Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот (ИТС 2-2022)

6.5 Перспективные технологии

Определяющее влияние на перспективы развития производств оказывают

технико-экономические факторы: производительность, расходные коэффициенты

сырья и энергоресурсов, ассортиментный ряд продукции и ее качество, поиск и за-

воевание рынков сбыта, что задает вектор развития производств минеральных

удобрений, определяемый следующими показателями:

- создание новых (модернизация существующих) универсальных технологиче-

ских схем с возможностью производства широкого ассортимента удобрений с мини-

мизацией времени перехода от одной марки к другой;

- увеличение производительности;

- снижение расходных коэффициентов сырья и энергоресурсов, комплексное

использование сырья;

- улучшение качества продукции;

- разработка и создание новых видов удобрений: с высокой добавленной сто-

имостью, специальные виды удобрений (бесхлорные, водорастворимые, удобрения

с микро - мезо элементами, с регуляторами роста и пестицидами, медленнодей-

ствующие удобрения и т. д.)

Модернизация и развитие технологий минеральных удобрений должны осу-

ществляться с учетом специфических свойств продуктов и полупродуктов, необхо-

димости упрощения управления, увеличения устойчивости процессов к воздей-

ствию внешних возмущений, сведения к минимуму вредных выбросов в окружаю-

щую среду, потерь сырья и продукции, обеспечения комплексной переработки сы-

рья и отходов, что особенно важно в связи с вовлечением в производство сырья

более низкого качества.

Немаловажную роль в оптимизации режимов должны сыграть автоматизиро-

ванные системы управления как отдельными процессами, так и линией в целом.

Особенно важны эти системы для интенсивных малоинерционных процессов, ста-

бильность которых зависит от большого числа часто меняющихся внешних возму-

щений.

Важную роль играет правильный выбор типа аппарата, максимально соот-

ветствующего проводимому в нем процессу. Только высоконадежный, легко обслу-

живаемый, эффективный аппарат способен удовлетворить современным требова-

ниям.

В настоящее время аппаратурное оформление большинства известных про-

цессов технологии удобрений определилось, и прогресс в этой области техники

пойдет, по-видимому, по пути модернизации существующего оборудования. Наме-

тились следующие основные направления их совершенствования:

- интенсификация перемешивания (разделения) в аппаратах;

- разработка коррозионно-эрозионноустойчивых материалов и конструкций,

предотвращающих контакт агрессивных сред с деталями аппаратов;

- создание и совершенствование агрегатов, в которых возможно проведение

ряда взаимосвязанных процессов, что исключает промежуточные передачи полу-

продуктов транспортными устройствами;

422

- приспособление аппаратов к конкретным процессам с учетом специфики их

совокупной работы в составе технологических линий (оптимизация режимов ведения

процессов, устранение адгезии, выпадения твердой фазы из жидкостей, пыле-газо-

выделения и т. п.).

Целесообразность использования того или иного аппарата с учетом его спе-

цифических достоинств и недостатков зависит от конкретных условий: качества сы-

рья, требуемых свойств продукта, единичной мощности линии, технической осна-

щенности производства. С целью выявления оптимальных конструкций и режимов,

обеспечивающих максимальный выход продукта требуемого качества при допусти-

мых затратах, в каждом случае необходима детальная расчетная и эксперимен-

тальная проверка эффективности выбранного аппарата.

Что касается общих тенденций в развитии аппаратуры, то они сводятся к сле-

дующему. Для смесителей твердых веществ, твердой и жидкой фаз перспектив-

ными представляются аппараты с высокооборотными роторами из эрозионно-

устойчивых материалов с эффективной очисткой корпуса от налипающего матери-

ала. Интенсификации перемешивания во многих процессах способствуют вибра-

ции корпуса или элементов, погруженных в слой материала.

Для смешения жидких и газообразных веществ, особенно вступающих в эк-

зотермическую реакцию, предпочтительно совершенствовать простые по устрой-

ству аппараты, в которых используются кинетическая энергия струи и тепло реак-

ции. Особенностью их работы является малая инерционность, а следовательно,

чувствительность к изменению расхода реагентов и их концентраций. Интенсифи-

кация этих аппаратов связана со стабилизацией соотношения исходных компонен-

тов, совершенствованием конструкции с целью предотвращения налипания мате-

риала на стенки и коррозии входного устройства.

Несмотря на некоторую громоздкость конструкции, по-прежнему перспек-

тивно применение вращающихся барабанов для осуществления ряда процессов и

их комбинаций. Барабаны обладают высокой пропускной способностью, универ-

сальностью, сравнительно легко обслуживаются и могут работать в широком диа-

пазоне изменения параметров. Интенсификация их работы связана с совершен-

ствованием внутренних устройств, увеличением коэффициента заполнения, эф-

фективной очисткой от налипающего материала.

Аппараты с псевдоожиженным слоем с усовершенствованными узлами

ввода и вывода продукта, методами введения тепла, конструкциями газораспреде-

лителя дают возможность эффективно проводить процессы нанесения пленки на

поверхность гранул, теплообменные процессы, разделение частиц по границе раз-

мера менее 1-0,5 мм. Более крупные частицы эффективнее классифицировать на

грохотах специальных конструкций.

Для процессов разделения веществ (фракционирование, абсорбция и пр.)

перспективны аппараты колонного типа как полые, так и с различной насадкой, ин-

тенсификация которых может быть обеспечена за счет увеличения скорости, реа-

гентов и совершенствования конструкций внутренних устройств.

Правильный выбор аппаратуры оказывает решающее влияние на эффектив-

ность работы технологической линии. Однако усовершенствование конструкций

423

не должно быть односторонним и направленным только на интенсификацию дан-

ного процесса. Следует также искать пути изменения технологии, чтобы полнее ис-

пользовать возможности аппаратуры. Только в одновременном совершенствова-

нии процессов и аппаратов с учетом их взаимодействия в технологической линии

залог прогресса современной туковой промышленности.

Примеры технологий, перспективность которых можно рассматривать с по-

зиций энергоэффективности, ресурсосбережения, экологической и экономической

целесообразности:

1) Использование вторичных ресурсов производства (шламы, шлаки, фосфо-

гипс, и т. д.).

Требуется внедрение транспортирующего, дозирующего и дробильного обо-

рудования для работы с влажными и липкими материалами

2) Использование вторичного пара (со стадий аммонизации или от производ-

ства серной кислоты) для подогрева теплоносителя (воздуха) при сушке;

3) Конверсионные методы получения удобрений:

а) конверсия фосфогипса в сульфат аммония и карбонат кальция;

б) получение сульфата аммония в результате конверсии фосфогипса,

кремнефтористоводородной кислоты и аммиака;

в) конверсия фосфогипса ии диаммонийфосфата с полученем удобрения,

содержащего фосфаты кальция/аммония и сульфат аммония;

г) конверсионные методы получения бесхлорных удобрений из хлори-

стого калия и др.

4) Использование менее ценного низкосортного фосфатного сырья.

5) Модернизация отдельных стадий/аппаратов технологического процесса:

внедрение емкостного преднейтрализатора с перемешивающим устройством (уве-

личение производительности, расширение ассортимента, уменьшение потерь ам-

миака).

6) Использование отходящих газов со стадии охлаждения удобрений на ста-

дии сушки.

7) Получение сульфата калия разложением хлористого калия серной кисло-

той с отделением и использованием абгазной соляной кислоты.

8) Разложение хлористого калия ЭФК с последующей сушкой и дегидрата-

цией фосфатной пульпы до получения метафосфата калия. Обазующаяся абгазная

соляная кислота поступает на разложение фосфатного сырья с последующим по-

лучением фосфорно-кальциевых и фосфорнокалийных удобрений.

9) Вовлечение в переработку доступного сырья, различных промышленных

отходов и вторичных продуктов.

В качестве нейтрализующих компонентов производства NPKS-удобрений

можно использовать такие отходы как:

- шлам от производства ТПФН, что позволит использовать содержащийся в

нем фосфор и сократить расход конверсионного мела;

- подгипсовые пески, полученные при нейтрализации кислых сточных вод из-

вестью, содержащие фосфор в усвояемой форме.

10) Использование различных отходов для получения удобрений с микроэле-

ментами:

424

а) использование отработанных катализаторов ГИАП-10-2, оксид цинка -

отход от производства химволокна; отработанную поглотительную массу и др., в

качестве цинксодержащего сырья;

б) в качестве медьсодержащей добавки: отработанный катализатор син-

теза метанола, оксид меди - отход медеплавильных печей; медно-магниевый ка-

тализатор - отход производства капролактама;

в) в качестве молибдесодержащей добавки - отходы электроламповых

заводов.

11) Органоминеральные удобрения с использованием в качестве органиче-

ской составляющей торфа, навоза, лигнина, птичьего помета, сапропеля и т. д.

12) Бессушковая технология получения сульфата аммония/

13) Технология получения МАФ, ДАФ, NPK с максимальным использованием

тепла химической реакции.

14) Увеличение производительности схемы с АГ - СБ путем модернизации

ее до схемы АГ - БГС.

15) Получение сульфата аммония из сырья собственного производства (ам-

миака и серной кислоты) по следующим технологиям:

а) получение гранулированного сульфата аммония по схеме с барабан-

ным гранулятором;

б) получение сульфата аммония из серной кислоты и аммиака по схеме с

нейтрализатором - кристаллизатором;

в) производство сульфата аммония по схеме с компактированием.

6.5.1 Технология гранулированного сульфата аммония.

В настоящее время в России выпуск гранулированного сульфата аммония

осуществляется только методом прессования на предприятиях по производству ка-

пролактама. Разработаны исходные данные для внедрения технологии на БФ АО

«Апатит».

Технология производства гранулированного сульфата аммония основана на

нейтрализации серной кислоты аммиаком с последующей сушкой и гранулирова-

нием продукта. Принципиальная схема производства гранулированного сульфата

аммония приведена на рисунке 6.60.

Процесс состоит из следующих стадий:

1. Прием серной кислоты, аммиака и технологических добавок.

2. Введение добавки для улучшения гранулирования и снижения коррозион-

ной активности.

3. Двухстадийная нейтрализации серной кислоты аммиаком:

- на первой стадии в преднейтрализаторе (ПН) емкостного типа с перемеши-

вающим устройством, на второй стадии в трубчатых реакторах.

5. Получение топочных газов, сушка и гранулирование сульфата аммония в

БГС.

6. Классификация высушенных гранул и дробление крупной фракции.

425

7. Охлаждение готового продукта в аппарате «кипящего слоя» (КС). При

необходимости есть возможность применения для дополнительного охлаждения

аппарата кондуктивного типа.

8. Кондиционирование продукта и транспортировка готового продукта на

склад.

9. Очистка отходящих газов.

Предварительно в абсорбционную жидкость со стадии очистки газов или сер-

ную кислоту вводят добавки для улучшения гранулируемости сульфата аммония и

снижения коррозионного воздействия сред на оборудование.

Жидкий или газообразный аммиак, серная кислота и абсорбционная жид-

кость поступает в преднейтрализатор (ПН), оборудованный перемешивающим

устройством. Нейтрализация в ПН осуществляется при до определенного мольного

отношения NH3: H2SO4. Полученная пульпа поступает на вторую стадию нейтрали-

зации в трубчатые реакторы (ТР), где происходит донейтрализация пульпы аммиа-

ком.

Из ТР пульпа распыливается в барабанный гранулятор-сушилку (БГС), где

происходит грануляция сульфата аммония и сушка полученных гранул топочными

газами.

Высушенный продукт проходит классификацию на грохотах. Мелкая и раз-

дробленная крупная фракции возвращаются в БГС в качестве ретура. Товарная

фракция поступает на охлаждение в аппарат «кипящего слоя» и, при необходимо-

сти, в кондуктивный охладитель. Охлаждённый продукт проходит обработку конди-

ционирующей жидкостью и подается на склад.

Основными загрязняющими компонентами в отходящих газах являются ам-

миак и пыль сульфата аммония.

Отходящие газы, содержащие аммиак (от преднейтрализатора и БГС), очи-

щаются в системе абсорбции.

Запыленный воздух от стадии классификации, охлаждения, кондициониро-

вания, фасовки и отгрузки может осуществляться как с использованием систем

«мокрой очистки», так и в фильтрах.

Характеристики процесса:

1) Производительность по готовому продукту - 25-50 т/ч.

2) Твердые и жидкие отходы отсутствуют.

