Раздел 6. Производство специальных видов аммиачной селитры

Раздел 6 Производство специальных видов аммиачной селитры

Помимо аммиачной селитры марки Б по ГОСТ 2-2013, применяемой в качестве удобрения в сельском хозяйстве (описано в ИТС НДТ 2), промышленностью выпускаются следующие виды аммиачной селитры:

- селитра аммиачная водоустойчивая;

- пористая аммиачная селитра (в т.ч. модифицированная пористая аммиачная селитра, селитра аммиачная марки Б с дополнительными техническими характеристиками).

Указанные виды аммиачной селитры применяются в качестве сырья в химической промышленности и для производства взрывчатых веществ, которые, в свою очередь, используются в горнодобывающей, нефтяной, газовой промышленности, строительстве и других отраслях.

В настоящее время указанные виды селитры производятся, в основном, на базе оборудования агрегатов АС-60 и АС-72.

Сырьем для производства селитры служат жидкий или газообразный аммиак и азотная кислота с концентрацией 54 % - 60 % HNO ₃.

6.1 Описание технологических процессов, используемых в производстве специальных видов аммиачной селитры

Технологический процесс производства аммиачной селитры для промышленности включает следующие основные стадии:

- прием и подготовка жидкого или газообразного аммиака;

- прием и подготовка неконцентрированной азотной кислоты;

- нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком с получением раствора аммиачной селитры;

- донейтрализация раствора аммиачной селитры и введение кондиционирующей добавки;

- упаривание раствора аммиачной селитры до состояния высококонцентрированного плава;

- подготовка и введение порообразующих добавок в плав аммиачной селитры;

- гранулирование плава в башне;

- охлаждение гранул;

- обработка гранул антислеживающими добавками;

- очистка сокового пара, паровоздушной смеси и воздуха, выбрасываемых в атмосферу.

Предварительно подогретые азотная кислота и газообразный аммиак поступают в нижнюю часть аппаратов использования тепла нейтрализации (ИТН), где происходит процесс нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком.

Процесс нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком ведется в аппарате ИТН под давлением сокового пара от 5 до 20 кПа или в реакторах нейтрализации под давлением 0,4 МПа с получением раствора аммиачной селитры с массовой долей амселитры от 85 % до 92 %.

Выходящий из аппаратов ИТН 89-92 %-ный раствор NH ₄NO ₃ имеет избыток азотной кислоты, обеспечивающий полноту поглощения аммиака.

Соковый пар, выходящий из реакционной зоны аппарата ИТН, отмывается от примесей аммиака, аммиачной селитры и азотной кислоты в сепарационной части аппарата ИТН или в скруббере (промывателе) сокового пара закисленным раствором аммиачной селитры и конденсатом сокового пара.

После стадии нейтрализации раствор аммиачной селитры поступает в донейтрализатор, предназначенный для нейтрализации избытка азотной кислоты в растворе и его подщелачивания перед подачей на упаривание.

Упаривание раствора аммиачной селитры до состояния высококонцентрированного плава в зависимости от применяемой технологии осуществляется:

- в одну ступень в выпарном аппарате с падающей пленкой под избыточным давлением, близким к атмосферному, за счет использования теплоты конденсации насыщенного пара и противоточной продувки горячим воздухом; греющий пар подается в межтрубное пространство кожухотрубчатой части выпарного аппарата;

- в выпарном аппарате пленочного типа под вакуумом с получением 96 %-ного раствора аммиачной селитры и последующим упариванием в финальном концентраторе.

В плав аммиачной селитры перед смесителем-реактором вводится порообразующая добавка. В смесителе-реакторе происходит перемешивание порообразующей добавки и плава аммиачной селитры.

Процесс гранулирования плава осуществляется в железобетонной или металлической башне. В верхней части гранбашни установлен(-ы) гранулятор(-ы), предназначенный(-ые) для разбрызгивания плава аммиачной селитры по всему сечению полого объема башни. Встречным потоком воздуха, поднимающегося вверх по стволу башни, падающие капли плава охлаждаются и кристаллизуются в виде гранул.

Образовавшиеся гранулы аммиачной селитры из конуса гранбашни через течку поступают на сушку, после чего направляются в аппарат охлаждения гранул аммиачной селитры в кипящем слое (аппарат "КС") или сразу направляются на охлаждение в аппарат "КС". В аппарате "КС" гранулы охлаждаются воздухом, подаваемым под решетки аппарата вентиляторами.

