CS210570B1

CS210570B1 - Method of countercurrent ammoniation of acids

Info

Publication number: CS210570B1
Application number: CS179880A
Authority: CS
Inventors: Kamil Wichterle; Ondrej Wein
Original assignee: Kamil Wichterle; Ondrej Wein
Priority date: 1980-03-14
Filing date: 1980-03-14
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Vynález se týká způsobu protiproudého čpavkování kyselin, při němž se kyselina přivádí do horního stupně vertikálně uspořádané kaskády kontaktovacích stupňů, samospádem protéká jednotlivými jejími stupni a ve spodním stupni se disperguje přiváděným tlakovým čpavkem, jehož nezreagované zbytky se zbavují vodní páry a protiproudně se vedou do vyšších stupňů kaskády. Způsob podle vynálezu je použitelný zejména ve výrobě minerálních hnojiv, ale i v jiných chemických technologiích. Postup je blíže vysvětlen příkladem s přihlédnutím ke dvěma přiloženým obrázkům.The invention relates to a countercurrent method acidification of acids in which the acid is it is brought vertically to the upper stage cascade of contact stages, by gravity it flows through its various stages and dispersing in the lower stage pressure ammonia, unreacted remnants of water vapor and countercurrent leading to higher cascade stages. The process of the invention is applicable especially in the production of mineral fertilizers, but in other chemical technologies. The procedure is explained in more detail by way of example taking into account two attached figures.

Description

Vynález še týká způsobu protiproudého čpavkování kyselin.The invention relates to a process for countercurrent ammonia acidification.

Stále vzrůstající požadavky na kvalitu minerálních hnojiv při využívání méně kvalitních zdrojů fosforu a na účelné využívání energií při radikálním omezování exhalací do vzduchu i odpadové vody vedou k vývoji specializovaných integrovaných jednotek pro čpavkování kyselin resp. kyselých břeček, v nichž se přihlíží ke specifickým zvláštnostem procesu, zejména zvýšené konzistenci produkované čpavkové břečky. Příklady technického řešení, využívající pro Snížení exhalace čpavku protiproudého kontaktování čpavku s kyselinou, jsou popsány např. v publikacích Lee a kol.: Ind. Eng. Chem. Proč. Des. Develop. 11, 90 (1972), Wein a kol.: Chem. prům. 24, 604 (1974), Wein, Wichterle, Hegner: čs. A.O. 194 862 (1979).The ever-increasing demands on the quality of mineral fertilizers with the use of low-quality phosphorus sources and on the efficient use of energy while radically reducing air and waste water emissions lead to the development of specialized integrated units for acid ammonia resp. acid slurries, taking into account the specific characteristics of the process, in particular the increased consistency of the ammonia slurry produced. Examples of technical solutions utilizing countercurrent contacting of ammonia with acid to reduce ammonia exhalation are described, for example, in Lee et al., Ind. Eng. Chem. Why. Dread. Develop. 11, 90 (1972), Wein et al., Chem. Avg. 24, 604 (1974), Wein, Wichterle, Hegner: Cs. A.O. 194,862 (1979).

Dosud popsané způsoby víceetapového protiproudého čpavkování kyselin mají při čpavkování kyselin s vyšším obsahem vody tu nevýhodu, že vodní pára uvolněná v prvém stupni, tj. ve vlastním čpavkovacím reaktoru, ředí nezreagovaný čpavek a značně tak snižuje intenzitu absorpce čpavku do kyseliny v druhém stupni, tj. absorpční koloně. Nepříznivé důsledky - nedokonalé vyprání čpavku a zvýšené požadavky na průtočný průřez kontaktovací plochy v absorpční koloně - jsou nejvýznamněji patrné v případě, kdy účelem druhého neutralizačního stupně je pouze odstranění malého zbytku čpavku z parní směsi, obsahující méně než 10 až 20 % čpavku.The previously described methods of multi-stage countercurrent acid ammonia have the disadvantage of ammonia acidification with higher water content that the water vapor released in the first stage, i.e. in the actual ammonia reactor, dilutes the unreacted ammonia and significantly reduces the absorption rate of ammonia into acid in the second stage. absorption column. The adverse effects - imperfect ammonia scrubbing and increased cross sectional contact area requirements in the absorption column - are most noticeable when the purpose of the second neutralization stage is only to remove a small residue of ammonia from the steam mixture containing less than 10-20% ammonia.

