Виробництво амонійної селітри

Размещено на http://www.allbest.ru/

Виробництво амонійної селітри

1. Аналіз стану діючих промислових способів грануляції

1.1 Аналіз існуючих промислових способів грануляції

1.1.1 Процес гранулювання

Гранулювання (від латів. granulum-зернятко), формування твердих часток певних розмірів і форми із заданими властивостями. Гранулювання необхідне для надання речовинам покращених технологічних властивостей, для запобігання спіканню (злипання) і збільшенню сипучості, для забезпечення можливості використання матеріалу дрібними порціями, для полегшення вантаження, транспортування і ін.

Гранулювання застосовують головним чином в деяких областях хімічної промисловості, металургії, в енергетичному господарстві, а також в сільському господарстві. Гранулювання в хімічній промисловості застосовують при виробництві добрив (суперфосфату, аміачної селітри і ін.) Розмір гранул залежить від вигляду матеріалу, способу його подальшої переробки або вживання і складає зазвичай для мінеральних добрив 1-4 мм. Аміачну селітру гранулюють, розбризкуючи її розплав в порожнистих баштах заввишки 30-35 м, де бризки селітри при падінні тверднуть у вигляді зерен.

Формування гранул розміром менше 1 мм інколи називають мікрогранулювання. Гранулювання може бути засноване на ущільненні порошкоподібних матеріалів (з використанням єднальних або без них), диспергуванні і подальшій кристалізації розплавів або розчинів або на подрібненні крупних шматків в дробарках.

В даний час існують три основні технологічні способи гранулювання твердих речовин з розплавів:

1 Розбризкування крапель розплавів з допомогою різних гранулюючих пристроїв в об'ємі грануляційної башти, де далі відбувається твердіння крапель і охолоджування гранул, що утворилися, при їх вільному падінні

2 Напилення плаву, твердіння його і подальше охолоджування гранул, що утворилися, в умовах киплячого шару

3 Проведення тих же, що і за способом 2, операцій в умови; барабанів, що обертаються, з внутрішніми лопатями - сферодайзерів.

Відомий також комбінований спосіб гранулювання добрив, що поєднує в собі елементи перших двох способів.

Для гранулювання матеріалів у вітчизняній і зарубіжній практиці застосовують різні методи і апаратуру. Всі процеси гранулювання можна класифікувати таким чином:

- з рідкої фази диспергуванням на краплі з подальшою кристалізацією при обезводненні або охолоджуванні;

- з твердої фази пресуванням з подальшим дробленням брикетів до гранул необхідного розміру;

- з суміші рідкої і твердої фаз агломерацією порошків з подальшим обдаванням агломератів і зміцненням зв'язків між частками при видаленні рідкої фази;

- з газоподібної фази конденсацією (десублімацій) з освітою твердих гранул;

- з суміші рідкої і газоподібної фаз із здійсненням хімічної реакції;

- з суміші рідкої, твердої і газоподібної фаз із здійсненням хімічної реакції.

Утворення твердих часток необхідного розміру при гранулюванні відбувається або одночасно, або поступово.

Процеси гранулювання розрізняють:

- що протікають без зміни розмірів часток в часі,

- із зміною розміру часток в часі

- з утворенням нових часток

- зростанням наявних часток.

Залежно від вимог, що пред'являються до гранулометричного складу продукту, отримувані при гранулюванні дрібні частки або повертають в процес (ретурний процес), або не повертають (безретурний процес). Ефективність процесу гранулювання залежить від механізму гранулоутворення, який, у свою чергу, визначається способом гранулювання і його апаратурним оформленням. У зв'язку з цим методи гранулювання доцільно класифікувати таким чином:

- обдавання (формування гранул, що досягається агломерацією або напластовуванням часток);

- диспергування рідини у вільний об'єм або нейтральне середовище (освіта і кристалізація крапель рідини при охолоджуванні в повітрі, маслі;

- пресування сухих порошків із здобуттям брикетів, плиток і т. п., з подальшим їх дробленням на гранули необхідного розміру;

- диспергування рідини на поверхню часток в зваженому стані (кристалізація тонких плівок на поверхні часток);

1.1.2 Конструкції грануляційних апаратів

Вибір апаратури для проведення процесів гранулювання визначається механізмом гранулоутворенням.

