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 PDFInfo
- 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
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/24—Sulfates of ammonium
- C01C1/242—Preparation from ammonia and sulfuric acid or sulfur trioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/24—Sulfates of ammonium
- C01C1/248—Preventing coalescing or controlling form or size of the crystals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
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).
Пример. 2. Установлена форсунка №1Example. 2. Installed nozzle No. 1
Пример. 3. Установлена форсунка №2 внешнего смешения потоков реагентов и охладителя.Example. 3.
Claims (2)
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)
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 |
-
2020
- 2020-04-03 RU RU2020113935A patent/RU2752381C1/en active
Patent Citations (3)
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)
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 |