ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Процессы с вымораживанием нитрата кальция из "Основы технологии комплексных удобрений" Растворимость нитрата кальция, являющегося одним из компонентов азотнокислотной вытяжки, значительно уменьшается при пониженных температурах. Это свойство используют для удаления избытка кальция из реакционной системы. Охлаждая азотнофосфорнокислотный раствор до минус 5—10°С и отделяя выкристаллизовывающийся Са(Ы0з)2-4Н20, можно удалить примерно до 85% кальция от введенного с исходным фосфатным сырьем (см. разд. II.3.2). [c.253] В настоящее время этот технологический прием, называемый вымораживанием нитрата кальция, используют в ряде крупнотоннажных производств iNPK-удобрений, действующих как в нашей стране, так и за рубежом (рис. IX-1). [c.253] Основными стадиями этого процесса являются разложение фосфатного сырья азотной кислотой и кристаллизация тетрагидрата нитрата кальция, отделение осадка Са (N03)2-41 20 от азотнокислотной вытяжки и его промывка, аммонизация и упарка азотнофосфорнокислотного раствора, введение калийного компонента и гранулирование NPK-композиции. [c.253] Апатитовый концентрат из бункера 1 весовым дозатором 2 подают в смеситель 3, установленный на реакторе разложения 4. Одновременно с апатитом в смеситель вводят азотную кислоту. Предварительное смешение реагентов и ввод образующейся смеси под слой жидкости в реакторе разложения обеспечивают уменьшение потерь апатитового концентрата в виде пыли. [c.253] За счет теплового эффекта реакции в реакторах разложения устанавливается температура 60—70 °С, и дополнительного подвода тепла или охлаждения пульпы не требуется. В этих условиях обеспечивается практически полное разложение апатита. Образующаяся вытяжка из реактора 5 самотеком поступает в сборник 6, а из него насосом 7 направляется на заполнение кристаллизаторов. Для предварительного охлаждения вытяжки в сборнике имеется водяной змеевик. [c.254] Хладоагент подают в змеевик того кристаллизатора, где те.мпература наиболее близка к конечной, затем он последовательно проходит остальные кристаллизаторы, постепенно охлаждая их содержимое. Последним по ходу хладоагента является кристаллизатор, заполненный свежей порцией азотнокислотной вытяжки при температуре 50—60 °С. Выходящий из этого кристаллизатора хладоагент, нагретый примерно до 30 °С, направляют на охлаждение. После охлаждения пульпы в кристаллизаторе до минус 5— 10 °С подачу хладоагента в него прекращают и его содержимое сливают в сборник 9. Затем кристаллизатор заполняют новой порцией азотнокислотной вытяжки, переключают потоки хладоагеита, и процесс кристаллизации продолжается. Благодаря системе трубопроводов любой из кристаллизаторов может быть как первым, так и последним по ходу хладоагента. Длительность одного цикла кристаллизации составляет 5—6 ч. За это время образуются крупные, хорошо фильтруемые кристаллы Са(КОз)2 4НгО. [c.256] В процессе охлаждения азотнокислотной вытяжки происходит инкрустация поверхности змеевиков, ухудшающая условия теплообмена. При заполнении кристаллизатора новой порцией горячего раствора происходит растворение отложений, и поверхность змеевика очищается. Если поступающий горячий раствор не полностью растворяет отложения, их удаляют подачей в змеевик кристаллизатора горячей воды или пара. [c.256] Разрежение на фильтре создается при помощи последовательно установленных вентиляторов 11 и 12, отсасывающих воздух из внутренних полостей барабанов. Одновременно из барабанов удаляются и фильтраты из, первого — азотнофосфорнокислотный раствор, из второго — промывная азотная кислота. В сепараторах 14 фильтраты отделяют от воздуха и собирают в соответствующие сборники — 16 V. 18. [c.256] Часть воздуха вентилятором 13 опять возвращают внутрь барабанов для разрыхления осадка и регенерации фильтрующей поверхности. Остальное количество воздуха тем же вентилятором подают в корпус фильтра, далее он поступает в систему очистки газов. При работе фильтра воздух циркулирует по замкнутой схеме, что обеспечивает минимальный приток тепла в полость фильтра и препятствует растворению кристаллов тетрагидрата нитрата кальция в азотнофосфорнокислотном растворе. Так как производительность барабанных вакуум-фильтров сравнительно невелика, в технологической схеме установлено пять фильтров. [c.256] Азотнофосфорнокислотный раствор из сборника 18 насосом 20 направляют на аммонизацию. Предварительно, проходя через теплообменник 19, он охлаждает азотную кислоту, поступающую на промывку осадка тетра-тидрата нитрата кальция. Азотную