Раздел 6. Производство комплексных удобрений

6.1 Описание технологических процессов, применяемых в настоящее время при производстве удобрений

6.1.1 Производство удобрений на основе сернокислотной переработки фосфатного сырья

Основными сырьевыми компонентами являются ЭФК, полученная сернокислотным разложением фосфатного сырья, аммиак, хлористый калий (при получении NPK).

Дополнительно могут быть использованы серная кислота, сульфат аммония, нитрат аммония, карбамид, сера, фосфогипс, конверсионный мел, фосфатное сырье, магнийсодержащее сырье, поташ, сода, микроэлементы, граншлак, порошок магнезитовый, сульфат натрия, при производстве водорастворимых очищенных удобрений в качестве сырья могут быть использованы готовые формы удобрений - моноаммонийфосфат, сульфат калия и др.

6.1.1.1 Производство NP/NPS/NPK/NPKS-удобрения по схеме с использованием барабанного гранулятора-сушилки

NP/NPS/NPK/NPKS удобрения по схеме с использованием барабанного гранулятора-сушилки (БГС) производят АО "Апатит" (Вологодская область); Апатит, АО, Балаковский филиал; ООО "ПГ Фосфорит"; АО "Воскресенские минеральные удобрения"; "Титановые инвестиции", ООО, Армянский филиал. Возможны различные варианты схемы с БГС:

- САИ (скоростной аммонизатор-испаритель) - БГС;

- САИ - ТР (трубчатый реактор) - БГС с предварительной упаркой и без упарки аммонизированных пульп;

- ТР - БГС.

В некоторых схемах САИ может быть заменен на каскад емкостных нейтрализаторов-смесителей оборудованных перемешивающими устройствами.

По данной схеме могут быть получены удобрения следующих основных марок: МАФ 12:52, 10:48, ДАФ 18:46; NPS 14:34:0:8S, 16:20:0:12S, 20:20:0:14S, 19:38 и др.

Процесс основан на нейтрализации смеси ЭФК, серной кислоты и абсорбционных сточных вод аммиаком, описываемый следующими реакциями:

Н₃РО₄ + NH₃ = NH₄H₂PO₄ (моноаммонийфосфат);

NH₄H₂PO₄ + NH₃ = (NH₄)₂HPO₄ (диаммонийфосфат);

Н₂SO₄ + NH₃ = (NH₄)₂SO₄ (сульфат аммония).

Моноаммонийфосфат получают при мольном отношении (МО) NH₃:Н₃РО₄, равном 1, диаммонийфосфат - при МО, равном 2. Степень аммонизации (мольное отношение), состав ЭФК и количество серной кислоты (или сульфата аммония) определяет вид выпускаемых удобрений.

Основные реакции нейтрализации протекают с большим выделением тепла, поэтому пульпа разогревается до температуры 110 °С и выше.

Сущность процесса гранулирования заключается в том, что при вращении БГС в зоне загрузки создается завеса из ретура, на которую напыляется пульпа. При этом мелкие частицы ретура укрупняются и при вращении барабана окатываются и подсушиваются. При сушке влажных гранул происходит два процесса: испарение влаги (массообмен) и перенос тепла (теплообмен).

Смесь фосфорной, серной (при необходимости) кислот и абсорбционной жидкости из кислотного сборника насосом подается в циркуляционную камеру реактора САИ.

Аппарат САИ состоит из реакционной камеры (трубы), снабженной патрубками для ввода кислоты и аммиака (газообразного или жидкого). При взаимодействии смеси фосфорной и серной кислоты с аммиаком в реакционной трубе выделяется тепло, пульпа вскипает и выбрасывается в сепаратор. Реакционная труба тангенциально входит в сепаратор, где происходит отделение паров воды, отсасываемых через верхний газоход. Ниже уровня пульпы расположен патрубок для ее отвода. Остальная пульпа стекает по циркуляционной трубе, где она смешивается с ЭФК (смесь фосфорной, серной кислот и абсорбционной жидкости) и далее вступает в реакцию с аммиаком. В некоторых конструкциях предусмотрены отдельные вводы серной кислоты и абсорбционной жидкости.

В результате многократной циркуляции пульпы происходит постепенная аммонизация до оптимального мольного отношения NH₃:Н₃РО₄ = 1,0-1,17 (для аммофоса); NH₃:H₃PO₄ = 1,1-1,24 (для сульфоаммофоса); NH₃:Н₃РО₄ = 1,2-1,45 (для ДАФ), что предотвращает бурное кипение и потери аммиака.

ПГС, образовавшаяся в САИ в результате реакции, подается в систему абсорбции САИ.

Режим нейтрализации должен быть таким, чтобы образующаяся в САИ пульпа обладала достаточной подвижностью. Вязкая пульпа трудно перекачивается насосами и плохо поглощает аммиак.

При получении ДАФ (и некоторых марок сульфоаммофоса) пульпа из САИ поступает в сборник пульпы и через раскачной бак насосом подается для донейтрализации в трубчатые смесители. Из трубчатых смесителей донейтрализованная пульпа (МО 1,65-1,80) поступает через распыливающие форсунки в БГС.

При производстве аммофоса и сульфоаммофоса пульпа из раскачного бака пульпового сборника САИ насосами через форсунку подается в БГС.

При производстве NPK и NPKS-удобрений в БГС по ленточному конвейеру подается хлористый калий. Также в процесс через жидкий тракт или вместе с ретуром могут вводится другие добавки: фосфогипс, микроэлементы, сера, магнезиальная добавка и др.

