Технология неорганических веществ и минеральных удобрений (стр. 28 )

Для упаривания растворов аммиачной селитры часто применяют двухступенчатую схему выпарки, реже трехступенчатую. Двухступенчатое упаривание проводят с таким расчетом, чтобы в первой ступени концентрация повышалась до 84%, во второй – до 99.5%. Для выпарки применяют пленочные выпарные аппараты, представляющие собой кожухотрубные теплообменники с сепараторами специальной конструкции. Отличительной особенностью этих аппаратов является упаривание растворов в тонкой пленке (слое), движущейся со скоростью 25 м/сек вдоль внутренней поверхности трубок.

Кристаллизация плава аммиачной селитры (гранулирование).

В зависимости от методов кристаллизации плава аммиачная селитра может быть получена в виде мелких частично раздробленных кристаллов, в форме плотных чешуек и в виде сферической гранулы (d = 2 мм). При получении соли из плава селитры выделяется значительное количество тепла за счет охлаждения плава, кристаллизации и рекристаллизации соли. С повышением концентрации аммиачной селитры количество тепла, выделяющегося при кристаллизации сол, значительно уменьшается.

Кристаллизация аммиачной селитры из ее плавов осуществляется в аппарате с полным использованием тепла процесса (кристаллизаторы чашечного типа, шнеки), с частичным использованием тепла (охлаждающие барабаны - вальцы) и без использования тепла (грануляционные башни). Кристаллизаторы чашечного типа и шнеки сравнительно редко применяются в промышленности из-за их громоздкости и малой производительности. Охлаждающие барабаны–вальцы являются аппаратами непрерывного действия и большой производительности. Доля не гранулированной аммиачной селитры, получаемой в этих кристаллизаторах и барабанах, незначительна по сравнению с общим ее выпуском.

В н. в. существует три технологических способа гранулирования твердых веществ из расплавов:

1)  Разбрызгивание капель расплавов с помощью различных грануляционных устройств в объеме гранбашни, где далее происходит затвердевание капель и охлаждение образовавшихся гранул при их свободном падении.

2)  Напыление плава, затвердевание его и дальнейшее охлаждение образовавшихся гранул в условиях кипящего слоя.

3)  Проведение тех же, что и по способу 2 операций в условиях вращающихся барабанов с внутренними лопастями - сферодайзеров.

Основным промышленным способом является гранулирование расплавов в грануляционных башнях. Гранбашня – сооружение цилиндрической формы, D =12 м, Н =39 м, выполнена из монолитного железобетона, изнутри футерована кислотоупорным кирпичом; нижняя часть башни – днище выполняется в виде трех усеченных конусов, между которыми имеются кольцевые зазоры (щели) для подсоса воздуха в башню и очистки конусов от селитры. Наверху башни установлен гранулятор – корзина конической формы, на боковой поверхности которой находится несколько тысяч отверстий разного диаметра. На потолке установлены 3 –4 вентилятора, отсасывающие воздух из башни. Воздух поднимается через 28 окон, расположенных внизу по всему периметру башни. В каждую башню подается 200 –300 тыс. м3 воздуха, который на выходе из башни содержит мелкодисперсные частицы аммиачной селитры. Капли плава, вытекающие из отверстий гранулятора, при падении с высоты омываются холодным потоком воздуха и застывают, формируясь в гранулы, при этом они слегка подсушиваются. Чем выше концентрация плава и интенсивнее охлаждение его капель, тем меньше пор и трещин образуется в гранулах и тем выше становится их прочность.

Температура гранул аммиачной селитры на выходе их гранбашни колеблется от 01.01.01С и зависит от удельной нагрузки на башню, расхода, температуры охлаждающего воздуха, высоты свободного падения гранул и их размера. Поэтому далее проводят охлаждение гранул в кипящем слое. Этот процесс совмещают с досушкой, нанесением на поверхность гранул различных веществ. Для образования кипящего слоя достаточно, чтобы линейная скорость сжижающего агента (воздуха) была 0.9–1.2 м/сек, что достигается применением обычных вентиляторов.

Температура гранул нитрата аммония на выходе из грануляционной башни зависит от технических условий осуществления процесса грануляции.

Аппараты с кипящим слоем применяют не только для охлаждения гранул, но и для гранулирования плава аммиачной селитры.

Сущность процесса гранулирования в аппарате с кипящим слоем заключается в следующем: раствор, упаренный до содержания NН4NО3 в нем 80-86%, с помощью форсунок распыляется в псевдоожиженный слой твердых частичек нитрата аммония. Охлаждащим агентом является горячий воздух. Происходит испарение влаги из диспергированной жидкости и образование твердых мелких частичек, которые периодически попадают в зону факела, увлажняются и снова подсыхают за счет теплоты горячего воздуха, и таким образом их размеры увеличиваются. Аппарат работает непрерывно. Преимущество данного способа заключается в совмещении стадий глубокого упаривания раствора, грануляции и сушки в одном аппарате.

Конечной стадией процесса является кондиционирование удобрения – обработка поверхности гранул различными добавками (чаще всего ПАВ) с целью предотвращения слеживания и обеспечения хорошей сыпучести. Обработка гранул ПАВ приводит к гидрофобизации поверхности гранул, что защищает продукт от быстрого увлажнения при соприкосновении с воздухом, относительная влажность которого выше гигроскопической точки аммиачной селитры.