После охлаждения в аппарате "КС" гранулы пористой аммиачной селитры обрабатываются антислеживающей добавкой в барабане. В качестве антислеживающей добавки для обработки гранул применяется смесь высших алифатических аминов с индустриальным маслом. Из барабана гранулы по течке через выгрузочный клапан поступают на охлаждение в односекционный аппарат "КС" или в систему транспортного тракта. По транспортному тракту готовый продукт поступает на упаковку и погрузку.

Схема производства приведена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Блок-схема получения специальных видов аммиачной селитры

Описание технологического процесса приведено в таблице 6.1, перечень основного оборудования - в таблицах 6.2 и 6.3.

Таблица 6.1 - Описание технологического процесса производства специальных видов аммиачной селитры

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование)
		Продукты и полупродукты	Эмиссии
Жидкий или газообразный аммиак Паровой конденсат	Прием и нагрев аммиака	Жидкий или газообразный аммиак Паровой конденсат		Отделитель-испаритель, Подогреватель аммиака
54 % - 60 % азотная кислота Соковый пар	Прием и нагрев азотной кислоты	Нагретая азотная кислота, конденсат сокового пара		Подогреватель азотной кислоты
Газообразный аммиак Азотная кислота	Нейтрализация азотной кислоты и получение раствора аммиачной селитры	Раствор аммиачной селитры Соковый пар	Соковый пар	Аппарат ИТН (использование тепла нейтрализации) Реактор нейтрализации
Раствор АС Аммиак Добавка раствора Mg(NO 3) 2	Донейтрализация раствора аммиачной селитры до pH = 5,5-6 и смешение с кондиционирующей добавкой	Раствор АС с избытком NH 3 в выпарной аппарат Соковый пар		Донейтрализатор
Раствор АС Атмосферный воздух Водяной пар	Упаривание раствора АС до состояния высококонцентрированного плава	Плав АС Смесь воздуха и сокового пара (ПВС) Паровой конденсат	Паровоздушная смесь	Выпарной аппарат пленочного типа, нагнетатель воздуха, подогреватель воздуха, насос для перекачивания плава на гранбашню (в агрегатах АС-72)
Плав АС Порообразующие добавки	Подготовка и введение порообразующих добавок	Плав АС с порообразующими добавками		Емкости, смесители, дозировочные насосы
Атмосферный воздух Гранулированный продукт из башни	Охлаждение гранул	Охлажденный поток гранул Нагретый воздух	Воздух с примесями NH 4NO 3	Аппараты охлаждения в "кипящем слое", вентиляторы
Охлажденные гранулы Антислеживающие добавки	Обработка гранул антислеживающими добавками перед упаковкой в тару	Продукт на отгрузку		Барабан для обработки гранул, Транспортеры пересыпочные Классификатор Складское оборудование Вентиляционные отсосы Циклоны для улавливания пыли перед выбросом в атмосферу
Отработанный воздух из гран-башни, ПВС из выпарного аппарата Соковый пар из отделения нейтрализации Раствор АС	Очистка сокового пара, паровоздушной смеси и воздуха из гран-башни	Выхлопные газы в атмосферу Раствор АС	NH 3, NH 4NO 3		Скруббер-промыватель

Таблица 6.2 - Основное технологическое оборудование производства специальных видов аммиачной селитры