3) Содержание вредных веществ в газовых выбросах:

- аммиак: от ПН и аспирации - не более 100 мг/нм³, от БГС - не более 100

мг/нм³;

- пыль сульфата аммония: от ПН и аспирации - не более 100 мг/нм³, от БГС

- не более 100 мг/нм³, от КС и кондуктивного охладителя - 60 мг/нм³.

4) Объемы газов: от БГС 120 тыс. м³/ч (70 0С), от ПН 70 тыс. м³/ч (70 ⁰С), от

холодильников КС - 50 тыс. м³/ч (70 ⁰С), от стадии кондиционирования - 20 тыс.

м³/ч (30 ⁰С).

5) Выбросы: аммиака - 4,2 г/с, пыли - 5,2 г/с.

Ключевое оборудование

426

6.5.2 Технология водорастворимого МАФ

Процесс получения МАФ водорастворимого основан на очистке экстракцион-

ной фосфорной кислоты методом химического осаждения примесей. В первую оче-

редь проводится очистка от избытка сульфатной серы путем осаждения в виде

сульфата кальция и его отделения фильтрацией. Затем основная часть примесей

выделяется в виде осадка в процессе нейтрализации ЭФК аммиаком и при выдер-

живании полученной пульпы. Следующая стадия заключается в отделении осадка

путем фильтрации. Осадок далее направляется в производство гранулированных

удобрений. Очищенный раствор поступает на упаривание и кристаллизацию. Кри-

сталлы МАФ отделяются путем центрифугирования и направляются на растворе-

ние. Полученный раствор подвергается тонкой очистке от взвесей. Далее раствор

поступает на стадию упаривания. Упаренный раствор подается на кристаллизацию.

Кристаллы МАФ отделяются путем центрифугирования и направляются на сушку и

охлаждение. Полученные кристаллы затаривают в «биг бэги» или мешки.

При реализации технологии водорастворимого МАФ достигаются следующие

экологические преимущества:

- отсутствие жидких и твердых отходов. Все образующиеся побочные про-

дукты перерабатываются в гранулированный МАФ;

- низкие удельные выбросы с отходящими газами. Содержание вредных ве-

ществ в газовых выбросах: аммиак - 100 мг/нм³, фтор - 10 мг/нм³, пыль - 100

мг/нм³. Выбросы: аммиака - 1,55 г/с, фтора - 0,155 г/с, пыли - 1,55 г/с. Общее

количество отходящих газов - 55714 нм³/ч (70000 м3/ч, 70^оС);

- в результате применения водорастворимого МАФ в сельском хозяйстве сни-

жается нагрузка на окружающую среду, которая может быть обусловлена вымыва-

нием удобрений из почвы в водоемы.

Экономические преимущества производства водорастворимого МАФ:

- улучшенные потребительские свойства (отсутствие нерастворимого

остатка, 100 % растворимость в воде);

- низкие удельные энергетические затраты;

- более эффективное использование питательных веществ по сравнению с

традиционными видами удобрений;

- возможность реализации не только в качестве удобрения, но и в качестве

подкормки в животноводстве для обогащения питания жвачных животных элемен-

тами фосфора и азота. Кроме сельского хозяйства МАФ технический водораство-

римый находит применение в металлической, электро-технической, спичечной и

других отраслях промышленности, а также в противопожарном деле, фотографии

и медицине.

Ключевое оборудование технологии водорастворимого МАФ:

1) ленточный вакуум-фильтр;

2) пресс-фильтры;

3) вакуум-выпарной аппарат;

4) вакуум-выпарной кристаллизатор;

5) вакуумный кристаллизатор DTB (Draft tube baffle) или с принудительной

циркуляцией;

429

6.5.3 Технология гранулированных NPK-удобрений увеличенной

единичной мощности

Процесс производства гранулированных NPK-удобрений увеличенной произ-

водительности основан на двухстадийной нейтрализации смеси азотной (или сер-

ной) и фосфорной кислот (схема ПН-ТР) с последующим гранулированием и суш-

кой по схеме АГ-СБ. В кислотную смесь (частично аммонизированная ЭФК - аб-

сорбционная жидкость) предусмотрено предварительное введение магнийсодер-

жащей добавки и, при необходимости, твердых микроэлементов. Нейтрализация

смеси ЭФК, азотной (или серной) кислоты и абсорбционной жидкости осуществля-

ется жидким аммиаком в преднейтрализаторе (ПН) емкостного типа с перемешива-

ющим устройством. В трубчатых реакторах осуществляется нейтрализация смеси

ЭФК, серной кислоты и абсорбционной жидкости жидким аммиаком. Доаммониза-

ция и гранулирование удобрений происходит в аммонизаторе-грануляторе (АГ),

куда также поступают хлористый калий, сульфат аммония и ретур. Полученная

шихта направляется на сушку в сушильный барабан (СБ). Далее происходит рассев

высушенных гранул и дробление крупной фракции. Товарную фракцию охлаждают

последовательно, сначала в аппарате «кипящего слоя» (КС), затем в аппарате кон-

дуктивного типа. Далее готовый продукт кондиционируют и направляют на склад.

Системы абсорбции в производстве NPK по схеме АГ - СБ.

Устанавливаются две системы абсорбции: одна от аммонизатора-грануля-

тора (АГ) и преднейтрализатора (ПН), вторая от сушильного барабана (СБ), холо-

дильника КС и аспирации.

Выбросы в атмосферу после систем абсорбции.

1. Концентрация аммиака в газе после системы абсорбции АГ и ПН составит

не более 100 мг/нм³.

2. Концентрация аммиака в газе после системы абсорбции СБ, КС и аспира-

ции составит не более 50 мг/нм³.

3. Концентрация фтора в газе после системы абсорбции АГ и ПН составит не

более 20 мг/нм³.

4. Концентрация фтора в газе после системы абсорбции СБ, КС и аспирации

составит не более 10 мг/нм³.

5. Концентрация пыли в газе после системы абсорбции АГ и ПН составит не

более 100 мг/нм³.

6. Концентрация фтора в газе после системы абсорбции СБ, КС и аспирации

составит не более 100 мг/нм³.

Экономические преимущества производства нитратсодержащих NPK-удобрений:

- возможность переработки части ЭФК в неупаренном виде;

- большая единичная мощность;

- высокая производительность узла нейтрализации и стабильная работа системы в

целом;

- возможность ввода в удобрения нитратного азота через жидкую фазу (выпуск

«ровных» марок 15-15-15; 20-20-(14);

- благоприятные условия для гранулирования за счет увеличения количества

пульпы в АГ (увеличение Ж:Т);

432

6.5.4 Технология гранулированных нитратсодержащих NPK-удобрений

на основе нейтрализации смеси азотной и фосфорной кислот с

последующим гранулированием и сушкой по схеме АГ-СБ.

Процесс производства гранулированных нитратсодержащих NPK-удобрений

основан на нейтрализации смеси азотной и фосфорной кислот с последующим гра-

нулированием и сушкой по схеме АГ-СБ. В кислотную смесь (частично аммонизи-

рованная ЭФК - абсорбционная жидкость) предусмотрено предварительное вве-

дение магнийсодержащей добавки и, при необходимости, твердых микроэлемен-

тов. Нейтрализация смеси ЭФК, азотной кислоты и абсорбционной жидкости осу-

ществляется газообразным аммиаком в преднейтрализаторе (ПН) емкостного типа

с перемешивающим устройством. Предусмотрено смешивание пульпы на основе

нитрата аммония и фосфатов аммония с хлористым калием в баковом смесителе.

В трубчатых реакторах осуществляется нейтрализация смеси ЭФК, серной кислоты

и абсорбционной жидкости жидким аммиаком. Доаммонизация и гранулирование

удобрений происходит в аммонизаторе-грануляторе (АГ), куда также поступают

хлористый калий, сульфат аммония и ретур. Полученная шихта направляется на

сушку в сушильный барабан (СБ). Далее происходит рассев высушенных гранул и

дробление крупной фракции. Товарную фракцию охлаждают в аппарате «кипящего

слоя» (КС). При необходимости есть возможность применения для дополнитель-

ного охлаждения аппарата кондуктивного типа. Далее готовый продукт кондицио-

нируют и направляют на склад.

При реализации технологии нитратсодержащих NPK-удобрений достигаются

следующие экологические преимущества:

- отсутствие жидких и твердых отходов;

- низкие удельные выбросы с отходящими газами. Содержание вредных ве-

ществ в газовых выбросах: аммиак - 100 мг/нм³(от ПН и АГ), 80 мг/нм³ (от СБ);

фтор - 20 мг/нм³(от ПН и АГ), 20 мг/нм³(от СБ); пыль - 100 мг/нм³ (от ПН и АГ),

100 мг/нм³ (от СБ), 100 мг/нм³ (от систем аспирации). Выбросы: аммиака - 9,171

г/с, фтора - 1,834 г/с, пыли - 10,14 г/с. Общее количество отходящих газов -

82700 нм³/ч (110000 м³/ч, 90^оС) (от ПН и АГ), 247480 нм³/ч (320000 м³/ч, 80 ⁰С) (от

СБ), 17450 нм³/ч (20000 м³/ч, 40^оС) (от систем аспирации).

Экономические преимущества производства нитратсодержащих NPK-удоб-

рений:

- большая единичная мощность;

- низкие удельные энергетические затраты;

- эффективное использование тепла нейтрализации, за счет чего исключен

узел плава аммиачной селитры;

- повышенная взрыво- и пожаробезопасность;

- снижение удельного расхода азотной кислоты;

-уменьшение себестоимости удобрений;

- улучшение физико-химических свойств удобрений;

- возможность получения широкого ассортимента NP, NPS, NPK и NPKS

удобрений (гибкая технология).

435

6.5.5 Технология гранулированного ДАФ увеличенной единичной

мощности

Процесс производства, гранулированного ДАФ основан на реакции нейтра-

лизации экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) аммиаком.

Процесс состоит из следующих стадий:

1. Прием и распределение основного сырья и технологических добавок.

2. Частичная нейтрализация газообразным аммиаком смеси фосфорной кис-

лоты, серной кислоты и абсорбционной жидкости в нейтрализаторе-испарителе

(преднейтрализатор) емкостного типа с перемешивающим устройством.

3. Доаммонизация фосфатно-аммиачной пульпы газообразным аммиаком до

МО 1,6-1,8 моль/моль, в смесителе-нейтрализаторе (трубчатый реактор).

4. Гранулирование удобрений ДАФ в аппарате барабанный гранулятор-сушилка

(БГС).

5. Рассев высушенных гранул и дробление крупной фракции.

6. Охлаждение готового продукта в аппарате «кипящего слоя» (КС). При необ-

ходимости есть возможность применения для дополнительного охлаждения аппа-

рата кондуктивного типа.

7. Кондиционирование продукта и транспортировка готового продукта на склад.

8. Очистка отходящих газов.

8.1. Система абсорбции после БГС включает в себя абсорбер «Вентури» с

брызгоуловителем (первая ступень абсорбции), абсорбер «Вентури» и абсорбер

АПС (вторая и третья ступени абсорбции). Производительность по газу 130000-

160000 м³/ч, (101983-125517 нм³/ч 75 ⁰С).

8.2. Система абсорбции после холодильника КС и аспирации включает в себя

абсорбер «Вентури» (первая ступень абсорбции) и двухступенчатый абсорбер АПС

(вторая и третья ступени абсорбции). Производительность по газу 130000-150000

м³/ч (103470-119388 нм³/ч 70 ⁰С).

9. Характеристики: Производительность по готовому продукту - 55 т/ч ДАФ.

Твердые и жидкие отходы отсутствуют.

Содержание вредных веществ в газовых выбросах:

 аммиак не более 100 мг/нм³(от БГС), не более 50 мг/нм³ (от КС и аспирации);

 фтор - не более 20 мг/нм³ (от БГС), не более 10 мг/нм³ (от КС и аспирации);

 пыль - 100 мг/нм³ (от БГС), 100 мг/нм³ (от КС и аспирации).

Выбросы после БГС: аммиака - 3,48 г/с, фтора - 0,663 г/с, пыли - 3,48 г/с.

Выбросы после КС и аспирации: аммиака - 1,66 г/с, фтора - 0,332 г/с, пыли -

3,32 г/с.

Ключевое оборудование технологии получения, гранулированного ДАФ:

1) нейтрализатор-испаритель (преднейтрализатор);

2) трубчатый реактор;

3) барабанный гранулятор-сушилка (БГС);

4) топочно-горелочное устройство;

5) грохот;

6) аппарат «кипящего слоя» (КС);

438

6.5.6 Технология жидких комплексных удобрений (ЖКУ) увеличенной

единичной мощности.