Конструктивно гранулятори розрізняються за:

- місцем підведення реагентів;

- способом підведення реагентів;

- формою і рухливістю корпусу (стаціонарний, такий, що обертається, вібруючий);

- способом перемішування матеріалу (механічне, пневматичне, вібраційне).

Гранулятори можуть складатися з одного або декількох апаратів, залежно від послідовності різних стадій гранулоутворення. У апаратах для гранулювання можуть проходіть і інші процеси (амонізація, сушка, охолоджування і т.п.), що накладає специфічні особливості на конструкції різних вузлів. Конструкція гранулятора має бути такій, щоб в нім можна було переробляти якомога більше матеріалів відповідно до необхідного механізму і з найменшими витратами, тобто необхідна якість продукту повинна забезпечуватися при максимальних питомих продуктивностях. При цьому особливу увагу слід приділяти стабільній роботі апарату. Тривала робота при постійному режимі і скорочення часу на чищення і ремонт дозволяють спростити експлуатацію не лише самого гранулятора, але і допоміжного устаткування. Надійність роботи гранулятора багато в чому залежить від розмірів і простоти конструкції, а також від числа допоміжного устаткування. Чим простіше вузол гранулювання, тим менше відмов в його роботі, більше можливостей для автоматизації процесу і, отже, для підвищення продуктивності праці. Надійність роботи гранулятора багато в чому залежить від розмірів і простоти конструкції, а також від числа допоміжного устаткування. Чим простіше вузол гранулювання, тим менше відмов в його роботі, більше можливостей для автоматизації процесу і, отже, для підвищення продуктивності праці. Компактність устаткування - це високий вихід продукту і низькі капітальні витрати. Таким чином, високий вихід продукту, зниження капітальних і експлуатаційних витрат, збільшення надійності роботи устаткування (стабілізація режиму і запобігання простоям) - все це дороги інтенсифікації роботи грануляторів. Специфічні особливості гранульованих продуктів обумовлюють конструктивне оформлення процесу.

Апарати для гранулювання методом обдаванням.

Гранулятори, в яких відбувається обдавання матеріалу, за типом руху поверхні діляться на:

- ротаційний;

- стрічковий;

- вібраційний.

Ротаційні апарати бувають:

- барабанні;

- тарілчасті (дискові);

- відцентрові;

- лопатеві.



Рисунок 1.1 - Барабанний гранулятор

Рисунок 1.2 - Двухбарабанного гранулятора

Рисунок 1.3 - Центробіжний гранулятор

Рисунок 1.4 - Лопастний гранулятор

Барабанні гранулятори-сушарки

Барабанний гранулятор-сушарка призначений для гранулювання і сушки, а також залежно від конструкції для класифікації і охолоджування продукту.

Рисунок 1.5 - Барабанний гранулятор-сушарка

Гранулятори з псевдозрідженим шаром

Для гранулювання в псевдозрідженому шарі використовують апарати різних конструкцій. Гранулятори з псевдозрідженим шаром розрізняються формою корпусу і діляться на циліндрові, конічні з малим кутом розкриття (до 20°), з великим кутом розкриття: від 30 до 60.

Рисунок 1.6 - Циліндричний апарат з центральною вигрузкою і подачею попередньо перегрітого розчину на шар



Рисунок 1.7 - Конусний апарат з комбінованим підведенням рідини

Рисунок 1.8 - Апарат з теплообмінником в псевдозрідженому шарі

1.2 Порівняльна характеристика технологічних схем

Створення агрегатів великої одиничної потужності з'явилося віддзеркаленням загальної тенденції різкого укрупнення агрегатів, промисловості мінеральних добрив, що виявилося в 60-і роки і пов'язаній з бурхливим зростанням.

У СРСР проектування великотонажного агрегату по виробництву аміачної селітри було почато в кінці 60-х років. До цього часу намітилося відставання за якістю продукту і за техніко-економічними показниками виробництва в порівнянні з рядом зарубіжних фірм. Для підвищення якості продукту розроблені і перевірені в цехах, що діють, випарні апарати з падаючою плівкою, що забезпечують здобуття висококонцентрованого плаву (не нижче 99,5%);

- прості і економічні апарати охолоджування гранул в киплячому шарі;

- статичні гранулятори лійочного типу, які забезпечують здобуття крупніших і рівномірних гранул;

- розроблені добавки нових типів (сульфатна, сульфатно-фосфатна у поєднанні з обприскуванням охолоджених гранул «даспергатором НФ і магнезійна).

