книги из ГПНТБ / Миниович, М. А. Производство аммиачной селитры

В первом случае конденсат сокового пара используется в произ­ водстве азотной кислоты, во втором — для различных других целей. Разрежение в вакуум-испарителе создается благодаря конденса­ ции сокового пара. Несконденсировавшиеся пары и газы отсасы­ ваются из конденсаторов вакуум-насосом и отводятся в атмосферу.

В атмосферу

Охлажда­ ющая вода

сИ

Отработанные газы из скруббера / поступают в аппарат 7, где промываются конденсатом для удаления капель раствора селитры, после чего также удаляются в атмосферу. В мешалке-донейтрали- заторе растворы нейтрализуются до содержания 0,1—0,2 г/л сво­ бодного аммиака и вместе с потоком раствора селитры, полученно­ го в аппаратах ИТН, направляются на упаривание.

На рис. 17 представлена более совершенная схема вакуум-ней­ трализации, чем описанная выше.

Газы дистилляции направляются в нижнюю часть скруббера нейтрализатора 2, орошаемого раствором из сборника 3 с по­ мощью циркуляционного насоса 4.

В сборник 3 через гидрозатвор 6 поступают растворы из скруб­ бера-нейтрализатора 2, а также растворы после ловушки 9, ва­ куум-испарителя 10 и промывателя сокового пара 14.

60

циркуляционным насосом 5 подаются в промыватель 5, пройдя ко­ торый возвращаются в сборник 7.

Горячие газы после промывателя 5 охлаждаются в холодиль­ нике-конденсаторе 1 и выбрасываются в атмосферу.

Горячие растворы аммиачной селитры из гидрозатвора 6 заса­ сываются с помощью вакуум-насоса 13 в вакуум-испаритель 10, где концентрация NIT4NO3 увеличивается на несколько процентов.

Выделяющиеся в вакуум-испарителе 10 соковые пары, пройдя ловушку 9, промыватель 14 и поверхностный конденсатор 15, ва­ куум-насосом 13 выбрасываются в атмосферу.

Раствор аммиачной селитры с заданной кислотностью отво­ дится из нагнетательной линии насоса 4 в бак-донейтрализатор. Здесь раствор нейтрализуется газообразным аммиаком и насо­ сом 12 направляется на выпарную станцию.

Ниже приведены основные нормы технологического режима нейтрализации азотной кислоты аммиаком:

* При использовании 53— 55%-ной азотной кислоты.

61

Основное оборудование

Нейтрализаторы ИТН. Применяется несколько типов нейтра­ лизаторов, отличающихся главным образом размерами и конструк­ цией устройств для распределения аммиака и азотной кислоты внутри аппарата. Часто применяются аппараты следующих раз­

аммиаксодержащих газов используются аппараты ИТН диамет­

рат из углеродистой стали. Диаметр корпуса 400—476 мм, высота 3500—3280 мм. Трубчатка часто состоит из 121 трубки (диаметр трубки 25x3 мм) с общей поверхностью теплообмена 28 м2 . Газо­ образный аммиак поступает в трубки, а греющий пар или горячий конденсат — в межтрубное пространство.

Если для обогрева применяется соковый пар из аппаратов ИТН, то подогреватель выполняется из нержавеющей стали 1Х18Н9Т. (Учитывается, что соковый пар из аппаратов ИТН может

ся штуцер для периодической продувки от накапливающихся за­ грязнений.

куляционных растворов по сечению расположено несколько дырча­ тых тарелок или насадка из керамических колец. В верхней части аппаратов, оборудованных тарелками, уложен слой колец разме­ рами 50X50X3 мм, являющийся отбойником брызг растворов.

Скорость газов в свободном сечении скруббера при диаметре 1700 мм и высоте 5150 мм составляет около 0,4 м/сек. Орошение аппарата скрубберного типа растворами осуществляется при по­ мощи центробежных насосов производительностью 175—250 м3 /ч.

62

керамические кольца размерами 50X50X5 мм, уложенные пра­ вильными рядами.

Промыватель газа — вертикальный цилиндрический аппарат из нержавеющей стали диаметром 1000 мм, высотой 5000 мм. Насад­ ка — керамические кольца размерами 50X50X5 мм.

,3

нмо

кой, вращающейся со скоростью 30 об/мин. Привод осуществляет­

донейтрализации растворов аммиачной селитры и в качестве про­ межуточных емкостей для растворов, направляемых на упаривание.

Поверхностный конденсатор — вертикальный кожухотрубный двухходовой (по воде) теплообменник, предназначенный для кон­ денсации сокового пара, поступающего из вакуум-испарителя. Диаметр аппарата 1200 мм, высота 4285 мм; поверхность теплопе­ редачи 309 м2 . Он работает при разрежении примерно 550—

63

600 мм рт. ст.; имеет трубки: диаметр 25X2 мм, длина 3500 мм, общее число 1150 шт.; вес такого конденсатора — около 7200 кгс.

В отдельных случаях для ликвидации выбросов в атмосферу сокового пара, сбрасываемого при продувках из выпарных аппара­ тов, ловушек аппаратов ИТН и гидрозатворов, устанавливается поверхностный конденсатор со следующей характеристикой: диа­ метр корпуса 800 мм, высота 4430 мм, общее количество трубок 483 шт., диаметр 25x2, общая поверхность 125 м2 . (Дополнитель­ ные сведения о поверхностных конденсаторах см. на стр. 81.)

