Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
Выпаривание растворов нитрата аммония107
Обычно получаемые в аппаратах ИТН растворы аммиачной селитры, содержащие 60—80% NH4NO3, упаривают до состояния плава. Конечная концентрация плава зависит от способа кристаллизации. При кристаллизации в грануляционных башнях раствор аммиачной селитры обычно упаривают до 98—98,5% NH4NO8, а для получения селитры высокого качества — 99,5—99,8% NH4N03; при кристаллизации на охлаждающих вальцах — до 96—97%; в случае кристаллизации аммиачной селитры в кристаллизаторах чашечного типа концентрацию плава доводят до 94,5—95% NH4N03. Температура кипения 95%-ного плава аммиачной селитры при атмосферном давлении равна 176°; 96,89% раствор NH4N03 кипит уже при 196°. Высококонцентрированный плав аммиачной селитры при 185° и выше начинает разлагаться с выделением тепла. Поэтому при получении высококонцентрированных плавов аммиачной селитры, чувствительных к действию высоких температур, выпаривание растворов следует проводить в вакууме, что позволяет значительно снизить температуру кипения раствора. Кроме того, для уменьшения термического разложения NH4N03 при выпаривании предложено вводить в раствор или в плав карбамид в количестве 0,1 — 1% от веса аммиачной селитры 108-110.
Выпаривание растворов аммиачной селитры проводят в многокорпусных вакуум-выпарных аппаратах с использованием вторичного пара, причем применяют двух - и трехступенчатые схемы выпарки.
При применении 54—56%-ной кислоты в аппарате ИТН получается 80—82% раствор аммиачной селитры. Вследствие высокой температуры кипения такого концентрированного раствора использовать соковый пар из аппарата ИТН для последующего выпаривания раствора не представляется возможным. В этом случае для выпаривания применяют только свежий пар при давлении не более 9 ат. На 1 г аммиачной селитры, вырабатываемой в час, при выпаривании раствора от 64 до 98,5% NH4N03 требуется 30—40 л2 греющей поверхности.
При трехступенчатом выпаривании раствора селитры достигается некоторая экономия свежего пара по сравнению-с двухступенчатой выпаркой. При этом выпарной аппарат II ступени работает при давлении 1,15—1,2 ат и обогревается паром 9 ат. Соковый пар из этого аппарата присоединяется к соковому пару, получаемому в аппарате ИТН, и используется как греющий агент в выпарном аппарате I ступени.
Окончательная выпарка до плава производится в аппарате III ступени под разрежением 500—550 мм рт. ст.
Пои использовании для нейтрализации 55%-ной кислоты вместо 45—47%-ной для получения плава аммиачной селитры можно ограничиться одноступенчатой выпаркой, вместо двух - или трехступенчатой. Такая схема (нейтрализация—одноступенчатая выпарка— грануляция) более экономична как по капиталовложениям, так и по эксплуатационным расходам"0.
Для получения высококачественной аммиачной селитры, практически не слеживающейся, изготовляют высококонцентрированный плав (99,5—99,8%). Получение последнего ведут в пленочных аппаратах с падающей или восходящей пленкой "2. В этом случае плав аммиачной селитры после выпарки II или III ступени концентрации 97—98% поступает в верхнюю часть пленочного аппарата на трубную решетку и равномерно распределяется по внутренней поверхности теплообменных трубок. В нижнюю часть аппарата подается нагретый до 175—180° воздух, движущийся вверх по трубкам, навстречу стекающему вниз в виде пленки плаву. Греющий пар (13— 14 ат) подается в межтрубное пространство выпарного аппарата. Продуваемый через трубки аппарата горячий воздух обеспечивает необходимый массообмен за счет разности давлений паров воды над плавом и в сухом воздухе. Увлажненный воздух выбрасывается в атмосферу, Вытекающий из аппарата плав пропускается через
Фильтр и поступает в разбрызгиватель грануляционной башни.
Высококонцентрированный плав аммиачной селитры можно по-' лучать также в роторном пленочном испарителе, сочетающем высокоэффективный процесс теплообмена с малым временем пребывания продукта в аппарате, что существенно для переработки вещества с относительно низкой температурой термического разложения. Роторные пленочные испарители обладают незначительным гидравлическим сопротивлением — это позволяет вести процесс при малом остаточном давлении. Наиболее широкое распространение' получили роторные испарители систем: «Лува» (Швейцария), «Сам - бай» (ФРГ), «Сако» (США). Роторные испарители отличаются типом ротора и способом распределения жидкостной пленки натеп - лообменной поверхности. Лопасти ротора могут быть жестко закреплены на валу, образуя небольшой зазор с корпусом, или шар - нирно закреплены на валу и скользить по поверхности ротора; в других типах ротор распределяет жидкость на поверхности корпуса под действием центробежных сил. Фирма «Кальтенбах» (Франция) получает 99,5—99,7%-ный плав нитрата аммония, выпаривая 95%-ный раствор в роторном выпарном аппарате типа «Luwa — Kaltenbach», обогреваемом снизу горячим воздухом81.
Выпаривание раствора нитрата аммония до высокой концентрации можно вести в аппаратах пластинчатого типа с паровой рубашкой. Аппарат рассчитан для работы при температуре 232°. Давление в рубашке 17,5 ат, в испарительной части аппарата 0,18 ат ш.
