Технологическая схема производства аммиачной селитры.
Рассмотрим технологическую схему современного крупнотоннажного агрегата по производству аммиачной селитры АС –72 мощностью 1360 т/сутки. Исходная 58–60% азотная кислота подогревается в подогревателе 2 до температуры 70–800Ссоковым паром из аппарата ИТН 1 и подается на нейтрализацию. Перед аппаратом 1 азотной кислоте добавляют фосфорную и серную кислоты в таких количествах, чтобы в готовом продукте содержалось 0.3–0.5% Р2О5 и 0.05–0.2% сульфата аммония.
В агрегате АС-72 установлены два аппарата ИТН, работающие параллельно. Кроме азотной кислоты в них подают газообразный аммиак, предварительно нагретый в подогревателе 3 паровым конденсатом до Т =120–1300С. Количества подаваемых азотной кислоты и аммиака регулируют таким образом, чтобы на выходе из аппарата ИТН раствор имел небольшой избыток кислоты (2 –5 г/л), обеспечивающий полнотупоглощения аммиака.
В нижней части аппарата происходит реакция нейтрализации при температуре155 –1700С; при этом получается концентрированный раствор, содержащий 91–92%NН4NО3. В верхней части аппарата водяные пары (так называемый соковый пар)отмываются от брызг аммиачной селитры и паров азотной кислоты. Часть теплоты сокового пара используется на подогрев азотной кислоты. Затем соковый пар направляют на очистку и выбрасывают в атмосферу.
СХЕМА С ДВОЙНОЙ УПАРКОЙ
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. Выпарной аппарат 5снабжен промывателем воздуха, что дополнительно снижает поступление загрязнений в промывной скруббер 20. Так, соковый пар из аппарата ИТН содержит1–3 г/л аммиачной селитры и менее 1 г/л азотной кислоты, а воздух после выпарного аппарата – 2-3г/м3 селитры и 0.5–1г/м3 аммиака. Полученный плав, содержащий 99.7 –99.8% селитры, на выходе из выпарного аппарата 5 проходит донейтрализацию в гидрозатворе 10, при 1750С проходит фильтр 11, поступает в бак12, на котором установлен центробежный погружной насос 13, перекачивающий плав на верх башни в напорный бак 16.
Процесс гранулирования плава осуществляется в прямоугольной башне с размерами в плане 8 *11 м. Высота полета гранул 50 –55 м. Такая большая высота выбрана из условий полной кристаллизации капель и остывания гранул средним диаметром 2.2 –2.6 мм в полете до температуры 90–1100С при экономном расходе
воздуха через башню с целью снижения расхода электроэнергии и скорости воздуха в башне.
Высококонцентрированный плав из напорного бака 16 поступает в три гранулятора 17 производительностью 20 т/ч каждый. В нижнюю часть грануляторов подается воздух, охлаждающий падающие сверху капли селитры. Во время падения капель с высоты 50–55 м при обтекании их потоком воздуха образуются гранулы
удобрения. Температура гранул на выходе из башни равна 90–1100С; горячие гранулы охлаждают в аппарате кипящего слоя 24. Это прямоугольный аппарат, имеющий три секции и снабженный решеткой с отверстиями. Под решетку вентиляторами подается воздух; при этом создается псевдоожиженный слой гранул селитры, поступающих по транспортеру из грануляционной башни. Воздух после охлаждения попадает в грануляционную башню.
Гранулы аммиачной селитры транспортером 25 подают на обработку поверхностно-активными веществами во вращающий барабан 27. Затем готовое удобрение транспортером 25 направляют на упаковку.
Таким образом, в башне агрегата АС–72 в результате применения монодисперсных грануляторов обеспечен выравненный гранулометрический состав, снижено содержание мелких гранул, уменьшена скорость воздуха по сечению башни, т.е. созданы более благоприятные условия для уменьшения уноса пыли из башни и снижения нагрузки на промывной скруббер.
Воздух, выходящий из грануляционной башни, загрязнен частицами аммиачной селитры, а соковый пар из нейтрализатора и паро-воздушная смесь из выпарного аппарата содержат непрореагировавшие аммиак и азотную кислоту, а также частицы унесенной аммиачной селитры. Для очистки этих потоков в верхней части грануляционной башни расположены шесть параллельно работающих промывных скрубберов тарельчатого типа 20, орошаемых 20–30%-ным раствором аммиачной селитры, которая подается насосом 14 из сборника 15. Часть этого раствора отводится в нейтрализатор ИТН для промывки сокового пара, а затем подмешивается к раствору селитры, и, следовательно, используется для выработки продукции.
Очищенный воздух отсасывается из грануляционной башни вентилятором 19 и выбрасывается в атмосферу.
Раздел 3. Калийные удобрения
Общая характеристика
Больше 90% добываемых из недр земли и вырабатываемых заводскими методами калийных солей используют в качестве удобрений. Калийные минеральные удобрения представляют собой природные или синтетические соли и содержат питательный элемент в форме иона К+. Калийные удобрения подразделяются на:
1) сырые калийные соли – размолотые природные водорастворимые калийные минералы;
2) концентрированные калийные удобрения – продукты заводской переработки сырых солей;
3) калийные соли – продукты, получаемые смешением сырых солей, содержащих калий и натрий и концентрированных солей калия.
