PL49867B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 11.IX.1965 49867 KI. 12 k, 1/18 MKP C 01 c UKD ^liLJOrt^ Wspóltwórcy wynalazku: Eugeniusz Muszynski, Adam Minc, Janusz Bed¬ narczyk Wlasciciel patentu: Biuro Projektów Przemyslu Syntezy Chemicznej „Prosynchem", Gliwice (Polska) Poisjtiof tar-; ',;~*fefl«J — -»LJ:L' -ci Mavi/f Urzadzenie do wytwarzania azotanu amonowego Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wy¬ twarzania azotanu amonowego w roztworze przez zobojetnianie kwasu azotowego amoniakiem gazo¬ wym.W rozwiazaniach wspólczesnych urzadzen do neutralizacji kwasu azotowego amoniakiem mimo duzej ilosci bardzo rózniacych sie rozwazan, które sa opisane np. w Technologii Zwiazków Azotowych tom II PWT 1956, dominuja dwa wspólne dazenia: unikniecie lokalnych przegrzan w miejscu w któ¬ rym zachodzi neutralizacja, aby nie dopuscic do rozkladu azotanu amonowego oraz wykorzystania ciepla reakcji do odparowania mozliwie jak naj¬ wiekszej ilosci wody pochodzacej z kwasu azoto¬ wego.Lokalnych przegrzan unika sie przez przeprowa¬ dzanie neutralizacji w srodowisku roztworu azo¬ tanu amonowego i przez mieszanie tego roztworu w strefie neutralizacji. Substratów reakcji nie do¬ prowadza sie do bezposredniego zetkniecia ze soba lecz utrzymuje sie w ruchu roztwór azotanu amo¬ nowego, do którego wprowadza sie w jednym miejscu amoniak, a w innym kwas. Im lepsze jest mieszanie tego. roztworu osiagniete róznymi srod¬ kami aparaturowymi zastosowanymi w poszczegól¬ nych rozwiazaniach, tym mniejsza moze byc ilosc roztworu azotanu amonowego krazaca w obiegu w stosunku do ilosci substratów wprowadzanych w jednostce czasu oraz blizej siebie moga byc zlokalizowane przewody doprowadzajace oba sub- straty. 25 30 2 Szczególnie duze róznice w znanych rozwiaza¬ niach dotycza sposobu wykorzystania ciepla wy¬ dzielajacego sie w czasie reakcji do odparowywa¬ nia wody z roztworu azotanu amonowego. Naj¬ czesciej wywoluje sie burzliwa cyrkulacje roztworu azotanu amonowego w naczyniach polaczonych ze soba góra i dolem. W naczyniu, w którym zachodzi neutralizacja, a równoczesnie wrzenie, slup cieczy jako lzejszy wznosi sie, a w drugim naczyniu opa¬ da. Tak rozwiazany neutralizator stanowi zarazem wyparke, poniewaz wrzaca ciecz przelewajaca sie z jednego naczynia do drugiego oddaje pare do przestrzeni ponad meniskiem cieczy. Odparowanie jest w poszczególnych znanych rozwiazaniach zwiekszone przez zastosowanie dodatkowych srod¬ ków jakimi sa wstepne podgrzewanie jednego lub obu substratów, zwlaszcza cieplem pochodzacym z neutralizacji, badz przeprowadzanie powietrza w styku ze sciekajacym goracym roztworem azo¬ tanu.Roztwór azotanu odbierany z cyrkulacji w neu¬ tralizatorze, ewentualnie z cyrkulacji, w trakcie której przez roztwór azotanu przedmuchuje sie powietrze, poddaje sie w dalszym ciagu odparowa¬ niu w róznych typach wyparek uzyskujac stop o minimalnej ilosci wody, przez zestalenie którego otrzymuje sie produkt gotowy lub produkt wyma¬ gajacy jeszcze dodatkowego suszenia.Za podstawowe kryterium do porównywania miedzy soba róznych rozwazan aparaturowych, majacych na celu wytwarzanie roztworu azotanu / 498673 49867 amonowego, nalezy w pierwszym rzedzie przyjac stezenie otrzymywanego roztworu przy okreslo¬ nym stezeniu kwasu, z którego sie wychodzi, a po¬ nadto prostote obslugi i konserwacji, ilosc energii dodatkowo dostarczanej poza cieplem reakcji, jak np. pary do podgrzewania substratów lub do pod¬ grzewania powietrza, energii do napedu pomp cyrkulacyjnych, mieszadel, dmuchaw itp., straty amoniaku w gazach odlotowych i kondensatach oraz prostote budowy i koszt urzadzenia.Urzadzenie wedlug wynalazku opisane ponizej przeznaczone jest do poslugiwania sie kwasem o stezeniu okolo 45% i amoniakiem gazowym, przy czym oba substraty musza byc doprowadzone pod cisnieniem conajmniej 1,2 