кислоту после промывки осадка насосом 21 подают на стадию разложения апатитового концентрата. [c.256] Упаривание раствора проводят в две ступени в выпарных аппаратах пленочного типа с горизонтальными выносными греющими камерами, в которые подают насыщенный водяной пар давлением 0,8 МПа. Для снижения температуры кипения раствора упаривание ведут под вакуумом. На первой ступени упарки остаточное давление в аппарате составляет 70—80 кПа, на второй — 6—12 кПа. Вторичный пар из выпарных аппаратов удаляется пароэжекциоиными установками, проходит очистку от аммиака и фтора и конденсируется в поверхностных конденсаторах, охлаждаемых водой и хладоагентом (на схеме не показаны). Азотнофосфорный плав влажностью 2,0—2,5% после первой ступени упарки поступает на вторую ступень, где упаривается до остаточной влажности 0,4—0,6%. Из выпарного аппарата второй ступени NP-плав при 175—180 °С поступает в сборник 7, а затем в бак-смеситель 8 на смешение с хлоридом калия. [c.257] Чтобы предотвратить резкое увеличение вязкости получаемой смеси, объем бака-смесителя должен обеспечивать минимальное время контакта КС1 с NP-плавом, не превышающее 15—20 с. Одновременно с хлоридом калия на смешение с NP-плавом поступает ретур—гранулы конечного продукта размером менее 1 мм. Образующийся в смесителе NPK-плав при 140—150 °С самотеком поступает в гранулятор плава 9, установленный в верхней части грануляционной башни 10. Для грануляции NPK-плава используют гранулятор центробежного типа, представляющий собой полый конус, по образующей которого расположено шесть зон отверстий диаметром от 3,6 до 4,6 мм. Скорость вращения конуса варьируется (максимальная скорость — до 1500 об/мин). Так как бак-смеситель и гранулятор требуют частой промывки (1 раз в смену), в технологической схеме установлено два комплекта этого оборудования. [c.258] Образующиеся при вращении гранулятора капли NPK-плзва, падая вниз, затвердевают в токе воздуха, просасываемого через башню, и превращаются в гранулы. При этом доля гранул размером 1—4 мм составляет 90—95%, более 4 мм — О—4% и менее 1 мм — 2—6%. Высота падения капель плава около 60 м, диаметр башни — 28 м. В нижней части грануляционной башни установлено вращающееся днище, на которое падают гранулы, охлаждающиеся за время полета до 70—80 °С. При вращении днища гранулы при помощи неподвижного скребка удаляют из башни и элеватором 11 подают на классификацию, осуществляемую на двух односитных грохотах 12 и 13. На грохоте 12 от продукта отделяют крупную фракцию (более 4 мм), которую пропускают через дробилку 14, затем дробленый материал направляют на повторный рассев. На грохоте 13 от продукта отделяют фракцию менее 1 мм, которую возвращают на смешение с NP-плавом. Товарная фракция готового продукта размером 1—4 мм поступает в холодильник кипящего слоя 15, где охлаждается воздухом, подаваемым вентилятором 16, до 40 °С, а затем поступает в барабан 17, где ее обрабатывают кондиционирующими добавками для снижения гигроскопичности и слеживаемости. Далее готовый продукт направляют на расфасовку. [c.258] При упаривании раствора, поступающего со стадии аммонизации, не до состояния плава, а до влажности 5—10% конечный продукт может быть получен не приллированием, а гранулированием пульпы в аммонизаторе-грануляторе или в аппаратах другого типа с последующей сушкой гранулированного материала. [c.258] Отработанный хладоагент выводят из верхней части кристаллизатора 7 через перелив в сборник 8, откуда его насосом 9 подают на охлаждение в испаритель 10 и далее опять возвращают в кристаллизатор. Газообразный аммиак из испарителя 10 направляют на аммонизацию ЫР-раствора. [c.260] Пульпа из кристаллизатора 7 поступает на фильтрующую центрифугу 11, на которой происходят отделение раствора ог кристаллов Са(К0з)2- 4Н2О и промывка последних охлажденной в теплообменнике 16 азотной кислотой, которая затем поступает на разложение фосфатного сырья. [c.260] Тетрагидрат нитрата кальция поступает в сборник 12, снабженный паровым змеевиком, где плавится. Плав насосом 13 откачивают на дальнейшую переработку. Фугат из центрифуг собирают в сборнике 14 и насосом 15 откачивают на аммонизацию. После аммонизации в пульпу, содержащую 14—16% влаги, вводят КС1. Далее смесь гранулируют в шнеке-гранулято-ре в присутствии 2—3-кратного количества ретура, затем направляют на сушку и классификацию. [c.260] Охлаждение азотнокислотной вытяжки при прямом контакте хладоагента и раствора до температуры минус 3—5°С приводит к удалению из раствора 70—75% ионов кальция. [c.260] Вернуться к основной статье