Полученная в САИ пульпа из сборников пульпы насосами или из трубчатых смесителей (при производстве ДАФ) через распыливающие форсунки подается в аппарат БГС, где происходит гранулирование продукта и сушка образовавшихся гранул.

БГС представляет собой наклоненный в сторону выгрузки цилиндрический барабан и вращающийся со скоростью 3-5 об/мин на двух роликовых опорных станциях. Упорные ролики предотвращают осевые сдвиги барабана. Передача вращения от электродвигателя к барабану производится через шестеренчатую пару, состоящую из венцовой шестерни закрепленной на барабане, и малой подвенцовой шестерни, находящейся на валу редуктора. В головной части БГС размещена винтовая насадка, в средней части - подъемно-лопастная насадка с обратным шнеком, заканчивающаяся подпорным кольцом, в хвостовой части БГС насадка отсутствует. При помощи обратного шнека в аппарате БГС циркулирует часть продукта (внутренний ретур). Внешний ретур (дробленая крупная фракция после дробилок и мелкая фракция с грохотов) подается через загрузочную камеру в горячий конец барабана. Внешний и внутренний ретур создают плотную завесу в головной части БГС.

На частицы ретура напыляется диспергированная пульпа. В хвостовой части БГС происходит досушка гранул.

Сушка продукта осуществляется топочными газами с заданной для каждого продукта температурой. Топочные газы образуются при сжигании природного газа в топочно-горелочном устройстве.

Температура топочных газов на входе в БГС регулируется изменением расхода в топку природного газа и воздуха на разбавление.

В случае использования неупаренной (разбавленной) ЭФК на некоторых производствах реализована дополнительная стадия упарки аммофосных пульп в выпарных аппаратах, установленных после аппаратов САИ. Для этого используются выпарные установки, состоящие из трехкорпусной выпарной батареи и доупаривателя (с использованием водяного пара) или погружные выпарные установки барботажного типа (с получением теплоносителя сжиганием природного газа в топочно-горелочных устройствах).

В случае использования упаренной фосфорной кислоты технологическая схема может быть сокращена. Стадия нейтрализации в этом случае состоит из трубчатого реактора после которого аммонизированная пульпа подается непосредственно на завесу продукта в аппарат БГС.

Отходящие газы, образовавшиеся при сушке продукта, направляются в систему абсорбции от БГС, где происходит очистка от аммиака, фтора и пыли. Высушенный продукт из БГС выгружается на ленточный конвейер (элеватор) и подается на рассев в двухситные грохоты. Крупная фракция с верхнего сита поступает в дробилки, откуда измельченный материал вместе с мелкой фракцией, прошедшей через нижнее сито, возвращается ретурным транспортером в аппарат БГС.

Товарная фракция (обычно размером 2-5 мм) поступает на охлаждение и кондиционирование в барабанный холодильник - кондиционер.

Барабанный холодильник - кондиционер представляет собой цилиндрический барабан, установленный под углом наклона к горизонтали и вращающийся на двух роликовых опорных станциях. В горячем конце барабана находится гладкостенная зона, ограниченная на входе подпорным кольцом, в средней части - подъемно-лопастная насадка, в холодном конце - продольная подъемная насадка, ограниченная на выходе подпорным кольцом. Гладкостенная зона служит для предотвращения пылеуноса, насадка - для перемешивания продукта с целью интенсификации процесса охлаждения в средней зоне и процесса кондиционирования в холодном конце. Кондиционирующая жидкость распыливается сжатым воздухом через форсунку на гранулы продукта на расстоянии 2 м от выхода из барабана.

Охлаждение удобрений осуществляется атмосферным воздухом в противоточном режиме. Воздух протягивается через барабан хвостовым вентилятором. Отработанный теплоноситель поступает в систему газоочистки.

В некоторых схемах стадии охлаждения и кондиционирования могут быть разделены. Например, охлаждение может быть организовано с использованием аппарата кипящего слоя (КС), а кондиционирование в барабане-кондиционере или на ленточном конвейере/пересыпке (кондиционирование на ленте или в узле пересыпки не является оптимальным решением и применяется в случае невозможности организовать отдельный узел кондиционирования).

Для интенсификации процесса охлаждения удобрения может быть использована система охлаждения воздуха в процессе испарения жидкого аммиака. Охлажденный воздух с температурой ниже температуры атмосферного воздуха подается на охлаждение удобрений в барабанные холодильники или аппараты КС, испаренный аммиак - на стадию аммонизации смеси кислот (ограничением использования данного способа является необходимость дальнейшего использования газообразного аммиака с низким давлением).

Охлажденное и кондиционированное удобрение подается на склад готовой продукции, откуда забирается на контрольный пересев и далее на погрузку в ж/д-вагоны или в автотранспорт. При необходимости в производстве удобрений возможны вторая и третья стадии кондиционирования, организованные перед складом готовой продукции и перед погрузкой продукта в вагоны.

Часть удобрений из отделения дообработки и подготовки подается в бункер отделения фасовки, где производится фасовка продукта в мягкие специализированные контейнеры МКР (500-1500 кг) или в мешки по 25/50 кг.

ПГС, выделяющаяся в результате реакции взаимодействия аммиака и фосфорной кислоты от САИ, подается на очистку от аммиака в двухступенчатую установку, орошаемую частично аммонизированным раствором фосфорной кислоты и водой.

