Пристрій для одержання розчину нітрату амонію та спосіб одержання розчину нітрату амонію

1. Пристрій для одержання розчину нітрату амонію, що містить циліндричний корпус із днищем і штуцерами для відводу розчину, виміру рівня і тиску, кришку зі штуцером для відводу сокової пари, який відрізняється тим, що усередині корпуса на деякій відстані від днища змонтований вузол нейтралізації, що містить два концентрично встановлені стакани, сполучені між собою двома рядами отворів, що виконані у внутрішньому стакані внизу біля днища зовнішнього стакана і вгорі біля приєднувального фланця внутрішнього стакана, вгорі у внутрішньому стакані встановлений трубчастий реактор, виконаний у вигляді ежектора зі штуцерами для підведення азотної кислоти і газоподібного аміаку, корпус якого має отвори для входу розчину в змішувальну камеру реактора, роздільну лійку, що встановлена без зазору до нижнього фланцевого з'єднання реактора і закріп C2 2 (19) 1 3 76139 4 кційних розчинів. Пристрій забезпечує одержання одержуваного розчину і низька ефективність проводяної пари з тиском (9-12)*102кПa. цесу нейтралізації через прохід непрореагірованоЗа допомогою пристрою здійснюється спосіб го з азотною кислотою аміаку, велика енергоємодержання розчину нітрату амонію і водяної пари, ність процесу, зв'язана з необхідністю додаткового що включає нейтралізацію попередньо підігрітої до охолодження нітрату амонію після реактора і ве135°С азотної кислоти концентрацією 57-60% амілика металоємність, зв'язана з розташуванням аком з температурою 135°С при підвищеному тисцентральних трубок по всій довжині реакційних ку 2-6,5кг/см2 і температурі 170-190°С з одержанзон. ням сокової пари і розведеного розчину аміачної Найбільш близьким по технічній сутності і реселітри, що упарюють дроселюванням до атмосзультатові, що досягається, є спосіб одержання ферного тиску або продувають потоком попереднітрату амонію в трубчастому реакторі для провеньо підігрітого аміаку, утворення водяної пари в дення екзотермічних реакцій шляхом нейтралізації теплообміннику за рахунок тепла реакції нейтраліазотної кислоти аміаком при температурі 170зації. Теплообмінник розміщений у зоні нейтралі180°С під тиском, зниження тиску в розчині нітрату зації, сокова пара після зони нейтралізації направамонію, що утворився, до тиску випару, упарюванляють на підігрів вхідних реагентів. ня розчину з використанням тепла нейтралізації Отриманий розчин нітрату амонію використовід розчину, що циркулює зі стадії нейтралізації по вується для виробництва комплексних азотовмісконтурі, причому кількість циркулюючого розчину них добрив або гранульованої нітрату амонію в підбирають з умов підтримки заданих режимів тегрануляторах з киплячим шаром [2. А.с. СРСР мператури і тиску стадії нейтралізації, відповідно №1372853, МКИ С 01 С 1/18, опуб. 30.11.84]. до способу нейтралізацію 50-56мас.% азотної кисНедоліком пристрою є зниження безпеки пролоти в потоці розчину теплоносія проводять у труцесу за рахунок установки усередині реактора бчастому реакторі під тиском 0,6-0,7МПа, наприкотла-утилізатора і введення в реактор паро аміаклад, 64-75мас.