирован - ной земли; 27—бункер для готового продукта; 28 — весы; 29 — зашивочная машина;

30 — транспортер.

В СССР разработан вариант безупарочного способа получения аммиачной селитры по следующей схеме 155-157. Газообразный ам­миак подают в цех под давлением не ниже 4,3 ат и перед поступ­лением в реактор нагревают до 155° паром (9 ат). Азотная кислота поступает также под давлением 4,3 ат и нагревается до 155°, про­ходя последовательно два подогревателя 158. В первом подогрева­теле из нержавеющей стали для подогрева кислоты до 85° исполь­зуют соковый пар, во втором подогревателе подогрев производят свежим паром (9 ат). Второй подогреватель должен выполняться из тантала или других стойких к горячей азотной кислоте материа­лов. Подогретые аммиак и азотная кислота поступают в верхнюю часть реактора, представляющего собой цилиндрический аппарат (диаметр 630 мм и высота 4 ж), заполненный насадкой из металли­ческих колец на высоту 3,8 м.

Процесс образования аммиачной селитры идет под давлением 3,5 ат при температуре 210—235°. Вследствие короткого времени пребывания продуктов реакции в реакторе (0,46 сек) разложения аммиачной селитры не происходит 159. Образующаяся под воздей­ствием тепла реакции паро-жидкостная эмульсия удаляется из ниж­ней части реактора и поступает в сепаратор. При этом происходит

О

Добавками можно производить как до, так и после вакуум-испари­теля. Далее плав поступает в сборник и насосом перекачивается в гранулятор.

Безупарочный способ получения аммиачной селитры по сравне­нию со способом, использующим одноступенчатую выпарку, требует

На •—• 30% меньшей затраты нержавеющей стали для изготовления аппаратов и на — 34% меньшего расхода пара.

На рис. 348 и 349 приведены давления пара HN03 и общие дав­ления паров HN03 и Н2О над растворами в системе HN03— —NH4N03—Н20 при 30°. Вследствие взаимодействия HN03 и NH4N03 в жидкой фазе с образованием комплексов, в области по­вышенных концентраций HN03 давление пара HN03 над раство­рами меньше, чем в отсутствие NH4N03, а в системе HN03— NH4N03—NO—N02—H20 равновесная концентрация HN03 в жид­кой фазе больше. Поэтому при абсорбции нитрозного газа водным раствором NH4NO3 можно получить более крепкую азотную кис­лоту, чем при абсорбции водой. Нейтрализация концентрированного раствора HN03 и NH4N03 аммиаком приводит к образованию вы­сокопроцентного плава аммиачной селитры без выпарки. Это поз­волило разработать следующую схему производства аммиачной се­литры 16°. 161.

Полученный окислением аммиака нитрозный газ со степенью окисленности 90—95% поглощается в 40-полочной абсорбционной колонне, орошаемой 60%-ным раствором NH4N03; 10 нижних таре­лок колонны снабжены охлаждающими змеевиками. Из колонны вытекает раствор, содержащий 40% NH4N03, 40% HN03 и 20% НгО, т. е. раствор NH4N03 в ~ 65%-ной азотной кислоте. Этот рас­твор обрабатывается в нейтрализаторе аммиаком, подогретым до 100°, причем образуется плав, содержащий 95—96% NH4N03. Часть этого плава разбавляется водой (конденсатом газовых холо­дильников) до 60% и возвращается в абсорбционную колонну, дру­гая часть доупаривается до 98—99,5%, гранулируется и выпускает­ся в качестве продукта. Такой способ производства аммиачной селитры позволяет сократить расход пара на выпарку, не требует ка­питальных затрат на выпарное оборудование. Он может быть осу­ществлен на стандартном оборудовании цехов аммиачной селитры и слабой азотной кислоты. Вследствие взаимодействия окислов азо­та с NH4N03 на стадии абсорбции происходит незначительная (при 30°) дефиксация азота; общие потери азота в описанном процессе не превышают 1 —1,5%.