Процесс производства, жидких комплексных удобрений (ЖКУ) марки 11:37 с

микроэлементами состоит из следующих стадий:

1. Прием и распределение основного сырья и технологических добавок.

2. Упаривание экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) в выпарном контуре.

3. Нейтрализация газообразным аммиаком упаренной фосфорной кислоты в

трубчатом реакторе (ТР).

4. Донейтрализация плава аммиаком до pH=6-7 и разбавление полученного

плава водой до требуемой марки в баке-донейтрализаторе (БД).

5. Охлаждение ЖКУ в пластинчатых теплообменниках.

6. Смешение ЖКУ с микроэлементами в различной форме (сухие, жидкие).

7. Перекачка готового продукта на склад.

8. Характеристики: Производительность по готовому продукту - 30 т/ч ЖКУ

марки 11:37.

Твердые и жидкие отходы отсутствуют.

Содержание вредных веществ в газовых выбросах:

 аммиак не более 100 мг/нм³(от ТР и БД),

 фтор - не более 20 мг/нм³ (от ТР и БД),

Выбросы от ТР и БД: аммиака - 0,025 г/с, фтора - 0,003 г/с.

Объем выбросов: 600 нм³/ч

Ключевое оборудование технологии получения ЖКУ с микроэлементами:

1. Вакуум-выпарная установка, в составе трубчатого теплообменника, циркуля-

ционного насоса и сепаратора;

2. Трубчатый реактор;

3. Пластинчатый теплообменник.

440

6.5.7 Технология МАФ увеличенной единичной мощности.

Процесс производства, гранулированного МАФ основан на реакции нейтра-

лизации экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) аммиаком.

Процесс состоит из следующих стадий:

1. Прием и распределение основного сырья и технологических добавок.

2. Частичная нейтрализация газообразным аммиаком смеси фосфорной кис-

лоты, серной кислоты и абсорбционной жидкости в нейтрализаторе-испарителе

(преднейтрализатор) емкостного типа с перемешивающим устройством до МО 0,7-

0,8 моль/моль. Или нейтрализация газообразным аммиаком смеси фосфорной кис-

лоты, серной кислоты и абсорбционной жидкости в нейтрализаторе-испарителе

(преднейтрализатор) емкостного типа с перемешивающим устройством до МО 1,3-

1,4 моль/моль.

3. Доаммонизация фосфатно-аммиачной пульпы газообразным аммиаком до

МО 1,0-1,2 моль/моль, в смесителе-нейтрализаторе (трубчатый реактор). Или раз-

бавление фосфатно-аммиачной пульпы газообразным аммиаком до МО 1,0-1,2

моль/моль, в смесителе-нейтрализаторе (трубчатый реактор).

4. Гранулирование удобрений МАФ в аппарате барабанный гранулятор-су-

шилка (БГС).

5. Рассев высушенных гранул и дробление крупной фракции.

6. Охлаждение готового продукта в аппарате «кипящего слоя» (КС). При

необходимости есть возможность применения для дополнительного охлаждения

аппарата кондуктивного типа.

7. Кондиционирование продукта и транспортировка готового продукта на

склад

8. Очистка отходящих газов.

8.1. Система абсорбции после БГС включает в себя абсорбер «Вентури»

(первая ступень абсорбции) и двухступенчатый абсорбер АПС (вторая и третья сту-

пени абсорбции). Производительность по газу 150000-180000 м³/ч, (117673-141207

нм³/ч 75 ⁰С).

8.2. Система абсорбции после холодильника КС и аспирации включает в себя

абсорбер «Вентури» (первая ступень абсорбции) и двухступенчатый абсорбер АПС

(вторая и третья ступени абсорбции). Производительность по газу 100000-130000

м³/ч (79592-103469 нм³/ч 70 ⁰С).

9. Характеристики: производительность по готовому продукту - 65 т/ч МАФ.

Твердые и жидкие отходы отсутствуют.

Содержание вредных веществ в газовых выбросах:

 аммиак не более 100 мг/нм³(от БГС), не более 50 мг/нм³ (от КС и аспирации);

 фтор - не более 20 мг/нм³ (от БГС), не более 10 мг/нм³ (от КС и аспирации);

 пыль - 100 мг/нм³ (от БГС), 100 мг/нм³ (от КС и аспирации).

Выбросы после БГС: аммиака - 3,92 г/с, фтора - 0,784 г/с, пыли - 3,92 г/с.

Выбросы после КС и аспирации: аммиака - 1,44 г/с, фтора - 0,287 г/с, пыли -

2,87 г/с.

Ключевое оборудование технологии получения, гранулированного МАФ:

1. Нейтрализатор-испаритель (преднейтрализатор);

442

6.5.8 Перспективные технологии производства сульфата аммония

6.5.8.1. Получение раствора сульфата аммония при совместной пере-

работке фосфогипса и кремнефтористоводородной кислоты

В настоящее время одной из перспективных технологий получения сульфата

аммония является процесс совместной переработки побочных продуктов производ-

ства экстракционной фосфорной кислоты - фосфогипса и кремнефтористоводо-

родной кислоты (КФВК) с получением раствора сульфата аммония и фтористого

шлама.

Технология отработана в лабораторном масштабе (в периодическом и непре-

рывном режимах) при использовании в качестве исходных реагентов продуктов

сернокислотной переработки хибинского апатитового концентрата - дигидратного

фосфогипса и КФВК.

Основными стадиями процесса получения раствора сульфата аммония явля-

ются:

1) Прием и хранение фосфогипса, аммиачной воды, кремнефтористоводород-

ной и серной кислот.

2) Смешение фосфогипса с аммиачной водой и оборотным раствором суль-

фата аммония (промывным фильтратом).

3) Нейтрализация кремнефтористоводородной кислоты содержащимся в

пульпе фосфогипса водным раствором аммиака с получением раствора сульфата

аммония, кристаллизацией фторида кальция, осаждением кремнегеля.

4) Фильтрация - разделение реакционной пульпы на вакуум-фильтрах с мно-

гократной противоточной промывкой осадка.

5) Нейтрализация продукционного раствора сульфата аммония серной кисло-

той.

6) Хранение нейтрализованного раствора сульфата аммония.

7) Хранение фтористого шлама.

8) Абсорбционная очистка образующихся в процессе производства аммиак со-

держащих газов перед выбросом в атмосферу.

Схема получения раствора сульфата аммония с указанием стадий технологи-

ческого процесса представлена на рисунке 6.67.

445

Прием и

Прием

Прием серной

хр

анение сырья

аммиачной воды

д/г фосфогипса

КФВК

воды

кислоты

Репульпация

NH3

В атмосферу

фосфогипса

Нейтрализация

NH3

КФВК

КФ

ВК

Абсорбция

аммиака

8. Очистка

NH3

Фильтрование

отходящих га-

Продукционный фильтрат

реакц. пульпы

Фильтрация

NH3

Промывной

Промывка

фтористого шлама

Нейтрализация р-ра

фильтрат

сульфата аммония

Нейтрализация р-

ра сульф. аммония

Хранение р-ра

сульфата аммония

Хранение р-ра

В производство NS, NPS,

сульфата аммония

NPS+S, NPKS- удобрений

Хранение

фтористого шлама

В производство цемента

Хранение

фтористого шлама

Рисунок 6.67 - Схема получения раствора сульфата аммония из фосфогипса и КФВК

В основе процесса получения раствора сульфата аммония лежит нейтрализация

кремнефтористоводородной кислоты аммиачной водой до pH = 8÷9 ед. без промежуточ-

ного отделения образующегося кремнегеля в присутствии фосфогипса для осаждения

F^-.

На первой стадии дигидратный фосфогипс текущей выработки (возможно также

использование отвального фосфогипса) репульпируется в промывном растворе суль-

фата аммония и аммиачной воде, при этом нейтрализуется фосфорная кислота, содер-

жащаяся в фосфогипсе.

CaSO4·2H2O + H3PO4 + 2NH3 ↔ CaHPO4 + (NH4)2SO4 + 2H2O

CaSO4·2H2O + 2CaHPO4 + 2NH3 ↔ Ca3(PO4)2 + (NH4)2SO4 + 2H2O

На второй стадии осуществляется нейтрализация кремнефтористоводородной

кислоты содержащимся в пульпе фосфогипса растворенным аммиаком с образованием

раствора кремнефторида аммония, который при pH = 8÷9 ед. гидролизуется с образова-

нием раствора фторида аммония и диоксида кремния.

H2SiF6 + 2NH3 ↔ (NH4)2SiF6 +117,11 кДж/моль

(NH4)2SiF6 + 4NH3 + 2H2O ↔ 6NH4F + SiO2 +120,24 кДж/моль

Образующийся диоксид кремния осаждается в виде кремнегеля, а фторид аммония вза-

имодействует с гипсом, основным компонентом фосфогипса, с образованием фторида

кальция выделяющегося в осадок и раствора сульфата аммония.

CaSO4·2H2O + 2NH4F ↔ CaF2 + (NH4)2SO4 + 2H2O +13,28 кДж/моль

Суммарно взаимодействие компонентов выражается в виде реакции:

H2SiF6 + 3CaSO4·2H2O + 6NH3 ↔ 3CaF2 + SiO2 + 3(NH4)2SO4 + 4H2O +277,19

кДж/моль

Для полноты протекания реакции и получения раствора сульфата аммония с со-

держанием F^- <100 мг/л процесс ведут при подаче избытка фосфогипса сверх стехио-

метрии (норма расхода - 120÷130 % отн.) при времени взаимодействия реакционной

смеси - 1÷2 ч. Концентрация продукционного раствора сульфата аммония определя-

ется главным образом двумя факторами: содержанием влаги в фосфогипсе и концен-

трацией КФВК.

Реакционная пульпа подается на разделение фаз на ленточные вакуум-фильтры.

Промывка фтористого шлама - противоточная, 3-х кратная. Продукционный раствор

сульфата аммония направляется на нейтрализацию серной кислотой до pH = 4,5÷5 и

далее в производство удобрений. Промывной фильтрат направляется в реакционный

узел на репульпацию фосфогипса. Отмытый от сульфата аммония фтористый шлам вы-

возится на площадку для складирования.

Газы, выделяющиеся от баковой аппаратуры и фильтровального оборудования,

проходят очистку от аммиака в абсорбере. Поглощение аммиака осуществляется серно-

кислым раствором сульфата аммония.

Разработанная технология позволяет перерабатывать растворы кремнефтори-

стоводородной кислоты в широком диапазоне концентраций (8÷22 % мас. H2SiF6). При

использовании концентрированных растворов КФВК (20÷22 % мас. H2SiF6) и нормы рас-

хода дигидратного фосфогипса 120 % отн. возможно получение растворов сульфата ам-

мония с содержанием >20 % мас. (NH4)2SO4.

Отмытый фтористый шлам представляет собой смесь фторида кальция, кремне-

геля и не вступившего в реакцию фосфогипса. Получаемый фтористый шлам может

447

найти применение в цементной промышленности - в качестве флюса для снижения

температуры обжига клинкерной смеси и повышения качества цемента.

При реализации процесса совместной переработки фосфогипса и кремнефтори-

стоводородной кислоты с получением раствора сульфата аммония достигаются следу-

ющие экологические преимущества:

1. Экономия извести.

Экономия потребления извести на предприятиях по производству фосфорсо-

держащих удобрений достигается за счет сокращения дебалансовых объемов КФВК

направляемых на нейтрализацию известковым молоком.

2. Экономия серной кислоты.

В производстве гранулированного и кристаллического сульфата аммония из ам-

миака и серной кислоты, а также в производствах NPS- и NPKS-удобрений представля-

ется возможным замена части используемой серной кислоты на раствор сульфата ам-

мония.

3. Снижение затрат на транспортировку и размещение отходов.

Уменьшение количества фосфогипса направляемого в отвал за счет вовлечения

в производство товарной продукции - раствора сульфата аммония.

448

6.5.9 Получение высокоэффективных удобрений с регулируемым

поступлением питательных веществ в почву.

Одним из перспективных направлений повышения эффективности применения

минеральных удобрений является использование удобрений с регулируемым поступле-

нием питательных веществ в почву. Производство данных удобрений основано на нане-

сении покрытия на поверхность гранул для обеспечения заданного времени растворе-

ния в почве. При этом достигаемая эффективность применения на 30-50 % выше по

сравнению со стандартными удобрениями за счет снижения потерь питательных ве-

ществ в результате вымывания.

