Аппарат для нейтрализации азотной кислоты аммиаком Советский патент 1983 года по МПК B01J19/00 

ел

t30 00 Од Изобретение относится к технологии получения аммиачной селитры в частности к аппаратурному оформлению стадии нейтрализации. Известен аппарат для нейтрализации, реакционная часть которого представляет Собой вертикальный цилиндр| размещенный соосно F цилиндрической емкости и имеющий подводы реагентов в нижнюю часть. Вывод продуктов реакции производят че- рез насадки различных типов, установленные на верхн конце реакционной; камеры для создания дополнительного гидравлического сопротивления, повышения давления в нижней части камеры и, следо- . вательно температуры кипения жидкости. Это предложено для исключения кипения и образования пузырьков водяного пара в з не реакции и испарения в них кислот ll Недостатком конструкции является то, что имеет место реакция между парами кислоты и аммиаком в газовой фазе. В зоне реакции при температурах жидкости ниже, чем температура кипения, выделение паров начинается сразу с момента появления границы раздела газ-жидкость, т. е. с момента выхода пузырька аммиака из отверстия в барботер. Кроме того, увеличение сопротивления вызывает уменьшение кратности циркуляшта, т. е. расхода циркулирующей жи кости и, как следствие, повышение концентрации и упругости паров кислоты, ко торое приводит к увеличению аэрозольного уноса. Известен также аппарат, в котором реакционная камера представляет собой два соосных цилиндра. Основная часть ки лоты поступает в зазор между цилиндрам и разбавляется циркулирующим раствором аммиачной селитры. Аммиачный барботер представляет собой перфорированный лист, расположенный под реакционной камерой. Через кольцевую щель между ними в камеру поступает закисленный растбор и вступает в реакцию 21. Однако известный аппарат применим в агрегатах большой производительности, так как в этом случае диаметры реакцио ной камеры и распределители аммиака должны быть больше I м, что делает невозможным равномерное и пропорциональное смешение реагентов по сечешпо и неизбежно приводит к образованию байпасов и повышению уноса аммиака. При случайных резких колебаниях наг рузки и соответственно количества выде ливишхся водяных также резко изменяется скорость газожидкостной камеры, что может привести к гидроударам камеры, обрыву барботеров и т. п. Известен способ производства аммиачной селитры, при котором горячая азотная кислота концентрации 58-6О% нейтрализуе.тся в так называемых аппаратах ИТН (использование тепла нейтрализации). При этом часть воды испаряется за счет выделивш егосятепла реакции и образуется 9О-93%-ный раствор аммиачной селитрыс температурой 15О-160 С. В соковых парах содержатся примеси селитры, наличие которых в значительной степени обусловлено частичным испарением азотной кислоты и реакцией ее с аммиаJCOM в газовой фазе, что приводит к обра зованию трудноуловимого аэрозоля селитры . Для уменьшения потерь применяют разбавление кислоты, последующей в реакционную зону, циркулирующим раствором аммиачной селитры с целью понижения упругости ее паров, причем циркуляция может быть как естественной так и возникающей под действием разности плотностей светлой жидкости и паро жидкостной смеси, так и принудительной. Кроме того, в соковых парах могут содержатся примеси непрореагировавшего аммиака, возникающие за счет байпасов, т. е. повышенных (по сравнению со стехиометрическим соотношением) концентрацией аммиака по длине аппарата. Эти байпасы вызваны недостаточно равномерным распределением подводимого аммиака по сечешпо аппарата. Наиболее близким к изобретению по сути и достт аемому эффекту является используемый для осуществления этого способа аппарат-нейтрализации, реакционная часть которого представляет собой цилиндрическую емкость, внутри которой расположена реакционная камера в виде трубы (цилиндра), имеющая подводы реагентов в нижнюю часть. Барботеры кислоты и аммиака имеют торообразную форму, призам аммиачный барботер расп ложен ниже кислотного. Вывод продуктов реакции: производится сверху цилиндра, в зазор между краем и крышкой камеры, Последняд может быть снабжена завихрителем 13J. Недостатком этого аппарата является неудачное взаиморасположение барботеров, приводящее к тому, что струя кислоты, вытекающая из отверстия барботера, может попеременно попадать либо в жидкость (защелаченный раствором амселитры), либо в аммиачный пузырек. В послед-. нем случае кисуиота, не успев разбавитьс будет испаряться, образуя в газовой фазе селитру в виде аэрозоля. Кроме того, конструкция барботеров не обеспечивает равномерного распределения реагентов, так как перфорированная часть барботеро занижает примерно 45% сечения реакцио ной камеры, что приводит к локальным неравном ерностям концентраций по длине и сечению камеры и, в конечном счете, повышенным потерям аммиака. Целью изобретения является уменьше ние потерь, увеличение эффективности и интенсивности процесса и надежности аппарата. Поставленная цель достигается тем, что в аппарате для нейтрализации азотно кислоты аммиаком, содержащем емкость, размещенные в нем реакционную трубу с выполненными в нижней ее части циркуляционными окнами, соединенные с пат рубками подвода барботер/., кислоты и барботер аммиака вьшолненный в виде нескольких равномерно расположенных по поперечному сечению реакционной камеры секций, размещенное в в эхней части сепарационнре устройство и патрубки вывод готового продукта и пара, секций барботер аммиака выполнены в виде полых цилиндров с расположенными на их Торцах полыми усеченными конусами, соединенными между собой трубками, при