Одночасно були розроблені агрегати по виробництву неконцентрованої азотної кислоти, в яких концентрація кислоти була піднята з 47-49 до 58-60%. Вказані досягнення дозволили в 1967-1970 роках розробити нову технологічну схему і виконати проект великотоннажного агрегату АС-67 з середньодобовою потужністю 1400 т, в якому в порівнянні з виробництвами аміачної селітри (одинична потужність устаткування 400-600 т/добу), що раніше будувалися, були досягнуті істотно більш вищі технічні і економічні показники:

- понижені капітальні вкладення за рахунок укрупнення устаткування, виключення водооборотнаго циклу і установок по очищенню конденсату сокової пари;

- понижена собівартість продукції за рахунок зменшення витрати пари, електроенергії, що охолоджує воду, а також за рахунок зменшення амортизаційних відрахувань і цехових витрат;

- підвищена якість продукту (практично ліквідовано злежування) унаслідок зниження вологості готового продукту (не вище 0,2%), збільшення середнього розміру гранул (до 1,8-1,9 мм) і долі гранул фракції 2- 3 мм (не менше 50%), вживання нових кондиціонуючих добавок;

- підвищена продуктивність праці основних робітників (не менше чим в 2 рази); ліквідований відхід забрудненого конденсату сокової пари.

У 1972-1975 роках було побудовано 6 агрегатів АС-67. З метою скорочення термінів будівництва агрегатів, подальшого підвищення якості продукту (зокрема, забезпечення безтарного зберігання і перевезення навалом в спеціалізованих мінераловозах), зниження витрати енергоресурсів були істотно змінені технічні рішення по вузлу гранулювання і охолоджування продукту, по загальній компоновці устаткування.

В ході освоєння і експлуатації агрегати АС-67 і АС-72 постійно удосконалювалися, найбільш - апарати ВТН, донейтралізатори, апарати охолоджування селітри в киплячому шарі, система контролю і управління з метою підвищення безпеки технологічного процесу і зручності обслуговування. Зростання вимог до охорони довкілля поставило до порядку денного істотне зниження викиду в атмосферу аерозольних часток аміачної селітри і аміаку, що містяться в повітрі на виході з грануляційної башти, сокової пари з ВТН і з випарного апарату після промивання в скрубері, встановленому на башті.

Загальними рисами схем АС-67 та АС-72 є:

- використання як сировини 58-60% азотної кислоти і газоподібного аміаку, надлишковий тиск якого не перевищує 0,3 МПа;

- нейтралізація азотної кислоти газоподібним аміаком під атмосферним тиском в апаратах з використанням тепла реакції на випаровування води з розчину (у апаратах ВТН утворюється 88-92%-й розчин аміачної селітри);

- випаровування 88-92%-го розчину в один рівень під атмосферним тиском до полягання висококонцентрованого плаву (99,6-99,8%-го) в апараті з падаючою плівкою і протитечією гарячого повітря;

- часткове використання сокової пари, що утворюється в апаратах ВТН, на азотні для підігрівання кислоти до 80-90°С і повітря перед апаратом охолоджування гранул в киплячому шарі;

- основну масу сокової пари не. використовують, а направляють на змішення з повітрям, що викидається з грануляційної башти;

- інтенсивне гранулювання плаву в башті;

- охолоджування гранул в апараті з киплячим шаром;

- промивання пароповітряної суміші (повітря з башт, сокової пари з ІТН і пароповітряної суміші з випарного апарату) розбавленим розчином аміачної селітри в тарілчастому скрубері.

Особливістю агрегату АС-67 є розміщення всього основного технологічного обладнання (від стадії нейтралізації до стадії отримання плаву) на грануляційній башті каскадом, без проміжних операцій перекачування розчинів аміачної селітри. Інша особливість агрегату АС-67 полягає в тому, що повітря не відсмоктують з башти, як завжди в техніці баштового гранулювання мінеральних добрив, а нагнітають в башту знизу під грати киплячого шару одним потужним вентилятором.