Одним из вариантов технологии получения удобрений с регулируемым поступле-

нием питательных веществ в почву является использование в качестве полимера для

покрытия гранул - полиуретана, который образуется при смешении 4,4-дифенилметан-

диизоцианата с многоатомными спиртами (полиолами) органического происхождения

[144, 145]. Нанесение покрытия производится во вращающемся барабане.

Компоненты покрытия распыляются на слой материала через форсунки, располо-

женные по всей длине барабана, и реагируют на поверхности гранул с образованием

полиуретана.

Толщина покрытия зависит от времени пребывания гранул в барабане и изменя-

ется путем регулирования скорости его вращения.

Перед нанесением покрытия гранулы разогреваются паром до температуры 70-

80°С, а после нанесения покрытия охлаждаются водой до температуры 40-50°С в пла-

стинчатых теплообменниках. Необходимая скорость растворения продуктов может до-

стигаться за счет смешения удобрений с различной толщиной покрытия, а также добав-

ления в смесь удобрений без покрытия.

Стадии технологического процесса:

1. Прием и хранение сырья (гранулированных удобрений и компонентов покрытия)

2. Контрольная классификация удобрения

3. Нагрев гранул

4. Обработка гранул реагентами с получением покрытия

5. Охлаждение покрытых гранул

6. Хранение готовой продукции

Раздел 7. Производство аммиачной селитры, известково-

аммиачной селитры, аммиачной воды

7.1 Производство аммиачной селитры

Технологические схемы и аппаратурное оформление производств аммиачной се-

литры отличаются многообразием, особенно в странах ЕС, втором крупном ее произво-

дителе. Основой всех этих технологий является одна базовая: нейтрализация азотной

кислоты газообразным аммиаком с получением раствора нитрата аммония по реакции:

HNO3 + NH3 = NH4NO3; концентрирование этого раствора до состояния плава; гранули-

рование плава; охлаждение гранул до температуры 30 ÷ 45 °C.

449

Получение гранул в башнях разбрызгиванием плава в поток охлаждающего атмо-

сферного воздуха требует доведения концентрации плава до 99,7 % NH4NO3. В Европе

он получил название «приллирование» в отличие от метода получения гранул во вра-

щающихся барабанах, именуемого «гранулирование». Преимущество этого метода за-

ключается в получении более твердых гранул и выброс в атмосферу меньшего количе-

ства воздуха, что облегчает его очистку.

В СССР сооружались производства амиачной селитры исключительно с гранули-

рованием плава в башнях. При массовом строительстве агрегатов, требующих суще-

ственно меньших капиталовложений, этот метод был вне конкуренции. При сооружении

ныне действующих крупнотоннажных агрегатов экологическому фактору - снижению

содержания аммиака и аэрозольных частиц нитрата аммония, а также сточных вод в

виде загрязненного конденсата сокового пара, по сравнению с предыдущими производ-

ствами АС-60, - уделялось особое внимание. Это нашло отображение в выборе техно-

логии:

- с применением азотной кислоты, имеющей концентрацию 58-60 % HNO3. Это

обеспечивало повышение концентрации раствора АС при нейтрализации кислоты и рез-

кое снижение образования сокового пара, что позволило отказаться от его использования

и упарки этого раствора с получением загрязненного конденсата, требовавшего, в свою

очередь, дорогостоящей очистки перед использованием конденсата или его сбросом в

водоемы;

- с применением очистки выброса воздуха из гранбашни в смеси с соковым паром

от примесей аммиака и нитрата аммония путем их поглощения слабым подкисленным

раствором аммиачной селитры.

Первые крупнотоннажные агрегаты с указанной природоохранной технологией но-

сят индекс АС-67. В последующей серии крупнотоннажных агрегатов АС-72 степень

очистки выхлопа в атмосферу была повышена путем введения 2^ой ступени очистки па-

ровоздушной смеси методом улавливания аэрозольных частиц нитрата аммония нетка-

ными фильтрующими пакетами из ультратонких волокон.

В дальнейшем показатели действенности фильтрации повышались, что позво-

лило интенсифицировать агрегат АС-72, сооруженный в г. Димитровград, Болгария, на

30-40 % выше проектной мощности, закрыть старое производство амселитры без сни-

жения выработки аммиачной селитры без нарушения норм ЕС, в который вошла Болга-

рия.

В настоящее время этот опыт внедряется на предприятиях в России. На ряде

предприятий агрегаты АС-72 и модернизированные АС-72 М эксплуатируются с превы-

шением проектной мощности на 14-20 % без нарушения установленных норм выброса

в атмосферу NH3 и NH4NO3 и без постоянных сточных вод.

Эффективность других мероприятий, связанных с повышением качества продук-

ции (применением магнезиальной добавки, грануляторов с улучшенной конструкцией,

обработка гранул антислеживающими жидкостями) подтверждается отсутствием рекла-

маций и от зарубежных покупателей аммиачной селитры.

В настоящее время АС производится в основном в крупнотоннажных однотипных

агрегатах АС-72 и АС-72 М, АС-67 с проектной мощностью 450 тыс. т/год, разработанных

в 1967-1972 годах и сооруженных в 1970-1980-х годах. Небольшая доля АС вырабаты-

вается в сохранившихся производствах, которые сооружались в

1960 - начале

1970-х годов (далее - индекс АС-60). Основная масса производств АС сосредоточена

450

в Европейской части Российской Федерации, небольшая доля - в Сибири. Разработан-

ные в 80^х годах проекты сооружения ряда производств АС в Сибири не осуществлены.

Все российские производства АС непрерывно эксплуатировались в годы пере-

стройки, экспортируя часть АС в зарубежные страны.

В настоящее время общая выработка АС приблизилась к проектной мощности, а

на ряде предприятий - превысила ее.

Сырьем для производства АС служат газообразный аммиак и азотная кислота с

концентрацией 56-60 % HNO3, частично 46-48 %.

Производство АС тесно интегрировано с производствами аммиака и азотной кис-

лоты на одном предприятии. Только малая часть ее производства осуществляется на

привозном аммиаке.

Указанные производства интегрированы не только по сырью; в производствах АС

используется водяной пар, вырабатываемый в производстве азотной кислоты, загряз-

ненный конденсат сокового пара используется в производствах азотной кислоты для

орошения абсорбционной колонны.

В таблице 7.1 приведены все предприятия Российской Федерации, производящие

АС, их географическое положение, сроки ввода в эксплуатацию, производительность.

451

Таблица 7.1

Перечень используемых технологий

Агрегат индекс

Агрегат индекс АС-72

Агрегат индекс АС-67

АС-72М

АС-60, АС-60М

Годовая проектная

мощность -

мощность - 450 тыс. т

мощность -

450 тыс. т NH4NO3

NH4NO3

450 тыс. т NH4NO3

400 тыс. т NH4NO3

№ п/п

Наименование предприятия

АО «Апатит» (Вологодская область)

1989

450

(56,8)

Акрон, ПАО (г. Великий Новгород)

1977

900

1979

(113,6)

Дорогобуж, ПАО, Смоленская обл.,

1978

900

Дорогобужский район, п. Верхнеднеп-

1980

(113,6)

ровский

АО «НАК «Азот», Тульская обл., г. Но-

1972

900

вомосковск

1974

(113,6)

АО «Минудобрения», Воронеж-

1979

520

ская обл., г. Россошь

(65,6)

АО «Невинномысский Азот», Ставро-

1972

600

польский край, г. Невинномысск

(75)

Филиал «Азот» АО «ОХК «УРАЛ-

1975

450

1984

450

ХИМ», Пермский край, г. Березники

(56,8)

Перечень используемых технологий

Агрегат индекс

Агрегат индекс АС-72

Агрегат индекс АС-67

АС-72М

АС-60, АС-60М

Годовая проектная

мощность -

мощность - 450 тыс. т

мощность -

450 тыс. т NH4NO3

NH4NO3

450 тыс. т NH4NO3

400 тыс. т NH4NO3

№ п/п

Наименование предприятия

ООО «Ангарский Азотно-туковый за-

1964

189

вод», Иркутская обл., г. Ангарск-5

(25)

АО «Мелеузовские минеральные

1985

450

удобрения», республика Башкорто-

(56,8)

стан, г. Мелеуз

АО «Аммоний», республика Татар-

1989

380

стан, г. Менделеевск

(48)

ПАО «КуйбышевАзот», Самар-

1964-

680

ская обл., г. Тольятти

1965

(85)*

* С учетом производства КАС и АС путем нейтрализации слабой азотной кислоты газами дистилляции

7.1.1 Описание технологических процессов производства аммиачной

селитры, используемых в настоящее время

В настоящее время АС производится в основном в крупнотоннажных однотипных

агрегатах АС-72 и АС-72М, частично АС-67 с проектной мощностью 450 тыс. т/год, раз-

работанных в 1967-1980 годах и сооруженных в 1970-1980-х годах. Небольшая доля АС

вырабатывается в сохранившихся производствах, которые сооружались в 1960 -

начале 1970-х годов (индекс АС-60).

Сырьем для производства АС служат газообразный аммиак и азотная кислота с

концентрацией 56-60 % HNO3, частично 46-48 % в производствах АС-60.

7.1.1.1 Агрегат АС-72

Практически в большинстве агрегатов АС-72 в ходе многолетней эксплуатации

выполнены мероприятия, осуществленные в модернизированных агрегатах АС-72М при

их строительстве. Схема технологического процесса на агрегатах АС-72 приведена на

рисунке 7.1.

455

Рисунок 7.1 - Описание схемы технологического процесса в агрегатах АС-72

Раствор аммиачной селитры получается в результате реакции нейтрализации

азотной кислоты газообразным аммиаком.

Предварительно подогретая азотная кислота и нагретый аммиак поступают в ниж-

нюю часть аппаратов использования тепла нейтрализации (ИТН), где происходит про-

цесс нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком. Выходящий из аппара-

тов ИТН 89-92 %-ный раствор NH4NO3 имеет избыток азотной кислоты, обеспечиваю-

щий полноту поглощения аммиака.

В верхней части аппарата соковый пар из реакционной части отмывается от брызг

аммиачной селитры, паров HNO3 и NH3 20-25 %-ным раствором аммиачной селитры из

промывного скруббера и конденсатом сокового пара из подогревателя азотной кислоты.

Часть сокового пара используется на подогрев азотной кислоты, а основную его массу

направляют в промывной скруббер, где смешивают с воздухом из грануляционной

456

башни, с паровоздушной смесью из выпарного аппарата и промывают на тарелках скруб-

бера. Промытую паровоздушную смесь выбрасывают в атмосферу.

Раствор аммиачной селитры из аппаратов ИТН последовательно проходит доней-

трализатор и контрольный донейтрализатор. Избыток кислоты в растворе нитрата ам-

мония нейтрализуют аммиаком в донейтрализаторе, а в случае проскока кислоты - в

контрольном донейтрализаторе, из которого раствор самотеком поступает в выпарной

аппарат.

Помимо получения раствора аммиачной селитры нейтрализацией азотной кис-

лоты газообразным аммиаком в аппаратах ИТН на некоторых агрегатах предусмотрен

прием конверсионных растворов из производства фосфорных удобрений, где аммиач-

ная селитра является побочным продуктом. Раствор аммиачной селитры предвари-

тельно подогревается в теплообменнике паром и подается в донейтрализатор, где сме-

шивается с раствором аммиачной селитры из аппаратотв ИТН.

Упаривание полученного раствора нитрата аммония до состояния высококонцен-

трированного плава осуществляется под избыточным давлением близким к атмосфер-

ному за счет использования теплоты конденсации насыщенного пара и противоточной

продувкой горячим воздухом в выпарном аппарате. Греющий пар подается в межтруб-

ное пространство кожухотрубчатой части выпарного аппарата. Раствор равномерно рас-

пределяется на верхней трубной решетке и далее стекает по внутренней поверхности

трубок в виде пленки, упариваясь до массовой доли нитрата аммония 99-99,5 %. Тем-

пература поддерживается в пределах 175-185 °C. В нижней части аппарата плав упари-

вается до массовой доли 99,7 %. Плав из выпарного аппарата поступает в гидрозатвор-

донейтрализатор, где подщелачивается аммиаком и направляется в баки для плава, из

которых погружными насосами подается в напорный бак плава.

