RU2752381C1 - Method for synthesising ammonium sulphate from ammonia and concentrated sulphuric acid - Google Patents

Method for synthesising ammonium sulphate from ammonia and concentrated sulphuric acid Download PDF

Info

Publication number
RU2752381C1
RU2752381C1 RU2020113935A RU2020113935A RU2752381C1 RU 2752381 C1 RU2752381 C1 RU 2752381C1 RU 2020113935 A RU2020113935 A RU 2020113935A RU 2020113935 A RU2020113935 A RU 2020113935A RU 2752381 C1 RU2752381 C1 RU 2752381C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ammonia
nozzle
sprayed
ammonium sulphate
sulfuric acid
Prior art date
Application number
RU2020113935A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Анатольевич Гусев
Борис Абрамович Гланц
Original Assignee
Акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" (АО "ОХК "УРАЛХИМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" (АО "ОХК "УРАЛХИМ") filed Critical Акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" (АО "ОХК "УРАЛХИМ")
Priority to RU2020113935A priority Critical patent/RU2752381C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2752381C1 publication Critical patent/RU2752381C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/24Sulfates of ammonium
    • C01C1/242Preparation from ammonia and sulfuric acid or sulfur trioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/24Sulfates of ammonium
    • C01C1/248Preventing coalescing or controlling form or size of the crystals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

FIELD: chemical industry.
SUBSTANCE: invention relates to chemical industry, namely to a method for synthesising ammonium sulphate by a dry method. The method includes feeding sprayed sulphuric acid and gaseous ammonia into a reactor in a stoichiometric ratio, as well as ammonia water as a sprayed cooler. The method is characterised by the fact that sulphuric acid at a concentration of 91 to 92 wt.%, gaseous ammonia and ammonia water are sprayed with a nozzle from top to bottom, wherein the formed particles of ammonium sulphate fall into a fluidised bed liquefied by a circulating flow of a vapour-ammonia mixture, in the upper part whereof the temperature is maintained at 140 to 160°C.
EFFECT: proposed method allows to produce a dry normal salt of ammonium sulphate and to minimise use of expensive corrosion-resistant materials.
2 cl, 1 dwg, 3 ex

Description

Настоящее изобретение относится к химической промышленности, в частности, к производству минеральных удобрений, а именно к получению сульфата аммония сухим способом, т.е. без получения растворов соли.The present invention relates to the chemical industry, in particular, to the production of mineral fertilizers, in particular to the production of ammonium sulfate by a dry method, i.e. without obtaining salt solutions.

Известен сухой способ получения солей аммония (патент US 1971563 C1, W. Hirschkind, Н. Bender, опубликован 28.08.1934), по которому их получают из аммиака и соответствующей кислоты. При этом кислота распыляется в атмосфере аммиака, подаваемого в реактор и циркулирующего в контуре из реактора и аппаратов очистки отходящих газов от паров воды и пыли продукта. Осаждающиеся на дно реактора кристаллы соли выводятся из аппарата разгрузочным устройством. В качестве способа поддержания необходимой температуры процесса предложено использовать раствор кислоты нужной концентрации (снижение температуры за счет полного испарения воды) и подогрев/охлаждение реагентов. Основным недостатком предлагаемого способа при производстве сульфата аммония (процесс с большой теплотой реакции нейтрализации) является необходимость использования разбавленной серной кислоты (68-71% масс), и, значит, дорогих коррозионностойких материалов, что приводит к значительному удорожанию при промышленном производстве.Known dry method for producing ammonium salts (patent US 1971563 C1, W. Hirschkind, N. Bender, published on 28.08.1934), according to which they are obtained from ammonia and the corresponding acid. In this case, the acid is sprayed in an atmosphere of ammonia supplied to the reactor and circulating in the loop from the reactor and apparatus for cleaning off-gases from water vapor and product dust. Salt crystals settling on the bottom of the reactor are removed from the apparatus by an unloading device. As a way to maintain the required temperature of the process, it is proposed to use an acid solution of the required concentration (temperature reduction due to complete evaporation of water) and heating / cooling of the reagents. The main disadvantage of the proposed method in the production of ammonium sulfate (a process with a high heat of neutralization reaction) is the need to use dilute sulfuric acid (68-71% of the mass), and, therefore, expensive corrosion-resistant materials, which leads to a significant increase in the cost of industrial production.

