Автоматизация процесса аммиачной селитры

Технологическая схема производства. Аммиачная селитра - одно из наиболее распространенных азотных удобрений. Получают ее нейтрализацией разбавленной азотной кислоты (40-50%) газообразным аммиаком.
Азотная кислота из приемной емкости 1 (рис. 5.5) проходит через теплообменник 2 и поступает в нейтрализатор 3. Туда же подается предварительно нагретый в теплообменнике 5 газообразный аммиак. Основное количество аммиака поступает в газообразном состоянии из цеха синтеза аммиака. Дополнительно со склада подается жидкий аммиак, который испаряется в аппарате 4.
В нейтрализаторе 3 при атмосферном давлении и определенной температуре протекает процесс нейтрализации, параллельно с ним происходит частичное упаривание раствора за счет теплоты нейтрализации. Частично упаренный слабокислый раствор аммиачной селитры концентрацией 60-80% (так называемый слабый щелок) поступает в бак с мешалкой - донейтрализатор 6, где окончательно нейтрализуется аммиаком. Пар, образующийся при выпаривании раствора (соковый пар), выводится из верхней части нейтрализатора. При неправильном ведении процесса из нейтрализатора с соковым паром может уноситься часть аммиака и азотной кислоты.
Упаривание слабого щелока до 98,5% NН4NО3 осуществляется под вакуумом в две ступени. Первоначально в выпарном аппарате 8 концентрация щелока доводится до 82% NH4NO3, а затем и в выпарном аппарате 12 - до заданной.
Слабый щелок подается в нижнюю часть выпарного аппарата 8. В качестве греющего агента в выпарном аппарате I ступени в основном используют соковый пар. Дополнительно к нему подают водяной пар. По мере увеличения концентрации сокового пара в греющей камере выпарного аппарата накапливаются инертные газы, ухудшающие теплопередачу. Для обеспечения нормальной работы аппарата 8 предусмотрена продувка межтрубного пространства с выбросом инертных газов в атмосферу.
Упаренный щелок из аппарата 8 перемещается в сборник 10. Здесь для улучшения качества получаемой селитры к щелоку добавляют раствор доломита, снижающего слеживаемость селитры.
Из сборника 10 щелок перекачивается в выпарной аппарат 12. В сепараторе 13 производится разделение выпаренного раствора на соковый пар и концентрированный раствор - плав. Соковый пар проходит в барометрический конденсатор 14, а плав подается в грануляционную башню 15. Гранулированная аммиачная селитра (конечный продукт) выводится из башни по выходному патрубку 16 транспортером 17.
Автоматизация процесса нейтрализации. Показателем эффективности этого процесса является количество удельных потерь сырья с соковым паром. Их необходимо поддерживать минимальными, что способствует снижению себестоимости продукции. Потери сырья в основном зависят от соотношения расходов аммиака и азотной кислоты. Установлено, что потери сырья будут минимальны, если обеспечить поддержание соотношения расходов с точностью до 0,1-0,15%, или от 1 д» 1,5 г/л избыточной кислотности. Такая точность регулирования обеспечивается узлами регулирования соотношения расходов азотной кислоты и аммиака, расхода аммиака и величины рН в (нейтрализаторе.
Регуляторы должны обеспечивать кроме минимальных потерь сырья еще и постоянство концентрации слабого щелока. Эта концентрация зависит от температурного режима в нейтрализаторе, который определяется количеством тепла, выделяющегося в процессе реакции, а также температурами аммиака и азотной кислоты, поступающих в нейтрализатор. Количество тепла, выделяющегося в процессе реакции, зависит от соотношения расхода аммиака и азотной кислоты. Это соотношение поддерживается постоянным, поэтому можно считать постоянным количество выделившегося тепла. Для стабилизации температур аммиака и азотной кислоты устанавливают регуляторы температуры.
Манометрический режим в магистралях газообразного аммиака поддерживается регуляторами давления. Давление аммиака, поступающего из цеха синтеза, стабилизируется путем изменения расхода аммиака, подаваемого из испарителя 4, а давление аммиака, испаряющегося в аппарате 4, - путем изменения расхода пара, поступающего в этот аппарат. Для поддержания материальных балансов устанавливают регуляторы уровня в приемной емкости 1 и испарителе 4.
Донейтрализация раствора в аппарате 6 проводится с помощью регулятора нейтрализации в зависимости от рН раствора. Регулирующее воздействие вносится изменением расхода аммиака. Для поддержания материального баланса стабилизируется уровень раствора аммиачной селитры в аппарате 6.
Концентрация раствора, упаренного в аппарате 8, поддерживается постоянной с помощью узлов регулирования давления пара, подаваемого в аппарат 8, и температуры конденсата сокового пара. Концентрация раствора после выпарного аппарата 12 стабилизируется с помощью регуляторов температуры раствора (путем изменения расхода раствора в этот аппарат) и температуры конденсата сокового пара.
Удаление инертных газов из аппарата 5 осуществляется командоаппаратом, который периодически подает импульсы на открытие клапанов, установленных на магистралях продувки.
Для правильного ведения процесса смешения в сборнике 10 устанавливают регулятор соотношения расходов доломита и щелока.
Выгрузка аммиачной селитры из грануляционной башни осуществляется автоматически в зависимости от уровня селитры регулирующей заслонкой в выходном патрубке 16.

Рис. 5.5. Схема регулирования производства аммиачной селитры:

1 - емкость; 2, 5 - теплообменники; 3 - нейтрализатор; 4 - испаритель; 6 - донейтрализатор; 7, 11 -насосы; 8 - выпарной аппарат I ступени; 9, 14 - барометрические конденсаторы; 10 - сборник; 12 - выпарной аппарат II ступени; 13 - сепаратор; 15 - грануляционная башня; 16 - выходной патрубок; 17. - транспортер.