Процесс гранулирования высококонцентрированного плава нитрата аммония осу-

ществляется в металлической грануляционной башне сечением 8 × 11 м, обеспечиваю-

щей высоту падения гранул 50 м. Плав нитрата аммония из напорного бака поступает в

грануляторы и равномерно в виде капель разбрызгивается по всему сечению полого

объема башни. Встречным потоком воздуха, поднимающимся со скоростью 1,0-1,8 м/с,

падающие капли плава охлаждаются и кристаллизуются в виде гранул. Гранулы посту-

пают на конвейер, затем подаются на колосниковую решетку грохота. Далее гранулы

поступают в аппарат КС, проходят 3 секции, где охлаждаются до температуры не более

50 °C. В каждую секцию раздельно подается атмосферный воздух центробежными вен-

тиляторами. Охлажденный продукт направляют на склад или на обработку ПАВ, а затем

на отгрузку навалом или на упаковку в мешки.

Загрязненный примесью нитрата аммония и аммиака воздух из грануляционной

башни и промывателя паровоздушной смеси, а также соковый пар из аппаратов ИТН и

скруббера поступают на очистку в промывной скруббер, состоящий из 6 секций. На верх-

нюю тарелку каждой секции подается закисленный раствор нитрата аммония. Паровоз-

душная смесь после очистки в скруббере проходит фильтрующие элементы и выбрасы-

вается в атмосферу вентиляторами.

«По схеме АС-72 также можно получать аммиачную селитру с добавками фосфор-

содержащих солей (преципитата). Например, азотофосфат марки 33:3.»

Описание технологического процесса АС-72 приведено в таблице 7.2, а основное

оборудование - в таблице 7.3.

457

Таблица 7.2 - Описание технологического процесса АС-72 (с учетом модернизаций)

Основное технологическое

Эмиссии

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

оборудование

(наименование)

Газообразный аммиак

Прием и очистка капельного

Газообразный

Отделитель-испаритель

жидкого аммиака

аммиак

Паровой конденсат

Кожухотрубчатый

Нагрев газообразного аммиака

Паровой конденсат

теплообменник

теплом парового конденсата из

выпарного аппарата

58-60 % азотная кислота

Прием и нагрев азотной кислоты

Нагретая азотная

Кожухотрубчатый

соковым паром из

кислота

теплообменник

Соковый пар

нейтрализаторов

Газообразный аммиак

Нейтрализация азотной кислоты и

Раствор аммиачной

Комбинированный емкостной

получение раствора АС с

селитры

аппарат

Азотная кислота

концентрацией 89-92 % NH4NO3

Соковый пар

Раствор АС

Донейтрализация раствора АС до

Раствор АС с избыт-

Вертикальный сосуд с барботе-

Аммиак

pH=5,5-6 и смешение с кондицио-

ком NH3 в выпарной

ром

Добавка раствора Mg(NO3)2

нирующей добавкой

аппарат

Соковый пар

Атмосферный воздух

Нагнетание атмосферного воз-

Горячий воздух

Воздушный компрессор-нагне-

Водяной пар

духа и нагрев водяным паром пе-

Паровой конденсат

татель

ред подачей в выпарной аппарат

Кожухотрубчатый теплообмен-

ник

Основное технологическое

Эмиссии

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

оборудование

(наименование)

Раствор АС

Упаривание раствора АС до со-

Плав АС

Комбинированный кожухотруб-

Горячий воздух

стояния плава с концентрацией

Смесь воздуха и со-

чатый теплообменник с обогре-

Водяной пар

99,7 % NH4NO3 в токе воздуха

кового пара (АВС)

ваемыми тарелками

Паровой конденсат

Плав АС

Донейтрализация плава аммиа-

Плав АС

Вертикальный сосуд с барботе-

Аммиак

ком и перекачка плава на верх

Соковый пар

ром

гранбашни

Полупогружной насос специ-

альной конструкции

Плав АС

Гранулирование капель плава

Гранулированный

Напорный бак

Атмосферный воздух из ап-

охлаждением в потоке воздуха

продукт на охлажде-

Грануляторы

парата охлаждения

ние

Грануляционная башня - стро-

Паровоздушная

ительное сооружение из ме-

смесь с примесями

талла

NH3 и NH4NO3

Атмосферный воздух

Охлаждение гранул до темпера-

Нагретый воздух в

Гранулированный продукт из

туры не выше 50 °C

башню

башни

Охлажденный поток

гранул на обработку

антислеживателем

Охлажденные гранулы

Хранение продукта

Продукт на отгрузку

Транспортеры пересыпочные

Антислеживатель - поверх-

Обработка гранул антислеживате-

Классификатор

ностно-активное вещество

лем (ПАВ) перед упаковкой в тару

Складское оборудование

(ПАВ)

и отгрузкой насыпью

Вентиляционные отсосы

Циклоны для улавливания

пыли перед выбросом в атмо-

сферу

Основное технологическое

Эмиссии

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

оборудование

(наименование)

Отработанный воздух из

Промывка ПВС перед выбросом в

Выхлопные газы в

Скруббер-промыватель

NH3, NH4NO3

гранбашни

атмосферу 20-25 %-ным раство-

атмосферу

ПВС из выпарного аппарата

ром аммиачной селитры

Раствор АС

Соковый пар из отделения

нейтрализации

Раствор АС

Таблица 7.3 - Основное оборудование

Наименование

Модель

Назначение

Основное

Природоохранное

Технологические характеристики

оборудования

(типоразмер)

оборудования

Подогреватель

Нестандартный

Нагрев азотной

Вертикальный четырехходовой

азотной кислоты

теплообменник

кислоты

кожухотрубчатый теплообменник

В трубное пространство поступает

азотная кислота, в межтрубное -

соковый пар из ИТН

Нагрев аммиака

Вертикальный одноходовой кожухотруб-

Подогреватель

чатый теплообменник

газообразного

В трубное пространство поступает ам-

аммиака

миак, в межтрубное - паровой конденсат

Нейтрализатор с ис-

Нестандартный ап-

Получение раствора

Состоит из реактора с барботерами HNO3

пользованием тепла

парат ИТН

аммиачной селитры

и NH3 и промывателя сокового пара с 4

реакции с предвари-

нейтрализацией

барботажными тарелками. Тип таре-

тельной очисткой

азотной кислоты.

лок - колпачковый

сокового пара

Предварительная

очистка сокового

пара

Наименование

Модель

Назначение

Основное

Природоохранное

Технологические характеристики

оборудования

(типоразмер)

оборудования

Донейтрализатор

Нестандартный ап-

Донейтрализация

Вертикальный сосуд с барботером NH3

парат

избытка азотной

кислоты и создание

избытка аммиака

перед выпаркой

раствора АС

Воздушный ком-

Тип Н-400-12-2

Подача атмосфер-

Производительность - 24 000 м³/ч в

прессор

ного воздуха в вы-

условиях всасывания

парной аппарат

Подогреватель воз-

Кожухотрубчатый

Нагрев атмосфер-

Горизонтальный теплообменник

духа

теплообменник

ного воздуха

В трубное пространство поступает воз-

дух, в межтрубное - насыщенный водя-

ной пар

Выпарной аппарат

Комбинированный

Выпаривание воды

Вертикальный, цилиндрической формы.

выпарной аппарат

из раствора АС до

Состоит из 3 частей: сепарационная,

пленочного типа

состояния плава с

трубчатая, тарельчатая части.

концентрацией

Аппарат пленочного типа

99,7 % NH4NO3

Донейтрализатор

Нейтрализация

Под налив

плава после вы-

парки с созданием

избытка аммиака

Гранулятор плава

ВВГ (вращающийся

Разбрызгивание

Производительность гранулятора - 27-

АС

вибрационный гра-

плава в башне с уз-

65 т/ч

нулятор)

ким факелом

Гранулятор плава

Акустический лееч-

Разбрызгивание

Производительность гранулятора - 15-

АС

ного типа

плава в башне с уз-

30 т/ч

ким факелом

Наименование

Модель

Назначение

Основное

Природоохранное

Технологические характеристики

оборудования

(типоразмер)

оборудования

Аппарат для охла-

Охлаждение горя-

Аппарат выносного типа прямоугольной

ждения гранул в КС

чих гранул из башни

формы. Состоит из 3 секций, в каждой

до температуры

имеется: решетка КС и воздухо-распре-

не выше 50 °C

делительная решетка

Воздушные венти-

ВД-15,5, ВДН-17

Подача атмосфер-

Производительность - 70÷100 тыс. м³/ч

ляторы

ного воздуха в аппа-

Напор - 460÷380 мм вод. ст.

рат охлаждения гра-

нул

Скруббер-промыва-

Глубокая очистка

Состоит из 2 блоков

тель с фильтрую-

ПВС от NH3 и

Блок состоит из 3 секций

щими элементами

NH4NO3 перед сбро-

В каждой секции по 2 ситчатые тарелки с

сом в атмосферу

отбойными элементами и по одной та-

релке с фильтрующими элементами

Вытяжные вентиля-

ДН-19 СНЖ-0,95,

Протягивание атмо-

Производительность - 100-125 тыс. м³/ч

торы (дымососы)

ДН-17НЖ

сферного воздуха

Напор - 320-450 мм вод. ст

через башню и про-

мывной скруббер

Аппарат для обра-

Обработка гранул

ботки гранул анти-

антислеживателем

слеживателем

при помощи распы-

ления через фор-

сунки

7.1.1.2 Агрегат АС-72М

Модернизация коснулась ряда позиций технологического оборудования - подо-

гревателей азотной кислоты, аммиака, донейтрализаторов, грануляторов, доукомплек-

тования скруббера-промывателя на башне фильтроэлементами для тонкой очистки от

аэрозолей NH4NO3 и аммиака, объединенных локальных очисток и воздушек от сборни-

ков с растворами, растворов АС с основным выбросом - паровоздушной смеси из гран-

башни и нейтрализаторов. В остальном основное оборудование соответствует оборудо-

ванию агрегатов АС-72 с небольшими изменениями, повышающими надежность его экс-

плуатации (см. рисунок 7.2). Описание технологического процесса приведено в таб-

лице 7.4.

Рисунок 7.2 - Описание схемы технологического процесса в агрегатах АС-72М

463

Таблица 7.4 - Описание технологического процесса АС-72М

Основное

Эмиссии

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

технологическое

(наименование

оборудование

)

Газообразный

Прием и очистка

Газообразный

Оттедитель-

аммиак

капельного

аммиак

испаритель

жидкого аммиака

Паровой конденсат

Паровой

Кожухотрубчатый

Нагрев

конденсат

теплообменник

газообразного

аммиака теплом

парового

конденсата из

выпарного

аппарата

58-60 % азотная

Прием и нагрев

Нагретая азотная

Кожухотрубчатый

кислота

азотной кислоты

кислота

теплообменник

соковым паром из

Соковый пар

нейтрализаторов

Газообразный

Нейтрализация

Раствор

Комбинированны

аммиак

азотной кислоты и

аммиачной

й емкостной

получение

селитры

аппарат

Азотная кислота

раствора АС с

концентрацией

Соковый пар

89-92 % NH4NO3

Раствор АС

Донейтрализация

Раствор АС с из-

Вертикальный

Аммиак

раствора АС до

бытком NH3 в вы-

сосуд с барботе-

Добавка раствора

pH = 5,5-6 и сме-

парной аппарат

ром

Mg (NO3)2

шение с кондицио-

нирующей добав-

кой

Атмосферный воз-

Нагнетание атмо-

Горячий воздух

Воздушный ком-

дух

сферного воздуха

Паровой конден-

прессор-нагнета-

Водяной пар

и нагрев водяным

сат

тель

паром перед пода-

Кожухотрубчатый

чей в выпарной

теплообменник

аппарат

Раствор АС

Упаривание рас-

Плав АС

Комбинирован-

Горячий воздух

твора АС до со-

Смесь воздуха и

ный кожухотруб-

Водяной пар

стояния плава с

сокового пара

чатый теплооб-

концентрацией

(АВС)

менник с обогре-

99,7 % NH4NO3 в

Паровой конден-

ваемыми тарел-

токе воздуха

сат

ками

464

Основное

Эмиссии

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

технологическое

(наименование

оборудование

)

