19. Производство сульфата аммония.

Для производства сульфата аммония используют аммиак, получающийся как побочный продукт при сухой перегонке каменного угля в коксохимической и газовой промышленности, а также синтетический аммиак.

В России сульфат аммония (удобрение) производят только из аммиака, содержащегося в коксовом газе. Синтетический аммиак предпочитают перерабатывать в аммиачную селитру, являющуюся более концентрированным азотным удобрением, стоимость единицы азота в котором ниже, чем в сульфате аммония.

Основными промышленными способами производства сульфата аммония являются следующие:

1) поглощение серной кислотой аммиака, содержащегося в газе коксовых печей;

2) нейтрализация серной кислоты газообразным синтетическим аммиаком;

3) обработка гипса растворами карбоната аммония;

4) переработка растворов, являющихся отходом производства капролактама.

Кроме этих основных широко применяемых способов, сульфат аммония может быть получен:

1) Окислением сульфита аммония, образующегося из NH3 и SO2. Сульфит аммония окисляется под давлением 0,2—0,3 МПа 82—98%-ным кислородом в сульфат аммония. Получаемый 40% раствор (NH4)2SO4 выпаривают и кристаллизуют. Для производства 1 т сульфата аммония требуется 100—106 м кислорода (100%) и 80—90 квт-ч электроэнергии.

2) Разработан способ производства сульфата аммония из дымовых газов электростанций (и выхлопных газов сернокислотных заводов). Газообразный аммиак вводят в горячие дымовые газы между экономайзером и подогревателем воздуха. Аммиак связывает содержащиеся в газе окислы серы в сульфит, бисульфит, сульфат, тиосульфат аммония. Эти соли улавливают из газового потока вместе с золой в электрофильтрах и после отделения золы перерабатывают в сульфат аммония.

3) В СССР в НИУИФ разработан способ, дающий возможность одновременно получать из природного сульфата натрия два ценных продукта — соду и сульфат аммония. Он основан на реакции: Na2SO4 + 2СО2 + 2NH3 + 2Н2О = 2NaHCO3 + (NH4)2SO4. Процесс аналогичен аммиачному способу получения соды из поваренной соли, с той лишь разницей, что здесь вместо хлорида аммония образуется сульфат аммония, который, после отделения от кристаллов бикарбоната, извлекается из раствора путем его выпаривания и охлаждения. Использование сырья здесь значительно выше: натрий используется не на 60—70%, а на 95—97%; кроме того, отсутствуют отходы растворов хлорида кальция, получаемые при регенерации аммиака из хлорида аммония и сливаемые в «белые моря».

4) Разработаны способы получения сульфата аммония из отходов производства метилметакрилата, из кислого гудрона, из промывных вод от травления металлов, из сточных вод и др.

20. Производство хлористого аммония.

Основными способами производства хлористого аммония являются:

1) взаимодействие NН3 и НСl;

2) выделение из фильтровой жидкости, получаемой в производстве соды;

3) обменное разложение хлоридов с солями аммония.

Получение хлористого аммония из хлористого водорода и аммиака:

Получение хлористого аммония по реакции

HCl + NH3 = NH4Cl

осуществляют как жидкофазным, так и газофазным способами. При смешении газообразных НСl и NH3 хлористый аммоний образуется в виде дыма — чрезвычайно мелких частиц, чему способствует, в частности, выделение большого количества тепла при реакции. Осаждение дымообразного хлористого аммония связано со значительными трудностями.

Предложен способ получения зернистого NH4Cl из газообразных NH3 и НСl путем конденсации хлористого аммония в псевдоожиженном слое. Для получения более крупных кристаллов NH4Cl предлагается газообразные NH3 и НСl вводить в поток воздуха, который служит псевдоожижающим агентом. Процесс

проводится при атмосферном давлении и 160—200°.

[ Нейтрализация водного раствора НСl аммиаком или водного раствора аммиака хлористым водородом привела бы к необходимости последующего выпаривания раствора для выделения хлористого аммония в кристаллическом виде, что осложняется сильной коррозией выпарных аппаратов и требует затраты тепла. Наиболее целесообразно проведение реакции между аммиаком и хлористым водородом, растворенными в такой жидкости, которая не растворяла бы образующийся хлористый аммоний. В качестве такой жидкости используют насыщенный водный раствор хлористого аммония, в котором в достаточной мере растворяются NH3 и НСl, например при 90 °C растворимость NH3 в насыщенном растворе NH4Cl составляет 3,19%, растворимость НСl — 8,2%.

Синтетический хлористый водород, охлажденный до 30—50°, поглощают раствором хлористого аммония, например в барботажном абсорбере, представляющем собой фаолитовую колонну с пятью колпачковыми тарелками. Во избежание образования взрывоопасного треххлористого азота хлористый водород не должен содержать хлора, а температура раствора хлористого аммония должна быть не ниже 70°. Насыщенный хлористым водородом раствор хлористого аммония, имеющий температуру 105—110°, выводится из абсорбера в деревянный бакелитированный реактор, где нейтрализуется газообразным аммиаком до содержания свободного NH3 около 3 г/л. Образующаяся в реакторе суспензия хлористого аммония отстаивается, и кристаллы отделяются на центрифуге из нержавеющей стали; маточный раствор снова возвращается на орошение абсорбера.

На получение 1 т хлористого аммония по этому способу затрачивается 0,43 т аммиака, 0,75 т хлора и 240 м3 водорода. ]