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Подогреватель азотной кислоты	Нагрев азотной кислоты	Вертикальный или горизонтальный кожухотрубчатый теплообменник В трубное пространство поступает азотная кислота, в межтрубное - соковый пар из ИТН
Испаритель аммиака	Испарение жидкого аммиака	Тип - кожухотрубчатый Внутренний диаметр кожуха - 1700 мм, длина труб - 6096 мм, диаметр труб - 25,4 х 2,1 мм Количество труб - 84 шт. Поверхность теплообмена - 8,3 м 2 Длина трубок - 6888 мм
Подогреватель газообразного аммиака	Нагрев аммиака	Вертикальный одноходовой теплообменник В трубное пространство поступает аммиак, в межтрубное - паровой конденсат
Нейтрализатор с использованием тепла реакции с предварительной очисткой сокового пара	Получение раствора аммиачной селитры нейтрализацией азотной кислоты. Предварительная очистка сокового пара	Состоит из реактора с барботерами HNO 3 и NH 3 и промывателя сокового пара с 4 барботажными тарелками. Тип тарелок - колпачковый
Реактор нейтрализации	Получение раствора аммиачной селитры нейтрализацией азотной кислоты	Общая высота - 11705 мм Внутренний диаметр - 4000/2000 мм
Донейтрализатор	Донейтрализация избытка азотной кислоты и создание избытка аммиака перед выпаркой раствора АС	Вертикальный сосуд с барботером NH 3
Нагнетатель воздуха	Подача атмосферного воздуха в выпарной аппарат	Производительность - 20 000 - 24 000 м 3/ч
Подогреватель воздуха	Нагрев атмосферного воздуха	Горизонтальный теплообменник В трубное пространство поступает воздух, в межтрубное - насыщенный водяной пар
Выпарной аппарат	Выпаривание воды из раствора АС до состояния высококонцентрированного плава	Вертикальный, цилиндрической формы. Состоит из 3 частей: сепарационная, трубчатая, тарельчатая части. Аппарат пленочного типа
Концентратор	Получение высококонцентрированного плава АС	Общая высота - 15,735 м Объем труб - 32 м 3 Объем кожуха - 12,25 м 3 Внутренний диаметр - 1900 мм
Донейтрализатор	Нейтрализация плава после выпарки с созданием избытка аммиака	Вертикальный сосуд с барботером NH 3
Гранулятор плава АС	Разбрызгивание плава в башне с узким факелом	Производительность гранулятора - 27-65 т/ч
Гранулятор плава АС	Разбрызгивание плава в башне с узким факелом	Производительность гранулятора - 15-30 т/ч
Гранулятор плава АС	Разбрызгивание плава в башне с узким факелом	Производительность гранулятора - 15-30 т/ч
Аппарат для охлаждения гранул в КС	Охлаждение горячих гранул из башни	Аппарат прямоугольной или цилиндрической формы с воздухораспределительными решетками.
Вентиляторы	Подача атмосферного воздуха в аппарат охлаждения гранул	Производительность - 70-120 тыс. м 3/ч
Аппарат для обработки гранул антислеживателем	Обработка гранул антислеживателем	Барабан диаметром 1200 мм

Таблица 6.3 - Природоохранное оборудование производства специальных видов аммиачной селитры

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Скруббер-промыватель	Глубокая очистка ПВС от NH 3 и NH 4NO 3 перед сбросом в атмосферу	Скруббер с ситчатыми тарелками, фильтрующие элементы на основе фторина

6.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при производстве специальных видов аммиачной селитры

Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов при производстве пористой и водоустойчивой аммиачной селитры приведены в таблицах 6.4 и 6.5 соответственно.

Таблица 6.4 - Показатели потребления сырья, материальных и энергетических ресурсов при производстве пористой аммиачной селитры

Наименование	Единицы измерения	Расход
		минимальный	максимальный
Аммиак (100 % NH 3)	кг/т	213	215
Кислота азотная неконцентрированная (100 % HNO 3)	кг/т	787	795
Электроэнергия		24,6	43,0
Пар	Гкал/т	0,08	0,165

Таблица 6.5 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве водоустойчивой аммиачной селитры

Наименование	Единицы измерения	Расход
		минимальный	максимальный
Аммиак газообразный (100 % NH 3)	кг/т	-	215
Кислота азотная неконцентрированная (100 % HNO 3)	кг/т	-	794
Электроэнергия		-	24,7
Пар	Гкал/т	-	0,167

Характеристика выбросов, сбросов при производстве специальных видов аммиачной селитры приведена в таблицах 6.6 и 6.7. Отходы производства представлены отработанными фильтровальными материалами, которые утилизируются или размещаются на специализированных полигонах.

Таблица 6.6 - Выбросы в атмосферу при производстве специальных видов аммиачной селитры

Наименование	Метод очистки, повторного использования	Масса выбросов загрязняющих веществ в расчете на 1 т продукции, кг/т
		Минимальное	Максимальное	Среднее
NH 4NO 3	Мокрая очистка слабым раствором аммиачной селитры, фильтрующие элементы, циклоны	0,01	2,27	1,14
NH 3		0,0009	0,13	0,07

Таблица 6.7 - Сбросы загрязняющих веществ при производстве специальных видов аммиачной селитры

Наименование	Направление сбросов (в водный объект, в системы канализации)	Объем и (или) масса сбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на 1 т продукции, кг/т
		Минимальное	Максимальное	Среднее
Аммоний-ион (NH 4+)	Канализационная сеть предприятия	0,00005	0,09	0,045
Нитрат-анион (NO 3-)		0,009	0,46	0,235