ata. Do urzadzenia tego nie doprowadza sie energii cieplnej, a energia elektryczna jest potrzebna jedynie do ekshaustora obnizajacego cisnienie w czesci urzadzenia stano¬ wiacej wyparke drugiego stopnia. Urzadzenie to jest proste w obsludze poniewaz nie ma ani jednej pompy i obchodzi sie calkowicie bez tloczenia po¬ wietrza. Pod wzgledem budowy odznacza sie szcze¬ gólna zwartoscia poniewaz calosc urzadzenia, wlacznie z dwustopniowa wyparka miesci sie w jednej kolumnie. Urzadzenie jest stosunkowo niewielkich wymiarów i nie zawiera elementów fuchonrycii wobec czego koszt jego jest nizszy niz urzadzen znanych. Stezenie roztworu azotanu amo¬ nowego, a raczej stopu, uzyskane w tym urzadze¬ niu wynosi 8510/©, a zatem przewyzsza wyniki pracy znanych urzadzen nawet takich, które posluguja sie dodatkowa energia cieplna i powietrzem do usuwania wody. Urzadzenie pracuje praktycznie bez strat amoniaku, gdyz obchodzi sie bez prze¬ dmuchiwania powietrzem, które mogloby porywac amoniak, a zawartosc amoniaku w kondensacie jest minimalna. Powyzsze cechy urzadzenia wy¬ kazuja jego przewage nad urzadzeniami znanymi.W urzadzeniu wedlug wynalazku neutralizator jest tak skonstruowany, ze stanowi on dwa na¬ czynia wspólsrodkowe polaczone ze soba od góry i od dolu, w których to naczyniach krazy roztwór azotanu amonowego. W srodkowym wznoszacym sie slupie cieczy odbywa sie neutralizacja przy czym nastepuje wrzenie cieczy. Neutralizator ten stanowi zarazem wyparke pierwszego stopnia.W celu zwiekszenia intensywnosci mieszania cie¬ czy sposobem wedlug wynalazku, wprowadza sie obydwa substraty dyszami w takim kierunku, aze¬ by nastapilo zgodne wirowanie cieczy wokól osi pionowej. W tym celu w obrebie wznoszacego sie slupa cieczy na dwóch róznych poziomach znajdu¬ ja sie dwa zespoly dysz skierowanych poziomo skosnie w stosunku do kierunków promieniowych.Górny zespól dysz sluzy do doprowadzenia amo¬ niaku, a dolny do kwasu. Wylot substratów z dysz wywoluje krazenie cieczy dookola pionowej osi, a krazenie to podtrzymuja prowadnice umieszczo¬ ne w miejscu przelewu cieczy z naczynia srodko¬ wego do zewnetrznego, w którym slup zstepujacy nadal krazy. Znakomite wymieszanie osiagniete wedlug wynalazku bez zastosowania pompy mie¬ szajacej badz mieszadla mechanicznego, pozwala na male wymiary neutralizatora i mala zawartosc cieczy obiegowej, co powoduje bardzo intensywne wrzenie i wydzielanie sie duzej ilosci pary w neu- 65 10 15 20 25 35 40 45 50 55 60 tralizatorze stanowiacym zarazem wyparke pierw- szego stopnia. Ilosc kondensatu otrzymywanego z oparów tej wyparki stanowi .% ogólnej ilosci kondensatu.W celu lepszego wykorzystania ciepla umieszczo¬ no nad.neutralizatorem w przestrzeni parowej wy¬ parki rurowe wymienniki ciepla. W jednym wy¬ mienniku zostaje podgrzany kwas splywajacy nastepnie do neutralizatora, a przez zespól rur drugiego wymiennika przeplywa w kierunku do góry, do wyparki drugiego stopnia, poddawany od¬ parowywaniu roztwór NH4NO3. Na skutek ciepla pobieranego przez obydwa roztwory z oparów, opary skraplaja sie na powierzchniach rurek, scie¬ kaja z nich i zostaja odprowadzane na zewnatrz.Erugi z substratów reakcji — amoniak, równiez podgrzewa sie na drodze wymiany cieplnej. Pod¬ grzewacz amoniaku umieszczony jest w neutrali¬ zatorze i to w miejscu, w którym zachodzi neutra¬ lizacja. Powyzej neutralizatora stanowiacego wy¬ parke pierwszego stopnia, umieszczona jest wy¬ parka drugiego stopnia, której grzejnik, znajduje sie w komorze oparów wyparki pierwszego stop¬ nia. W mysl znanej zasady wyparka nastepnego stopnia musi pracowac pod cisnieniem mniejszym niz wyparka poprzedniego stopnia. Dlatego w urza¬ dzeniu wedlug wynalazku opary z wyparki dru¬ giego stopnia odciagane sa poprzez chlodnice eks- haustorem, co pozwala na uzyskanie przy cisnieniu w wyparce pierwszego stopnia np. 1,2 ata, cisnie¬ nia w wyparce drugiego stopnia np. 0,32 ata.Ekshaustor ten stanowi jedyna maszyne wchodza¬ ca w sklad urzadzenia wymagajaca doprowadzenia energii elektrycznej do napedu. Róznica cisnien miedzy dwiema czesciami urzadzenia wykorzysta¬ na jest zarazem do zasilania wyparki drugiego stopnia ciecza krazaca w neutralizatorze. W tym celu urzadzenie zaopatrzone jest w rurociag z za¬ worem regulacyjnym laczacym neutralizator! z wy¬ parka drugiego stopnia. Rurociag przebiega we¬ wnatrz urzadzenia z tym, ze pewien jego odcinek wraz z zaworem wyprowadzony jest na zewnatrz, aby umozliwic regulacje zasilania wyparki dru¬ giego stopnia.Urzadzenie wedlug wynalazku jest uwidocznione na rysunku schematycznym stanowiacym pionowy osiowy przekrój urzadzenia.Calosc urzadzenia stanowi kolumna 1. Polna czesc tej kolumny uksztaltowana jest jako uklad naczyn polaczonych wspólsrodkowych 2 i 3. Srod¬ kowa czesc kolumny tworzy komore parowa 4, W srodkowym naczyniu Z znajduje sie zespól po¬ ziomych dysz 5 wprowadzajacych kwas i drugi ze¬ spól poziomych dysz 6 wprowadzajacych amoniak.Wylot z tych dysz jest skierowany skosnie, w sto¬ sunku do kierunków promieniowych aby wywolac krazenie cieczy, przy czym kierunek krazenia na¬ dawany przez dysze obu zespolów 5, 6 jest zgodny.Amoniak doprowadzony jest rura 7 stanowiaca za¬ razem podgrzewacz umieszczony w cieczy obiego¬ wej. Natomiast podgrzewacz 8 kwasu umieszczony jest w komorze parowej 4. W tej samej komorze parowej znajduje sie grzejnik 9 wyparki 10 dru¬ giego stopnia stanowiacej górna czesc kolumny 1.Króciec 11 sluzy do doprowadzania kwasu do urza¬ dzenia, króciec 12 do doprowadzania amoniaku,49867 króciec 13 do odprowadzania kondensatu z wypar¬ ki pierwszego stopnia, króciec 14 do odprowadza¬ nia stezonego roztworu azotanu amonowego, kró¬ ciec 15 do odsysania oparów z wyparki drugiego stopnia, przewód 16 zasilajacy wyparke drugiego stopnia 9, 10 siega do dolnej czesci neutralizatora 2, 3 i jest czesciowo wyprowadzony na zewnatrz urzadzenia, gdzie wlaczony jest do niego zawór regulacyjny 17. W celu wzmozenia ruchu wirowego cieczy w naczyniu 3, zastosowano uklad lopatek kierowniczych 18. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe

1. Urzadzenie do wytwarzania azotanu amonowe¬ go przez Zobojetnianie kwasu azotowego gazo¬ wym amoniakiem, zaopatrzone w neutralizator- wyparke, zlozony z dwóch naczyn umieszczo¬ nych wspólsrodkowo polaczonych dolem i góra, do jednego z których doprowadzone sa oba sub- straty, znamienne tym, ze stanowi kolumne (1), w dolnej czesci której znajduja sie polaczone wspólsrodkowo naczynia (2, 3) stanowiace neu¬ tralizator i jednoczesnie wyparke, przy czym w naczyniu (2) neutralizatora umieszczone sa dwa zespoly (5, 6) poziomych dysz dla amonia- 10 25 6 ku i kwasu o kierunku wylotu skosnym wzgle¬ dem kierunków promieniowych w celu wywoly¬ wania krazenia cieczy dookola osi pionowej, a przy górnej krawedzi naczynia (2) umieszczo¬ ne sa lopatki kierownicze (18) do dalszego wzmagania tego krazenia, a nad neutralizato¬ rem w strefie oparów uchodzacych w czasie neutralizacji umieszczone sa dwa wymienniki ciepla (8, 9) dla doprowadzanego do neutraliza¬ tora kwasu azotowego i dla odprowadzanego z neutralizatora roztworu NH4N03, a nad nimi znajduje sie wyparka drugiego stopnia, z któ¬ rej odciagane sa ekshaustorem opary, przy czym stezony roztwór NH4N03 z wyparki pierwszego stopnia doprowadza sie poprzez przewód zasi¬ lajacy (16) i rurowy wymiennik ciepla (9) do wyparki drugiego stopnia. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze w naczyniu (2) w strefie, w której zachodzi reakcja zobojetniania znajduje sie podgrzewacz (7) doprowadzanego amoniaku. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przewód zasilajacy (16) jest czesciowo wypro¬ wadzony na zewnatrz kolumny i zaopatrzony w zawór regulacyjny (17). / PL