Розміщення всього основного технологічного обладнання на грануляційній башті, як наголошувалося, спростило схему зважаючи на

відмову від перекачування концентрованих розчинів селітри. В той же час таке рішення привело до певних ускладнень процесів будівництва і експлуатації агрегату:

- основа башти несе велике навантаження, унаслідок чого вона

виконана з залізобетону з внутрішнім футеруванням кислототривкою цеглиною, що приводить до значних капітальних витрат, підвищенню трудомісткості і тривалість будівництва;

- надбудова з технологічним устаткуванням розташована на великій висоті, тому має бути повністю закритою, опалювальною і вентильованою;

- монтаж обладнання може бути початий лише після зведення башти;

- така послідовність робіт подовжує цикл будівельно-монтажних робіт;

- розташування обладнання на великій висоті викликає підвищення вимоги про працездатності підйомно-транспортного обладнання (пасажирського і вантажного ліфтів);

- експлуатація башти під підпором ускладнює обслуговування апарату охолоджування продукту в киплячому шарі, вбудованого в башту;

- вживання вбудованого апарату, що охолоджує, приводить до збільшення витрати енергії на подачу повітря в башту, оскільки відсутня можливість в холодну пору року зменшувати подачу повітря щоб уникнути «посадки» киплячого шару, тому доводиться витрачати пару на підігрівання великих кількостей повітря.

Критична оцінка перерахованих особливостей агрегату АС-67 збіглася з періодом пошуків рішень по досягненню такої якості аміачної селітри яке дозволило б зберігати і перевозити її без тари.

Додатково з метою усунення перерахованих вище недоліків схеми АС-67 і підвищення якості продукту в схемі АС-72 прийняті наступні технічні рішення:

- замість сульфатної добавки застосована ефективніша сульфатно-фосфатна добавка;

- передбачено здобуття гранул більш рівномірного складу (не менше 70-80% фракції 2-3 мм) за рахунок вживання віброгрануляторів;

- передбачено підвищення (міцності гранул як результат дії трьох чинників: (вживання сульфатно-фосфатної добавки, здобуття крупніших гранул (зменшення фракції менше 2 мм), регулювання темпу охолоджування гранул, для чого був застосований секціонований виносний апарат з киплячим шаром і роздільною подачею повітря в кожну секцію;

- обладнання розміщене внизу на окремій етажерці; для перекачування плаву застосований насос.

У агрегаті АС-72 застосований насос вітчизняної конструкції і трубопровід із спеціальною антидетонаційною вставкою, що відповідають вимогам безпечного перекачування плаву, схильного до, термічного розкладання. Науково-дослідні роботи, проведені в ГИАП, підтверджують можливість безпечної експлуатації вузла перекачування плаву при дотриманні технологічного режиму і правил техніки безпеки.

Розміщення всього технологічного устаткування, включаючи випарний апарат, внизу дозволяє застосувати полегшену конструкцію грануляційної башти, зокрема металеву башту при економній витраті металу. Вживання металу для спорудження башти замість монолітного залізобетону з футеруванням кислототривкою цеглиною дозволяє:

- виготовляти вузли башти індустріальним способом;

- спорудження башти на місці будівництва звести до монтажу цих вузлів;

- істотно скоротити термін будівництва башти;

- набути прямокутної форми башти, яка є переважною при використанні монодисперсних грануляторів, оскільки дозволяє мінімізувати перетин башти і застосовувати монодисперсні гранулятори простої конструкції.

У агрегаті АС-67 жорсткий зв'язок між апаратом охолоджування гранул в киплячому шарі, власне грануляційною баштою і промивним скрубером викликає в холодну пору року підвищені витрати електроенергії і пари, які можна уникнути при розриві цьому жорсткому зв'язку.

У агрегаті АС-72 застосований виносний апарат охолоджування гранул в киплячому шарі, тому подача повітря в башту не пов'язана з цим апаратом.

