2.3 Физико-химические характеристики основных стадий процесса

2.3.1 Основы процесса нейтрализации фосфорной кислоты

В основе производства аммофоса лежит процесс нейтрализации фосфорной кислоты жидким аммиаком (под давлением 1,5 ат), который вводится в реактор одновременно с фосфорной кислотой. При этом протекают следующие реакции:

NH3 + H2PO4 → NH4H2PO4

2NH3 + H3PO4 → (NH4)2HPO4

Режим процесса нейтрализации выбирают так, чтобы обеспечить получение достаточно подвижной и способной к перекачиванию по трубопроводам аммофосной пульпы. Вязкость пульпы зависит от концентрации используемой фосфорной кислоты и конструкций аппаратуры.

На основе разбавленной экстракционной кислоты:

с сушкой пульпы в распылительной сушилке;

с упариванием пульпы в вакуум-выпарных аппаратах и сушкой в аппарате БГС;

с сушкой пульпы и грануляцией ее в распылительной сушилке-грануляторе кипящего слоя РКСГ.

На основе концентрированной фосфорной кислоты:

с грануляцией и сушкой продукта в аммонизаторе-грануляторе АГ;

с самоиспарением пульпы под давлением и сушкой в БГСХ.

При нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты выделяются в осадок примеси. Для получения более чистого продукта из экстракционной фосфорной кислоты процесс нейтрализации можно вести в две стадии.

Соотношение моно- и диаммонийфосфата в готовом удобрении обычно составляет 4:1. В случа применения экстракционной фосфорной кислоты при производстве аммофоса протекает ряд побочных процессов, обусловленных наличием в кислоте соединений магния (из фосфоритов Каратау), кальция, железа и алюминия, и приводящих к образованию дисолей .

2.4 Реакторы

Одним из основных элементов любой технологической схемы является химический реактор. Химическим реактором называется аппарат, в котором осуществляются химико-технологические процессы, сочетающие химические реакции с массопереносом (диффузией).

2.4.1 Аппарат для нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком

Скоростной аммонизатор-испаритель состоит из циркуляционного контура, включающего реакционную камеру и циркуляционную трубу, соединенных центробежным сепаратором. Интенсивное перемешивание пульпы в САИ обеспечивается без использования механических устройств за счет энергии химической. Процесс аммонизации кислот протекает следующим образом. В нижнюю часть реакционной камеры через специальную форсунку под давлением 500—600 кПа вводят аммиак (газообразный или жидкий). Одновременно в циркуляционный контур подают требуемое количество кислоты. Взаимодействие аммиака с кислотой идет в реакционной камере. При этом за счет тепла химической реакции происходит нагрев образующейся пульпы до температуры кипения и образование значительного количества паровой фазы. За счет разности плотностей парожид-костной смеси в реакционной камере и жидкости в циркуляционной трубе в аппарате возникает интенсивная циркуляция, способствующая поглощению аммиака, выравниванию температур и концентраций по всему контуру аппарата. Парожидкостная смесь из реакционной камеры тангенциально поступает в сепаратор, где паровая и жидкая фазы разделяются. Паровая фаза удаляется через верхний штуцер и поступает на конденсацию, а жидкая по циркуляционной трубе возвращается в реакционную камеру. Избыток пульпы из аппарата через переток отводят на дальнейшую переработку.