Производство аммиачной селитры

9.4. ПРОИЗВОДСТВО АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ

Аммиачная селитра — один из основных видов азотных удобрений; содержит не менее 34,2% азота. Сырьем для получения гранулированной аммиачной селитры служат неконцентрированная 58—60%-я азотная кислота и газообразный аммиак.

В качестве кондиционирующей добавки используют 92,5%-ю серную кислоту, которая нейтрализуется аммиаком вместе с азотной кислотой до сульфата аммония. Для опрыскивания готовых гранул применяют поверхностно-активное вещество — 40%-й водный раствор диспергатора «НФ».

Основными стадиями производства аммиачной селитры являются: нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком; получение высококонцентрированного плава аммиачной селитры; гранулирование плава; охлаждение гранул аммиачной селитры; обработка гранул поверхностно-активным веществом — диспергатором «НФ»; очистка воздуха и сокового пара перед выбросом в атмосферу; упаковка и хранение готового продукта.

Ниже рассмотрена автоматизация первой стадии — нейтрализации азотной кислоты аммиаком, — во многом определяющей режимы работы последующих стадий.

Технологическая схема процесса. Азотная кислота предварительно подогревается в теплообменнике 1 (рис. 9.8) до температуры 70—80 °C соковым паром из аппарата 2 нейтрализации (ИТН), газообразный аммиак подогревается в теплообменнике 3 и далее поступает в аппарат 2. Подогретая азотная кислота поступает в смеситель 4, куда подают также серную и фосфорную кислоты. Серная кислота дозируется с таким расчетом, чтобы содержание сульфата аммония в готовом продукте было в пределах 0,3—0,7%. Смесь кислот поступает далее в аппарат ИТН, где под давлением, близким к атмосферному, при температуре 155—165 °C проводится процесс нейтрализации азотной кислоты аммиаком:

Азотная кислота и аммиак дозируются таким образом, чтобы на выходе из аппарата ИТН раствор имел некоторый избыток азотной кислоты (в пределах 2—5 г/л), необходимый для обеспечения полноты поглощения аммиака в реакционной зоне. В сепарационной зоне аппарата ИТН соковый пар отделяется от кипящего раствора и поступает на очистку в промывную зону аппарата ИТН, состоящую из четырех тарелок и брызгоуловителя. На верхнюю тарелку подается конденсат сокового пара. На выходе из аппарата ИТН соковый пар содержит 2—5 г/л NH₄NO₃, 1—2 г/л HNO₃; аммиак при правильном ведении процесса промывки в парах отсутствует.

Образующийся в аппарате ИТН 92—93%-й раствор аммиачной селитры несколько разбавляется растворами из промывной части аппарата и при концентрации 89—91% направляется в донейтрализатор 5, куда подается аммиак для нейтрализации избытка кислоты и создания щелочной среды раствора (избыток аммиака должен поддерживаться в пределах до 0,1 г/л свободного NH₃). Далее раствор аммиачной селитры направляется в отделение выпарки.

Автоматизация процесса. На стадии нейтрализации задачей автоматической системы регулирования процесса является поддержание соотношения потоков аммиака и азотной кислоты в аппарат ИТН; поддержание заданного pH раствора аммиачной селитры в аппарате ИТН; обеспечение щелочной реакции раствора аммиачной селитры после донейтрализации на входе в выпарной аппарат.

Для системы регулирования ведущими являются параметры газообразного аммиака. Чтобы избежать влияния колебаний давления аммиака во внешней сети на качество регулирования процесса нейтрализации, на входе в агрегат аммиачной селитры автоматически поддерживается давление газообразного аммиака. Расход аммиака в аппарат ИТН поддерживается автоматически с помощью регулятора расхода 6, путем воздействия на регулирующий клапан 7.

Подача азотной кислоты в аппарат ИТН автоматически регулируется в заданном соотношении с расходом аммиака с помощью регулятора соотношения расходов 8 воздействием на регулирующий клапан 9. Подача серной и фосфорной кислот автоматически регулируется в заданном соотношении с расходом азотной кислоты с помощью регуляторов соотношения расходов 10 и 11 и регулирующих клапанов 12 и 13.

Соотношением расходов азотной кислоты и аммиака предопределяется некоторый избыток кислоты, для контроля и регулирования которого на выходе аппарата ИТН непрерывно контролируется pH раствора аммиачной селитры. Заданный избыток азотной кислоты в растворе автоматически поддерживается регулятором pH 14, корректирующим подачу аммиака в ИТН с помощью регулирующего клапана 15, установленного на байпасной линии подачи аммиака, по которой направляется небольшое количество аммиака (несколько процентов от общего расхода). Такая система обеспечивает хорошее качество регулирования процесса нейтрализации.

Для обеспечения максимально возможной очистки сокового пара в промывной части аппарата ИТН автоматически регулируется подача конденсата сокового пара на верхнюю тарелку. Большая подача конденсата нежелательна во избежание разбавления растворов селитры перед их выпариванием, а недостаточная подача конденсата оголит тарелки, так как соковый пар перегрет. Подачу конденсата сокового пара регулируют с помощью регулятора температуры 16 воздействием на регулирующий клапан 17. Так как в выпарной аппарат нельзя подавать кислые растворы аммиачной селитры, избыточная кислотность нейтрализуется в донейтрализаторе 5. Подача аммиака в него регулируется с помощью регулятора 18 pH раствора на выходе донейтрализатора, воздействующего на регулирующий клапан 19.

Системой автоматического регулирования предусмотрено регулирование подогрева аммиака и азотной кислоты с помощью регуляторов температуры 20 и 21 воздействием на регулирующие клапаны 22 и 23 подачи теплоносителя в теплообменники 1 и 2.