Промивний скрубер, встановлений вгорі, кожна секція забезпечена індивідуальним витяжним вентилятором. Таке технічне рішення дозволяє регулювати подачу повітря в башту, економно витрачаючи електроенергію, залежно від навантаження і пори року, що підвищує технологічну надійність агрегату. Одночасно досягається і стабільніше очищення повітря, що викидається в атмосферу. Гнучкішою схема АС-72 є і в частині регулювання міри і темпу охолоджування гранул. Технологічний процес виробництва аміачної селітри за схемою АС-72 складається з тих же стадій, що і за схемою АС-67, додатковою є стадія перекачування висококонцентрованого плаву аміачної селітри на верх грануляційної башти.

Принципових відмінностей в технологічному процесі на стадіях нейтралізації і випарки в схемі АС-72 в порівнянні з описаною вище схемою АС-67 немає. Відмінністю є підігрівання азотної кислоти в двох підігрівачах індивідуально для кожного апарату ВТН, що дозволило встановити автоматичних регулювальників витрати на лінії подачі азотної кислоти на підігрівання. У схемі АС-72 замість двох донейтралізаторів швидкісного типу був застосований один загальний для двох апаратів ВТН об'ємний донейтралізатор, що підвищує точність регулювання надлишку аміаку в донейтралізованному розчині перед випарним апаратом і відповідно зменшує забруднення аміаком повітря на виході з випарного апарату. Надалі було визнано доцільним додати контрольний донейтралізатор, щоб надійно запобігти попаданню кислих розчинів у випарний апарат, оскільки після вирішення про подачу сірчаної і фосфорної кислот не в апарати ВТН, а в донейтралізатор така небезпека підвищилася. Це технологічне рішення поширене і на агрегати АС-67. У схемі АС-72 застосовані автоматичні аналізатори рН середовища розчину, що безперервно діють, на виході з апарату ВТН, донейтралізаторов, гідрозасува, що підвищило стабільність технологічного режиму нейтралізації і донейтралізациі розчинів і (у поєднанні з вживанням в апараті ВТН ковпачкових тарілок в промивній частині замість сітчастих) привело до зниження забруднення сокової пари на виході з ВТН і пароповітряної суміші з випарного апарату аміаком і аміачною селітрою. Випарний апарат в схемі АС-72 забезпечений промивачем повітря, що додатково знижує вступ забруднень в промивний скрубер. Висококонцентрований плав (99,7-99,8%) на виході з випарного апарату проходить донейтралізацию в гідрозасуві, потім через фільтри поступає в бак, на якому встановлений погружной насос, що перекачує плав на верх башти в напірний бак грануляторів.

Неодмінною умовою поліпшення якості аміачної селітри є забезпечення високої міри упарювання її розчинів у випарних апаратах останнього рівня з досягненням залишкового вмісту вологи в готовому продукті не більше 0,3% (по методу сушки).

Для настільки високої міри відділення розчинів селітри від води необхідно забезпечити більш організоване, протікання масообміну при випарюванні, що зажадало розробки принципово відмінних конструкцій. Досить чіткий такий процес вдається провести в падаючій плівці, що було прийняте за основу при розробці в ДІАПі доупарочного апарату. Суть процесу в апараті полягає в наступному: доупарочний розчин подають на верхній зріз вертикально розташованих робочих труб. У міжтрубний простір апарату поступає теплоносій - гріюча пара тиском приблизно 1,1 МПа. У апараті такої конструкції надійно може бути забезпечене здобуття плаву з вмістом води близько 0,5%. Подальше зниження вологості плаву не може бути здійснене в апаратах без зменшення їх продуктивності. При видаленні слідів вологи рушійна сила процесу - різниця парціального тиску води над стікаючим розчином і в зустрічному потоці повітря - зменшується, і для завершення процесу необхідне значне збільшення масообмінної поверхні, але при цьому потрібна вельми мала кількість тепла. Такий процес може бути забезпечений при створенні в нижній частині доупарочного апарату масообмінного пристрою, наприклад у вигляді однієї або декількох барботажних тарілок. Слід відзначити, що умови проведення кінцевої стадії процесу упарювання плаву обмежені вузьким температурним діапазоном. З одного боку, це температура 163-170°С, відповідна кристалізації розплавів селітри концентрацією 99,3-100%, з іншої - температура 180-190°С, встановлена з міркувань безпечного ведення процесу, оскільки нагрівання аміачної селітри до вищих температур приводить до її підвищеного термічного розкладання. Крім того, необхідно враховувати, що міра розкладання аміачної селітри значно зростає при нагріванні у присутності кислот, хлоридів і деяких органічних речовин (наприклад, масла). Викладені обставини вимагають точного ведення технологічного режиму в межах заданих значень температури плаву, а також дотримання деяких інших регламентних показників його роботи. Впровадження комбінованого випарного апарата дозволяє модернізувати що існує в цехах виробництва аміачної селітри, що діють, випарне відділення шляхом ліквідації вакуумного рівня випаровування (попередньою доупаркою) або переведення її в режим роботи під атмосферним тиском. В разі збереження рівня випаровування під вакуумом число концентраційних тарілок може бути зменшене до двох (завдяки підвищеній концентрації вихідного розчину), і відпадає необхідність в установці на них змійовиків. При цьому остаточне упарювання плаву в масообмінній частині здійснюється за рахунок його тепловмісту, що приводить до невеликого (приблизно на 4°С) охолоджування розчину. При використанні в такій схемі доупарочного апарату з п'ятьма тарілками робота всього відділення може бути інтенсифікована на 30-50%. У виробництві аміачної селітри за схемами АС-67 і АС-72 доупарювання розчину проводять в одному апараті з п'ятитарілчастою масообмінною частиною, куди початкові щелока концентрацією 90-92% поступають з апарату ВТН.

