Производство аммиачной селитры под атмосферным давлением

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Производство аммиачной селитры под атмосферным давлением

Содержание

2. Технологическая схема получения аммиачной селитры на агрегате АС-72
3. Компоновка оборудования
4. Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком Раствор аммиачной селитры (АС) получают в нейтрализаторах, позволяющих использовать тепло реакции
5. Конечная цель – получение твердого нитрата аммония, поэтому на стадии нейтрализации стремятся получить более концентрированные растворы
6. Аппаратурное оформление процесса Аппарат ИТН Вертикальный, барботажный цилиндрический формы аппарат, изготовлен из кислотостойкой стали 03Х18Н11, 12Х18Н10Т
7. Две зоны аппарата ИТН Реакционная зона расположена в нижней части аппарата ИТН. Время пребывания реагентов в
8. Подогреватель азотной кислоты 1 – корпус; 2 – трубчатка; 3 – крышка.
9. Подогреватели азотной кислоты и газообразного аммиака
10. Донейтрализация Кислый раствор не должен попадать в выпарной аппарат (поз. 6). Раствор АС с температурой 148
11. 1 – барботер газообразного аммиака; 2 – перегородки; 3 – корпус; 4 – сливная труба; 5
12. Упаривание Упаривание 89 – 94 % раствора АС до концентрации 99,8 % производится в выпарных аппаратах
13. Выпарной комбинированный аппарат пленочного типа Давление в аппарате 0,02 МПа, Давление в межтрубном пространстве 1,6 МПа.
14. Гранулятор акустический леечного типа Для получения АС высокого качества ее плав должен иметь концентрацию не менее
15. Грануляционная башня 1 – потолок башни; 2 – воздуховод к промывному скрубберу; 3 – фартук; 4
16. Промывной скруббер 1 – блок скруббера; 2 – ситчатая тарелка; 3 – брызгоулавливающие устройства; 4 –
17. Кондиционирующие добавки, водимые в раствор АС до его кристаллизации Нитрат магния, получаемый растворением магнезита в АК;
18. Основные параметры производства аммиачной селитры при атмосферном давлении Производительность агрегата АС-72 до 1575 т/сутки Стадия нейтрализации
21. Безопасность производства и обращения аммиачной селитры
23. Зависимость энтальпии раствора от числа моль Н2О на моль HNO3 и концентрации HNO3 Зависимость энтальпии раствора
25. Скачать презентацию

Слайд 2

Технологическая схема получения аммиачной селитры на агрегате АС-72

Слайд 3

Компоновка оборудования

Слайд 4

Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком
Раствор аммиачной селитры (АС) получают в нейтрализаторах,

позволяющих использовать тепло реакции для частичного выпаривания раствора. Он получил наименование аппарата ИТН (использование тепла нейтрализации) (поз.3).
Реакция нейтрализации:
NH3 (г) + HNO3 (ж)= NH4NO3 (тв) + Q (145,8 кДж)
протекает с большей скоростью и сопровождается выделением большого количества тепла. В результате реакции образуется раствор АС и соковый пар.
Химическое взаимодействие протекает с большой скоростью, но лимитируется массообменом и гидродинамическими условиями. Поэтому большое значение имеет интенсивность смешения реагентов, которая зависит от соотношения скоростей движения азотной кислоты (АК) и газообразного аммиака (ГА) в реакторе. Наиболее тесное соприкосновение реагентов достигается при условии, когда линейная скорость газа превышает скорость подачи кислоты в 15 раз.
Тепловой эффект реакции зависит от температуры и концентрации реагентов.
За счет теплового эффекта в процессе нейтрализации часть воды испаряется и раствор концентрируется.