Плав АС

Донейтрализация

Плав АС

Вертикальный

Аммиак

плава аммиаком и

Соковый пар

сосуд с барботе-

перекачка плава

ром

на верх гранбашни

Полупогружной

насос специаль-

ной конструкции

Паровоздушная

Локальная предо-

Паровоздушная

Скруббер с та-

смесь

чистка ПВС от NH3

смесь после ло-

релками или

15-25 % раствор

и NH4NO3 и охла-

кальной очистки

нерегулярной

АС из промыва-

ждение раствором

Раствор АС на пе-

насадкой

теля финальной

АС

реработку в

очистки ПВС

нейтрализаторы

Плав АС

Гранулирование

Гранулированный

Напорный бак

Отработанный

Атмосферный воз-

капель плава

продукт на охла-

Грануляторы

воздух, загряз-

дух из аппарата

охлаждением в по-

ждение

Грануляционная

ненный приме-

охлаждения

токе воздуха

Паровоздушная

башня - строи-

сями NH3 и

смесь с приме-

тельное сооруже-

NH4NO3 на фи-

сями NH3 и

ние из металла

нальную

NH4NO3

очистку

Атмосферный воз-

Охлаждение гра-

Нагретый воздух

дух

нул до темпера-

в башню

Гранулированный

туры не выше

Охлажденный по-

продукт из башни

50 °C

ток гранул на об-

работку антисле-

живателем

Охлажденные гра-

Хранение про-

Продукт на от-

Транспортеры

нулы

дукта

грузку

пересыпочные

Антислежива-

Обработка гранул

Классификатор

тель - поверх-

антислеживате-

Складское обору-

ностно-активное

лем (ПАВ) перед

дование

вещество (ПАВ)

упаковкой в тару и

Вентиляционные

отгрузкой насыпью

отсосы

Циклоны для

улавливания

пыли перед вы-

бросом в атмо-

сферу

Отработанный воз-

Промывка ПВС пе-

Выхлопные газы в

Скруббер-промы-

NH3, NH4NO3

дух из гранбашни

ред выбросом в

атмосферу

ватель

ПВС из выпарного

атмосферу 20-

Раствор АС

аппарата

25 %-ным раство-

Соковый пар из от-

ром аммиачной

деления нейтрали-

селитры

зации

Раствор АС

465

Таблица 7.6 - Энергетический баланс на 1 т АС

Приход тепла

Расход тепла

Единица

Наименование

Мин.

Макс.

Наименование

Мин.

Макс.

измерения

С азотной

тыс. ккал

16,5

16,7

Селитра

тыс. ккал

19,4

кислотой при

аммиа+чная

20 °C

при 45 °C

тыс. ккал

2,15

2,17

Выхлоп ПВС, t = 55 °C, в т. ч

газообразным

аммиаком при

20 °C

тыс. ккал

0,9

1,0

Соковый пар

тыс. ккал

417

427

магнезиальной

добавкой при

50 °C

С водяным

тыс. ккал

190

210

Воздух

тыс. ккал

110

паром

P = 1,5 МПа

t = 250 °C

тыс. ккал

3,0

3,6

Паровой

тыс. ккал

химочищенной

конденсат

водой при

t=30 °C

Тепло

тыс. ккал

385

387

Всего

тыс. ккал

566,4

579,4

химических

реакций

Воздух

тыс. ккал

Потери тепла

тыс. ккал

71,15

81,07

атмосферный

через стенки

башни,

(11,2 %)

(12,3 %)

аппаратов,

Всего

тыс. ккал

637,55

660,47

труб

467

Таблица 7.7 - Перечень основного оборудования

Наименование

Модель

Назначение

Основное

Природоохранное

Технологические характеристики

оборудования

(типоразмер)

оборудования

Подогреватель

Нестандартный

Нагрев азотной

Вертикальный четырехходовой

азотной кислоты

теплообменник

кислоты

кожухотрубчатый теплообменник.

В трубное пространство поступает

азотная кислота, в межтрубное -

соковый пар из ИТН

Нагрев аммиака

Вертикальный одноходовой кожухотруб-

Подогреватель

чатый теплообменник.

газообразного

В трубное пространство поступает ам-

аммиака

миак, в межтрубное - паровой конден-

сат

Нейтрализатор с ис-

Нестандартный ап-

Получение раствора

Состоит из реактора с барботерами

пользованием тепла

парат ИТН

аммиачной селитры

HNO3 и NH3 и промывателя сокового

реакции с предвари-

нейтрализацией

пара с 4 барботажными тарелками. Тип

тельной очисткой

азотной кислоты.

тарелок - колпачковый

сокового пара

Предварительная

очистка сокового

пара

Донейтрализация

Вертикальный сосуд с барботером NH3

Донейтрализатор

Нестандартный ап-

избытка азотной кис-

парат

лоты и создание из-

бытка аммиака пе-

ред выпаркой рас-

твора АС

Наименование

Модель

Назначение

Основное

Природоохранное

Технологические характеристики

оборудования

(типоразмер)

оборудования

Воздушный ком-

Тип Н-400-12-2

Подача атмосфер-

Производительность - 24 000 м³/ч в

прессор

ного воздуха в вы-

условиях всасывания

парной аппарат

Подогреватель воз-

Кожухотрубчатый

Нагрев атмосфер-

Горизонтальный теплообменник

духа

теплообменник

ного воздуха

В трубное пространство поступает воз-

дух, в межтрубное - насыщенный водя-

ной пар

Выпарной аппарат

Комбинированный

Выпаривание воды

Вертикальный, цилиндрической формы.

выпарной аппарат

из раствора АС до

Состоит из 3 частей: сепарационная,

пленочного типа

состояния плава с

трубчатая, тарельчатая части.

концентрацией

Аппарат пленочного типа

99,7 % NH4NO3

Донейтрализатор

Нейтрализация

Под налив

плава после вы-

парки с созданием

избытка аммиака

Скруббер-промыва-

Очистка ПВС от при-

3 ситчатые тарелки и 1 тарелка с филь-

тель

месей NH3 и NH4NO3

трующими элементами

Гранулятор плава

ВВГ (вращающийся

Разбрызгивание

Производительность гранулятора -

АС

вибрационный гра-

плава в башне с уз-

27-65 т/ч

нулятор)

ким факелом

Гранулятор плава

Акустический лееч-

Разбрызгивание

Производительность гранулятора - 15-

АС

ного типа

плава в башне с уз-

30 т/ч

ким факелом

Аппарат для охла-

Охлаждение горячих

Аппарат выносного типа прямоугольной

ждения гранул в КС

гранул из башни до

формы. Состоит из 3 секций, в каждой

температуры

имеется: решетка КС и воздухо-распре-

не выше 50 °C

делительная решетка

Наименование

Модель

Назначение

Основное

Природоохранное

Технологические характеристики

оборудования

(типоразмер)

оборудования

Воздушные венти-

ВД-15,5; ВДН-17

Подача атмосфер-

Производительность - 70÷100 тыс. м³/ч

ляторы

ного воздуха в аппа-

Напор - 460÷380 мм вод. ст

рат охлаждения гра-

нул

Скруббер-промыва-

Глубокая очистка

Состоит из 2^х блоков. Блок состоит из 3^х

тель с фильтрую-

ПВС от NH3 и

секций. В каждой секции по 2 ситчатые

щими элементами

NH4NO3 перед сбро-

тарелки с отбойными элементами и по

сом в атмосферу

одной тарелке с фильтрующими элемен-

тами

Вытяжные вентиля-

ДН-19 СНЖ-0,95,

Протягивание атмо-

Производительность -

торы (дымососы)

ДН-17НЖ

сферного воздуха

100-125 тыс. м³/ч

через башню и про-

Напор - 320-450 мм вод. ст

мывной скруббер

Аппарат для обра-

Обработка гранул

ботки гранул анти-

антислеживателем

слеживателем

при помощи распы-

ления через фор-

сунки

Подогретые азотная кислота и аммиак подаются в аппарат ИТН. Процесс нейтра-

лизации 56-57 % азотной кислоты газообразным аммиаком осуществляется в двух па-

раллельно работающих аппаратах ИТН с получением раствора аммиачной селитры с

массовой долей NH4NO3 не ниже 87 %.

Для уменьшения слеживаемости аммиачной селитры в технологический цикл про-

изводства вводится магнезиальная добавка. Осветленный 30-40 %-ный раствор нит-

рата магния поступает из заводской сети в установленные на нулевой отметке три хра-

нилища и далее подается в смесители, установленные на трубопроводе азотной кис-

лоты перед каждым аппаратом ИТН.

Образующийся в результате реакции раствор аммиачной селитры и соковый пар,

пройдя завихритель, подаются из нейтрализационного стакана в сепарационную часть

аппарата, где происходит разделение на соковый пар и раствор аммиачной селитры.

Раствор аммиачной селитры после аппаратов ИТН направляется в объемный до-

нейтрализатор, затем в контрольный донейтрализатор.

Пройдя контрольный донейтрализатор, раствор аммиачной селитры направля-

ется в выпарной аппарат пленочного типа, в котором упаривается под атмосферным

давлением до массовой доли NH4NO3 не менее 99,7 %.

Раствор аммиачной селитры равномерно распределяется на верхней трубной ре-

шетке и стекает тонкой пленкой по внутренней поверхности трубок. В нижнюю часть вы-

парного аппарата, пройдя нагнетатль, подается нагретый в подогревателе воздух, кото-

рый проходит вверх по трубкам, вступает в контакт с упариваемым раствором, сползаю-

щим по внутренней поверхности трубок сверху вниз.

Сухой воздух увлажняется и через сепарирующее устройство в верхней части вы-

парного аппарата подается в промывной скруббер.

В межтрубное пространство трубной части выпарного аппарата подается пар из

пароувлажнителя, который обеспечивает подвод тепла, необходимого для упаривания

влаги из раствора аммиачной селитры.

Из трубной части выпарного аппарата плав подается в нижнюю тарельчатую

часть. Раствор по мере стекания по трубкам и ситчатым тарелкам концентрируется и

выходит из выпарного аппарата в виде плава.

Из выпарного аппарата высококонцентрированный плав аммиачной селитры по

обогреваемому трубопроводу поступает в гидрозатвор, куда подается газообразный ам-

миак для нейтрализации избытка азотной кислоты, образующейся в результате частич-

ного разложения аммиачной селитры при упаривании. Затем проходит фильтры, где

очищается от механических примесей, и поступает в кольцевой коллектор плава, с по-

мощью которого происходит равномерное распределение плава на грануляторы (вра-

щающиеся вибрационные грануляторы (ВВГ) и (или) акустические грануляторы).

Процесс гранулирования высококонцентрированного плава аммиачной селитры

осуществляется в полом объеме грануляционной башни диаметром 12 м, выполненной

в железобетоне. В верхней части башни установлены грануляторы.

Высота полета гранул - 30 м. Охлаждение гранул аммиачной селитры до темпе-

ратуры не выше 50 °C осуществляется в аппарате КС, размещенном в нижней части гра-

нуляционной башни.

В аппарат КС по отдельно выполненному металлическому воздуховоду под ре-

шетку подается воздух. Для лучшего распределения воздуха в аппарате охлаждения

установлены две перфорированные решетки.

472

Запыленный воздух из грануляционной башни, соковый пар из аппаратов ИТН,

скрубберов, воздух из выпарного аппарата очищается, а свободный аммиак перераба-

тывается в аммиачную селитру в промывном скруббере. Загрязненный воздух поступает

в промывной скруббер снизу. Отличительной особенностью агрегата АС-67 является

размещение основного технологического оборудования на грануляционной башне.

По мере закрепления раствора аммиачной селитры, т. е. более 25 %, раствор по-

дается через скруббер в аппараты ИТН на срабатывание, а в бак для поддержания за-

данного уровня автоматически добавляется охлажденный паровой конденсат.

Очищенный воздух выбрасывается из промывного скруббера через выхлопную

трубу, установленную на нем, в атмосферу.

Охлажденный гранулированный продукт поступает на транспортеры и на допол-

нительное охлаждение. Затем гранулированная аммиачная селитра поступает на обра-

ботку антислеживателем и подается на фасовку готового продукта.

Описание технологического процесса приведено в таблице 7.8, материальный ба-

ланс - в таблице 7.9, перечень основного оборудования - в таблице 7.10.