Експлуатація доупарочних апаратів з массообмінною частиною протягом ряду років показала, що вони відрізняються великою надійністю в роботі і забезпечують стабільне здобуття висококонцентрованих плавів. Вживання апаратів аналогічної конструкції (продуктивністю 60 т/ч) в крупних агрегатах АС-67 і АС-72 дозволило упарювання розчинів (від 88-92 до 99,8% МН4М03) вести в одну стадію. Ефективність роботи плівкових випарних апаратів багато в чому залежить від рівномірного розподілу рідини і газу по робочих трубках.

1.3 Перспективи вдосконалення існуючих технологій

Розроблено вихровий гранулятор з вібраційним розпиленням плаву.

В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу гранулювання рідкого матеріалу шляхом здійснення його розпилення без надання додаткового моменту руху під дією гідростатичного напору і власної ваги з одночасним накладенням на струмінь розплаву регулярних електромагнітних коливань, що забезпечує рівномірність контакту кожної зі створених гранул з вихровим осесиметричних потоком теплоносія і збільшення ступеня монодисперсних гранулометричного складу матеріалу в заданому діапазоні розмірів товарної фракції.

Схема вихрового гранулятора з вібраційним розпиленням плаву наведена на рисунку 1.4.

Розроблено новий спосіб гранулювання амонійної селітри. Новим у способі є те, що очищення та охолодження суміші здійснюють в промивної колоні з трьома зонами зрошення, при цьому пароповітряну суміш після першої зони зрошення ділять на два потоки навпіл, перший потік направляють у другу зону зрошення, потім подають на стадію грануляції плаву в якості охолоджуючого агента, другий потік направляють в третю зону зрошення, потім подають на стадію охолодження гранул в якості охолоджуючого агента. Технічний результат полягає в тому, що забезпечується можливість повторного використання потоків повітря у технологічному процесі і переведення виробництва гранульованої аміачної селітри на замкнутий цикл по повітрю, що виключає викиди в атмосферу.

Рисунок 1.9 - Вихровий гранулятор з вібраційним розпиленням плаву

1 - основний корпус; 2 - еліптична кришка; 3 - додатковий корпус;

4 - міжкорпусний кільцевої простір; 5 - кільцевої уловлювач гранул; 6 - циліндрична порожнина кільцевого уловлювач гранул; 7 - нахільне днище;

8 - патрубок відводу готового продукту; 9 - патрубок для подачі теплоносія;

10 - патрубок для відведення відпрацьованого теплоносія; 11 - патрубок для подачі розплаву; 12 - вузол розпилення; 13 - коробчатий корпус; 14 - отвори для відводу повітря; 15 - перфорована днище; 16 - плоска мембрана; 17 - шток; 18 - муфта; 19 - електромагнітний вібратор; 20 - датчик вібрацій; 21 - електронний регулятор; 22 - частотомір; 23 - вихровий газорозподільний вузол; 24 - патрубок для рециркуляції гранул; 25 - патрубок для подачі газу

Розроблено ротаційний гранулятор. При використанні цього пристрою, розплав продукту подається на стрічковий конвеєр-охолоджувач у вигляді крапель. Утворюється в ході кристалізації і охолодження продукту тепло відводиться через поверхню сталевої стрічки і поглинається водою, розбризкується через форсунки на її внутрішню поверхню. Висока теплопровідність стрічки забезпечує високоефективний відвід тепла.