Газы, выходящие из аппарата БГС, содержащие пыль удобрений, аммиак и фтор, проходят очистку в скруббере "Вентури", полой башне и брызгоуловителе, затем хвостовым вентилятором выбрасывается в высотную выхлопную трубу.

Сточные воды абсорбции используются в технологическом процессе.

Конденсаты водяного пара, образующиеся на стадии испарения жидкого аммиака и упарки аммофосной пульпы в многокорпусной выпарной установке, а также конденсаты, образующиеся на стадии очистки отходящих от САИ газов (при работе в конденсационном режиме с использованием охлаждающей воды), в дальнейшем используются в технологическом процессе либо на смежных производствах (производство ЭФК, серной кислоты).

Очищенный газ хвостовым вентилятором выбрасываются в выхлопную трубу.

Запыленный воздух технологического оборудования, узла рассева, дробления и транспортеров вентилятором протягивается через циклон в абсорбер. Уловленная пыль подается на ретурный конвейер и возвращается в процесс, абсорбционные сточные воды используются в процессе. Для очистки "сухих" запыленных газов могут быть также использованы рукавные фильтры (имеются ограничения по составу пыли и влагосодержанию газового потока).

Очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.

Принципиальные схемы представлены на рисунках 6.1 и 6.2.

ГАРАНТ:

Нумерация рисунков приводится в соответствии с источником

Рисунок 6.1 - Схема производства удобрений с использованием аппаратов САИ - БГС/САИ - ТР - БГС/ТР - БГС

Рисунок 6.2 - Схема производства удобрений по схеме с БГС с упаркой аммофосных пульп

6.1.1.2 Производство NP/NPS/NPK-удобрений по схеме ТР - АГ - СБ

NP/NPS/NPK удобрения по схеме ТР - АГ - СБ производят АО "Апатит" (Вологодская область); ЕвроХим - Белореченские минудобрения, ООО; Мелеузовские минеральные удобрения, АО.

Сущность производства получения минеральных удобрений заключается в нейтрализации смеси фосфорной, серной (при необходимости) кислот и абсорбционных сточных вод, жидким аммиаком в трубчатых смесителях-нейтрализаторах с получением пульпы фосфатов аммония, последующей доаммонизацией и гранулированием в АГ с использованием внешнего ретура, сушкой в СБ, классификацией гранул, охлаждением и кондиционированием готового продукта. При производстве NPK-удобрений через ретурный цикл осуществляется подача концентрата "Сильвин", сульфата аммония, инертных добавок, микроэлементов в зависимости от номенклатуры выпускаемой продукции.

Процесс нейтрализации фосфорной кислоты жидким аммиаком осуществляется в трубчатых смесителях-нейтрализаторах, в которые подаются основные компоненты процесса: жидкий аммиак и частично аммонизированная фосфорная кислота. Для выпуска продукта установленной марки предусмотрена дозировка серной кислоты в необходимом объеме в исходную фосфорную кислоту или, как вариант, в трубчатый смеситель.

При нейтрализации фосфорной кислоты образуется пульпа фосфатов аммония. Степень аммонизации (МО NH₃:H₃PO₄) определяет вид выпускаемых удобрений. Пульпа фосфатов аммония из смесителей-нейтрализаторов поступает по пульпопроводам и распыляется в АГ на ретур, который подается в АГ элеватором.

В АГ происходит доаммонизация фосфатов аммония жидким аммиаком до необходимого МО NH₃:H₃PO₄ с одновременным гранулированием продукта.

При производстве NPK-удобрений ретур в процесс подается в смеси с хлористым калием и сульфатом аммония (для некоторых марок).

При использовании в процессе производства удобрений технических добавок (граншлака, фосфогипса, микроэлементов и др.) их подача осуществляется в АГ также вместе с ретуром.

Шихта, полученная в АГ, поступает в СБ. Сушка продукта осуществляется за счет подачи топочных газов, получаемых при сжигании природного газа в топочно-горелочном устройстве.

Высушенный продукт подается конвейером на двухситные грохоты узла рассева. Крупная фракция с верхних сит поступает в дробилки, затем - на ретурный конвейер, на который также поступает мелкая фракция из под нижних сит грохотов.

Основная фракция с грохотов делится на два потока. Один поток направляется в контрольный грохот, другой - на конвейер ретурного цикла. Товарная фракция после контрольного рассева поступает на охлаждение атмосферным воздухом в холодильники КС и (или) барабанные холодильники.

Охлажденный продукт поступает на узел кондиционирования. Кондиционирующая смесь из сборников через пневматические форсунки распыливается на готовый продукт в барабане-кондиционере.

Кондиционированный продукт направляется на склад готового продукта для хранения навалом. Со склада продукт поступает на фасовку или отгрузку навалом.

Для очистки отходящих газов в производстве предусматриваются две схемы абсорбции.

Схема малой абсорбции включает очистку отходящих газов от АГ, сборников серной кислоты, сборников отделения абсорбции, от элеваторов и др. Аппаратурное оформление данной стадии может состоять из комплекса абсорбционного оборудования: форабсорбера, где газы очищаются от пыли и частично аммиака, полого абсорбера, где улавливается основное количество аммиака, абсорбера (АПС) и т.п.

Схема большой абсорбции предусматривает очистку пылевоздушной смеси от СБ, холодильников, воздуха от системы аспирации.

Пылевоздушная смесь из СБ и холодильника КС проходит предварительно сухую очистку от пыли и затем мокрую очистку в абсорбере АПС.

