Технология неорганических веществ и минеральных удобрений (стр. 43 )

Азотная кислота – бесцветная жидкость, сильный окислитель, молекулярная масса – 63.02. Применяют азотную кислоту с концентрацией н/м 57% (высший сорт) и н/м 56% (1-й сорт); с содержанием NОх в пересчете на N2О4 н/б 0.07%.

Жидкий аммиак технический. Применяется двух марок: 99.6% (марка Б) и 99.96% (марка А); с содержанием масла н/б 8 мг/л, воды н/б 0.4%, железа н/б 2 мг/л. Аммиак при нормальной температуре и атмосферном давлении находится в газообразном состоянии. Концентрационные пределы воспламенения аммиака в воздухе в %: нижний–15, верхний–28. С увеличением температуры эти пределы расширяются.

Хлористый калий – кристаллический порошок серовато-белого или красно-бурого цвета. Массовая доля КСl н/м 95%, в пересчете на К2О н/м 60%; воды н/б 1.0%; молекулярная масса 74.55.

Диоксид углерода – бесцветный газ, без запаха, тяжелее воздуха в 1.5 раза, плохо растворяется в воде. Объемная доля СО2 н/м 98.5%; СО н/б 0.05%; плотность – 1.977г/дм3

Карбамид – гранулы белого цвета, хорошо растворимы в воде. Молекулярная масса 60.05. Добавляется на стадии разложения апатита азотной кислотой для уменьшения выделения оксидов азота в газовую фазу.

Диспергатор НФ технический – продукт конденсации сульфокислот нафталина с формальдегидом, нейтрализованный аммиачной водой. Представляет собой жидкость коричневого цвета. Массовая доля активного вещества в пересчете на сухой продукт н/м 45%; воды н/б 57%; плотность 1.16 г/см3.

В процессе производства нитроаммофоски образуется 4-хводный нитрат кальция, из которого получают полупродукт–раствор аммиачной селитры концентрацией 92% в количестве 0.47 т (в пересчете на 100% аммиачную селитру) и побочный продукт–карбонат кальция в количестве 0.34 т на 1т нитроаммофоски. 92%-ный раствор аммиачной селитры имеет следующий состав: N общий н/м 31.5%, аммиак свободный – 0.2-0.25%, воды н/б 8%, Са растворимый н/б 0.02%, Р2О5 н/б 0.01%. Этот раствор направляется на агрегат аммиачной селитры для переработки в гранулированную аммиачную селитру. Карбонат кальция имеет состав: СаСО3 н/м 93%, N аммиачный н/б 0.8%, N нитратный н/б 0.6%, Р2О5 н/б 1.0%, фтор н/б 0.3%. Мел применяется в сельском хозяйстве, в промышленности для получения извести, при производстве стекла.

4.3.3.3.Характеристика нитроаммофоски.

Нитроаамофоска – высококонцентрированное трехкомпонентное удобрение (N: Р2О5: К2О) =1:1:1. Реакция в почвенных водах – слабокислая. Основные физико-химические свойства:

Насыпная плотность – 1.0-1.05 т/м3;

Угол естественного откоса –400;

Гигроскопическая точка % при содержании воды %

0.2 0.6 0.9

49.6 52.1 54

Температура плавления 170 –1900С

Нитроаммофоска не токсична, не взрывоопасна, способна к очаговому терморазложению от источников тепла, имеющих температуру более 1900С. Так как терморазложение не переходит в горение, нитроаммофоска относится к трудно горючим веществам. Ориентировочный состав:

моно и диаммоний фосфаты NН4Н2РО4, (NН4)2НРО4 –23.2%;

дикальций фосфат СаНРО4 –4.5%;

аммиачная селитра NН4NО3 –395;

хлористый калий КСl –27.5%;

СаF2 –5.3%;

Вода –0.5%.

Продукт должен удовлетворять следующим требованиям:

Массовая доля питательных веществ в сумме более 49%; N более 16%, Р более % 16%, в том числе водорастворимый Р2О5 более 13.5%, К2О более 16%, Н2О менее 0.6%. Прочность гранул на раздавливание более 20 кгс/см2. Грансостав – от 1до 4мм более 94.0%. Нитроаммофоска гигроскопична, для уменьшения слеживаемости ее обрабатывают 45% раствором диспергатора НФ.

4.3.3.4.Технологическая схема производства

Во многих процессах азотнокислотной переработки фосфатов ни­трат кальция Ca(NO3)2, образующийся по реакции (VII), удаляют из реакционной смеси вымораживанием. Разработка таких схем дает воз­можность комплексной переработки фосфатного сырья и создания практически безотходного производства, исключающего сброс от­ходов, в частности фосфогипса. Азотнокислотный метод разложения фосфатов позволяет наряду с получением NPK-удобрений попутно выделить из сырья такие ценные вещества, как стронций, редкозе­мельные элементы и т. д., находящие применение в различных отрас­лях народного хозяйства.

На рис.3 приведена функциональная схема получения нитроаммофоса азотнокислотным разложением фосфатов

Рис.3 Функциональная схема получения нитроаммофоски.

На эксплуатируются две нитки производства NРК. Мощность одной технологической нитки –550тыс т/год. Суммарная мощность – 1 млн т /год.

Технологический процесс «Норск-Гидро», реализованный на , включает следующие стадии:

1) разложение апатита концентрированной азотной кислотой;

2) выделение нитрата кальция из раствора разложения вымораживанием;

3) нейтрализация маточного раствора аммиаком и упарка аммонизированной пульпы до плава.

4) смешение плава с хлористым калием и переработка его в гранулированное удобрение;

5) переработка нитрата кальция конверсией с карбонатом аммония в аммиачную селитру и мел.