Известен способ получения сульфата аммония (патент US 2524341 С1, Н.D. Chapman, W.I. Denton, R.В. Bishop, опубликован 03.10.1950), в котором предложено использовать концентрированную серную кислоту (80-100% масс.). В реакторе, в нижнюю часть которого вдувается газообразный аммиак, снизу вверх распыляется концентрированная серная кислота. Навстречу кислотному факелу сверху вниз распыляется охладитель, в частности, вода. Эта схема устраняет необходимость использования особо коррозионностойких материалов, но не обеспечивает получение сухой средней соли сульфата аммония. Получается смесь сульфата и гидросульфата аммония.There is a known method for producing ammonium sulfate (US patent 2524341 C1, H. D. Chapman, W. I. Denton, R. B. Bishop, published 03.10.1950), in which it is proposed to use concentrated sulfuric acid (80-100 wt.%). In the reactor, into the lower part of which gaseous ammonia is injected, concentrated sulfuric acid is sprayed upwards. A coolant, in particular water, is sprayed towards the acid torch from top to bottom. This scheme eliminates the need for particularly corrosion resistant materials, but does not provide a dry medium ammonium sulfate salt. A mixture of ammonium sulfate and hydrogen sulfate is obtained.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату при использовании является схема процесса получения сульфата аммония сухим способом, описанная в книге И.Д. Фотинич «Производство азотных удобрений» (М., ГНТИ Химической литературы, 1956, стр. 149-153). По этой схеме сверху в реактор распыляется серная кислота навстречу подаваемому снизу потоку аммиака. Падающие на дно частицы сульфата аммония удаляются разгрузочным устройством. Недостатком этого процесса является использование разбавленной кислоты, а также малое время пребывания частично аммонизированных частиц в потоке аммиака, что не гарантирует отсутствие существенного содержания гидросульфата аммония в получаемом продукте.The closest in technical essence and the achieved result when using is the scheme of the process for obtaining ammonium sulfate by the dry method, described in the book of I.D. Fotyinich "Production of nitrogen fertilizers" (Moscow, State Scientific and Technical Institute of Chemical Literature, 1956, pp. 149-153). According to this scheme, sulfuric acid is sprayed into the reactor from above towards the ammonia flow fed from below. Ammonium sulphate particles falling to the bottom are removed by a discharge device. The disadvantage of this process is the use of dilute acid, as well as the short residence time of partially ammoniated particles in the ammonia stream, which does not guarantee the absence of a significant content of ammonium hydrogen sulfate in the resulting product.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является гарантированное получение сухой средней соли сульфата аммония при минимизации использования дорогих высоко коррозионностойких материалов.The technical result of the proposed invention is the guaranteed production of dry average salt of ammonium sulfate while minimizing the use of expensive highly corrosion-resistant materials.

Технический результат в предлагаемом сухом способе получения сульфата аммония достигается за счет того (см. чертеж), что первичный продукт (1), получаемый нейтрализацией концентрированной серной кислоты (2) газообразным аммиаком (3), проходит доаммонизацию в кипящем слое (4), ожижаемом оборотным потоком пароаммиачной смеси (5). При этом первичный продукт образуется в результате распыления в вертикальный реактор (6) сверху-вниз форсункой/форсунками (7) концентрированной серной кислоты, газообразного аммиака и аммиачной воды (8). Расходы серной кислоты и аммиака поддерживаются в стехиометрическом соотношении (2 моля аммиака на 1 моль серной кислоты), а расход аммиачной воды поддерживается на уровне, обеспечивающем необходимый тепловой режим.The technical result in the proposed dry method for producing ammonium sulfate is achieved due to the fact (see drawing) that the primary product (1), obtained by neutralizing concentrated sulfuric acid (2) with gaseous ammonia (3), undergoes preammonization in a fluidized bed (4), liquefied the reverse flow of the vapor-ammonia mixture (5). In this case, the primary product is formed by spraying concentrated sulfuric acid, gaseous ammonia and ammonia water (8) into the vertical reactor (6) from top to bottom by the nozzle / nozzles (7). The consumption of sulfuric acid and ammonia is maintained in a stoichiometric ratio (2 mol of ammonia per mol of sulfuric acid), and the consumption of ammonia water is maintained at a level that provides the required thermal regime.

