Способ получения аммиачной селитры и устройство для его осуществления

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к способу получения аммиачной селитры и устройству для его осуществления с использованием теплоты нейтрализации раствора азотной кислоты газообразным аммиаком.

Известен способ получения аммиачной селитры, включающий нейтрализацию азотной кислоты газообразным аммиаком, в котором азотную кислоту и газообразный аммиак подают на нейтрализацию с низа корпуса устройства в стакан.

Устройство для осуществления указанного способа получения аммиачной селитры содержит корпус с патрубком вывода газового потока с размещенным внутри стаканом, корпус устройства выполнен с нижней суженной цилиндрической частью, переходящей в расширенную цилиндрическую часть, стакан размещен в нижней части корпуса, корпус имеет патрубки для подачи с низа корпуса в стакан азотной кислоты и газообразного аммиака, патрубок вывода газового потока расположен в верхней части корпуса, а патрубок вывода раствора аммиачной селитры расположен в коническом переходе между нижней и верхней частями корпуса, см. книга Чернышев А.К., Левин Б.В., Туголуков А.А., Огарков А.А., Ильин В.А. Аммиачная селитра: свойства, производство, применение. М.: Инфохим, 2009, с. 203-205; 267-271.

Недостатками описанного способа получения аммиачной селитры и устройства для его осуществления являются низкая производительность и высокое содержание азотной кислоты и аммиачной селитры в выходящем газовом потоке.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения аммиачной селитры, включающем нейтрализацию азотной кислоты газообразным аммиаком, в котором азотную кислоту и газообразный аммиак подают на нейтрализацию посредством контура циркуляции с низа корпуса в стакан.

Устройство для получения аммиачной селитры содержит корпус с патрубком вывода газового потока, расположенным в верхней части корпуса, с размещенным внутри корпуса стаканом, контур циркуляции, включающий всасывающий трубопровод, насос, нагнетательный трубопровод, который содержит патрубок вывода раствора аммиачной селитры, расположенный после насоса до смесителя азотной кислоты, и смеситель азотной кислоты с патрубком для подачи азотной кислоты, устройство дополнительно имеет смеситель газообразного аммиака, расположенный в нагнетательном трубопроводе после смесителя азотной кислоты, корпус имеет нижнюю суженную цилиндрическую часть, переходящую в расширенную цилиндрическую часть, стакан размещен в нижней части корпуса, нагнетательный и всасывающий трубопроводы соединены с низом корпуса, при этом нагнетательный трубопровод соединен со стаканом, см. RU Патент №2451637, МПК С01С 1/18 (2006.01), 2012.

Недостатками технического решения являются отсутствие возможности увеличивать в устройство подачу газообразного аммиака и азотной кислоты, что связано с недостаточной производительностью получения аммиачной селитры, и повышенное содержание азотной кислоты и аммиачной селитры в выходящем газовом потоке.

Задачей изобретения является повышение производительности способа получения аммиачной селитры и устройства для его осуществления, позволяющие увеличивать подачу газообразного аммиака и азотной кислоты и уменьшить содержание азотной кислоты и аммиачной селитры в выходящем газовом потоке.

Техническая задача решается способом получения аммиачной селитры, включающим нейтрализацию азотной кислоты газообразным аммиаком, согласно изобретению азотную кислоту и аммиак подают в верхнюю часть корпуса устройства, при этом газообразный аммиак подают через патрубок в стакан, а азотную кислоту подают посредством контура циркуляции на тарелку.

Техническая задача решается также устройством, содержащим корпус с патрубком вывода газового потока с размещенным внутри корпуса стаканом, контур циркуляции, включающий всасывающий трубопровод, насос и нагнетательный трубопровод, который содержит патрубок вывода раствора аммиачной селитры, расположенный после насоса до смесителя азотной кислоты, и смеситель азотной кислоты с патрубком для подачи азотной кислоты, согласно изобретению корпус устройства выполнен цилиндрической формы, в верхней части корпуса расположена тарелка, по центру которой установлена обечайка, внутри обечайки размещен стакан, боковая поверхность которого выполнена из пластин с образованием тангенциальных щелей, корпус сверху имеет патрубок подачи газообразного аммиака в стакан, при этом нагнетательный трубопровод соединен с корпусом с боку над тарелкой, патрубок вывода газового потока расположен в боковой части корпуса под тарелкой, а всасывающий трубопровод соединен с низом корпуса.