Таблица 7.8 - Описание технологического процесса АС-67

Основное

Эмиссии

Вход

Подпроцесс

Выход

оборудование

(наименование)

Газообразный

Сепаратор-испари-

Жидкий аммиак

Испарение за-

аммиак

тель аммиака

бросов жидкого

аммиака

Газообразный ам-

Подогрев газо-

Перегретый ам-

Перегреватель амми-

миак

образного ам-

миак конденсат

ака

Насыщенный пар

миака

водяного пара

Подогреватель амми-

ака

Азотная кислота

Подогрев некон-

Подогретая

Подогреватель кис-

Соковый пар

центрированной

HNO3

лоты

азотной кислоты

Конденсат соко-

вого пара

Перегретый водя-

Насыщение во-

Насыщенный

Пароувлажнитель

ной пар

дяного пара

водяной пар

Паровой конден-

сат

Нитрат магния Mg

Накопление и

Нитрат магния

Емкости для хране-

(NO3)2

подача нитрата

ния

магния

Аммиак

Получение вод-

Раствор амми-

Аппараты ИТН До-

Азотная кислота

ных растворов

ачной селитры

нейтрализаторы

Нитрат магния

аммиачной се-

Соковый пар

литры

Раствор аммиач-

Упаривание

Расплав амми-

Выпарной аппарат

ной селитры

раствора

ачной селитры

Насыщенный пар

Конденсат во-

дяного пара

ПВС

473

Основное

Эмиссии

Вход

Подпроцесс

Выход

оборудование

(наименование)

Расплав аммиач-

Гранулирование

Аммиачная се-

Акустические грану-

ной селитры

и охлаждение

литра в виде

ляторы и установки

Воздух

гранул

ВВГ Аппарат охла-

Отработанный

ждения КС

воздух

Соковый пар ПВС

Очистка отрабо-

Очищенный

Скруббер

NH4NO3, NH3

Отработанный

танного воздуха

воздух в атмо-

воздух

сферу

Антислеживатель

Обработка гото-

Обработанный

Хранилища

Гранулы аммиач-

вого продукта

продукт NH4NO3

ной селитры

антислеживате-

лем

Мешкотара

Упаковка, хра-

Фасованный

Полуавтоматы

NH4NO3

Готовый продукт

нение и отгрузка

продукт

Установки бигирова-

ния

Мешкопогрузочные

машины

474

Таблица 7.9 - Материальный баланс

Расход

Выход

Продукция, полупродукты, побочные продукты,

Сырье, материалы, энергоресурсы

энергоресурсы

Расход на 1 т продукции

Выход на 1 т продукции

Наименование

Зима

Лето

Зима

Лето

Газообразный аммиак

т/т

0,21351

0,213

0,2129

Аммиачная селитра

(100 %-ый)

Азотная кислота (100 %-

т/т

0,7867

0,788

Конденсат свежего

т/т

0,274

0,255

0,235

ая)

водяного пара

Раствор нитрата магния

кг/т

0,05

(35 %-ый)

Антислеживатель

кг/т

0,7

0,3

0,5

Пар насыщенный

Гкал/т

0,214

0,34

0,32

(1,5 МПа)

Вода промышленная (под-

м³/т

0,5

0,01

питка)

Электроэнергия

кВт ч/т

30,4

21,0

24,0

Сжатый технологический

м³/т

5,0

воздух

Аммиачная вода

кг/т

0,022

Согласно плану про-

изводства на месяц

Таблица 7.10 - Основное оборудование и оборудование, которое дает значительные эмиссии

Наименование

Модель

Назначение

Основное

Природоохранное

Технологические характеристики

оборудования

(типоразмер)

оборудования

Подогреватель

Нестандартный

Нагрев азотной

Вертикальный четырехходовой

азотной кислоты

теплообменник

кислоты

кожухотрубчатый теплообменник

В трубное пространство поступает

азотная кислота, в межтрубное - соковый

пар из ИТН

Нагрев аммиака

Вертикальный одноходовой кожухотрубча-

Подогреватель

тый теплообменник

газообразного

В трубное пространство поступает ам-

аммиака

миак, в межтрубное - паровой конденсат

Нейтрализатор с ис-

Нестандартный

Получение раствора

Состоит из реактора с барботерами HNO3

пользованием тепла

аппарат ИТН

аммиачной селитры

и NH3 и промывателя сокового пара с 4

реакции с предвари-

нейтрализацией

барботажными тарелками. Тип тарелок -

тельной очисткой

азотной кислоты.

колпачковый

сокового пара

Предварительная

очистка сокового

пара

Донейтрализация

Вертикальный сосуд с барботером NH3

Донейтрализатор

Нестандартный

избытка азотной

аппарат

кислоты и создание

избытка аммиака

перед выпаркой

раствора АС

Воздушный ком-

Тип Н-400-12-2

Подача атмосфер-

Производительность - 24000 м³/ч в усло-

прессор

ного воздуха в вы-

виях всасывания

парной аппарат

Наименование

Модель

Назначение

Основное

Природоохранное

Технологические характеристики

оборудования

(типоразмер)

оборудования

Подогреватель воз-

Кожухотрубчатый

Нагрев атмосфер-

Горизонтальный теплообменник

духа

теплообменник

ного воздуха

В трубное пространство поступает воздух,

в межтрубное - насыщенный водяной

пар

Выпарной аппарат

Упаривание рас-

Вертикальный, цилиндрической формы.

твора аммиачной

Состоит из 3 частей: сепарационная, труб-

селитры под атмо-

чатая, тарельчатая части.

сферным давле-

Аппарат пленочного типа

нием

Назначение обору-

Технологические характеристики

Наименование обо-

Модель (типораз-

Основное

Природоохранное

дования

рудования

мер)

Промывной скруб-

Очистка отработан-

Количество тарелок - 3 шт.

бер

ного воздуха

Объемный доней-

Донейтрализация

трализатор

азотной кислоты в

растворе

Контрольный доней-

Донейтрализация

Под налив

трализатор

азотной кислоты в

растворе

Гранулятор плава

ВВГ (вращаю-

Разбрызгивание

Производительность гранулятора - 27 т/ч

АС

щийся вибрацион-

плава в башне с уз-

ный гранулятор)

ким факелом

Гранулятор плава

Акустический ле-

Разбрызгивание

Производительность гранулятора - 15-

АС

ечного типа

плава в башне с уз-

30 т/ч

ким факелом

7.1.1.4 Агрегат АС-60

Азотная кислота и газообразный аммиак подаются в реакционную часть аппарата

ИТН.

Процесс нейтрализации 46-48 % азотной кислоты газообразным аммиаком осу-

ществляется в аппаратах ИТН с получением раствора аммиачной селитры с массовой

долей 62-64 %.

Образующийся в результате реакции раствор аммиачной селитры и соковый пар,

пройдя завихритель, подаются из нейтрализационного стакана в сепарационную часть

аппарата, где происходит разделение на соковый пар и раствор аммиачной селитры.

Раствор аммиачной селитры с массовой долей аммиачной селитры 62-64 % по-

ступает из аппаратов ИТН в донейтрализаторы, где происходит донейтрализация рас-

твора аммиачной селитры аммиаком. Из сборников раствор аммиачной селитры насо-

сами подается в напорный бак аммиачной селитры. Напорный бак работает под пере-

ливом, перелив из бака возвращается в донейтрализаторы. Из напорного бака раствор

аммиачной селитры поступает в нижнюю часть выпарного аппарата I ступени, который

работает по принципу «всползания» пленки внутри вертикальных труб. Представляет

собой кожухотрубный теплообменник с примыкающим к его верхней части сепаратором.

Упаривание раствора производится за счет тепла конденсации насыщенного (со-

кового) пара.

Подаваемый снизу раствор сразу же на входе в трубки закипает, выделяя боль-

шое количество пузырьков пара. Поднимаясь вверх, пузырьки увлекают с собой раствор,

«всползающий» по стенкам кипятильных трубок. Образующаяся при этом парожидкост-

ная смесь с большой скоростью выбрасывается из верхней части трубок в сепаратор.

Здесь парожидкостная смесь, ударяясь о поверхность отбойника, приобретает враща-

тельное вихреобразное движение, в результате чего происходит быстрое отделение со-

кового пара из раствора.

Раствор аммиачной селитры с массовой долей аммиачной селитры 82-84 % по-

дается в выпарные аппараты II ступени. Образовавшийся плав аммиачной селитры с

массовой долей 95-98,5 % NH4NO3 направляется в доупарочные аппараты.

В нижнюю часть доупарочных аппаратов подается нагретый атмосферный воздух,

который, проходя вверх по трубкам, вступает в контакт с плавом. Подача воздуха в по-

догреватели воздуха осуществляется вентиляторами.

Воздух, выходящий из доупарочных аппаратов насыщен водяными парами. Он за-

грязнен аммиачной селитрой в виде брызг концентрированного раствора и в виде аэро-

золя, а также аммиаком.

Плав из доупарочных аппаратов поступает в буферные баки для нейтрализации

избыточной кислотности, образовавшейся в результате гидролиза при доупарке, в баки

подается газообразный аммиак. Плав донейтрализуется до pH не менее 5,0 и подается

через фильтры на грануляторы плава.

Гранулирование плава осуществляется в грануляционных башнях. Грануляцион-

ная башня - железобетонное сооружение цилиндрической формы. Высота полой части

цилиндра - 40,5 м, диаметр - 16 м.

Процесс образования гранул заключается в разбрызгивании плава грануляторами

и охлаждении капель плава в процессе падения их на конус.

479

Охлаждающий воздух выводится из верхней части башни осевыми вентилято-

рами. Воздух в башню поступает через окна, расположенные в нижней части башни, че-

рез щели между конусами.

Охлаждение гранул аммиачной селитры до температуры не выше 50 °C осуществ-

ляется в аппарате КС, размещенном в нижней части грануляционной башни.

Охлажденный гранулированный продукт аммиачной селитры поступает на транс-

портеры и затем на обработку антислеживателем, пройдя которую подается на фасовку

готового продукта.

Схема технологического процесса приведена на рисунке 7.4, описание про-

цесса - в таблице 7.11, материальный баланс процесса приведен в таблице 7.12, пе-

речень основного оборудования - в таблице 7.13.

В состав некоторых агрегатов АС-60 входит узел нейтрализации азотной кислоты

газообразным аммиаком, содержащимся в газах дистилляции производства карбамида.

Газы дистилляции, содержащие до 90 % об. аммиака (в сухом газе), поступают в

скрубберы-нейтрализаторы. Нейтрализация кислоты газообразным аммиаком ведется в

кислой среде (избыток азотной кислоты 5-15 г/л) при температуре 90-125 °С.

Для поддержания стабильного температурного режима предусмотрено орошение

скрубберов-нейтрализаторов циркулирующим раствором аммиачной селитры. Циркуля-

ция осуществляется по следующей схеме: скруббер-нейтрализатор → гидрозатвор →

вакуум-испаритель → бак-гидрозатвор → циркуляционный насос. В вакуум-испарителе

раствор вскипает под вакуумом не менее 500 мм. рт. ст., охлаждаясь при этом до тем-

пературы 80-95 °С.

Продукционный раствор аммиачной селитры выдается на упаривание совместно

с раствором, полученным в аппаратах ИТН.

Выхлопные газы из скрубберов - нейтрализаторов после локальной очистки

сбрасываются в атмосферу. Соковый пар, образующийся в вакуум-испарителе, подвер-

гается очистке от аммиачной селитры и азотной кислоты и направляется в поверхност-

ные конденсаторы.