В зависимости от природы аниона калийные удобрения подразделяются на хлоридные и бесхлорные.
Качество калийной продукции и сырья принято характеризовать содержанием основного компонента (например, КСl) или содержание калия в пересчете на К2О.Обычно в калийных удобрениях содержится 40-60% К2О, а в используемых в качестве удобрений сырых солях –20%.
К калийным удобрениям хлоридного типа относят природные минералы (каинит, сильвинит), продукты промышленной переработки минералов (хлорид калия),смешанные калийные соли, полученные смешением природных минералов схлоридом калия, электролитные растворы (побочный продукт электролиза карналлита). К бесхлорным калийным удобрениям относятся сульфат калия и калимагнезия (двойная соль сульфата калия и сульфата магния).
Все калийные удобрения растворимы в воде. Их выпускают в кристаллическом игранулированном виде. Содержание питательного элемента в них (в пересчете на К2О)колеблется от 10% в природных минералах до 60% в концентрированном удобрении – хлориде калия. Основные калийсодержащие минералы и их составы приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Состав и свойства наиболее распространенных калийных минералов
| Минерал | Состав | Содержание К2О, % |
| Сильвин | KCl | 63 |
| Сильвинит | KCl∙NaCl | 22-25 |
| Карналлит | KCl∙MgCl2∙6H2O | 17 |
| Каинит | KCl∙MgSO4∙3H2O | 19 |
| Шенит | K2SO4∙MgSO4∙6H2O | 23 |
| Лангбейнит | K2SO4∙2MgSO4 | 23 |
| Полигалит | K2SO4∙MgSO4∙2CaSO4∙2H2O | 16 |
| Алунит | (K, Na)2SO4∙Al2(SO4)3∙4Al(OH)3∙ | 23 |
| Калушит | K2SO4∙CaSO4∙H2O | - |
| Глазерит | 3K2SO4∙Na2SO4 | - |
| Нефелин | (K, Na)2O∙Al2O3∙2SiO2∙ | 6-7 |
Из приведенных данных видно, что в н.в. основным калийным удобрением, обеспечивающим свыше 95% потребностей сельского хозяйства, является хлорид калия. Природные низкоконцентрированные минералы без предварительной переработки в н.в. не используются.
Сырьем для получения калийных солей служат растворимые в воде природные минералы, содержащие хлористый калий или сульфат калия. Хлористый калий получают главным образом из сильвинита, руды состоящей из смеси сильвинита КСl и галита NаСl; другим видом сырья, используемым редко, является карналлит с примесью хлористого натрия. Сульфат калия получают из ангбейнита, каинита.
Месторождения калийных солей находятся на Урале – Верхнекамское месторождение, представленное сильвинито-карналлитовыми рудами. Данное месторождение имеет большое содержание газов (азот, метан, водород, диоксид углерода) в порах и пустотах породы. Содержание КСl в сильвините –23-30%, NаСl–65-75%, нерастворимых глинистых веществ–0,5–3%. Второе по величине месторождение калийных руд имеется в Белоруссии. Оно представлено сильвинитами с небольшой примесью карналлита (0,1-0,3%). В руде содержится 26-29%КСl и 4-12% нерастворимых глинистых веществ. В воде океанов запасы калия практически неисчерпаемы. Сгущенная путем испарения в бассейнах морская вода может явиться источником для промышленного получения солей калия.
Хлорид калия
Хлорид калия представляет собой твердое кристаллическое вещество с Т
плавл.=776°С. Это безбалластное удобрение содержит 63,1% калия в пересчете на К2О, плохо растворим в воде и метаноле.
Хлорид калия является основным продуктом калийном промышленности. Около 95 % хлорида калия применяется в качестве удобрения, а остальное количество перерабатывают в соединения калия, применяемые в различных отраслях народного хозяйства.
Согласно требований действующего ГОСТ 4568-83, предусматривается производство хлорида калия марок К (кристаллизацией из растворов), Ф (флотационным обогащением калийных руд) для технических целей и гранулированного или крупнокристаллического продукта для сельского хозяйства. Хлорид калия, выпускаемый для с/х,с целью исключения слеживаемости, обрабатывается алифатическими аминами или другими кондиционирующими добавками.
Таблица 2 – Требования к качеству KCl (содержание в пересчете на сухое вещество, %)
| Показатель | Технический | Для сельского хозяйства | ||||
| К | Ф | |||||
| 1 сорт | 2 сорт | 1 сорт | 2 сорт | 1 сорт | 2 сорт | |
| KCl, не менее | 98 | 95±1 | 95±1 | 91±1 | 95±1 | 91±1 |
| NaCl, не более | 1,4 | 4,5±1 | 4,5±1 | 7±1 | Не нормируется | |
| Влаги, не более | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| не раствор.в воде остатка, не более | 0,2 | Не нормируется | ||||
Хлорид калия производят в основном двумя способами:
1) галургическим
2) флотационным