Схема производства NP/NPS/NPK-удобрений по схеме ТР - АГ - СБ приведена рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 - Схема производства NP/NPS/NPK-удобрений по схеме ТР - АГ - СБ

6.1.1.3 Производство NP/NPS/NPK/NK-удобрений на основе фосфорной кислоты и плава аммиачной селитры по схеме с каскадом реакторов - нейтрализаторов, аппаратом БГС (или аппаратами АГ - СБ)

Данная технология реализована на АО "Невинномысский Азот".

Производство состоит из двух технологических линий (ниток).

Процесс производства сложных минеральных удобрений реализован с применением каскада реакторов на стадии нейтрализации, на стадии гранулирования и сушки с совместным применением барабана гранулятора-аммонизатора (БГА) и барабана грунулятора-сушилки (БГС).

Ввод хлористого калия в систему реализован по "мокрому" варианту - через узел нейтрализации.

Технологический процесс производства сложных минеральных удобрений (далее по тексту СМУ) слагается из следующих стадий:

1. Прием и хранение сырья и полуфабрикатов:

- раствора аммиачной селитры;

- газообразного аммиака;

- жидкого аммиака;

- фосфорной кислоты;

- серной кислоты;

- хлористого калия;

- порошка магнезитового каустического;

- масла индустриального;

- антислеживающей добавки.

2. Подготовка полуфабрикатов.

2.1 Выпаривание раствора аммиачной селитры с целью получения плава аммиачной селитры с концентрацией не менее 90 %.

2.2 Приготовление и нейтрализация сульфатной пульпы.

2.3 Получения пульпы сложных минеральных удобрений (далее СМУ) необходимого качественного и количественного состава. Данная стадия включает в себя:

2.3.1 Получение азотно-калийной пульпы в результате взаимодействия плава аммиачной селитры с хлористым калием;

2.3.2 Получение пульпы фосфатов и сульфатов аммония в результате нейтрализации экстракционной фосфорной и серной кислот газообразным аммиаком;

2.3.3 Получение пульпы СМУ смешиванием азотно-калийной пульпы с пульпой фосфатов и сульфатов аммония, доаммонизацией полученной пульпы.

2.3.4 Грануляция и сушка полученной пульпы в барабанном оборудовании.

2.3.5 Классификация и дробление.

2.3.6 Охлаждение и кондиционирование продукта.

2.3.7 Хранение и отгрузка готового продукта.

2.3.8 Очистка отходящих газов.

Прием и хранение сырья и полуфабрикатов

Раствор аммиачной селитры концентрацией не менее 80 % поступает в цеховые емкости-хранилища по трубопроводу.

Газообразный аммиак со склада жидкого аммиака по трубопроводу поступает в отделитель-испаритель жидкого аммиака, где происходит испарение жидкого аммиака, сопутствующего газообразному, и отделение масла. Газообразный аммиак далее подается в цеховой коллектор.

Жидкий аммиак с давлением 13-17 кгс/см² подается в цех по трубопроводу со склада жидкого аммиака и разделяется на потоки. Часть жидкого аммиака подается в самоохладитель, откуда поступает на доаммонизацию продукта в аммонизатор-гранулятор (ГА). Другая часть жидкого аммиака используется для охлаждения воздуха, подаваемого на установки охлаждения продукта "кипящего" слоя.

Экстракционная фосфорная кислота поступает по эстакаде из отделения фосфорной кислоты в приемный бак, оборудованный мешалкой. Из приемного бака фосфорная кислота насосами подается на узлы нейтрализации первой и второй технологических ниток. Часть фосфорной кислоты подается в баки узла абсорбции для поддержания рН абсорбционной жидкости.

Серная кислота поступает из отделения фосфорной кислоты в приемный бак, откуда насосами подается на узлы нейтрализации и самотеком - в баки узла абсорбции для поддержания рН абсорбционной жидкости.

Хлористый калий поступает в железнодорожных вагонах бункерного типа и выгружается в приемные бункеры. Из приемных бункеров хлористый калий системой конвейеров подается на элеватор и поступает в чашу склада хлористого калия или на систему конвейеров подачи в приемные бункеры главного корпуса.

Порошок магнезитовый каустический (ПМК) перекачивается пневмотранспортом в емкости-хранилища и затем - в приемный бункер.

Масло индустриальное поступает в цех в ж/д- и автоцистернах и перекачивается на узел приготовления раствора антислеживающего реагента.

Антислеживающая добавка поставляется в пастообразном виде в бочках по 200 л или гранулированном виде в мешках.

Подготовка полуфабрикатов

2.1 Выпаривание раствора аммиачной селитры.

Раствор аммиачной селитры концентрацией не менее 80 % из емкостей-хранилищ насосами подается через напорный бак в выпарной аппарат на распределительную тарелку и тонкой пленкой стекает по внутренней поверхности трубок в нижнюю часть аппарата.

Плав аммиачной селитры с температурой не выше 170 °С и концентрацией не менее 90 % после выпарного аппарата распределяется по бачкам плава аммиачной селитры первой и второй технологических ниток, из которых плав селитры насосами подаётся в баки-нейтрализации.

2.2 Приготовление и нейтрализация сульфатной пульпы.

Для улучшения свойств сложных минеральных удобрений в процессе грануляции используется капсулирование гранул сульфатной пульпой, представляющей собой смесь сульфатов магния и аммония.