Слайд 5

Конечная цель – получение твердого нитрата аммония, поэтому на стадии нейтрализации

стремятся получить более концентрированные растворы NН4NО3, чтобы в дальнейшем упростить и удешевить стадию выпаривания раствора до состояния безводного плава.
С целью более полного выделения воды АК и ГА предварительно подогревают. При одинаковой концентрации АК с повышением температуры на 10 °С концентрация раствора нитрата аммония повышается на 1 %. При подогревании аммиака увеличивается скорость его поступления в реакционную массу, улучшается перемешивание реагентов и ускоряется процесс нейтрализации, снижается возможность потери аммиака с отходящим соковым паром.
Если концентрация АК не выше 50 % получаются растворы АС концентрацией 82 – 85 %. Если концентрация АК выше (58 – 60 %) получаются растворы АС концентрацией 89 – 95 %.
Нейтрализация проводится на одном или двух параллельно работающих аппаратах ИТН при давлении близком к атмосферному (Ризб от 0,02 до 0,08 кгс/см2). Температура процесса от 148 до 165 оС.
Получается 89 – 94 %-й раствор АС. На выходе из аппарата ИТН раствор имеет некоторый избыток АК (от 2 до 7 г/л). Это необходимо для полноты поглощения ГА в реакционной зоне.

Слайд 6

Аппаратурное оформление процесса Аппарат ИТН
Вертикальный, барботажный цилиндрический формы аппарат, изготовлен из кислотостойкой

стали 03Х18Н11, 12Х18Н10Т и титана. Производительность аппарата 30 т/ч.
1 – реакционный стакан;
2 – барботер аммиака (Ti);
3 – барботер азотной кислоты (Ti);
4 – диффузор;
5 – завихритель;
6 – промыватель (сепарационная зона);
7 – колпачковые тарелки (4 шт);
8 – сетчатый отбойник – брызгоуловитель

Слайд 7

Две зоны аппарата ИТН
Реакционная зона расположена в нижней части аппарата ИТН.

Время пребывания реагентов в ней 0,5 – 1 с, раствор АС нагревается за счёт тепла реакции и вскипает, поднимаясь вверх. Верхняя часть реакционного стакана заканчивается диффузором, обеспечивающим постепенное нарастание скорости на выходе, предотвращая возникновение гидроударов больших масс парожидкостной смеси. Завихрители сообщают паро-жидкостной смеси вращательное движение. При испарении кипящего раствора образуется соковый пар, содержащий помимо паров воды аэрозоли АС аммиака, кислоты.
Соковый пар поступает в сепарационную зону аппарата ИТН, состоящую из 4 тарелок и брызгоуловителя, где очищается от аэрозолей.
На 1-ю и 2-ю тарелки насосом подаётся 25 %-й раствор АС, концентрация HNO3 до 15 г/л. Раствор из промывных тарелок сливается в реакционную часть аппарата ИТН. Количеством подаваемого раствора АС регулируют температуру в реакционной зоне от 148 до 165 оС.
На 3-ю и 4-ю тарелки насосом подаётся конденсат сокового пара. Полученный после промывки раствор сливается в ёмкость. После охлаждения соковый пар с температурой до 110 оС частично направляется в межтрубное пространство подогревателя АК (поз. 2), а основная часть в промывной скруббер (поз. 18) для очистки от аммиака и аэрозоля АС.

Слайд 8

Подогреватель азотной кислоты
1 – корпус; 2 – трубчатка; 3 –

крышка.

Слайд 9

Подогреватели азотной кислоты
и газообразного аммиака

Слайд 10

Донейтрализация
Кислый раствор не должен попадать в выпарной аппарат (поз. 6). Раствор

АС с температурой 148 – 165 оС направляется в донейтрализатор поз. 4. Туда же подаётся раствор АС с концентрацией от 88 до 94 % и температурой 148 – 155 оС из цеха по производству сложных удобрений. Донейтрализация избыточной кислотности (с 4 г/л до 2-1,5 г/л) проводится с помощью ГА. Не допускается понижение концентрации аммиака в полученном в растворе АС ниже 0,1 г/л.
Раствор АС вводят в нижнюю часть донейтрализатора. По центральной трубе в нижнюю часть подается ГА. Нейтрализация происходит в реакционной вставке. При нейтрализации за счет выделяющегося тепла образуется соковый пар. Парожидкостная эмульсия через верхние отверстия из реакционной вставки выходит в сепарационную часть; соковый пар отводится через воздушник под тарелку аппарата ИТН; нейтрализованный раствор переливается через выводной штуцер.
Один аппарат обеспечивает нейтрализацию более 60 м3/ч 88 – 92 % -го раствора АС.
В контрольном донейтрализаторе поз. 5 нейтрализуются проскоки кислого раствора из аппарата 4. Также используют ГА. После аппарата 5 раствор АС имеет избыточную щёлочность до 0,5 г/л по аммиаку.