% розчину лугів нітрату амонію по чної суміші. замкнутому контурі: реактор-теплообмінникВідомий пристрій для одержання 64-65% розсепаратор-насос-реактор. Реактор містить вертичину нітрату амонію нейтралізацією 50% азотної кальний циліндричний корпус з торцевими кришкислоти, підігрітої до 50°С газоподібним аміаком з ками, технологічними штуцерами і теплообмінні температурою 60-80°С і тиском 0,3-0,4МПа при елементи, внутрішні реакційні труби, що розміщені атмосферному тиску, виконаний у виді вертикальуздовж і прикріплені до трубних дошок. У трубах ного циліндричного резервуара, що містить внутконцентрично встановлені центральні перфороварішню реакційну склянку, постачена в нижній часні трубки, заглушені на кінцях по ходу газового тині прямокутними вікнами і закритий зверху потоку, вхідну і вихідну камери, обмежені трубникришкою; пристрій для подачі аміаку постачено ми дошками і торцевими кришками, вхід реакційотворами, спрямованими нагору і встановлено них потоків у реакційні труби здійснюють через усередині склянки, трохи вище прямокутних вікон; центральні трубки (аміак) із вхідної камери і з розпристрій для подачі азотної кислоти постачено подільної камери (суміш розчину з кислотою), отворами, спрямованими вниз і установлено вище утвореною обичайкою, трубною дошкою реакційпристроїв подачі аміаку; гідравлічний затвор типу них трубок, реактор додатково постачений вузлом «склянка в склянці» з центральним патрубком, що змішання кислоти з розчином. [5. Патент РФ відводить, установлений поза центральною склян№2146653, опуб. 20.03.2000, бюл. №8]. кою у верхній його частині; сепаратор, з'єднаний з Недоліком є велика металоємність, зв'язана з патрубком гідрозатвора за межами апарата трохи необхідністю створення зовнішнього циркуляційновище реакційної склянки; штуцер для відводу сого контуру: насос-реактор-теплообмінниккової пари на кришці апарата [3. Е.Я.Мельников, сепаратор (вузол упарювання)-насос і технологічні Довідник азотчика, М., Хімія, 1969р., с.136] трубопроводи з запірною арматурою і недостатнє Недоліком пристрою є низький відсоток виковикористання тепла нейтралізації. ристання тепла реакції нейтралізації на розпарюВ основу винаходу поставлена задача більш вання одержуваного розчину нітрату амонію 64повного використання тепла реакції нейтралізації 65%. азотної кислоти газоподібним аміаком, одержання Близьким по розв'язуваній задачі є реактор гебільш концентрованого розчину нітрату амонію терогенного каталізу, що містить вертикальний (75% при 50% азотній кислоті), зниження металоциліндричний корпус з торцевими кришками, техємності і спрощення схеми в апаратурному виконологічними патрубками введення і відводу матенанні. ріальних потоків, внутрішні реакційні труби, розміПоставлена задача досягається тим, що в щені уздовж і прикріплені до верхніх і нижньої пристрої для одержання нітрату амонію, що міструбних дошок, концентрично встановлені центратить циліндричний корпус із днищем і штуцерами льні перфоровані по всій довжині трубки усередині для відводу розчину, виміру рівня і тиску, кришку зі реакційних трубок і заглушені на кінцях по ходу штуцером відводу сокової пари, відповідно до випотоку газу, вхідну і вихідну камери, розташовані, находу, усередині корпуса на деякій відстані від відповідно, над і під трубними дошками й обмежені днища змонтований вузол нейтралізації, що місторцевими кришками, простору між центральними тить два концентрично встановлені стакани, що і реакційними трубками заповнені частками тверсполучені між собою двома рядами отворів, у внудого каталізатора [4. А.С. СРСР № 1699584, трішньому стакані внизу у днища зовнішнього стаМКИВ01 8/06, опуб. 23.12.91, БИ №47] кана і вгорі у приєднувального фланця внутрішНедоліком реактора є низька концентрація нього стакана, угорі у внутрішньому стакані 5 76139 6 встановлений трубчастий реактор, виконаний у центру корпуса 1 за допомогою ребер 10 на днище виді ежектора зі штуцерами для підведення азот2 і сполучені між собою через отвори 11 і 12 у внуної кислоти і газоподібного аміаку, корпус якого трішньому стакані 9 угорі біля приєднувального постачений отворами для входу розчину в