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

Сушка нитрата аммония135,136

Удаление влаги из аммиачной селитры методом конвективной сушки является длительным процессом. Чем крупнее частицы соли,, тем труднее ее высушить. Мелкокристаллическая и порошкообраз­ная соль имеет большую поверхность по сравнению с гранулирован­ной или с чешуйчатой солью и поэтому подсыхает значительно бы­стрее.

При сушке гранулированной или чешуйчатой аммиачной селит­ры соль находится в сушилке от 40 мин до 1 ч. В этих условиях Удаляется не более 40% влаги, содержащейся в поступающей в су­шилку аммиачной селитре (например, влажность снижается с 1,5 до 0,8% при температуре соли 70—75°). При этом удаляется глав­ным образом влага, находящаяся на поверхности гранул или че­шуек соли. Вторая и третья стадии сушки (продвижение влаги, на­ходящейся внутри частиц соли, к поверхности за счет капиллярных сил и диффузии) в промышленных условиях почти не протекают, так как для полного удаления влаги требуется не менее 7—8 ч. Гранулы NH4N03, покрытые диатомовой землей (в количестве 3— 4% от веса продукта), при сушке с влажностью от 2,5—3 до 0,2% высыхают в 3 раза быстрее, чем непокрытые гранулы 137.

Сушку аммиачной селитры осуществляют воздухом, нагретым до 105—110° (горячая сушка), или охлажденным воздухом с одно­временным охлаждением соли (холодная сушка).

Горячей сушке обычно подвергают аммиачную селитру, содер­жащую после кристаллизации 2—3% влаги, например чешуйчатую селитру, получаемую при кристаллизации на охлаждающих валь­цах.

На рис. 345 показана схема «холодной» сушки аммиачной се­литры2. Гранулированная или чешуйчатая селитра, содержащая 1,5—2,5% влаги, поступает в сушилку 1 при 70—90°. Противото­ком соли в сушильный барабан подается воздух, предварительно охлажденный до —5, —8° в скруббере 3. Скруббер орошается цир­кулирующим 35—45% раствором NH4NO3, имеющим температуру —10°. Предварительное охлаждение раствора производится испа­ряющимся при —20° жидким аммиаком. По мере повышения кон­центрации охлаждающего раствора вледствие поглощения им пыли аммиачной селитры, выносимой воздухом из сушильного бара­бана, часть раствора выводят из цикла и направляют на выпарива­ние, а к остающемуся раствору добавляют воду. Расход воздуха на сушку 1 т NH4NO3 составляет около 4000 кг. Соль, поступающая с влажностью 1,6%, охлаждается до 25—30° и высушивается до со­держания 1—0,9% влаги. После сушки горячим воздухом содер­жание влаги в готовой селитре на 0,1—0,2% меньше, чем после «хо­лодной» сушки.

Представляет интерес двухступенчатая сушка аммиачной се­литры — вначале подогретым воздухом, а затем сушка и охлажде­ние продукта охлажденным воздухом. Это позволяет использовать преимущества горячей и холодной сушки. Двухступенчатая сушка дает возможность выпускать чешуйчатую аммиа'чную селитру с хо­рошими физическими свойствами без применения добавок138. Пер­спективно осуществление сушки и охлаждения аммиачной селитры в кипящем слое; это значительно интенсифицирует процессы.

На рис. 346 представлена технологическая схема производства аммиачной селитры 139-142. Азотная кислота из склада поступает в напорный бак 1, затем в нейтрализатор ИТН 5 через подогрева­тель 2, в котором нагревается до ~50° конденсатом сокового пара из выпарки I ступени 9. Газообразный аммиак подается в нейтра­лизатор под постоянным давлением 2,5—3,5 ат. Вначале он прохо­дит отделитель-испаритель жидкого аммиака 3 и подогреватель 4, Где нагревается до 50—70° вторичным паром (1,2 ат) из расшири­теля конденсата 30. Из нейтрализатора ИТН 5 раствор аммиачной селитры поступает в сборник б, где он донейтрализовывается газо­образным аммиаком до нейтральной реакции и перекачивается в Напорный бак 8, из которого направляется на выпарку I ступени 9. В I ступени раствор выпаривается под вакуумом ~600 мм рт. ст. До концентрации 80—82% NH4N03. Греющим паром здесь служит соковый пар из сепаратора 7 аппарата ИТН и пар (1,2 ат) из рас­ширителя конденсата 30, получаемый при снижении давления кон­денсата II ступени выпарки из.

Обычно для I ступени выпарки, т. е. для упаривания растворов невысокой концентрации, используют вертикальный выпарной ап­парат пленочного типа из нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т. Раствор из выпарного аппарата I ступени поступает в сборник 10, где в него вводятся добавки (продукты азотнокислотного разложения доломита или фосфатов) и затем насосом подается в напорный бак 13 выпарки II ступени 14. Здесь раствор выпаривается под вакуу­мом 500—550 мм рт. ст. до 98—98,5% NH4N03. Теплоносителем яв­ляется свежий пар (9—13 ат). Для выпарки II ступени до послед­него времени применялись трубчатые горизонтальные аппараты. Установлена возможность использования для II ступени более эф­фективных выпарных аппаратов пленочного типа.

Выходящая из аппарата 14 паро-жидкостная эмульсия разде­ляется в сепараторах 15 и 16, откуда соковый пар направляется в конденсатор 17. Тепло этого пара может быть использовано для подогрева раствора, идущего на выпаркуДвойная сепарация уменьшает потери селитры 145'146.

Раствор, выходящий из второго сепаратора 16, имеет меньшую концентрацию, чем после первого сепаратора 15 и потому вместе с раствором после I ступени выпарки возвращается на выпаривание в аппарат II ступени 14. Плав из выпарки II ступени через гидрав­лический затвор 18, желоб 19 и напорный бачок 20 поступает в вы­парной аппарат III ступени 21. В напорный бачок 2.0 подается газо­образный аммиак, который нейтрализует избыточную кислотность плава, образовавшуюся вследствие частичного гидролиза аммиач­ной селитры в процессе выпаривания. В III ступени выпарки плав концентрируется до 99,5—99,7% NH4N03 и затем через желоб 22 и бачок 23 подается на грануляцию. Третья ступень выпарки осуще­ствляется в аппарате с падающей пленкой с одновременной про­дувкой горячим воздухом (~180°). Из выпарного аппарата воз­дух удаляется в атмосферу.

Грануляция аммиачной селитры осуществляется в грануляцион­ной башне 26 в потоке воздуха, идущего снизу вверх. Плав раз­брызгивается с помощью гранулятора 27. В нижней части конуса башни помещается охладительный аппарат 28 с двумя кипящими слоями, в котором гранулы доохлаждаются в начале атмосферным воздухом (первый кипящий слой) и затем воздухом предваритель­но охлажденным в аммиачном холодильнике 29. Охлажденная ам­миачная селитра (25—30°) поступает на упаковку и в склад.

Для производства 1 г гранулированной аммиачной селитры (100%, NH4NO3) расходуется 0,213 т аммиака, 0,800 т азотной кис­лоты (100% HN03) и при работе на 47—49%-ной кислоте 0,3 мгкал Пара и 15 квт-ч электроэнергии, а при работе на 56—57%-ной кис­лоте— 0,11 мгкал пара и 3,8 квт-ч электроэнергии 147-150.