этом верхний конус перфорирован, его меньшее основание снабжено сплошной крышкой, меньшее основание нижнего конуса соединенного с патрубком подвода аммиака , а барботер кислоты расположен над секциями бар ботер а аммиака. При этом суммарная перфорированная поверхность секций занимает 7О-8О% сечения реакционной камеры. На фиг, I изображена общая схема аппарата; на фиг. 2 - нижняя часть аппарата; на фиг. 3 - то же, вид сверху. В емкость 1 погружены реакционная труба 2 с расположенными в ее нижней части барботерами аммиака 3 и кислоты 4, Аммиачный барботер состоит из секций 5, имеющих трубки 6, Камера имеет окна 7 для прохода циркулирующего раствора вовнутрь и крышку 8. Штуцер 9 слу жит для вывода раствора. Очистная часть Ю предназначена для очистки сокЬвых паров, иггупера II и 12 служат для вас да кислоты и аммиака. Аппарат работает следующим образом Кислота поступает через иггуцер 11 в барботер 4 кислоты, распреяеляется в набегающем восходящем потоке циркулирующего раствора селитры, которьй входит через окна 7. Закисленный раствор попадает в зону реакции через зазоры межпу секциями аммиачного барботера и сквозные трубки 6, суммарная площадь которых составляет 2О-ЗО%, что приводит к увелнчешпо гидравлического сопротивления на входе жидкости в реакционную камеру в несколько раз. Это способствует демпфированию жидкости и предотвращению гидроударов. Увеличение сопротивления ра входе в камеру может быть скомпенсировано увеличением зазора (уменьшением сопротивления) на выходе из реакционной камеры для того, чтобы сохранить неизменным общее сопротивление циркуляционного контура и не снижать кратность циркуляции. Аммиак в аппарат подают через штуцер 12 и барботер 3 в секции 5 барборотера, занимающие 7О-8О% сечения камеры. трубки 6 препятствуют созданию сплошного аммиака на выходе из .секций, что могло бы способствовать возникновению байпасов аммиака и его повышенному износу. Газожидкостная смесь выводится из реакционной кшлеры через зазор между крышкой 8 и краем цилиндра. Соковый пар, пройдя очистную часть Ю, удаляется из аппарата, а раствор селитры поступает в зазор между наружной стенкой емкости I и реакционной камерой 2, опускается вниз, образуя циркуляционный кон г тур. Часть раствора выводят из аппарата через штуцер 3 на дальнейшую переработку. Подача аммиака через секции барботера, занимающие 75% сечевия камеры, препятствует созданию сплошного факела аммиака на выходе из секций, что могло бы способствовать возникновению байпасов аммиака и его повышенному уносу, Применение предлагаемой конструкции с секциями барботера, занимающими 75% сечения камеры, устраняет аэрозольный унос селитры, образующийся за счет реакшш в газовой фазе Остается только унос, который не может превышать равновесного значения, равного 2 г/л или 52,5 кг/ч на производительность агрегата. Таким образом, потери селитры можво будет сократить минимум в 2 раза. В настоящее время унос селитры посе промыввой части аппаратов ИТН крупых агрегЙтов составляет примерно 4 г/п конденсата СП или 1О5 кг/ч на олную производительность агрегата. Предпагаемая конструкция распредели теля создана с целью уменьшения потерь реагентов и аммиаЧНой селитры в виде трудноуловимого аэрозоля. Данная конструкция обеспечивает принудительное равномерное распределение аммиака по всему сечению реакционной зоны, что предотвращает байпасы и унос аммиака. Благодаря такому решению взаимодействие реагентов происходит в нижней части реакционной камеры, вследствие чего время контакта реаген,тов увеличивается, что приводит к умень шению количеств непрореагировавших аммиака и азотной кислоты. В данной конструкйии дос:тигается наиболее полный эффект перемешиваштя за счет турбулизации потоков. Дополнительная турбулизация осуществляется струями раствора, проходящими через сквозные отверстия, расположенные в распределительных секциях барботера аммиака. Благодаря турбулизации достигается наиболее полное взаимное проникновение реагентов и увеличивается поверхность фазового контакта, что приводит к снижению непрореагировавших аммиака и азотной кислоты. При расположении барботера кислоты под аммиачнь1м распределителем аммиак реагирует с кислотой, предварительно разбавленной циркулирующим раствором аммиачной селитры, в результате чего происходит снижение упругости паров кислоты над раствором, т. е. снижается процент реакции в газовой фазе с образованием трудноуловимого аэрозоля аммиачной селитры.

I. АППАРАТ ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ АММИАКОМ, содержащий емкость, размешенные в ней реакционную трубу с вьшош1енными в нижней ее части циркуляционньтми окнами, соединенные с патрубками подвода барботер кислоты и барботер аммиака выполненный в виде нескольких равномерно расположенных по поперечному сечению реакционной камеры секций, размешенное в верхней части сепарационное устройство и патрубки вывода готового продукта и пара, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения . потерь, увеличения эффективности и интен;сивности процесса и наденшости аппарата, секции барботера вьтолнены в виде полых цилиндров с расположенными на их торцах полыми усеченными конусами, соединеш ыми между собой трубками, при этом верхний конус перфорирован, его меньшее основание снабжено сплошной i крышкой, меньшее основание нижнето ко(Л нуса соединено с патрубком подвода аммиака, а барботер кислоты расположен под секциями барботера aMh raaxa,i 2. Аппарат по п. I, о т л и ч а ю ш и и с я тем, ЧТО- суммарная перфорированная поверхность секций занимает 70-8О% сечения реакционной трубы.

QOOOOOOQQ I

J

} оооосюооо

oooocioooo I