змішуфланця 13 і внизу у днища 14 зовнішнього стакана вальну камеру реактора, роздільну лійку, що вста8, у внутрішньому стакані зверху по центру встановлена без зазору до нижнього фланцевого з'єдновлений трубчастий реактор 15 у виді ежектора зі нання реактора і закріплена у внутрішньому штуцерами 16 і 17 для підведення газоподібного стакані, вузол упарювання розчину, що містить дві аміаку й азотної кислоти, причому корпус реактора глухі тарілки з переливними бортами, встановлені 15 постачений отворами 18 і 19 для входу в реакодна над іншої між корпусом пристрою і зовнішнім тор (ежектор) 15 циркулюючого розчину нітрату стаканом вузла, нейтралізації таким чином, що амонію в змішувальну камеру 20. Внутрішній стапереливний борт верхньої тарілки розташований кан 9 постачений конусною лійкою 21, яка устанопоблизу корпуса пристрою і на рівні осей верхніх влена без зазору стосовно фланцевого з'єднання отворів у внутрішньому стакані вузла нейтраліза22 реактора 15 і поділяє внутрішній стакан 9 на дві ції, а переливний борт нижньої тарілки - поблизу ізольовані порожнини 23 і 24, причому порожнина зовнішнього стакана вузла нейтралізації, при цьо24 у 2-3 рази менше порожнини 23. Пристрій посму, стакани вузла нейтралізації усередині і зовні тачений двома глухими тарілками 25 і 26 з перепостачені подовжніми ребрами. ливними бортами, що встановлені між зовнішнім В способі одержання нітрату амонію, здійснюстаканом 8 і корпусом 1 таким чином, що переливють нейтралізацію азотної кислоти газоподібним ний борт верхньої тарілки 25 розташований зовні аміаком під тиском і при нагріванні у потоці з розпоблизу корпуса 1 на рівні осі отворів 11 у внутрічином нітрату амонію шляхом внутрішньої примушньому стакані 9, а переливний борт нижньої тасової циркуляції вказаного розчину, упарюють розрілки 26 розташований поблизу зовнішнього стачин нітрату амонію за рахунок тепла нейтралізації кана 8, причому верхня тарілка 25 постачена та відводять одержаний продукт, відповідно до трьома патрубками 27 для перепуску сокової пари винаходу, процес здійснюють у пристрої за п.1, з нижньої тарілки 26 убік штуцера 7, а нижня причому азотну кислоту нейтралізують аміаком, трьома отворами 34 для видалення лугів при зущо подають у реактор під тиском 0,3-0,4МПа при пинці пристрою, сітчастою насадкою 28 для уловтемпературі 130-140°С, а упарювання розчину лювання тумана аміачної селітри, утвореного при проводять паралельно нейтралізації при розряскипанні розчину. Корпус 1 пристрою постачений дженні 0,003-0,004МПа. штуцером 29 для виміру розрідження і двома реУведення процесу примусової багаторазової монтними люками 30 і 31. Зовнішній і внутрішній циркуляції у вузлі нейтралізації з рівнобіжним поестакан 8 і 9 постачені подовжніми ребрами 32 усетапним упарюванням розчину на тарілках, дозворедині і зовні для поліпшення теплообміну між ляє одержати концентрований розчин нітрату аморозчином, укладеним у стаканах 8 і 9 і розпареним нію до 75%. розчином, що знаходиться в корпусі 1. Зовнішній Виконання склянок вузла нейтралізації з внутстакан 8 у центрі днища постачений отвором 33 рішніми і зовнішніми подовжніми ребрами, дозводля зливу розчину при зупинці виробництва. ляє поліпшити процес теплообміну між одержуваСпосіб одержання 75% розчину нітрату амонію ним розчином у вузлі нейтралізації, упареним нейтралізацією 50% азотної кислоти газоподібним розчином у вузлі нейтралізації і упареним розчиаміаком здійснюється таким чином: ном після тарілок. Спочатку через штуцер 17 подається 75% розУся сукупність пропонованих технологічних і чин нітрату амонію до трубчастого реактору 15 конструктивних рішень