Сульфатную пульпу получают из ПМК и серной кислоты в баке с перемешивающим устройством и насосом подают в баковый нейтрализатор сульфатной пульпы, где нейтрализуют газообразным аммиаком. Для приготовления сульфатной пульпы может использоваться шлам брусита, который завозится на узел абсорбции в специальных контейнерах.

При закачке пневмотранспортом порошка магнезитового каустического в бункер включается в работу аспирационная установка.

Воздух, отсасываемый от бункера, очищается от пыли магнезита в рукавном фильтре и вентилятором выбрасывается в атмосферу. Пыль из рукавного фильтра сбрасывается в бак приготовления сульфатной пульпы.

Получение пульпы СМУ

Получение пульпы проводят в трех баках (реакторах) - нейтрализаторах, соединенных переливными желобами и снабженных перемешивающими устройствами рамного типа.

В нейтрализаторах протекают процессы нейтрализации серной и фосфорной кислот и химическое взаимодействие между нитратом аммония и хлористым калием с образованием нитрата калия и хлорида аммония. Поддержание уровня рН пульпы осуществляется подачей газообразного аммиака в реакционную массу через барботеры.

Азотно-калийная пульпа из первого нейтрализатора по переливу перетекает во второй нейтрализатор, куда подаются отдельными потоками фосфорная и серная кислоты и газообразный аммиак. Во второй нейтрализатор может подаваться нейтрализованная сульфатная пульпа.

Пульпа из второго нейтрализатора по переливу самотеком поступает в третий нейтрализатор, здесь происходит ее доаммонизация и гомогенизация.

Температура в баках нейтрализации поддерживается за счет подачи острого пара. Парогазовая смесь от баков нейтрализации поступает на узел "малой" абсорбции для очистки от аммиака и оксидов азота.

Пульпа из третьего нейтрализатора насосом подается на узел грануляции и сушки.

Грануляция и сушка

Для увеличения производительности нитки грануляцию пульпы продукта осуществляют одновременно в двух аппаратах: БГА и БГС.

Пульпа из третьего нейтрализатора подается двумя раздельными независимыми потоками в БГА и БГС.

Пульпа в БГА подается на слой продукта (ретура) через форсунки. При необходимости для аммонизации продукта под слой гранулированной массы может подаваться жидкий аммиак.

Процесс гранулирования в БГА осуществляется путем накатывания жидкой фазы (пульпы) на твердую (ретур). Частицы ретура являются центрами гранулирования (кристаллизации).

Для регулирования размера гранул на приводе БГА установлен частный преобразователь, позволяющий изменять скорость вращения барабана.

Образующийся после БГА гранулированный продукт с влажностью до 2 % по бункеру-течке направляется в БГС.

Для предотвращения запыленности и загазованности зоны обслуживания в БГА поддерживается разрежение путем отсоса газов вентилятором.

В БГС совмещены процессы гранулирования и сушки. БГС представляет собой реконструированный сушильный барабан.

Пульпа из третьего бака нейтрализации насосом подается на форсунку, через которую при помощи пара или воздуха напыляется и кристаллизуется на завесе ретура в БГС.

Завеса ретура создается за счет внешнего ретура поступающего из БГА, а также за счет внутреннего ретура.

Процесс сушки в БГС. Топочные газы для сушки образуются в результате сжигания природного газа в топке. Атмосферный воздух на сжигание природного газа и разбавление дымовых газов подается отдельными вентиляторами.

Генератор горячего газа (топка) и БГС работают под разрежением, создаваемым вентиляторами, подающими загрязненный воздух на очистку в групповые циклоны и далее - на узел "большой" абсорбции.

БГС на выходе продукта оборудованы классификаторами, которые разделяют высушенный продукт на два потока:

- гранулы размером менее 50 мм поступают на конвейер, подающий продукт на классификацию;

- гранулы размером более 50 мм подаются на молотковую дробилку и после дробления - на конвейер, подающий продукт на классификацию.

Классификация и дробление

Классификацию продукта проводят на просеивающих установках. Просеивающие установки состоят из загрузчика и двух просеивающих машин. Продукт подается в зону подачи загрузчика, откуда через сужающиеся распределительные щитки по средствам вибрации равномерно распределяется в обе стороны загрузчика и подается в зону подачи двух просеивающих машин. В просеивающих машинах продукт разделяется на три фракции:

- крупная, гранулы размером более 5 мм;

- товарная, гранулы размером от 2 до 5 мм;

- мелкая, гранулы размером менее 2 мм.

Мелкая фракция из-под нижних сит грохотов поступает в бункер-течку и возвращается в ретурный цикл (на конвейер подачи ретурва в БГА).

Товарная фракция с нижних сит грохотов поступает на узел охлаждения продукта.

Крупная фракция с верхнего сита грохота через течки поступает на цепные двухроторные дробилки, где дробится и возвращается в ретурный цикл.

Охлаждение и кондиционирование продукта

Товарная фракция готового продукта с температурой до 100 °C после просеивающих установок поступает на узел охлаждения для снижения температуры продукта до 35 °C и далее на узел кондиционирования для обработки охлажденных гранул антислеживающими веществами.

Охлаждение продукта проводят в теплообменнике фирмы "Solex". Теплообменник представляет собой кондуктивный трехсекционный пластинчатый теплообменник сборного типа, и включает в себя несколько секций: загрузочный бункер в верхней части аппарата, три теплообменные секции в центре аппарата и секцию разгрузочного устройства (бункеры).

