CS196858B1

CS196858B1 - Head for introducing the acids in contact with the gaseous ammonia

Info

Publication number: CS196858B1
Application number: CS805277A
Authority: CS
Inventors: Kamil Wichterle; Ondrej Wein
Original assignee: Kamil Wichterle; Ondrej Wein
Priority date: 1977-12-02
Filing date: 1977-12-02
Publication date: 1980-04-30

Description

Vynález se týká hlavice pro uvádění kyselin do styku s plynným čpavkem.The invention relates to a head for contacting acids with ammonia gas.

Při výrobě kombinovaných hnojiv na bází fosforečnanů amonných je podstatnou chemickou operací čpavkování kyseliny — kyselé hřečky — obsahující kyselinu fosforečnou, případně sírovou a dusičnou a některé produkty jejich působení na přírodní fosfát. Během posledních let se projevuje tendence využívat pro výrobu granulovaných hnojiv i širšího sortimentu méně kvalitních přírodních fosfátů, levnějších kyselin a jednodušších metod rafínace kyselých břeček, které pak obsahují více nečistot. Příměsi působí především zvýšení konzistence břeček během neutralizace, pěnění a přinášejí i nové problémy koroze.In the production of combined fertilizers based on ammonium phosphates, an essential chemical operation is the acidification of the acid - acid hamster - containing phosphoric acid, sulfuric acid and nitric acid and some products of their action on natural phosphate. In recent years there has been a tendency to use low quality natural phosphates, cheaper acids and simpler methods of acid sludge refining for the production of granular fertilizers, as well as a wider assortment, which then contain more impurities. The admixtures act primarily to increase the consistency of the slurry during neutralization, foaming and also bring new corrosion problems.

Dosud nejobvyklejší technika neutralizace, spočívající v zavádění čpavku ke dnu promíchávaných nádob s kyselinou, je spolehlivá jen potud, dokud má kapalina nízkou konzistenci; zvýšení konzistence, způsobené vyloučením amonných a směšných solí během neutralizace, zabrzdí v určitém okamžiku přirozené bouřlivé proudění v okolí přívodu čpavku. Použití stejného procesního principu pro další čpavkování je poznamenáno nižší intenzitou a často je schůdné jen za cenu podstatného zpomalení reakce zvětšením objemu zařízení u kontinuálních výrob nebo za cenu náročného mechanického míchání, popřípadě V krajním případě za cenu umělého snížení konzistence přidáním vody, představující nákladně odstraňovaný balast v produktu.So far, the most common neutralization technique of introducing ammonia to the bottom of agitated acid containers is only reliable as long as the liquid has a low consistency; the increase in consistency caused by the elimination of ammonium and mixed salts during neutralization will at some point inhibit the natural stormy flow around the ammonia feed. The use of the same process principle for further ammonia is characterized by lower intensity and is often only feasible at the cost of substantially slowing down the reaction by increasing the volume of equipment for continuous production or at the cost of demanding mechanical agitation. in the product.

Krokem k překlenutí uvedených potíží jsou směšovací reaktory, do nichž je kontinuálně přiváděna kyselina a odpovídající množství nebo přebytek čpavku tak, že bezprostředně po vstupu do reaktoru dochází ke smísení obou proudů a k vytvoření disperze, v níž reakce probíhá dostatečně rychle i bez míchání. Zvláště efektivním způsobem uvedení kyseliny do styku se čpavkem je její atomizace. Atomizace kyselin, zejména silně znečištěných kyselin ve výrobě minerálních hnojiv, má některá specifika, která zabraňují využít běžných zařízení:Steps to overcome these difficulties are mixing reactors in which the acid and the corresponding amount or excess of ammonia are continuously supplied such that, immediately after entering the reactor, both streams are mixed and a dispersion is formed in which the reaction proceeds quickly enough without stirring. A particularly effective way of contacting an acid with ammonia is by atomizing it. The atomization of acids, especially of heavily contaminated acids in the production of mineral fertilizers, has some specifics that prevent the use of conventional equipment:

— Kyselina, výstižněji nazývaná též kyselou břečkou, je obvykle již meziproduktem neutralizace, z chemického hlediska obsahujícím vedle směsi minerálních kyselin i jejich soli amonné a směsné, z fyzikálního hlediska to bývá čirá kapalina jen výjimečně, většinou jde o suspenzi koloidních částic, krystalů solí, navíc napěněnou bublinkami inertních plynů a vodní páry.- Acid, more accurately referred to as acid sludge, is usually already an intermediate of neutralization, chemically containing in addition to a mixture of mineral acids also their ammonium and mixed salts, from a physical point of view it is a pure liquid only rarely, mostly a suspension of colloidal particles, salt crystals, additionally foamed with bubbles of inert gases and water vapor.

—- V kyselině exponované čpavkem po delší dobu, dochází k „přečpavkování“ spojenému se vznikem tvrdého krystalického produktů.—- In an acid exposed to ammonia for a long period of time, there is “over-aging” associated with the formation of hard crystalline products.