Выгрузка порошка сульфата аммония производится через течку (9), представляющую собой вертикальный патрубок над решеткой кипящего слоя (10) и прикрытый сверху приподнятым защитным колпаком (11). Высота этого патрубка определяет высоту кипящего слоя и, соответственно, время пребывания частиц в кипящем слое - зоне доаммонизации продукта. Расход аммиачной воды через форсунку обеспечивает необходимую температуру в верхней части кипящего слоя на уровне 140-160°C, что ниже температуры начала разложения сульфата аммония, но достаточно для получения продукта с содержанием влаги не более 0,1% масс.The ammonium sulfate powder is discharged through the chute (9), which is a vertical branch pipe above the fluidized bed grate (10) and covered from above by a raised protective cap (11). The height of this branch pipe determines the height of the fluidized bed and, accordingly, the residence time of the particles in the fluidized bed - the zone of preammonization of the product. The flow rate of ammonia water through the nozzle provides the required temperature in the upper part of the fluidized bed at a level of 140-160 ° C, which is lower than the decomposition temperature of ammonium sulfate, but sufficient to obtain a product with a moisture content of no more than 0.1% by weight.

Выходящая из верхней части реактора парогазовая смесь (12) содержит аммиак, пары воды и мелкую пыль сульфата аммония, захватываемую восходящим потоком пароаммиачной смеси. Пароаммиачная смесь направляется в теплообменник-охладитель (13), в котором пары воды частично конденсируются, чем обеспечивается вывод из цикла избытка воды, поступающей с серной кислотой. В конденсате водяного пара растворяется часть аммиака и пыль сульфата аммония с образованием слабого раствора сульфата аммония в аммиачной воде. Этот раствор попадает в сборник аммиачной воды (14), откуда она насосом (15) подается на форсунку, а очищенный, охлажденный и частично осушенный аммиак подается газодувкой (16) на ожижение кипящего слоя в реакторе и создание зоны доаммонизации.The vapor-gas mixture leaving the upper part of the reactor (12) contains ammonia, water vapor, and fine ammonium sulfate dust entrained by the ascending flow of the ammonia-vapor mixture. The ammonia-vapor mixture is sent to the heat exchanger-cooler (13), in which the water vapor is partially condensed, which ensures the removal of excess water from the cycle, which comes with sulfuric acid. Part of the ammonia and the dust of ammonium sulfate dissolve in the condensate of water vapor to form a weak solution of ammonium sulfate in ammonia water. This solution enters the collector of ammonia water (14), from where it is pumped (15) to the nozzle, and purified, cooled and partially dried ammonia is supplied by a gas blower (16) to liquefy the fluidized bed in the reactor and create a pre-ammonization zone.

Дополнительной особенностью предложенной форсунки является то, что в ней происходит смешение и взаимодействие серной кислоты и аммиачной воды. В результате этого взаимодействия образуется парогазовая смесь (ПГС) с температурой 115-120°C, содержащая 8-10% масс. водяного пара и раствор гидросульфата аммония в разбавленной серной кислоте. Эта ПГС с частично диспергированной паром жидкой фазой подается на распыл через центральное сопло. При этом эту внутреннюю смесительно-проточную часть форсунки необходимо изготавливать из высоко коррозионностойких материалов. Основной распыл жидкой фазы производится газообразным аммиаком, подаваемым через коаксиальное кольцевое сопло.An additional feature of the proposed nozzle is that it mixes and interacts with sulfuric acid and ammonia water. As a result of this interaction, a steam-gas mixture (PGM) is formed with a temperature of 115-120 ° C, containing 8-10% of the mass. water vapor and a solution of ammonium hydrogen sulfate in dilute sulfuric acid. This SGM with a liquid phase partially dispersed by steam is supplied to the spray through a central nozzle. In this case, this internal mixing-flow part of the nozzle must be made of highly corrosion-resistant materials. The main atomization of the liquid phase is produced by gaseous ammonia supplied through a coaxial annular nozzle.

Упрощенная технологическая схема опытно-промышленной установки (ОПУ), на которой проводились работы по опробованию предложенного сухого способа производства сульфата аммония, приведена на чертеже, где:A simplified technological scheme of a pilot plant (OPU), on which work was carried out to test the proposed dry method for the production of ammonium sulfate, is shown in the drawing, where:

1. Факел форсунки, состоящий из аммиака, паров воды, капель раствора гидросульфата аммония в серной кислоте и частиц сульфата аммония.1. Torch of a nozzle, consisting of ammonia, water vapor, drops of a solution of ammonium hydrogen sulfate in sulfuric acid and particles of ammonium sulfate.