Výše uvedené nedostatky nemá způsob protiproudého čpavkování kyselin podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se kyselina přivádí do horního stupně vertikálně uspořádané kaskády kontaktovacích stupňů, samospádem protéká jednotlivými jejími stupni a ve spodním stupni se disperguje přiváděným tlakovým čpavkem, jehož nezreagované zbytky se zbavují vodní páry a protiproudně se vedou do vyšších stupňů kaskády.The above-mentioned drawbacks do not have the method of countercurrent ammonia acidification according to the invention, which consists in that the acid is fed to the upper stage of the vertically arranged cascade of contacting stages, flowing through the individual stages by gravity and dispersed in the lower stage by the supplied pressure ammonia. water vapor and upstream flow into higher cascade stages.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že se jím dosáhne dokonalého vyprání čpavku.An advantage of the process according to the invention is that it achieves perfect ammonia washing.

Pro lepší vysvětlení vynálezu uvádíme dva obrázky, z nichž obrázek 1 znázorňuje podstatu navrhovaného řešení a obrázek 2 představuje příklad provedeni.For a better explanation of the invention, two figures are shown, of which Figure 1 shows the essence of the proposed solution and Figure 2 represents an exemplary embodiment.

Kyselá břečka natéká přívodem 100 samospádně do absorpční kolony 3^ odkud odchází přepadem 130 do čpavkovacího reaktoru 1, kde je dispergována a neutralizována proudem čpavku z čpavkového přívodu 300. Po rozdělení píynokapalinové směsi je načpavkovaná břečka odtahována šachtou 400, odloučená plynná směs čpavku a vody odchází přívodem parního nástřiku 310 do regenerační kolony ze které je hydraulickým uzávěrem 500 odváděna vykondenzovaná voda. Čpavkem obohacený parní proud je spojovacím potrubím 320 uváděn do absorpční kolony 3, v níž je kontaktován s čerstvou kyselou břečkou. Nezkondenzovatelné inerty zbavené čpavku jsou z absorpční kolony odstraněny koncovým odtahem 200.The acid slurry flows through the inlet 100 gravitationally into the absorption column 3 from where it flows through the overflow 130 into the ammonia reactor 1, where it is dispersed and neutralized by the ammonia stream from the ammonia inlet 300. supplying the steam feed 310 to a recovery column from which condensed water is discharged via the hydraulic shutter 500. The ammonia-enriched steam stream is fed through a line 320 to an absorption column 3 in which it is contacted with a fresh acid slurry. The non-condensable ammonia-free inerts are removed from the absorption column by a final withdrawal 200.

Obohacovací kolona 2, vřazená na parním proudu mezi čpavkovým reaktorem 1 a absorpční kolonou 2 sestává podle obrázku 2 z parciálních kondenzátorů 21, 22, obohacovací části 23 s umístěním přívodů kapalného nástřiku 510 a přívodu parního nástřiku 310, z ochuzovací části 24 a z vařáku 25. Čpavek a předčpavkovaná kyselá břečka jsou do čpavkovacího reaktoru 1 přiváděny souproudně dispergační tryskou 11. Pokud výstupní plyny z absorpční kolony 2 obsahují vodní páru a nezreagovaný čpavek, je možno nad ni vřadit rovnovážný kondenzátor 32, koncovou vypírací kolonu 33 a koncový kondépzátor 34.The enrichment column 2 inserted in the steam stream between the ammonia reactor 1 and the absorption column 2 consists, according to Figure 2, of partial condensers 21, 22, an enrichment section 23 with liquid feed inlets 510 and a steam feed inlet 310, depot section 24 and a digester 25. The ammonia and the prepurified acid slurry are fed to the ammonia reactor 1 in a co-current dispersion nozzle 11. If the exhaust gases from the absorption column 2 contain water vapor and unreacted ammonia, an equilibrium condenser 32, an end scrubbing column 33 and an end condenser 34 can be placed over it.

210 570210 570

PříkladExample

Popsaný způsob protiproudého čpavkování byl pro kyselou břečku o obsahu vody 35 %, připravenou z fosfátu Kola rozkladem kyselinou dusičnou a následným vymrazením přebytečného CaCNO-j^r realizován na poloprovozní jednotce o kapacitě 50 kg/h břečky, 5 kg/h čpavku.The described countercurrent ammonia process was carried out in a pilot plant unit with a capacity of 50 kg / h of slurry, 5 kg / h of ammonia, for an acid slurry with a water content of 35%, prepared from Kola phosphate by decomposition with nitric acid and subsequent freeze-drying of excess CaCNOC.

