Технология неорганических веществ и минеральных удобрений (стр. 29 )

Воздух, выходящий из грануляционной башни, загрязнен частицами аммиачной селитры, а соковый пар из нейтрализатора и паро-воздушная смесь из выпарного аппарата содержат непрореагировавшие аммиак и азотную кислоту, а также частицы унесенной аммиачной селитры. Для очистки этих потоков в верхней части грануляционной башни расположены шесть параллельно работающих промывных скрубберов тарельчатого типа 20, орошаемых 20–30%-ным раствором аммиачной селитры, которая подается насосом 14 из сборника 15. Часть этого раствора отводится в нейтрализатор ИТН для промывки сокового пара, а затем подмешивается к раствору селитры, и, следовательно, используется для выработки продукции.

Очищенный воздух отсасывается из грануляционной башни вентилятором 19 и выбрасывается в атмосферу.

Технико-экономические показатели крупных отечественных и зарубежных агрегатов производства аммиачной селитры.

	Отечественные агрегаты	Агрегаты фирм зарубежных стран
Показатели	АС -67	АС -72	Франция	Англия	США
Мощность агрегата	1400	1400	1100	1200	1500
Концентрация исходной кислоты	58	58	55	57 -60	57
Расходные коэффициенты на 1 т продукта(34.8%N) Аммиак, кг Азотная кислота(100%),кг Пар, т Вода оборотная, м3 Электроэнергия, кВт*ч	214 787 0.275 0.2 35	214 786 0.215 0.2 25	220 800 0.22 16 28	212.5 800 0.30 нет 16	214.6 791 0.40 данных 14

Как следует из таблицы, основные показатели отечественных агрегатов находятся на уровне показателей лучших зарубежных схем или их превосходят.

В связи с ростом производства аммиачной селитры мощности строящихся вновь агрегатов непрерывно растут. Новейшие агрегаты, состоящие из нейтрализатора, выпарного аппарата, гранулятора и вспомогательнго оборудования имеют производительность 1400-1500 т/сутки. Удельные капвложения при сооружении таких агрегатов уменьшаются.

На ряде заводов за рубежом, (например, США) осуществляют получение аммиачной селитры безупарочным способом, известным также как способ Стенгеля. В этом способе испарение воды из раствора аммиачной селитры и получение сухого продукта осуществляется за счет реакционного тепла без использования специальных выпарных аппаратов.

В реактор поступает 58% азотная кислота и аммиак, предварительно подогретые в теплообменниках. Температура внутри реактора достигает 2300С. Отделенный от паро-газовой смеси в сепараторе плав продувается воздухом, причем содержние влаги в нем уменьшается от 2 до 0.2%, а температура его понижается до 195-2050С. Затем плав поступает на кристаллизацию, осуществляемую на ленточном конвейере. Плав застывает на поверхности ленты из нержавеющей стали, движущейся со скоростью 0.4м/с и охлаждаемом снизу водой. Куски плава поступают с ленточного конвейера на измельчение и смешиваются с припудривающим порошком и упаковываются в тару.

Преимуществом безупарочного способа получения нитата аммония является уменьшение расходов на строительство цехов вследствие ненадобности выпарных устройств и большей удельно производительности нейтрализаторов, чем аппаратов ИТН. Но при безупарочном способе потери аммиачной селитры и азотной кислоты больше, так как они сильнее разлагаются из-заболее высокой тепературы в зоне реакции.

3.3. Удобрения на основе нитрата аммония

Аммиачная селитра является физиологически кислым удобрением. При длительном ее внесении почва подкисляется, что ведет к снижению урожайности. Поэтому применение аммиачной селитры для удобрения кислых почв, которые весьма рапространены, требует их предварительного известкования.

Известково-аммиачсная селиитра

Наиболее удобно применять сплав нитрата аммония с известняком, называемый известково-аммиачной селитрой. За границей ее используют довольно широко, особенно в странах Западной Европы. Этот продукт выпускают в виде гранул с различными весовыми соотношениями NН4NО3: СаСО3 – от 80:20 до 53:47. Наилучшие физические свойства имеет известково-аммиачной селитра, содержащая 60% NН4NО3 и 40% СаСО3; при этом соотношении компонентов продукт содержит 20.5% N.

При смешении известняка с плавом нитрата аммония появляется небольшое количество нитрата кальция (0.4-1.2%). Поэтому продукт более гигроскопичен, чем чистая аммиачная селитра.

NН4NО3+ СаСО3 = (NН4)2СО3 + Са(NО3)2. (1)

Так как карбонат аммония разлагается уже при 580С

(NН4)2СО3 =2 NН3 +СО2 +Н2О, (2),

то в плаве, имеющем значительно более высокую температуру, карбоната аммония не остается. Вследствие этого потери азота в виде аммиака составляют 0.3-0.8 от содержания азота в плаве. Из-за дополнительных затрат (стоимость известняка, расходы на его размол) стоимость азота в известково-аммиачной селитре на 10-15% выше, чем в аммиачной селитре.

Значительная гигроскопичность и слеживаемость нитата аммония затрудняют его хранение и применение в странах с теплым и влажным климатом. Сплавлением с другими солями, с которыми нитрат аммония вступает в химические взаимодействия, например, с сульфатом аммония или хлоридом калия, могут быть получены менее гигроскопичные удобрения с лучшими физическими свойствами

NН4NО3+(NН4)2SО4 =(NН4)2SО4*2 NН4NО3 (3)

NН4NО3 +КСl = NН4Сl +КNО3 (4)

Сплав нитрата и сульфата аммония – сульфат-нитрат аммония выпускают за границей в небольших количествах. В несколько больших масштабах производят комплексное удобрение – калийно-аммиачную селитру, получаемую сплавлением NН4NО3 и КСl. Эти продукты выпускают в чешуйчатом и гранулированном виде.