Конструкція конвеєра-охолоджувача розрахована таким чином, що повністю виключається можливість контакту продукту з охолоджуючою водою. У кінці конвеєра-охолоджувача продукт у вигляді гранул напівсферичних, знімається зі сталевої стрічки і надходить в бункер або на транспортувальний конвеєр.

Розроблений центробіжно-вихровий вібраційний гранулятор.

Конструктивною відзнакою вібраційного гранулятора, що швидко обертається, від стандартних типів, що раніше застосовувалися є збалансоване поєднання гідростатичного тиску обсягу плаву і відцентрової сили, що в сумі дозволяє значно збільшити факел зрошення, а накладення вібрації забезпечує розпад струменя на монодисперсні краплі і отримання високоякісного готового продукту.

Розроблено спосіб підвищення агрохімічних властивостей аміачної селітри шляхом використання як добавки до неї, адсорбенту мінерального походження, чим забезпечується підвищення її агрохімічних властивостей, ефективності використання азоту добрива та продуктивності сільськогосподарських культур. Поставлена задача вирішується тим, що в способі підвищення агрохімічних властивостей аміачної селітри який включає використання азоту в аміачній та нітратній формах, в гранулах розміром 1-3 мм відповідно до винаходу як добавку до них використовують мінерал-адсорбент трепел в кількості 2% від маси готової продукції.

Розроблений метод грануляції плаву розпиленням. Спосіб грануляції зводиться до розпорошення і подальшого багаторазового нашарування плаву на «затравочні» (тверді) частки некондиційного продукту з утворенням сферичних гранул і подальшому охолодженню останніх. Основною перевагою методу є більш висока міцність гранул і, відповідно, менша злежуваність при транспортуванні.

Розроблено спосіб підвищення всмоктуючої здатності гранул аміачної селітри. Спосіб згідно винаходом відрізняється тим, що гранульовану аміачну селітру з великою механічною міцністю піддають охолодженню до температури нижче -17⁰С, потім довільним способом нагрівають до температури понад 32,3⁰С. Отримана таким способом пориста аміачна селітра має всмоктуючу здатність мінімум 6-7% і підвищену механічну міцність. Вихід процесу перевищує 95%.

2. Техніко-економічне обґрунтування та вибір способу виробництва і технологічної схеми

амонійний селітра грануляція виробництво

Виробництво аміачної селітри характеризується відносною простотою технологічного процесу. Сучасні технологічні схеми цього виробництв принципово близькі досягли високого рівня досконалості. У зв'язку з цим вони вельми близькі між собою і за техніко-економічними показниками. Основна доля в собівартості аміачної селітри належить сировині: аміаку і азотній кислоті. Саме їх собівартість визначає собівартість аміачної селітри. Втрати сировини залежать від міри очищення сокової пари в пастках і промивачах, віднесення пилу з грануляційної башти, неврахованих втрат в вигляді просипей, здобуття некондиційного продукту. Поряд з вдосконаленням технологічних схем зниження собівартості, аміачної селітри залежить від культури виробництва, від зниження втрат сировини і готової продукції на стадії упаковки і зберігання. Відмінність техніко-економічних показників виробництва аміачної селітри в залежності від особливостей конкретних технологічних схем лежить, головним чином, в області витрати енергоресурсів, яка залежить від концентрації вихідної азотної кислоти, міри використання тепла реакцій нейтралізації, схемних вирішень стадії охолоджування продукту, а також в області амортизаційних і цехових витрат, які залежать від суми капіталовкладень, одиничної потужності устаткування і чисельності обслуговуючого персоналу. Певний вплив надає також вартість внесення кондиціонуючої добавки. Порівняння витратних коефіцієнтів на 1 т NH₄NO₃ по різним вітчизняним схемам наведено в таблиці 2.1 Для порівняння прийняті схеми виробництва цехів, які будувалися а кінці 50-х років і в 60-і роки, і схеми великотоннажних агрегатів АС-67 та АС-72.

