|
|
Описание получения сырья
3. Обзор конструкции аппарата ИТН
Рисунок 3.1 – Аппарат ИТН:
1 – реакционный стакан; 2 – барботер аммиака; 3 – барботер азотной кислоты; 4 – диффузор; 5 – завихритель, 6 – колпачковая тарелка; 7-брызгоотбойник; 8 – промыватель.
Аппарат ИТН, изображенный на рисунке 3,1 представляет собой цилиндрический сосуд 1, в котором установлен реакционный стакан 2.
Циркуляция раствора обеспечивается подъемной силой, которая создается в реакционной части за счет парообразования. Кратность циркуляции зависит от интенсивности парообразования (она повышается с ростом концентрации азотной кислоты), а также от величины зазора между крышкой и стаканом. Циркуляция положительно влияет на полноту реакции нейтрализации. Однако необходимо отметить, что оптимальная кратность циркуляции и способы ее достижении зависят от конструкции аппарата, и параметров технологического режима.
Соковый пар выходит из аппарата ИТН через штуцер под давлением 5–20 кПа, а раствор аммиачной селитры – через гидрозатвор 7 и сепаратор 8.
Аппараты указанной конструкции имеют производительность до 600 т/сут NH4NO3 при наружном диаметре 2600 мм и до 750 т/сут при диаметре 3200 мм.
При использовании 47–49%-ной азотной кислоты без предварительного подогрева в аппарате ИТН получают раствор концентрацией 62–65% NH4NO3, при использовании 54%-ной кислоты – 72–80%-ный раствор; температура нейтрализации соответственно
120 и 130 °С.
В отечественных установках производства аммиачной селитры АС-72 используется аппарат ИТН другой конструкции, показанный на рисунке 2.1.
В агрегате установлены два аппарата ИТН, работающие параллельно. Кроме азотной кислоты в них подают газообразный аммиак, предварительно нагретый в подогревателе 2 паровым конденсатом до 120 – 130 оС. Количество подаваемых азотной кислоты и аммиака регулируют таким образом, чтобы на выходе из аппарата ИТН раствор имел небольшой избыток кислоты (2 – 5 г/л), обеспечивающий полноту поглощения аммиака.
В нижней части аппарата происходит реакция нейтрализации при температуре 140 – 165 °С. Получается концентрированный раствор, содержащий 80– 85 % NH4NO3. В верхней части аппарата водяные пары (так называемый соковый пар) отмываются от брызг аммиачной селитры и паров азотной кислоты. Часть теп-лоты сокового пара используется на подогрев азотной кислоты. Затем соковый пар направляют на очистку и выбрасывают в атмосферу.
Кислый раствор аммиачной селитры направляют в донейтрализатор 4, куда поступает аммиак, необходимый для взаимодействия с оставшейся азотной кислотой. Затем раствор подают в выпарной аппарат 5. Полученный плав, содержащий 98 – 99 % селитры, при 175-185 °С проходит фильтр 21 и центробежным погружным насосом 20 подается в напорный бак 6, а затем в прямоугольную металлическую грануляционную башню 16.
В верхней части башни расположены грануляторы 7 и 8, в нижнюю часть которых подают воздух, охлаждающий падающие сверху капли селитры. Во время падения капель селитры с высоты 50 – 55 м при обтекании их потоком воздуха образуются гранулы удобрения. Температура гранул на выходе из башни равна 90 – 110 °С; горячие гранулы охлаждают в аппарате кипящего слоя 15. Это прямоугольный аппарат, имеющий три секции и решетку с отверстиями. Под решетку вентиляторами подают воздух. Создается псевдоожиженный слой гранул селитры, поступающих по транспортеру из грануляционной башни. Воздух после охлаждения попадает в грануляционную башню.
4. Технологический расчет
Т. к. в технологической схеме установлены два аппарата ИТН общей производительностью 9 т/ч, то составим материальный и тепловой баланс процесса нейтрализации азотной кислоты 56% концентрации аммиака в одном аппарате ИТН.
4.1 Расчет материального баланса
Рисунок 4.1 – Схема к расчету материального баланса:
Из уравнения реакции нейтрализации:
NH3+HNO3→NH4NO3+Q
Найдем теоретический расход аммиака и азотной кислоты на 1000 кг NH4NO3
Расход аммиака
расход азотной кислоты:
Потеря аммиака:
GNHз=GNHз-GNHз*МА=4345-148.6*20=11кг/ч
Потери кислоты:
GNHз=GNHз-GNHз*МА=4673-356.5*20=15кг /ч
Расход 56% азотной кислоты:
GNHOз=
В этом количестве кислоты содержится воды:
Где  соответственно практический и теоретический расход HNO3
GHzO=8356.4-4673=3683кг/ч
Таким образом, количество реагентов поступающих в аппарат ИТН найдем по формуле:
G=GNHз+GHNOз=4345+3683кг/ч
Без учета испарения воды (вследствие выделения тепла нейтрализации) концентрация раствора аммиачной селитры в аппарате была бы равна:
x'= *100%= *100%=61.1%
С учетом использования тепла нейтрализации на испарение воды, концентрацию раствора NH4NO3, выходящего из аппарата ИТН, принимаем 90%.
Правильность выбранной концентрации проверяем по тепловым расчетам. Количество 90%-го раствора NH4NO3
Где x3 – концентрация раствора NH4NO3 выходящей из аппарата содержание воды в растворе:
В результате процесса нейтрализации из раствора испаряется вода.
|
|
|
Скачать 0.8 Mb.