Охлаждение продукта (от 100 °C до 40 °С) осуществляется кондуктивным способом (за счет теплообмена между нагретым продуктом, проходящим между стенкой пластинчатого теплообменника (термопластинами) и хладагентом (деминерализованная вода), которая циркулирует по термопластинам). Циркуляция воды осуществляется насосным модулем.

Охлажденный продукт из теплообменника "Solex" подается в барабан-кондиционер.

Барабан-кондиционер представляет собой полый вращающийся аппарат, оборудованный насадкой. Насадка позволяет продвигать продукт внутрь барабана и перемешивать с кондиционирующими добавками.

Обработка кондиционирующими добавками предназначена для снижения слеживаемости продукта при хранении.

В качестве кондиционирующей добавки применяется раствор органического амина в масле индустриальном И-20А.

Продукт, обработанный кондиционирующими добавками по системе конвейеров, выводится на склады.

Хранение и отгрузка готового продукта

Готовый продукт на складах хранится навалом. Хранение осуществляется в двух корпусах.

В корпусе А продукт хранится в чаше. Готовый продукт со склада забирается при помощи полупортальных кратцер-кранов, установленных по обеим сторонам чаш склада.

В корпусе Б продукт храниться в шести секциях различного объема. Разгрузка склада осуществляется ковшовыми погрузчиками через откатные ворота, предусмотренные для каждой секции хранения.

Перед отгрузкой продукт проходит дополнительную классификацию в вибрационных грохотах.

Очистка отходящих газов

Очистка запыленного воздуха после перекачивания ПМК

При закачке пневмотранспортом ПМК в бункер включается в работу аспирационная установка.

Воздух, отсасываемый от бункера, очищается от пыли магнезита в рукавном фильтре и вентилятором выбрасывается в атмосферу.

Пыль из рукавного фильтра сбрасывается в сборник приготовления магнезиальной добавки.

Мокрая очистка пылегазовых смесей от основного оборудования

Очистка образующихся в процессе производства пылегазовых смесей перед выбросом в атмосферу осуществляется абсорбцией, в качестве абсорбента применяется абсорбционная жидкость, представляющая собой смесь оборотной воды, химзагрязненных стоков, парового конденсата, при необходимости подкисленная фосфорной или серной кислотой.

Очистка газов, выходящих из нейтрализаторов, гранулятора-аммонизатора и выпарного аппарата - "малая" абсорбция

Газовоздушная смесь от баков нейтрализации первой и второй технологических ниток, аммонизатора-гранулятора, выпарного аппарата, емкостей-хранилищ раствора аммиачной селитры, емкости фосфорной кислоты и сборников абсорбционных растворов абсорбции поступает в узел "малой" абсорбции.

Узел "малой" абсорбции состоит из двух ступеней (нижней и верхней).

Нижняя ступень представлена полым абсорбером. В верхней части абсорбера установлены две центробежные форсунки производительностью 160 м³/ч каждая, по оси аппарата в два яруса с подачей жидкости на них от двух насосов ТХИ-160/29. Слив жидкости из абсорбера в бак осуществляется через нижний штуцер.

В нижней части абсорбера установлена щелевая Т-образная провальная решетка свободным сечением 50 %. Плотность орошения абсорбера (320 м³/ч) составит 70 м³/м²ч, что является достаточной величиной для эффективной работы полого абсорбера с провальной решеткой при наличии необходимой высоты орошения с учетом дополнительного контакта жидкости и газа на решетке. Свободное сечение решетки 50 % при скорости газа 3 м/с (50000 м³/ч) и указанной плотности орошения обеспечит работу решетки в режиме провала жидкости без захлебывания.

Верхняя ступень "малой" абсорбции представлена аппаратом АПС.

Аппарат работает следующим образом. Газ входит в абсорбер через газовый штуцер и проходит в контактный патрубок. Жидкость из бака от насоса поступает в абсорбер на тарелку через штуцер и через циркуляционные трубы попадает в контактный патрубок, где при контакте с газом образуется газожидкостной слой, который поднимается вверх, проходит между лопатками завихрителя, закручивается и отбрасывается к стенке корпуса. Жидкость отделяется от газа, стекает вниз и повторно направляется через циркуляционные трубы в контактный патрубок на контакт газом, а газ уходит из абсорбера. Вывод жидкости с тарелки производится через штуцер, с нижнего конуса через штуцер по трубам указанного диаметра в бак. Абсорбер АПС работает с внутренней циркуляцией жидкости в режиме прямотока фаз в контактном патрубке. Плотность орошения в контактном патрубке определяется сечением циркуляционных труб и высотой переливного штуцера (уровнем жидкости на тарелке).

Слив жидкости из газохода осуществляется в нижнюю часть абсорбера АПС.

Подача жидкости в АПС осуществляется из бака насосом (ТХИ-160/29) по трубе Ду150, на форсунку в газоход (от места развилки) по трубе Ду100. Расход жидкости на форсунку не регулируется, а определяется характеристиками форсунки. На линии подачи жидкости в АПС устанавливается клапан и расходомер.

Нижняя ступень орошается циркулирующей жидкостью, подаваемой насосами из баков нижней ступени. Избыток абсорбционной жидкости из баков нижней ступени "малой" абсорбции по переливному желобу перетекает в баки нижней ступени "большой" абсорбции.

Баки нижней ступени "малой" абсорбции подпитываются абсорбционной жидкостью из баков верхней "большой" абсорбции с линии нагнетания насосов.

Орошение верхней ступени "малой" абсорбции и циркуляция абсорбционной жидкости осуществляется насосами из баков верхней ступени "малой" абсорбции.