За техніко - економічними показниками виробництво NH₄ NO₃ по способу виробництву на агрегаті АС - 67 значно ефективніше, що видно з таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Техніко-економічні показники вітчизняних схем виробництва аміачної селітри

Показники	Витратний коефіцієнт па 1 т продукту, що містить 347,9 кг азоту
	Типова схема (47-49% - на НNO3)	Агрегат АС-67 (58-60%-на НNO3)	Агрегат АС-72 (58-60%-на НNO3)
Газоподібний аміак (10%-ий), кг	214	214	214
Азотна кислота (100%-а), кг	786	787	786
Сірчана кислота (100%-а), кг	3,0	3,0	0,75
Фосфорна кислота (100%-а), кг	-	-	4,6
Диспергатор НФ (100%-ий), кг	-	0,44	0,44
Насичена пара (Рнадл.=1,5 МПа), т	0,375	0,275	0,215
Оборотна вода, м3	35	0,2	0,2
Електроенергія, кВт·год	30,5	35,3	25,1

Зіставлення вітчизняних великотоннажних агрегатів АС-67 і АС-72 із зарубіжними за основними техніко-економічними показниками наведено в таблиці. 2.2. Як випливає з таблиці, основні показники вітчизняних агрегатів знаходяться на рівні показників кращих зарубіжних схем або їх перевершують. Порівняння вітчизняних агрегатів із зарубіжними по капіталовкладеннях неможливе через відсутність необхідних даних.

Таблиця 2.2 - Техніко-економічні показники великих вітчизняних і зарубіжних агрегатів виробництва амонійної селітри

Показники	Вітчизняні агрегати	Агрегати фірм зарубіжних країн
	АС-67	АС-72	Франція	Англія	США
Потужність агрегату, т/добу	1400	1400	1100	1200	1500
Концентрація вихідної азотної кислоти, %	58	58	55	57-60	57
Витратні коефіцієнти на 1 т продукту (34,8% N) аміак, кг	214	214	220	212,5	214,6
Азотна кислота (100%-на), кг	787	786	800	800	791
Пара, т	0,275	0,215	0,22	0,30	0,40
Оборотна вода, м3	0,2	0,2	16,0	Немає даних
Електроенергія, кВт·год	35	25	28	16	14

На сучасних підприємствах амонійної селітри питомі витрати сировини близькі до теоретичних; тому суттєвої різниці собівартості продукту, який отримується в великотоннажних агрегатах АС-67, АС-72 та АС-72М, немає.

Різниця техніко-економічних показників в залежності від конкретних схем лежить головним чином в області витрат енергоресурсів; пара електроенергії, оборотної води. Витрати пари визначаються вихідною концентрацією азотної кислоти, мірою використання тепла сокової пари, що отримується на стадії нейтралізації.

Витрати електроенергії на підприємствах де виготовляється амонійна селітра по абсолютним значенням невеликі. Але вони можуть коливатися в значному діапазоні в залежності від застосованого способу охолодження продукту, від способу очистки повітря яке викидається з башт.

У вітчизняних великотоннажних агрегатах витрати електроенергії вище, чим по схемах 50-60-х років, що зв'язано з застосуванням інтенсивних башт з високою швидкістю повітря і охолодження продукту в апаратах з псевдозрідженим шаром, але в них нижчі витрати пару і зовсім відсутні витрати оборотної води. Інтенсифікація діючих агрегатів АС-67, АС-72 та АС - 72 М забезпечують приріст потужностей на 12-15% з вдвічі меншими капітальними вкладеннями, ніж у випадку інтенсифікації і будівництва агрегатів азотної кислоти, та на їх основі введення нових потужностей по амонійній селітрі. Відповідно на 12-15% росте продуктивність труда, зменшується собівартість готової продукції. За рахунок росту прибутку додаткові капітальні вкладення окупаються за 5-5,5 років.

В сфері виробництва подальше зниження собівартості зв'язано з корисним використанням низько потенційного тепла нейтралізації азотної кислоти. У схемах, що розробляються ГИАПом на перспективу також передбачено утилізація реакційного тепла.

Размещено на Allbest.ru