Решение технической задачи позволяет повысить производительность способа получения аммиачной селитры и устройства для его осуществления за счет интенсификации тепло-массообмена, позволяющего увеличивать подачу газообразного аммиака и азотной кислоты на нейтрализацию, а также уменьшить содержание аммиачной селитры и азотной кислоты в выходящем газовом потоке в два и более раз.

Устройство для получения аммиачной селитры содержит, см. Фиг. 1, корпус 1 с патрубком вывода газового потока 6, с размещенным внутри корпуса стаканом 3, контур циркуляции, который включает всасывающий трубопровод 7, насос 8, нагнетательный трубопровод 12, патрубок вывода раствора аммиачной селитры 9, смеситель азотной кислоты 10, соединенный с патрубком подачи азотной кислоты 11, согласно изобретению корпус устройства выполнен цилиндрической формы, в верхней части корпуса расположена тарелка 5, по центру которой установлена обечайка 4, внутри которой размещен стакан 3, боковая поверхность которого выполнена из пластин с образованием тангенциальных щелей, корпус сверху имеет патрубок подачи газообразного аммиака в стакан 2, при этом нагнетательный трубопровод 12 соединен с корпусом 1 сбоку над тарелкой 5, патрубок вывода газового потока 6 расположен в боковой части корпуса под тарелкой 5, а всасывающий трубопровод 7 соединен с низом корпуса 1.

Устройство работает следующим образом, см. Фиг. 1. Контур циркуляции, включающий насос 8, патрубок вывода раствора аммиачной селитры 9, смеситель азотной кислоты 10, соединенных трубопроводом, нагнетания 12 заполняют раствором азотной кислоты по патрубку подачи 11 через смеситель азотной кислоты 10, затем заполняют нижнюю часть корпуса 1 и всасывающий трубопровод 7. После включения насоса 8 через смеситель азотной кислоты 10 в корпус 1 по трубопроводу нагнетания 12 азотная кислота поступает в верхнюю часть корпуса на тарелку 5. Газообразный аммиак через патрубок подачи газообразного аммиака 2, подают в стакан 3, выходя из стакана, боковая поверхность которого выполнена из пластин с образованием тангенциальных щелей, газовый поток раскручивается, смешивается с раствором азотной кислоты и движется вниз корпуса 1, при этом происходит нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком. Выделяющееся в ходе нейтрализации тепло вызывает испарение воды. Газовый поток выходит из корпуса 1 через боковой патрубок вывода газового потока 6 под тарелкой 5. Поток раствора аммиачной селитры выходит внизу корпуса во всасывающий трубопровод 7 контура циркуляции. Часть циркулирующего раствора выводится через патрубок вывода раствора аммиачной селитры 9. Непрерывная подача азотной кислоты и газообразного аммиака обеспечивает непрерывный процесс нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком.

Результаты исследования получения аммиачной селитры с использованием способа и устройства по заявляемому объекту и прототипу на содержание азотной кислоты и аммиачной селитры в выходящем газовом потоке приведены в таблице. Содержание азотной кислоты и аммиачной селитры определяют анализом конденсата паров воды из выходящего газового потока по известной методике, см. Руководство к практическим занятиям по технологии неорганических веществ: Учебное пособие для вузов / под ред. проф. М. Е. Позина. - 4-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1980, с. 284-285.

При одинаковой подаче азотной кислоты и газообразного аммиака в устройство по заявляемому объекту (см. Заявляемый 1) и прототипу в выходящем газовом потоке по прототипу содержание азотной кислоты и аммиачной селитры более чем в два раза больше, чем по заявляемому объекту.

При увеличении в четыре раза подачи азотной кислоты и газообразного аммиака по заявляемому объекту (см. Заявляемый 2) в выходящем газовом потоке содержание азотной кислоты и аммиачной селитры по прототипу в два раза больше, чем по заявляемому объекту.

Таким образом, решение технической задачи позволяет повысить производительность способа получения аммиачной селитры и устройства для его осуществления за счет интенсификации тепло-массообмена, позволяющего увеличивать подачу газообразного аммиака и азотной кислоты на нейтрализацию и при этом уменьшить содержание аммиачной селитры и азотной кислоты в выходящем газовом потоке в два и более раз.