Poloprovozní realizace sestávala z absorpční kolony 3^ o průměru 40 mm a výšce 500 mm s deskovými výplněmi z tahokovu, z válcového čpavkovacího reaktoru1 o průměru 300 mm se stí ranou stěnou a s dispergační tryskou 11 o vnějším průměru 10 mm. Regenerační kolona o průměru 50 mm a délce 1 m zahrnovala parní vařák o příkonu 500 W, ochuzovací část 24 se skleněnou výplní o průměru 6 mm a obohaoovací část 23 bez sítových přepážek, nebot již pouhé vertikální zařazení dvou parciálních kondenzátorů 21, 22 z nerezových spirál 0,1 m vinutých uvnitř skleněných válců o délce 200 mm a průměru 100 mm zajištovala potřebný rektifikační účinek v obohacovací části kolony. Absorpční kolona byla provedena vcelku, bez vřazeného regeneračního kondenzátoru 32, koncový totální kondenzátor 34 byl proveden stejně jako zmíněné již kondenzátory regenerační kolony.The pilot plant consisted of an absorption column 3 having a diameter of 40 mm and a height of 500 mm with plate packings of expanded metal, a cylindrical ammonia reactor 1 having a diameter of 300 mm and a dispersing nozzle 11 having an outer diameter of 10 mm. The regeneration column of 50 mm diameter and 1 m length comprised a 500 W steam cooker, a depletion portion 24 with a 6 mm glass filler and an enrichment portion 23 without sieve baffles, since only the vertical inclusion of two partial stainless steel spiral condensers 21, 22 0.1 m wound inside glass cylinders of 200 mm length and 100 mm diameter provided the necessary rectifying effect in the enrichment part of the column. The absorption column was made integrally, without the in-line regeneration condenser 32, the final total condenser 34 being designed in the same way as the already mentioned regeneration column capacitors.

Chlazená kyselá břečka byla ve výměníku parciálního kondenzátu ohřátá na 80 °C. Při ustáleném chodu se břečka ve spodní části absorpční kolony 3 ohřála neutralizačním teplem k bodu varu, k varu samotnému, s vývojem páry a pěněním, však nedocházelo. V horní části absorpční kolony se udržuje teplota kolem 80 °C, objem par odtud odcházejících na koncový kondenzátor 34 je minimální. Za ustáleného chodu není třeba z koncového kondenzátoru 34 odtahovat žádné plyny, potřebný podtlak je vyvoláván kondenzací par a absorpcí čpavku. Ze čpavkovacího reaktoru 1 odchází na regenerační kolonu 2 plynná ;.smě$ o teplotě 80 až .95 °C, obsahující vedle vodní páry ještě 10 až 20 % čpavku. Tato.směs.je v regenerační koloně rozdělena na kondenzát o obsahu čpavku 0,1 až 0,5 % a na plynnou směs vodní páry s 50 až 80 % čpavku. Protože při 50 kg/h břečky a 5 kg/h čpavku bylo získáno 7-, 5 kg/h kondenzátu, je tedy do konečného produktu vpraveno více než 99 % z dávkovaného čpavku. Při použitém typu břečky byl načpavkovaný produkt dobře tekoucí kapalinou a jeho kontinuální vynášení ze spodku čpavkovacího reaktoru nepřinášelo mimořádné problémy.The cooled acid slurry was heated to 80 ° C in the partial condensate exchanger. At steady state, the slurry at the bottom of the absorption column 3 was heated with neutralizing heat to the boiling point, boiling alone, with the development of steam and foaming, but did not occur. A temperature of about 80 ° C is maintained at the top of the absorption column, the volume of vapor leaving from there to the condenser 34 is minimal. With a steady-state operation, no gases need be removed from the end condenser 34, the necessary negative pressure being generated by the condensation of vapors and the absorption of ammonia. From the ammonia reactor 1, a gaseous mixture having a temperature of 80 DEG to 95 DEG C., containing in addition to water vapor, also 10 to 20% of ammonia, is discharged to the recovery column. The mixture in the recovery column is divided into a condensate having an ammonia content of 0.1 to 0.5% and a gaseous mixture of water vapor with 50 to 80% ammonia. Since 7-5 kg / h of condensate was recovered at 50 kg / h slurry and 5 kg / h ammonia, more than 99% of the ammonia metered feed was thus incorporated into the final product. With the slurry type used, the product to be pumped was a well flowing liquid and its continuous removal from the bottom of the ammonia reactor did not pose any particular problems.

Vynález lze využívat při výrobě kombinovaných hnojiv na bázi amonných solí minerálních kyselin.The invention can be used in the production of combined fertilizers based on ammonium salts of mineral acids.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method of countercurrent acid ammonia characterized in that the acid is fed to the upper stage of a vertically arranged cascade of contacting stages / by gravity flowing through its individual stages and dispersed in the lower stage by supplying pressurized ammonia whose unreacted residues are freed of water vapor and upstream .