дозволяє забезпечити надоти, поки відбудеться заповнення стаканів 8 і 9 дійну роботу в оптимальному режимі й одержати до рівня осей отворів 11 у внутрішньому стакані 9 і 75% розчин нітрату амонію нейтралізацією 50% почнеться перелив розчину через борт верхньої азотної кислоти газоподібним аміаком і значно тарілки 25 на нижню тарілку 26, після чого в штузнизити енергетичні витрати на виробництво грацер 17 подають азотну кислоту, а в штуцер 16 нульованого нітрату амонію. газоподібний аміак під тиском 0,3-0,4МПа. ГазопоПропонований спосіб одержання 75% розчину дібний аміак, рухаючись з великою швидкістю чеазотних добрив і пристрій для його здійснення рез змішувальну камеру 20 вниз у нижню порожсхематично зображені на кресленнях. нину 23 внутрішнього стакану 9 засмоктує через На Фіг.1 поздовжній розріз у вертикальній отвори 18 і 19 розчин нітрату амонію з верхньої площині пристрою. порожнини 24, а через штуцер 16-50% азотну кисНа Фіг.2 поперечний розріз А-А по Фіг.1. лоту. У змішувальній камері 20 відбувається зміНа Фіг.3 збільшений вузол Μ трубчастого реашання розчину нітрату амонію й азотної кислоти ктора по Фіг.1. газоподібним аміаком з наступною нейтралізацією Пристрій одержання 75% розчину нітрату амой утворенням нового розчину аміачної селітри, що нію пояснюється Фіг.1. де представлении спосіб і рухається вниз до отворів 12, перетікає в стакан 8 (тонкою лінією з двома рисками і стрілками зазнаі рухається нагору, де розділяється на два потоки, чений шлях циркуляції одержуваного розчину). по одному з яких розчин попадає спочатку на верПристрій містить корпус 1 з конічним днищем 2 хню тарілку 25, де скипає, упарюється і далі на зі штуцером 3 для відводу одержуваного розчину, нижню тарілку 26, продовжуючи кипіти, упарюєтьштуцери 4 і 5 для виміру рівня в пристрої, конусну ся і потім переливається на рівень розчину в коркришку 6 зі штуцером 7 для відводу сокової пари, пусі 1 апарата, де також додатково упарюється і два стакана 8 і 9, концентрично встановлені по через штуцер 3 виводиться з пристрою на зовніш 7 76139 8 нє упарювання, другий потік через верхні отвори зони нейтралізації в реакторі 15 до виходу з при11 внутрішньої склянки 9 через отвори 18 і 19 реастрою через штуцер 3 підтримується в межах 135ктора 15-у змішувальну камеру 20 і процес повто110 C. рюється. Рушійною силою примусової циркуляції Таким чином, запропонований спосіб одеррозчину в стаканах 8 і 9 є кінетична енергія потоку жання нітрату амонію і конструкція пристрою для газоподібного аміаку під тиском 0,3-0,4МПа, що його здійснення дозволяє вести процес нейтралінадходить у реактор 1. зації азотної кислоти газоподібним аміаком з утвоУ результаті циркуляції розчину аміачної селіренням лугів аміачної селітри в досить безпечному три через реактор 15. стакан 9, стакан 8, стакан 9, режимі, тому що процес ведеться без тиску з приреактор 15 відбувається теплообмін за допомогою мусовою циркуляцією розчину аміачної селітри за ребер 32 між упареним розчином, розташованим у рахунок кінетичної енергії газоподібного аміаку, що корпусі 1 пристрою, який підігрівається, а циркунадходить у реактор і забезпечується надійний люючий розчин у стаканах 8 і 9 прохолоджується і теплообмін між циркулюючими й упареними лугатаким чином забезпечується більш безпечний ми, а також дозволяє знизити металомісткість і процес у трубчастому реакторі, крім того, трубчасспростити схему в апаратурному виконанні. тий реактор 15 обтікає зовні циркулюючим розчином. Температура розчину аміачної селітри від 9 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 76139 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601