— Pro některá technologická schémata je- For some technology schemes is

198 8S8198 8S8

196 8S8 výhodné, aby kyselina natékala do tryskového reaktoru samospádem z prostoru, v němž je poněkud nižší tlak, než v reakčním prostoru, do něhož má být kyselina tryskovým reaktorem dispergována.196 8S8, it is preferred that the acid flow into the jet reactor by gravity from a space in which the pressure is somewhat lower than in the reaction space into which the acid is to be dispersed by the jet reactor.

Tyto problémy odstraňuje hlavice pro uvádění kyselin do styku s plynným čpavkem, podle uvedeného vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že sestává ze šachty, ukončené dole korunkou a ze čpavkovací jehly ukončené tryskou směřující dolů, přičemž korunka má nálevkovitý tvar a je opatřena výřezy mezi pilovitými jazyky namířenými ke čpavkovací jehle.These problems are eliminated by the acid ammonia contacting heads of the present invention, consisting of a shaft terminated at the bottom with a crown and an ammonia needle terminated by a nozzle facing downwardly, the crown having a funnel shape and having cut-outs between serrated tongues pointing to the ammonia needle.

Předností zařízení je, že korunka usměrňuje proud hřečky směrem ke čpavkovací jehle i při kolísavém průtoku a povaze břečky; při vyšším průtoku se kyselina odráží k jehle při dopadu na nálevkovitou část korunky, při nižším průtoku stéká k jehle po jazycích korunky udržována povrchovým napětím, pěna pak propadá dostatečně velkými výřezy mezi těmito jazyky. Ejektorový efekt dolů proudícího čpavku stačí pak už strhnout a rozdispergovat kyselinu na mlhu. Tento ejektorový efekt zároveň vytváří o korunky mírný podtlak, usnadňující samospádné natékání kyseliny šachtou a tvořící aerodynamický uzávěr zabraňující toku plynu šachtou vzhůru. Významnou výhodou je, že kyselina je do prostoru jehly přisávána čpavkem; při výpadku proudu čpavku je tím omezeno riziko natečení kyseliny do jehly a zacpání trysky. Obráceně při kolísání průtoku břečky v prostoru korunky a jehly nejsou smočené části zařízení exponovány kon-The advantage of the device is that the crown directs the flow of the hamster towards the ammonia needle even with fluctuating flow and the nature of the slurry; at a higher flow rate, the acid is reflected to the needle upon impact on the funnel portion of the crown, at a lower flow rate the surface flows to the needle along the tongue of the crown and the foam then falls through sufficiently large slots between these tongues. The ejector effect of the downflowing ammonia is then sufficient to entrain and disperse the acid into the fog. At the same time, this ejector effect creates a slight underpressure by the crowns, facilitating the spontaneous flow of acid through the shaft and forming an aerodynamic closure preventing gas flow through the shaft upwards. A significant advantage is that the acid is sucked into the needle space by ammonia; in the event of a failure of the ammonia flow, this reduces the risk of acid entering the needle and blocking the nozzle. Conversely, when the slurry flow fluctuates in the crown and needle area, the wetted parts of the device are not exposed to con-

Claims

A head for contacting acids with ammonia gas, characterized in that it consists of a shaft (1) terminated at the bottom with a crown (2) and an ammonia needle (3) with concentrated ammonia, which would cause them to overgrow with salt.

The head according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a neutralization device with the head according to the invention and Figure 2 shows a front view and a plan view of the head according to the invention.

The apparatus of Fig. 1 is used as the final stage for neutralizing the acidic mixture, which is the product of decomposition of natural apatite with nitric acid, cooling and filtration. This acidic mixture contains 23% P ₂ O 5 and 5% N bound as NO ₃ . Upon absorption of a portion of the ammonia in the absorber, the liquid slurry, having the nature of a foamed boiling slurry, is led through the downcomer 7 to a shaft 1 having an inner diameter of 26 mm and a height of 80 mm terminated with a crown 2 having a funnel shape. Sections 4 mm wide are divided into six languages 8. Ammonia needle 3 with a diameter of 11 mm is inserted freely into the crown and terminated by a 1.2 mm nozzle, which is supplied with gaseous ammonia with an inlet pressure of up to 350 kPa at 3 up to 4.5 kg / h. At the mouth of the nozzle 4 lying 12 mm below the tongues 6 of the crown 2, the flowing acid slurry is dispersed by a stream of ammonia into a fine mist, the particles of which re-join on the walls of the reaction vessel 8 in a consistent slurry the neutralization of the product can be expressed as a pH value, when diluted 10-fold with water, in the range of 4.7 to 5.6. The water vapor, along with the unreacted amount of ammonia, is discharged to the absorber by the steam line 10.

BACKGROUND OF THE INVENTION with the nozzle (4) pointing downwardly, the crown (2) having a funnel shape and having slits (5) between sawtooth tongues (6) directed towards the ammonia needle (3).