3.3.2Сульфат аммония.

Сульфат аммония (NН4)2SО4 – бесцветное кристаллическое вещество, содержит 21.21% азота, при нагревании до 5130С полностью разлагается на аммиак и серную кислоту; частичное разложение с образованием кислых солей начинается выше 2000С. Сульфат аммония применяется исключительно в качестве удобрения. Это удобрение обладает весьма небольшой гигроскопичностью, мало слеживается, и внесение его в почву не вызывает затруднений. Его недостатком является большая физиологическая кислотность. При его применении в почве, если она не содержит достаточного количества оснований, постепенно накапливается серная кислота, для нейтрализации которой необходимо периодически производить известкование почвы.

Основные промышленные способы производства сульфата аммония базируются на нейтрализации серной кислоты аммиаком. Для производства сульфата аммония используют аммиак, содержащийся в газах сухой перегонки каменного угля в коксохимической и газовой промышленности, а также синтетический аммиак. Сульфат аммония получают также, обрабатывая гипс растворами карбоната аммония и из растворов, являющихся отходами производства капролактама, используемого для получения капрона.

Сульфат аммония получается по реакции

2NН3 (газ) +Н2SО4 =(NН4)2SО4 +280 кДж

путем нейтрализации газообразного аммиака серной кислотой. При мокром способе производства продукт кристаллизуется из пересыщенных растворов, при сухом – мелкие брызги серной кислоты нейтрализуются в газообразном аммиаке. При насыщении аммиаком серной кислоты в реакционном аппарате выделяется большое количество тепла, достаточное для нагрева реакционной смеси до температуры кипения и для испарения из нее значительного количества воды. При сухом способе производства вода испаряется практически полностью. При мокром способе важно обеспечить кристаллизацию из горячего реакционного раствора средней соли, не допуская выделения кислых солей.

Находящиеся в серной кислоте примеси, особенно сульфаты железа и алюминия, затрудняют кристаллизацию сульфата аммония. При нейтрализации кислоты осаждаются коллоидные гидроксиды железа и алюминия, обволакивающие кристаллы сульфата аммония и тормозящие их рост. Для устранения этого явления кислоту нейтрализуют не полностью – в непрерывно действующих реакторах поддерживают кислую реакцию среды.

Производство сульфата аммония из синтетического аммиака.

Сульфат аммония из синтетического аммиака получают мокрым и сухим способами.

Рассмотрим сухой способ получения, который заключается в распылении серной кислоты в камере с газообразным аммиаком. Мелкие брызги серной кислоты почти мгновенно нейтрализуются аммиаком и превращаются в твердые сухие кристаллики сульфата аммония, так как вносимая с серной кислотой вода испаряется за счет теплоты реакции и уносится из аппарата в виде пара. Сухой продукт падает на дно реакционной камеры.

Рис. 1. Схема производства сульфата аммония из синтетического аммиака «ухим способом:

1 — ириемный бак для серной киелбты; 2 — центробежный насос; з — напорный бак для «ерной кислоты; 4 — промыватель; 5 — барботер; 6 — сатуратор; 7 — мерник для серной кислоты; 8 — дисковый распылитель; 9 — реакционная камера; 10 — газораспределитель­ный зонт; 11 — скребок для выгрузки сульфата аммония; 12 — затвор; 13 — шнек; 14 — вентилятор; 15 — привод скребка.

Схема производства сульфата аммония изображена на рис.1. Подающаяся со склада серная кислота разбавляется водой до концентрации 68-71% и поступает из напорного бака 3 в промыватель 4, оканчивающийся внизу барботером 5, находящимся в сатураторе 6. Через сатуратор и промыватель противотоком кислоте проходит выходящий из реакционной камеры 9 водяной пар с остатками аммиака. Аммиак поглощается кислотой с образованием сульфата аммония. Водяной пар выходит из реакционной камеры с температурой 200-2200С и нагревает кислоту в сатураторе до 135-1400С. При этой температуре кислота, содержащая некоторое количество сульфата аммония, поступает из сатуратора через мерник 7 на дисковый распылитель 8, установленный в реакционной камере 9 и вращающийся со скоростью 3000об/мин. Он распределяет тончайшие брызги кислоты по всему сечению камеры. Реакционная камера имеет диаметр 7.5м и высоту 3.75м. Ее изготовляют их углеродистой стали. Во избежание коррозии кислота не должна попадать на стенки камеры. Для лучшего распределения аммиака у стенок камеры расположен зонт 10, оканчивающийся на высоте 1.9 м от дна камеры. Аммиак поступает по одному нижнему вводу в центр камеры и по четырем верхним вводам в узкий кольцевой зазор между стенками камеры и зонтом. Этим достигается его равномерное распределение в реакционном пространстве. Аммиак движется навстречу брызгам серной кислоты. Образующиеся кристаллы сульфата аммония, оседают на дно камеры и выгружаются с помощью скребка 11, вращающегося со скоростью 2 об/мин. и передвигающего соль от периферии к центру. Продукт выгружается через лопастной затвор 12 и шнеками 13 передается на склад. Продукт, находящийся в выгружателе и шнеке служит затвором, препятствующим выходу аммиака через выгрузное отверстие в дне реакционной камеры.