2. Линия подачи концентрированной серной кислоты на форсунку.2. Concentrated sulfuric acid supply line to the nozzle.

3. Линия подачи газообразного аммиака на форсунку.3. Line for supplying gaseous ammonia to the nozzle.

4. Кипящий (псевдоожиженный) слой частиц сульфата аммония.4. A fluidized bed of ammonium sulfate particles.

5. Поток пароаммиачной смеси, подаваемой под решетку кипящего слоя.5. The flow of the vapor-ammonia mixture supplied under the grate of the fluidized bed.

6. Реактор.6. Reactor.

7. Форсунка.7. Nozzle.

8. Линия подачи аммиачной воды на форсунку.8. Ammonia water supply line to the nozzle.

9. Течка - патрубок выгрузки продукта из кипящего слоя.9. Stream - branch pipe for unloading the product from the fluidized bed.

10. Газораспределительная решетка кипящего слоя.10. Fluidized bed gas distribution grid.

11. Колпак, закрывающий течку от факела форсунки.11. Cap that closes the chute from the nozzle flame.

12. Поток пароаммиачной смеси и пыли сульфата аммония.12. Stream of ammonium vapor mixture and ammonium sulfate dust.

13. Теплообменник-охладитель.13. Heat exchanger-cooler.

14. Сборник аммиачной воды с растворенной пылью сульфата аммония.14. Collector of ammonia water with dissolved dust of ammonium sulfate.

15. Насос, подающий аммиачную воду на форсунку.15. Pump supplying ammonia water to the nozzle.

16. Газодувка, подающая пароаммиачный поток на ожижение кипящего слоя.16. Gas blower supplying a vapor-ammonia stream for fluidizing the fluidized bed.

Примеры проведения процессов на опытно-промышленной установке. Продолжительность процессов после установления стационарного режима составляла 1,5-2 часа.Examples of carrying out processes at a pilot plant. The duration of the processes after the establishment of a stationary regime was 1.5-2 hours.

Пример. 1. Установлена форсунка внутреннего смешения жидких компонентов и внешнего смешения продуктов их реакции с газообразным аммиаком (форсунка №1).Example. 1. Installed a nozzle for internal mixing of liquid components and external mixing of the products of their reaction with gaseous ammonia (nozzle No. 1).

Figure 00000001
Figure 00000001

Пример. 2. Установлена форсунка №1Example. 2. Installed nozzle No. 1

Figure 00000002
Figure 00000002

Пример. 3. Установлена форсунка №2 внешнего смешения потоков реагентов и охладителя.Example. 3. Installed nozzle # 2 for external mixing of reagent and coolant streams.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Claims (2)

1. Способ получения сульфата аммония сухим методом, включающий подачу в реактор распыленной серной кислоты и газообразного аммиака в стехиометрическом соотношении, а также аммиачной воды в качестве распыленного охладителя, отличающийся тем, что с целью гарантированного образования сухой средней соли серная кислота с концентрацией 91-92 мас.%, газообразный аммиак и аммиачная вода распыляются форсункой сверху вниз, а образующиеся частицы сульфата аммония падают в кипящий слой, ожижаемый оборотным потоком пароаммиачной смеси, в верхней части которого поддерживается температура 140-160°C.1. A method for producing ammonium sulfate by the dry method, including feeding into the reactor atomized sulfuric acid and gaseous ammonia in a stoichiometric ratio, as well as ammonia water as a atomized cooler, characterized in that in order to ensure the formation of a dry average salt of sulfuric acid with a concentration of 91-92 wt%, gaseous ammonia and ammonia water are sprayed by a nozzle from top to bottom, and the resulting particles of ammonium sulfate fall into a fluidized bed, liquefied by a reverse flow of a vapor-ammonia mixture, in the upper part of which the temperature is maintained at 140-160 ° C. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью улучшения диспергирования жидкой фазы и снижения влажности продукта серная кислота, аммиачная вода и газообразный аммиак подаются совместно на распыляющую форсунку/форсунки, при этом жидкие взаимодействующие потоки смешиваются в форсунке/форсунках, образуя парожидкостный поток, который распыляется газообразным аммиаком при внешнем смешении.2. The method according to claim 1, characterized in that in order to improve the dispersion of the liquid phase and reduce the moisture content of the product, sulfuric acid, ammonia water and gaseous ammonia are fed together to the spray nozzle / nozzles, while the liquid interacting streams are mixed in the nozzle / nozzles, forming a vapor-liquid stream that is sprayed with gaseous ammonia with external mixing.
RU2020113935A 2020-04-03 2020-04-03 Method for synthesising ammonium sulphate from ammonia and concentrated sulphuric acid RU2752381C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020113935A RU2752381C1 (en) 2020-04-03 2020-04-03 Method for synthesising ammonium sulphate from ammonia and concentrated sulphuric acid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020113935A RU2752381C1 (en) 2020-04-03 2020-04-03 Method for synthesising ammonium sulphate from ammonia and concentrated sulphuric acid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2752381C1 true RU2752381C1 (en) 2021-07-26