Слайд 11

1 – барботер газообразного аммиака; 2 – перегородки; 3 – корпус; 4 –

сливная труба; 5 – перелив; 6 – воздушник; 7 – обогревающий змеевик Высота – 6350 мм; диаметр – 800 мм. Объем 3,2 м3 Материал стали: 03Х18Н11, 12Х18Н10Т

Донейтрализатор

Слайд 12

Упаривание
Упаривание 89 – 94 % раствора АС до концентрации 99,8 %

производится в выпарных аппаратах (ВА) поз.6 за счет тепла конденсации насыщенного пара давлением 0,02 МПа и температурой не более 209 °С.
ВА имеет трубчатую часть, нижнюю часть и верхнюю сепарационную часть. Далее номера позиций по рисунку ВА.
В межтрубное пространство трубчатой части ВА подаётся пар с Р до 18 кгс/см2. Такой же пар подаётся в змеевики трёх концентрационных тарелок.
В нижнюю часть ВА вентилятором подаётся атмосферный воздух, нагретый паром до 175 – 200 оС, в подогревателе воздуха (поз. 7). Воздух проходит через концентрационные тарелки 5 и поступает в трубки 4 трубчатой части.
Горячий воздух в трубках контактирует с упариваемым раствором АС, который в виде плёнки «сползает» по трубкам 4 трубчатой части в нижнюю часть, где последовательно проходит концентрационные тарелки 5. На тарелках есть обогреваемые змеевики 6. Из раствора АС испаряется вода, и смесь воздуха с водяными парами (ПВС) поступает в сепарационную часть ВА. Там на двух ситчатых тарелках 2 ПВС очищается от аммиака и аэрозолей. Ситчатые тарелки орошаются паровым конденсатом. Затем ПВС идёт в промывочный скруббер (поз. 18 на ТС). Далее номера – по ТС.

Слайд 13

Выпарной комбинированный аппарат пленочного типа
Давление в аппарате 0,02 МПа,
Давление в межтрубном

пространстве 1,6 МПа.
Поверхность теплопередачи трубчатой части F = 710 м2 ;
Змеевиков 3х тарелок массообменной части – 75 м2 ;
Число трубок – 721, длина трубок – 6 м.
Число тарелок массообменной части – 3; промывной части – 2.
Температура в аппарате не более 209 °С.
Среда в аппарате – раствор АС,
в межтрубном пространстве – водяной пар.
Емкость аппарата 75,5 м3.
Диаметр греющей камеры 2800 мм.
Высота греющей камеры 3000 мм.
Высота аппарата 16000 мм.
Материал: сталь 08Х22Н6Т, 12Х18Н10Т

Слайд 14

Гранулятор акустический леечного типа
Для получения АС высокого качества ее плав должен

иметь концентрацию не менее 99,4 % и температуру 175 – 195 °С.
При высокой температуре плав частично разлагается на аммиак и АК и выходит закисленный. Для нейтрализации аммиаком плав поступает в гидрозатвор-нейтрализатор 9, затем через фильтр 10, в накопительный бак 11 и оттуда насосом 12 – в грануляторы (одним, двумя или тремя потоками).

Предназначен для равномерного разбрызгивания плава АС по заданной площади сечения грануляционной башни. Производительность 15 – 30 т/ч. Рабочая температура 185 °С, зона орошения 3 – 5 метров.

Слайд 15

Грануляционная башня
1 – потолок башни;
2 – воздуховод к промывному скрубберу;

3 – фартук; 4 – опорная лапа;
5 – растяжка; 6 – корпус;
7 – окна для ввода воздуха;
8 – конус;
9 – лента из термостойкой резины;
10 – выгрузочная щель.
Высота башни – 69 м.
Габариты потолка 16 х 11 м,
материал 08Х22Н6Т.
Корпус башни 11 х 8 м,
Материал 08Х17Т.