Баки верхней ступени "малой" абсорбции подпитываются оборотной водой, химзагрязненными стоками, паровым конденсатом. Избыток абсорбционной жидкости из баков верхней ступени "малой" абсорбции по переливному желобу перетекает в баки верхней ступени "большой" абсорбции.

Для поддержания в заданных пределах рН абсорбционной жидкости в баки верхней ступени "малой" абсорбции подается фосфорная и серная кислота.

Очистка газов, выходящих из БГС и от оборудования ретурного цикла - "большая" абсорбция

Газы, выходящие из БГС, содержат пыль, аммиак, F-соединения и оксиды азота. Основная очистка от пыли происходит в групповых циклонах. Улавливаемая в циклонах пыль поступает на конвейеры, подающие хлористый калий на узел нейтрализации-смешивания.

Очищенная от пыли газовоздушная смесь вентиляторами подается на "большие" абсорберы.

Орошение нижней ступени "больших" абсорберов и циркуляция абсорбционной жидкости осуществляется насосами из баков нижней ступени. Насосы нижней ступени имеют раздельные коллекторы нагнетания и подают абсорбционную жидкость на орошение нижних ступеней абсорберов через форсунки, расположенные на разной высоте.

Из баков нижней ступени осуществляется постоянный отбор абсорбционной жидкости на узлы нейтрализации первой и второй технологических ниток.

Подпитываются баки нижней ступени абсорбционной жидкостью из баков верхней ступени через баки нижней ступени "малой" абсорбции.

Орошение верхней ступени "большого" абсорбера и циркуляция абсорбционной жидкости осуществляется насосами верхней ступени из баков верхней ступени.

Часть абсорбционной жидкости с нагнетания насосов верхней ступени отбирается на подпитку баков нижней ступени через баки нижней ступени "малой" абсорбции.

Подпитываются баки верхней ступени абсорбционной жидкостью из баков верхней ступени "малой" абсорбции.

Очищенный воздух проходит брызгоуловители и через высотную выхлопную трубу выбрасывается в атмосферу.

Уловленная в брызгоуловителях абсорбционная жидкость и жидкость из коллекторов высотной выхлопной трубы стекает в баки верхней ступени.

Очистка запыленного воздуха узла рассева и ретурного цикла

Воздух, отсасываемый из шахт элеваторов ретурного цикла, грохотов, укрытий конвейеров, элеваторов ретурного цикла очищается от пыли в групповых циклонах и затем подается в "большой" абсорбер.

Пыль, уловленная в циклонах, через двойные пылевые затворы ссыпается на ретурные конвейеры.

Пыль, уловленная в циклонах, ссыпается на конвейеры подачи хлористого калия в процесс.

В скрубберах производится мокрая очистка запыленного воздуха при помощи

Очищенный от пыли воздух выбрасывается в атмосферу через высотную выхлопную трубу.

Очистка запыленного воздуха узла дообработки готового продукта

Воздух, отсасываемый из шахт элеваторов узла дообработки, кессонов вибрационных грохотов, конвейеров узла дообработки, очищается от пыли в циклонах встречно закручивающегося потока и вентиляторами подается в "большой" абсорбер.

Пыль, уловленная в циклонах, через двойные пылевые затворы ссыпается на конвейеры узла дообработки и далее подается в ретурный цикл.

Блок-схема технологического процесса производства СМУ с каскадом реакторов - нейтрализаторов и аппаратом БГС приведена на рисунке 6.4, описание технологического процесса с аппаратом БГС и с аппаратами АГ - СБ - в таблице 6.1.

Рисунок 6.4 - Блок-схема технологического процесса производства СМУ по схеме с каскадом реакторов - нейтрализаторов и АГ - СБ

Таблица 6.1 - Описание технологического процесса с аппаратом БГС и с аппаратами АГ - СБ

N подпроцесса	Вход	Подпроцесс	Выход	Основное оборудование	Эмиссии (наименование)
1.1	ЭФК NH₃ H₂SO₄ Кондиционер Добавки	Прием сырья	ЭФК NH₃ H₂SO₄ Кондиционер Добавки	Хранилища кислот, склады, дозаторы	Пыль, проливы
1.2	ЭФК NH₃ H₂SO₄ Сточные воды абсорбции	Нейтрализация	Пульпа	САИ, трубчатый реактор	NH₃, соединения фтора в пересчете на фтор
1.3 ^*	NP пульпа	Упарка пульп	NP пульпа, Парогазовая смесь	Многокорпусные выпарные аппараты (обогрев паром). Погружные выпарные аппараты (сжигание природного газа)	NH₃, соединения фтора в пересчете на фтор
1.4 ^*	NP пульпа	Донейтрализация	NP пульпа	Трубчатый реактор	NH₃, соединения фтора в пересчете на фтор
1.5 ^*	NP пульпа, KCl, Добавки	Смешение компонентов	NP/NPK пульпа	Емкостное оборудование	NH₃, соединения фтора в пересчете на фтор
1.6	Пульпа, KCl, сульфат аммония, добавки	Грануляция, сушка	Гранулы удобрений	Барабан-гранулятор сушилка или (АГ - СБ)	NH₃, соединения фтора
1.7	Гранулы удобрений	Рассев, дробление	Гранулы удобрений, ретур	Грохоты, дробилки	Пыль, NH₃
1.8 ^**	Гранулы удобрений	Охлаждение	Гранулы удобрений	Аппараты КС, барабан-холодильник, холодильник кондуктивного типа	NH₃, пыль
1.10 ^**	Гранулы удобрений	Кондиционирование	Гранулы удобрений	Барабан-кондиционер	Пыль
1.11	Гранулы удобрений	Транспортировка	Гранулы удобрений	Транспортеры, элеваторы	Пыль
1.12	Гранулы удобрений	Складирование готового продукта	Гранулы удобрений	Транспортеры, кратцер-краны, погрузчики, элеваторы, бункеры	Пыль
1.13	Гранулы удобрений	Пересев ГП	Гранулы удобрений	Грохоты	Пыль
1.14 ^*	Гранулы удобрений	Кондиционирование ГП перед отгрузкой	Гранулы удобрений	Барабан-кондиционер, форсунки, узел пересыпки конвейеров	Пыль
1.15	Гранулы удобрений	Отгрузка ГП, фасовка ГП	Гранулы удобрений	Транспортеры, элеваторы, бункеры, упаковочные машины	Пыль
^* Данные стадии могут отсутствовать на некоторых технологических схемах. ^** На некоторых схемах данные стадии могут быть объединены.