Рис. 4. Принципиальная технологическая схема мокрого отделения:

I - нагреватель азотной кислоты; 2 - циклон для карбамида; 3 - расходный бункер карбамида; 4 - ленточный весовой дозатор для карбамида; 5 - ленточный весовой дозатор для апатита; 6 - рас­ходный бункер апатита; 7 - циклон для апатита; 8 - вентиля­тор рукавного Фильтра; 9-1 аппарат разложения апатитового концентрата; 10 - II аппарат разложения апатитового концентра­та; II - емкость для питания кристаллизатора; 12,13,20,23, 25, 29,36,39 - насосы; 14 - кристаллизатор; 15 - расходный бак фильтра; 16 - распределитель промывной кислоты; 17 - ротацион­ный сдвоенный фильтр; 18: - емкость промывной кислоты: 19 - ем­кость маточного растворе; 21,26 - питательный бак нитрата кальция; 22 - холодильник азотной кислоты; 24 - плавильный бак нитрата кальция; 27 - расходный бак нитрата кальция; 28 -гидроциклон; 30 - гидроэатвор I сепаратора; 31 - ленточный фильтр для песка: 32 - гидрозатвор II сепаратора; 33 - бункер для шлама; 34-1 нейтрализатор; 35 - II нейтрализатор;37 - рас­ходный бак раствора аммиачной селитры; 38 - бак для питания вы­парного аппарата; 40 - испаритель аммиака

Разложение апатита азотной кислотой осуществляется непрерывно в двух последовательно установленных реакторах снабженных мешалками при температуре 55 –650С и атмосферном давлении (рис.4). Рабочий объем каждого аппарата 70 м3. Апатитовый концентрат подается с силосного склада пневмотранспортом в расходный бункер, откуда ленточным транспортером направляется в 1-ый аппарат разложения.

Азотная кислота, поступающая на разложение, делится на два потока: 80% направляется через теплообменник, где происходит нагревание кислоты до 400С, далее в реактор разложения, а 20% идет на промывку кристаллизаторов нитрата кальция на ротационных сдвоенных фильтрах и возвращается в аппарат разложения в виде промывной кислоты.

Карбамид подается пневмотранспортом со склада через циклон в расходный бункер карбамида, откуда ленточными весами дозируется в установленном количестве в 1-ый реактор разложения.

Запыленный воздух из бункера апатита и карбамида проходит соответствующие циклоны и рукавные фильтры и выбрасывается в атмосферу.

Раствор из 1-го реактора разложения самотеком перетекает во 2-ой. Время нахождения реакционной массы в реакторах 1.5 часа при максимальной нагрузке. Затем раствор разложения поступает в буферную емкость для питания кристаллизаторов, имеющую объем необходимый для заполнения двух кристаллизаторов. Выделяющиеся в процессе разложения газы направляются на очистку в скрубберную систему.

Раствор разложения из буферной емкости насосом подается на охлаждение и кристаллизацию нитрата кальция.

Кристаллизацию нитрата кальция проводят в 15-ти кристаллизаторах периодического действия (на рис. 4 показан один кристаллизатор). Процесс организован таким образом, что обеспечивается непрерывная работа предыдущей и последующей стадий (разложение апатита и фильтрация нитрата кальция). Периодичность процесса обусловлена инкрустацией поверхности змеевиков нитратом кальция. При каждом заполнении кристаллизатора горячим раствором разложения с температурой н/м 500С слой нитрата кальция плавится.

В качестве хладоагента используют 20% раствор аммиачной воды с начальной температурой от –15 до –200С, конечной - +300С, циркулирующий через охлаждающие змеевики кристаллизаторов. Хладоагент проходит последовательно все работающие кристаллизаторов, начиная с кристаллизатора, в котором суспензия имеет самую низкую температуру, наиболее близкую к конечной, т. е. движение хладоагента осуществляется противотоком к охлаждающему раствору. Это способствует понижению инкрустации теплообменной поверхности змеевиков.

Процесс кристаллизации ведется в каждом кристаллизаторе до достижения температуры от –50С до –100С в течение 5-6 часов. Отработанный хладоагент с температурой +300С регенерируется и снова возвращается в процесс.

Суспензия нитрата кальция из любого кристаллизатора, в котором закончился процесс охлаждения, сливается в расходный бак, откуда направляется на ротационные сдвоенные фильтры.

Для обеспечения высокой производительности агрегата установлено 5 фильтров с поверхностью фильтрации каждого барабана 4.52м2.

На каждом фильтре установлено по одному сборнику для распределения промывной кислоты и плава нитрата кальция. На 1-м барабане фильтра маточный раствор отделяется от кристаллов нитрата кальция. Маточный раствор проходит внутрь барабана и через сепараторы отсасывается в емкость маточного раствора, откуда насосом направляется на нейтрализацию через холодильник, в котором охлаждается азотная кислота, используемая для промывки кристаллов.

Нитрат кальция смывается с ножа 1-го барабана промывной кислотой и поступает в лоток 2-го барабана. Кристаллы нитрата кальция, находясь во взвешенном состоянии в циркулирующей промывной кислоте, отделяются на 2-ом барабане фильтра, промываются сначала охлажденной до температуре 200С свежей азотной кислотой, затем очищенной промывной водой, поступающей с установки очистки промывных вод. Температура этой воды не должна превышать 150С. Количество свежей азотной кислоты, промывной кислоты и воды должно быть минимальным, чтобы уменьшить количество растворившихся кристаллов нитрата кальция, которые с промывной кислотой возвращаются в 1-ый реактор разложения.