В качестве ПАВ используют алкилсульфаты, алкилсульфонаты, алкиларилсульфыонаты, соли алифатических и ароматических аминов и др. В качестве опудривающих добавок применяют диатомит, талькомагнезит, вермкулит, известняк, мел, доломит и др.

Кондиционирование гранул нитата аммониия осуществляется во вращающемся барабане перед отправкой его на склад, причем обрабатывается только товарная фракция продукта.

Товарный нитрат аммония хранят в одноэтажных огнестойких складах из расчета до 20000т насыпью или 2500 т в мешках в каждом помещении. Помещения склада должны быть сухими, оборудованными вентиляцией и воздушным отоплением. Полы настилают из кислотоупорных материалов. Масса штабелей из мешков с нитратом аммония не должна превышать 700т, а расстояние между штабелями должно быть не менее 3 м. В процессе хранения соблюдают меры, исключающие возможность загрязнения нитрата аммония различными предметами, смазывающими и обтирочными материалами и др. Предусматривают контроль за температурой не только поступающего нитрата аммония, но и внутри бурта, а также соответсвующую сигнализацию. Нитрат аммония не должен находится в контакте с веществами, дающими щелочную или кислую реакцию

3.2.4.Технологическая схема производства аммиачной селитры.

Рассмотрим технологическую схему современного крупнотоннажного агрегата по производству аммиачной селитры АС –72 мощностью 1360 т/сутки. Исходная 58–60% азотная кислота подогревается в подогревателе 2 до температуры 70–800С соковым паром из аппарата ИТН 1 и подается на нейтрализацию. Перед аппаратом 1 к азотной кислоте добавляют фосфорную и серную кислоты в таких количествах, чтобы в готовом продукте содержалось 0.3–0.5% Р2О5 и 0.05–0.2% сульфата аммония.

На рис.1 приведена схема производства аммиачной селитры в агрегате АС-72

В агрегате установлены два аппарата ИТН, работающие параллельно. Кроме азотной кислоты в них подают газообразный аммиак, предварительно нагретый в подогревателе 3 паровым конденсатом до Т =120–1300С. Количества подаваемых азотной кислоты и аммиака регулируют таким образом, чтобы на выходе из аппарата ИТН раствор имел небольшой избыток кислоты (2 –5 г/л), обеспечивающий полноту поглощения аммиака.

В нижней части аппарата происходит реакция нейтрализации при температуре 155 –1700С; при этом получается концентрированный раствор, содержащий 91–92% NН4NО3. В верхней части аппарата водяные пары (так называемый соковый пар) отмываются от брызг аммиачной селитры и паров азотной кислоты. Часть теплоты сокового пара используется на подогрев азотной кислоты. Затем соковый пар направляют на очистку и выбрасывают в атмосферу.

Рис.1. Схема производства аммиачной селитры в агрегате АС-72:

Кислый раствор аммиачной селитры направляют в донейтрализатор 4, куда поступает аммиак, необходимый для взаимодействия с оставшейся азотной кислотой. Затем раствор подают в выпарной аппарат 5. Выпарной аппарат 5 снабжен промывателем воздуха, что дополнительно снижает поступление загрязнений в промывной скруббер 20. Так, соковый пар из аппарата ИТН содержит 1–3 г/л аммиачной селитры и менее 1 г/л азотной кислоты, а воздух после выпарного аппарата – 2-3г/м3 селитры и 0.5–1г/м3 аммиака. Полученный плав, содержащий 99.7 –99.8% селитры, на выходе из выпарного аппарата 5 проходит донейтрализацию в гидрозатворе 10, при 1750С проходит фильтр 11, поступает в бак 12, на котором установлен центробежный погружной насос 13, перекачивающий плав на верх башни в напорный бак 16.

Процесс гранулирования плава осуществляется в прямоугольной башне с размерами в плане 8 *11 м. Высота полета гранул 50 –55 м. Такая большая высота выбрана из условий полной кристаллизации капель и остывания гранул средним диаметром 2.2 –2.6 мм в полете до температуры 90–1100С при экономном расходе воздуха через башню с целью снижения расхода электроэнергии и скорости воздуха в башне.

Высококонцентрированный плав из напорного бака 16 поступает в три гранулятора 17 производительностью 20 т/ч каждый. В нижнюю часть грануляторов подается воздух, охлаждающий падающие сверху капли селитры. Во время падения капель с высоты 50–55 м при обтекании их потоком воздуха образуются гранулы удобрения. Температура гранул на выходе из башни равна 90–1100С; горячие гранулы охлаждают в аппарате кипящего слоя 24. Это прямоугольный аппарат, имеющий три секции и снабженный решеткой с отверстиями. Под решетку вентиляторами подается воздух; при этом создается псевдоожиженный слой гранул селитры, поступающих по транспортеру из грануляционной башни. Воздух после охлаждения попадает в грануляционную башню.

Гранулы аммиачной селитры транспортером 25 подают на обработку поверхностно-активными веществами во вращающий барабан 27. Затем готовое удобрение транспортером 25 направляют на упаковку.

Таким образом, в башне агрегата АС–72 в результате применения монодисперсных грануляторов обеспечен выравненный гранулометрический состав, снижено содержание мелких гранул, уменьшена скорость воздуха по сечению башни, т. е. созданы более благоприятные условия для уменьшения уноса пыли из башни и снижения нагрузки на промывной скруббер.