Family

ID=76989567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020113935A RU2752381C1 (en) 2020-04-03 2020-04-03 Method for synthesising ammonium sulphate from ammonia and concentrated sulphuric acid

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2752381C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU207222A1 (en) * Н. Ф. Симонов , М. В. Лурье Method of producing granulated sulphate ammonium
US2524341A (en) * 1948-09-10 1950-10-03 Socony Vacuum Oil Co Inc Ammonium sulfate production
US2600253A (en) * 1949-01-21 1952-06-10 Dorr Co Fertilizer manufacture

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU207222A1 (en) * Н. Ф. Симонов , М. В. Лурье Method of producing granulated sulphate ammonium
US2524341A (en) * 1948-09-10 1950-10-03 Socony Vacuum Oil Co Inc Ammonium sulfate production
US2600253A (en) * 1949-01-21 1952-06-10 Dorr Co Fertilizer manufacture

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
И.Д. ФОТИНИЧ, Производство азотных удобрений, ГНТИ ХИМИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, Москва, 1956, стр. 149-153. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220184545A1 (en) Apparatus and method for particulate capture from gas streams and a method of removing soluble particulate from a gas
US4690807A (en) Process for the simultaneous absorption of sulfur oxides and production of ammonium sulfate
CA2598815C (en) Pipe reactor and plant for manufacturing of especially urea ammonium sulphate
JP6983234B2 (en) Integrated process and plant for the production of urea and UAS (urea-ammonium sulphate) mixtures
US10954186B2 (en) Urea ammonium nitrate production comprising condensation
US4758261A (en) Diammonium phosphate produced with a high-pressure pipe reactor
CA3166402C (en) Ammonia removal from urea finishing
KR100422264B1 (en) Alkaline Metal Cyanide Granules and Alkaline Metal Cyanide Granules Manufacturing Method and High Purity Alkali Metal Cyanide Granules Obtained by the Method
JPS6116501B2 (en)
RU2752381C1 (en) Method for synthesising ammonium sulphate from ammonia and concentrated sulphuric acid
US5736003A (en) Apparatus for concentrating urea solutions under vacuum
CN203033778U (en) Device for producing ammonium sulfate by using sulfate pulp and ammonia water as raw materials
US20130236392A1 (en) Thermochemical Reactors and Processes for Hydrolysis of Cupric Chloride
US3423173A (en) Spray concentration of wet process orthophosphoric acid to polyphosphoric acid
US4637921A (en) Process for producing ammonium polyphosphate
US2619405A (en) Process for manufacture of ammonium nitrate
CN218981061U (en) Ammonia desulfurization decarbonization device for producing long-acting ammonium bicarbonate
JPH08206643A (en) Treatment of waste water of quenching column in production of acrylonitrile
US20230347258A1 (en) Stripper with bottom chamber
US3498761A (en) Method and apparatus for producing cyanogen chloride by spray reaction means
US3030412A (en) Method of manufacturing ammonium nitrohumate
SU883020A1 (en) Method of producing urea
MXPA98000911A (en) Process for preparing alkali metal cyanide and alkaline earth metal cyanide granules and the high purity alkali metal cyanide granules obtainable thereby[sg69265 ]
RU2324645C2 (en) Method of production of hydroxylamine sulphate
FR2975091A1 (en) Manufacturing sodium or potassium bicarbonate in fluidized bed, comprises e.g. injecting by two fluid atomizer concentrated solution of e.g. sodium carbonate in fluidized layer, dispersing, growing and evaporating bicarbonate particles