480

Таблица 7.11 - Описание технологического процесса АС-60

Основное

Эмиссии

Вход

Подпроцесс

Выход

оборудование

(наименование)

Азотная кислота

Накопление,

Азотная кислота

Сборник азотной

подогрев и

кислоты

подача в

аппараты ИТН

Подогреватель

азотной кислоты

Аммиак

Получение вод-

Раствор аммиачной

Аппараты ИТН

NH3

Азотная кислота

ных растворов

селитры

Донейтрализа-

NH4NO3

аммиачной се-

Соковый пар

торы

литры

Раствор аммиачной

Упаривание

Раствор аммиачной

Выпарные аппа-

NH3

селитры 62-64 %

раствора,

селитры

раты I ступени

NH4NO3

I ступень

82-88 % NH4NO3

Соковый пар

Конденсат сокового

пара

ПВС

Магнезит молотый

Получение

Азотно-кислотная

Установка приго-

Азотная кислота

азотно-кислот-

вытяжка магнезита

товления азотно-

ной вытяжки

ПВС

кислотной вы-

магнезита

тяжки

Раствор аммиачной

Упаривание

Плав аммиачной

Выпарные аппа-

NH3

селитры 82-88 %

раствора,

селитры

раты II ступени

NH4NO3

II ступень

95-98,5 % NH4NO3

Насыщенный пар

Конденсат водяного

Азотно-кислотная

пара

вытяжка

ПВС

Плав аммиачной

Доупаривание

Плав аммиачной

Доупарочные ап-

NH3

селитры 95-98,5 %

плава

селитры

параты

NH4NO3

99,5-99,7 %

Пар

NH4NO3

Воздух

Конденсат водяного

пара

ПВС

Плав аммиачной

Гранулирова-

Аммиачная селитра

Грануляторы и

NH3

селитры

ние и охлажде-

в виде гранул, отра-

установки ВВГ

NH4NO3

Воздух

ние

ботанный воздух

Аппарат охла-

ждения КС

Соковый пар

Очистка отра-

Очищенный воздух

Скруббер

NH3

ПВС

ботанного воз-

в атмосферу

NH4NO3

Отработанный воз-

духа

дух

Хранение и от-

Гранулирован-

Гранулированная

Транспортеры,

NH4NO3

грузка готового про-

ная аммиачная

аммиачная селитра

бункера

дукта

селитра

482

Таблица 7.13 - Основное оборудование и оборудование, которое дает значительные эмиссии

Наименование

Модель

Технологические

Основное

Природоохранное

Назначение оборудования

оборудования

(типоразмер)

характеристики

Приготовление АКВ

Вертикальный сварной аппа-

Реактор для

рат с конической нижней ча-

приготовления азотно-

стью

кислотной вытяжки (АКВ)

Подогреватель азотной

Нестандартный

Нагрев азотной кислоты

Кожухотрубчатый теплооб-

кислоты

теплообменник

менник.

В трубное пространство по-

ступает азотная кислота, в

межтрубное - соковый пар

из ИТН

Подогреватель газообраз-

Нагрев аммиака

Кожухотрубчатый теплооб-

ного аммиака

менник.

В трубное пространство по-

ступает аммиак, в межтруб-

ное - паровой конденсат

Нейтрализатор с исполь-

Нестандартный

Получение раствора аммиач-

Вертикальный аппарат с

зованием тепла реакции с

аппарат ИТН

ной селитры нейтрализацией

барботерами, диффузором и

предварительной очисткой

азотной кислоты

внутренним стаканом

сокового пара

Донейтрализатор

Нестандартный

Донейтрализация избытка

Вертиальный аппарат с бар-

аппарат

азотной кислоты и создание

ботером, вихревыми эле-

избытка аммиака перед вы-

ментами и 3 тарелками

паркой раствора АС

Промыватели

Улавливание аммиака, брызг

Вертиальный сварной аппа-

амселитры после скрубберов-

рат с 4 тарелками

нейтрализаторов

Наименование

Модель

Технологические

Основное

Природоохранное

Назначение оборудования

оборудования

(типоразмер)

характеристики

Промыватели сокового

Улавливание аммиака, брызг

Вертикальный сварной аппа-

пара

амселитры после аппаратов

рат с 3 ситчатыми тарелками

ИТН

Выпарные аппараты

Нестандартный

Упаривание раствора амми-

Вертикальный, цилиндриче-

аппарат

ачной селитры до 82-84 %

ской формы теплообменник

NH4NO3 (I ступень) и 97,5-

98 % NH4NO3 (II ступень)

Сепаратор I ступени

Улавливание брызг амсе-

Вертикальный сварной аппа-

литры

рат с отбойником в верхней

части

Доупарочные аппараты

Нестандартный

Доупаривание плава амсе-

Вертикальный кожухотруб-

аппарат

литры до 99,5-99,7 % NH4NO3

ный теплообменник с двумя

ситчатыми тарелками в ниж-

ней емкостной части

Промыватели

Улавливание аммиака, брызг

Вертикальный сварной аппа-

амселитры

рат с 3 ситчатыми тарелками

Гранулятор плава АС

ВВГ (вращаю-

Разбрызгивание плава в

Производительность грану-

щийся вибраци-

башне с узким факелом

лятора -

онный грануля-

27 т/ч

тор)

Аппарат для охлаждения

Охлаждение горячих гранул

Аппарат с перемешиванием

гранул в КС

из башни до температуры

гранул, расположен внутри

не выше 50 °C

грануляционной башни по

всему ее сечению

Аппарат для обработки

Обработка гранул антислежи-

гранул антислеживателем

вателем при помощи распы-

ления через форсунки

7.1.1.5 Агрегат АС-60М

Подогретая азотная кислота и нагретый газообразный аммиак подаются в реакци-

онную часть аппарата ИТН.

Процесс нейтрализации 55-56 % азотной кислоты газообразным аммиаком осу-

ществляется в аппаратах ИТН с получением раствора аммиачной селитры с массовой

долей не ниже 80-88 %. В коллектор трубопровода азотной кислоты между аппаратами

ИТН подается раствор нитрата магния для уменьшения слеживаемости готового про-

дукта.

Образующийся в результате реакции раствор аммиачной селитры и соковый пар,

подаются из нейтрализационного стакана в сепарационную часть аппарата, где проис-

ходит разделение на соковый пар и раствор аммиачной селитры. Соковый пар после

промывателей направляется на конденсацию в межтрубное пространство поверхност-

ных конденсаторов. Тепло конденсации снимается оборотной водой, подаваемой в труб-

ную часть.

Из поверхностных конденсаторов конденсат сокового пара поступает в сборники.

Раствор аммиачной селитры с массовой долей аммиачной селитры 80-88 % по-

ступает из аппаратов ИТН в сборники-донейтрализаторы. Из сборников раствор амми-

ачной селитры с массовой долей аммиачной селитры 82-88 % подается в напорный бак

аммиачной селитры. Напорный бак работает под переливом, перелив из бака по двум

трубопроводам с пароспутниками возвращается в сборники - донейтрализаторы. Из

напорного бака раствор аммиачной селитры поступает в нижнюю часть выпарного аппа-

рата пленочного типа, который работает по принципу «всползания» пленки внутри вер-

тикальных труб. Выпарной аппарат представляет собой кожухотрубный теплообменник

с примыкающим к его верхней части сепаратором.

Упаривание раствора производится за счет тепла конденсации насыщенного во-

дяного пара.

Плав аммиачной селитры с массовой долей аммиачной селитры не менее 98 %

выводится в гидрозатворы и далее подается в доупарочные аппараты, где его концен-

трация повышается до 99,5-99,7 % NH4NO3

В нижнюю часть доупарочных аппаратов подается нагретый атмосферный воздух,

который, проходя вверх по трубкам, вступает в контакт с плавом. Подача воздуха в по-

догреватели воздуха осуществляется вентиляторами.

Воздух, выходящий из доупарочных аппаратов, насыщен водяными парами и за-

грязнен аммиачной селитрой в виде брызг концентрированного раствора и в виде аэро-

золя, аммиаком. Он подается в пенноструйные аппараты для очистки.

Плав из доупарочных аппаратов поступает в буферные баки для нейтрализации

избыточной кислотности, образовавшейся в результате гидролиза при доупарке, в баки

подается газообразный аммиак. Плав донейтрализуется до pH не менее 5,0 и подается

через фильтры на грануляторы плава.

Гранулирование плава осуществляется в грануляционных башнях. Процесс обра-

зования гранул заключается в разбрызгивании плава грануляторами и охлаждении ка-

пель плава в процессе падения их на конус.

487

Охлаждающий воздух выводится из верхней части башни осевыми вентилято-

рами. Воздух в башню поступает от дутьевых вентиляторов, расположенных в нижней

части башни.

Охлаждение гранул аммиачной селитры до температуры не выше 50 °C осуществ-

ляется в аппарате КС, размещенном в нижней части грануляционной башни.

Охлажденный гранулированный продукт аммиачной селитры, пройдя транспор-

теры, поступает в производственное помещение пересыпки, где обрабатывается анти-

слеживателем, после чего подается на фасовку готового продукта.

Схема технологического процесса приведена на рисунке 7.5, описание технологи-

ческого процесса приведено в таблице 7.14, материальный баланс - 7.15, перечень ос-

новного оборудования - в таблице 7.16.

488

Таблица 7.14 - Описание технологического процесса АС-60М

Эмиссии

Вход

Подпроцесс

Выход

Основное оборудование

(наименование)

Газообразный

Подогрев

Подогретый

Подогреватель аммиака

аммиак

газообразного

аммиак

аммиака

конденсат

Насыщенный пар

водяного пара

Перегретый водя-

Насыщение

Насыщенный

Пароувлажнитель

ной пар

водяного пара

водяной пар

Паровой конден-

сат

Нитрат магния Mg

Накопление и

Нитрат магния

Емкости для хранения

(NO3)2

подача нит-

рата магния

Азотная кислота

Накопление и

Азотная кис-

Сборник азотной кис-

подача в аппа-

лота

лоты

раты ИТН

Аммиак

Получение

Раствор амми-

Аппараты ИТН Доней-

Азотная кислота

водных рас-

ачной селитры

трализаторы

Нитрат магния

творов амми-

Соковый пар

ачной селитры

Раствор аммиач-

Упаривание

Расплав ам-

Выпарной аппарат

ной селитры

раствора

миачной се-

Насыщенный пар

литры

Конденсат во-

дяного пара

ПВС

Расплав аммиач-

Гранулирова-

Аммиачная

Грануляторы и установки

ной селитры

ние и охла-

селитра в

ВВГ

Воздух

ждение

виде гранул,

Аппарат охлаждения КС

отработанный

воздух

Соковый пар

Очистка отра-

Очищенный

Скруббер

NH3

ПВС

ботанного воз-

воздух в атмо-

NH4NO3

Отработанный

духа

сферу

воздух

Антислеживатель

Обработка го-

Обработан-

Хранилища

NH3

Гранулы аммиач-

тового про-

ный продукт

NH4NO3

ной селитры

дукта антисле-

аммиачная се-

живателем

литра

Мешкотара

Упаковка, хра-

Фасованный

Полуавтоматы

NH3

Готовый продукт

нение и от-

продукт

Установки бигирования

NH4NO3

грузка

Мешкопогрузочные ма-

шины

490

Таблица 7.15 - Материальный баланс

Расход

Выход

Продукция, полупродукты, побочные продукты,

Сырье, материалы, энергоресурсы

энергоресурсы

Расход на 1 т продукции

Выход на 1 т продукции

Наименование

Зима

Лето

Зима

Лето

Аммиак жидкий техниче-

Сметки аммиач-

0,21

0,210

0,212

т/т

По факту

ский средний

ной селитры

Кислота азотная некон-

Конденсат соко-

0,79

т/т

0,382

0,3861

центрированная средняя

вого пара

Брусит мелкой фракции

Конденсат паро-

кг

8,5

т/т

0,390

0,385

(молотый)

вой

Антислеживатель

кг

0,0396

0,988

Вода промышленная

тыс.м³

0,00025

Пар 10 атм средний

Гкал

0,3

Конденсат паровой ПВС

Э/Р

0,04

Конденсат сокового пара

0,38190

0,339

0,386

Вода оборотная средняя

тыс.м³

0,04695

Вода теплофикационная

Гкал

Дифференцировано

0,00275

0,02875

ПВС

Электроэнергия

тыс.

0,019

кВт·ч

Таблица 7.16 - Основное оборудование и оборудование, которое дает значительные эмиссии

Наименование оборудования

Основное

Природоохранное

Назначение оборудования

Технологические характеристики

Нейтрализация 55-56 %

Состоит из 4 аппаратов ИТН (включает

Агрегат ИТН со вспомогательным

азотной кислоты газообразным

аппарат ИТН, промыватель сокового

оборудованием: промыватель,

аммиаком

пара, поверхностные конденсаторы,

поверхностный конденсатор

расширительный бак)

Упаривание

Вертикальный кожухотрубный аппарат с

Выпарной аппарат со

теплообменной частью внизу и

вспомогательным

сепаратором вверху

оборудованием: промыватель,

поверхностный конденсатор

Получение

Вертикальный аппарат с теплообменной

Доупарочный аппарат со

концентрированного плава

частью и подачей воздуха внизу,

вспомогательным

аммиачной селитры

распределеним плава вверху

оборудованием:

поверхностный конденсатор и

вентилятор нагнетания воздуха

Очистка отработанного

Вертикальный цилиндрический аппарат

Пенноструйный аппарат

воздуха после доупарочных

аппаратов

Донейтрализация азотной

Цилиндрический аппарат

Сборник-донейтрализатор

кислоты в растворе

Гранулирование плава

Производительность по плаву - 30-

Гранулятор плава

аммиачной селитры

37 т/час

Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот (ИТС 2-2022) - часть 6