Вакуум-насосы. Применяются разные типы насосов. Насос ти­ па ВВН-12 имеет производительность 66 м3 /ч, скорость вращения вала 980 об/мин; привод от электродвигателя мощностью 29 квт. Насос предназначен для создания вакуума в вакуум-нейтрализа- ционной установке.

Центробежные насосы. Для циркуляции раствора аммиачной селитры на установке вакуум-нейтрализации часто применяются насосы марки 7ХН-12 производительностью 175—250 м3 /ч. Устано­ вочная мощность электродвигателя 55 квт, скорость вращения ва­ ла 1470 об/мин.

Для транспортирования растворов аммиачной селитры с по­ вышенной плотностью применяются насосы марки МО 2720/50 производительностью 10—60 м3 /ч. Установочная мощность мотора 40 квт, скорость вращения 1470 об/мин.

Такого типа насосы предусматривается использовать для пода­

Процесс проводится в аппаратах ИТН с естественной циркуляцией раство­ ров аммиачной селитры.

Материальный расчет

Для получения 1 т селитры по реакции

NH3 + HN03 = NH4 N03 -f Q ккал теоретически требуется следующее количество сырья (в кг):

64

20 — температура кислоты, °С.

Теплоту нейтрализации предварительно рассчитывают на 1 моль образую­

где 80 — мол. вес. NH 4 N0 3 ;

47,5 — концентрация H N 0 3 , %; 52,5—концентрация NH4N03 , %;

18 — мол. вес. НгО.

66

Температуру кипения раствора аммиачной селитры определяем при абсолют­ ном давлении в нейтрализаторе 1,15—1,2 ат; этому давлению соответствует тем­ пература насыщенного водяного пара 103 °С. При атмосферном же давлении температура кипения 64%-ного раствора NH4 N03 составляет П5,2°С. Темпера­ турная депрессия (см. стр. 224) равна

Д/ = 115,2— 100= 15,2 °С

твором NH4NO3.

Q ' = 1575-0,61-118,7= 114000 ккал

Количество тепла, расходуемого на испарение воды из раствора: Q" = 330 • 640 = 211200 ккал

334500 — 325200 = 9300 ккал

Эта величина составляет около 3% общего расхода тепла, что соответствует практике работы аппаратов ИТН.

Тепловой баланс процесса нейтрализации

Из теплового баланса видно, что приход и расход тепла совпадают, что указывает на правильность принятой в расчетах концентрации аммиачной се­

литры (т. е. ~64% N H 4 N O 3 ) .

УПАРИВАНИЕ РАСТВОРОВ

Основы процесса упаривания

Рассмотрим некоторые понятия, с которыми приходится встре­ чаться работающим в области производства солей.

* Здесь под этим термином понимается количество тепла, сообщаемое воде в процессе нагре­ вания от О "С до температуры кипения при постоянном давлении и превращения ее в пар.

68

Передача тепла от более теплого тела к более холодному про­ исходит непосредственно при их соприкосновении или через про­ межуточное тело. Примером первого случая может служить охлаж­ дение горячей воды воздухом в градирнях, нагревание и частич­ ное упаривание растворов селитры в аппаратах ИТН, охлаждение частиц селитры воздухом в грануляционных башнях и т. д. При­ мером второго случая является упаривание растворов при про­

грев воды до точки кипения, для превращения воды в пар при той же температуре, на небольшой перегрев этого пара, чтобы послед­ ний не конденсировался до поступления потребителю.

Количество тепла, которое необходимо затратить для того, что­ бы испарить единицу массы жидкости, находящейся при темпера­ туре кипения, называется теплотой парообразования. Она изменяет­ ся в зависимости от температуры испарения жидкости: с повыше­ нием температуры теплота парообразования уменьшается. Пере­ ход из парообразного состояния в жидкое (конденсация или сжи­ жение) сопровождается выделением такого же количества тепла, которое было поглощено при испарении жидкости.

Отсюда видно, что наибольшее количество тепла, которое от­ дает пар нагреваемому телу, выделяется при его конденсации. В связи с этим особенно важно, чтобы из аппаратов, в которых проводится упаривание жидкостей (растворов), не выходил несконденсировавшийся пар.

В производстве аммиачной селитры для обогрева выпарных аппаратов применяется насыщенный водяной пар и соковый или вторичный пар (стр. 75). Температура насыщенного пара равна температуре кипения воды при данном давлении. Насыщенный пар, образующийся при нагревании воды, находится с ней в равнове­ сии и конденсируется даже при самом небольшом понижении температуры. При дальнейшем нагревании образуется перегретый пар, температура которого выше температуры кипения воды при данном давлении.

Перегретый пар не применяется для упаривания растворов ам­ миачной селитры, так как он имеет относительно высокую темпе­ ратуру, при которой может происходить термическое разложение продукта. Кроме того, перегретый пар имеет низкий коэффициент теплоотдачи.

лопередачи) , тем больше передается тепла от его источника к упа­ риваемой жидкости. Количество тепла (в искал), которое может

69