Слайд 16

Промывной скруббер
1 – блок скруббера;
2 – ситчатая тарелка;
3 – брызгоулавливающие

устройства;
4 – штуцер для ввода раствора селитры;
5 – воздуховод с заслонкой;
6 –смотровое окно.
Материал: сталь 08Х22Н6Т.
Габариты блока – 13,8х2,7х12,5 м (состоит из 3-х секций)

Слайд 17

Кондиционирующие добавки, водимые в раствор АС
до его кристаллизации
Нитрат магния,

получаемый растворением магнезита в АК;
Нитраты кальция и магния, получаемые разложением доломита;
Сульфат аммония или эквивалентные количества серной кислоты;
Смеси фосфорной и серной кислот (или их аммонийных солей);
Смеси борной кислоты, диаммонийфосфата и сульфата аммония;
Растворы апатита;
Добавки твердых нерастворимых веществ (глины, талька, вермикулита и др.)
Механизм действия добавок различен.
Нитрат магния способствует связыванию свободной воды плава вследствие образования кристаллогидрата Mg(NO3)2·6H2O. Он замедляет переход модификации II в III и обеспечивает метастабильный переход II в IV, что увеличивает прочность гранул.
Введение в плав нерастворимых веществ приводит к образованию гранул с мелкокристаллической структурой, повышенными плотностью и прочностью.

Слайд 18

Основные параметры производства аммиачной селитры при атмосферном давлении Производительность агрегата АС-72 до

1575 т/сутки

Стадия нейтрализации
Концентрация HNO3 58 %
Температура HNO3 60-85 0С
Температура аммиака 180-195 0С
Температура в аппарате ИТН 148-165 0С
Избыточная кислотность в аппарате ИТН 2-5 г/л
Концентрация NH4NO3 89-91 %
Стадия нейтрализации (Р-4, Р-4А)
Избыточная щелочность (NH3) 0,1-0,5 г/л
Стадия получения плава
Температура плава в аппарате 175-195 0С
Концентрация NH4NO3 не менее 99,4 %
Остаточная влажность плава не более 0,2 %
Стадия нейтрализации (Р-13)
Избыточная щелочность (NH3) 0,08-0,35 г/л
Стадия охлаждения гранул аммиачной селитры
Температура гранул не более 55 0С
Влажность гранул не более 0,3 %

Слайд 19

Слайд 20

Слайд 21

Безопасность производства и обращения аммиачной селитры

Слайд 22

Слайд 23

Зависимость энтальпии раствора от числа моль Н2О на моль HNO3 и

концентрации HNO3

Зависимость энтальпии раствора амселитры от числа моль Н2О на моль NH4NO3 и концентрации NH4NO3

Производство аммиачной селитры под атмосферным давлением

Содержание

Технологическая схема получения аммиачной селитры на агрегате АС-72

Компоновка оборудования

Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиакомРаствор аммиачной селитры (АС) получают в нейтрализаторах,

Конечная цель – получение твердого нитрата аммония, поэтому на стадии нейтрализации

Аппаратурное оформление процесса Аппарат ИТНВертикальный, барботажный цилиндрический формы аппарат, изготовлен из кислотостойкой

Две зоны аппарата ИТНРеакционная зона расположена в нижней части аппарата ИТН.

Подогреватель азотной кислоты 1 – корпус; 2 – трубчатка; 3 –

Подогреватели азотной кислоты и газообразного аммиака

ДонейтрализацияКислый раствор не должен попадать в выпарной аппарат (поз. 6). Раствор

1 – барботер газообразного аммиака; 2 – перегородки; 3 – корпус; 4 –

УпариваниеУпаривание 89 – 94 % раствора АС до концентрации 99,8 %

Выпарной комбинированный аппарат пленочного типаДавление в аппарате 0,02 МПа,Давление в межтрубном

Гранулятор акустический леечного типаДля получения АС высокого качества ее плав должен

Грануляционная башня1 – потолок башни; 2 – воздуховод к промывному скрубберу;

Промывной скруббер1 – блок скруббера; 2 – ситчатая тарелка;3 – брызгоулавливающие

Кондиционирующие добавки, водимые в раствор АС до его кристаллизации Нитрат магния,