4.5.3. Реакторы производства аммофоса

Ортофосфат аммония (аммофос) получают нейтрализацией экстракционной фосфорной кислоты аммиаком.

Наиболее часто для производства аммофоса используются скоростные аммонизаторы. САИ- скоростной аммонизатор-испаритель представлен на рис. 4.11а.

Рис. 4.11. Реакторы для получения фосфатов аммония: а – САИ; б – П-образный трубчатый. 1 – циркуляционная труба; 2 – лапы; 3 – штуцер вывода пульпы; 4 – люк; 5 – штуцер вывода сокового папа; 6 – сепаратор; 7 – реакционная труба; 8 - ввод фосфорной кислоты; 9 – вход аммиака; 10 – вывод теплоносителя; 11 – корпус рубашки; 12 – вход охлаждающей воды; 13 – вывод продуктов реакции; 14 – сопло газового реагента, эжектирующее жидкий реагент.

Реактор состоит из реакционной трубы 7, циркуляционной трубы 1 и испарителя 6. Фосфорную кислоту, подогретую в выносном теплообменнике соковым паром до 60÷80⁰С, подают в штуцер 8, а аммиак – в штуцер 9 через сопло в нижнюю часть реакционной трубы. За счет разности плотностей газо-парожидкостной смеси в реакционной трубе 7 и жидкости в трубе 1, скорость смеси в реакционной части доходит до 0,7 м/с.

В процессе реакции выделяется тепло, образуется пар, который транспортирует парожидкостную смесь в испаритель-сепаратор, где пар отделяется от аммофосной пульпы при температуре 110⁰С. Пульпу выводят по штуцеру 3, а соковый пар – по штуцеру 5 в теплообменник-конденсатор.

Данный аппарат обладает рядом преимуществ в сравнении с аппаратами с механическими мешалками: простота конструкции; отсутствие перемешивающих устройств в коррозионной среде; меньший расход энергии; высокая концентрация пульпы за время пребывания в реакционной зоне 3÷6 минут; возможность работы, как под вакуумом, так и под давлением. По практическим данным, потери NH₃ с паром не превышает 0,2 %. Аппарат обычно изготавливают из дешевых углеродистых сталей с футеровкой полимерами для защиты от коррозии.

Производительность таких аппаратов достигает 100 т пульпы в час или 16-17 кг готового аммофоса в секунду.

В производстве комплексных жидких удобрений нейтрализацию полифосфорных кислот аммиаком осуществляют в еще более простом оборудовании. Реакторы выполняют трубчатой П-образной, Г-образной или подковообразной формы, корпус которых снабжен рубашкой для охлаждения реакционный смеси (рис. 4.11 б).

4.5.4. П – образный трубчатый реактор

П – образный трубчатый реактор (рис. 4.11б) собирается из 3÷4 отдельных секций длиной от 1 до 2 м каждая. Охлаждающую рубашку 11 имеет только первая секция. Воду подают в штуцер 12 и выводят в штуцер 10. Экстракционную полифосфорную кислоту с концентрацией 68÷72 % P₂O₅ и температурой 70 ÷ 120⁰С вводят по штуцеру 8, а газообразный аммиак, подогретый до большей температуры (90 ÷ 200⁰С), по штуцеру 9. Сопло 14 служит для лучшего диспергирования кислоты аммиаком, который обычно подают под давлением до 1,5 МПа. Сопло 14 играет роль распределителя аммиака, так как имеет не одно, а 9 ÷ 20 отверстий диаметром 3 ÷ 5 мм. Температура в трубчатой реакционной зоне зависит от эффективности распределения аммиака. При использовании трубчатого распределителя (сопла) 14 без перфораций температура смеси повышается до 200 ÷ 230⁰С, а при использовании сопла 14 с 12 отверстиями диаметром 5 мм и с центральным отверстием 12 мм температура в реакторе достигает уже 275÷285⁰С, что позволяет наиболее полно осуществить реакцию нейтрализации. Готовый плав полифосфатов аммония выводят через штуцер 13 на растворение для приготовления жидких удобрений.

Производительность описанного реактора длиной 6,5 м составляет 20,5 т/ч жидкого удобрения, содержащего 10 %-ный N и 34 %-ный P₂O₅ .

Все детали, соприкасающиеся с кислотой и раствором удобрений изготавливают из высоколегированных сталей ХН65МВ, хастеллоя и углеграфита.