6.1.1.4 Очистка отходящих газов при производстве комплексных удобрений на основе сернокислотной переработке фосфатного сырья

Очистка образующихся в процессе производства пылегазовых смесей перед выбросом в атмосферу осуществляется абсорбцией, в качестве абсорбента применяется абсорбционная жидкость, представляющая собой смесь оборотной воды, химзагрязненных сточных вод, парового конденсата, при необходимости подкисленная фосфорной или серной кислотой.

Очистка газов, выходящих из нейтрализаторов, аммонизатора-гранулятора и выпарного аппарата - "малая" абсорбция

Газовоздушная смесь от баков нейтрализации первой и второй технологических ниток, АГ, выпарного аппарата, емкостей-хранилищ раствора аммиачной селитры, емкости фосфорной кислоты и сборников абсорбционных растворов абсорбции поступает в "малый" абсорбер.

"Малый" абсорбер состоит из двух ступеней (нижней и верхней), перегородкой между ступенями служит глухая тарелка со штуцерами для прохода газа. Абсорбер объединен по газовому потоку и разделен по орошающей жидкости. Движение газов и жидкости в абсорбере осуществляется противотоком.

Для поддержания в заданных пределах pH абсорбционной жидкости в баки "малой" абсорбции подаются фосфорная и серная кислоты.

Очищенный воздух проходит брызгоуловитель, где улавливаются капли абсорбционной жидкости, уносимые с газом из "малого" абсорбера, и вентиляторами выбрасывается через выхлопную трубу в атмосферу.

Уловленная в брызгоуловителях абсорбционная жидкость стекает в баки "малой" абсорбции.

Очистка газов, выходящих из БГС и СБ, - "большая" абсорбция

Газы, выходящие из БГС и СБ, содержат пыль, аммиак, F-соединения. Основная очистка от пыли происходит в групповых циклонах. Улавливаемая в циклонах пыль через двойные пылевые затворы поступает на ретурные конвейеры.

Очищенная от пыли газовоздушная смесь вентиляторами подается на "большие" абсорберы.

Очищенный воздух проходит брызгоуловители и через высотную выхлопную трубу выбрасывается в атмосферу.

Очистка запыленного воздуха

Воздух, отсасываемый из шахт элеваторов ретурного цикла, кессонов вибрационных грохотов, укрытий конвейеров ретурного цикла, очищается от пыли в групповых циклонах и затем подается в скрубберы.

Пыль, уловленная в циклонах, через двойные пылевые затворы ссыпается на ретурные конвейеры.

Воздух, отсасываемый из шахт элеваторов подачи ретура в БГС и СБ, укрытий конвейеров, проходит очистку от пыли в одиночных циклонах и подается в скрубберы.

Пыль, уловленная в циклонах, ссыпается на конвейеры подачи ретура в БГС и СБ через двойные пылевые затворы.

В скрубберах производится мокрая очистка запыленного воздуха при помощи скрубберной жидкости, представляющей собой смесь оборотной воды, химзагрязненных сточных вод, парового конденсата. Орошение скрубберов и циркуляция скрубберной жидкости осуществляются насосами.

Излишек скрубберной жидкости и насыщенная пылью продукта скрубберная жидкость сливаются в баки верхней ступени "большой" абсорбции.

Очищенный от пыли воздух выбрасывается в атмосферу через высотную выхлопную трубу.

Подпитка скрубберов осуществляется абсорбционной жидкостью насосами из бака-сборника сточных вод.

Очистка запыленного воздуха узла дообработки готового продукта

Очистка запыленного воздуха узла кондиционирования

Воздух от барабанов-кондиционеров и укрытий конвейеров очищается от пыли в рукавных фильтрах и вентиляторами выбрасывается в атмосферу через пылевые трубы.

Производство PKS/NPKS-удобрений на основе фосфатов кальция

PKS/NPKS-удобрения на основе фосфатов кальция производит Волховский филиал АО "Апатит".

Метод производства заключается в нейтрализации смеси фосфорной и серной кислот карбонатом кальция, смешении нейтрализованной пульпы с азотсодержащим компонентом (для NPKS-удобрения) и хлоридом калия с последующим гранулированием и сушкой в БГС, классификацией высушенных гранул, кондиционированием и очисткой отходящих газов.

Получение фосфатно-сульфатной пульпы. Процесс нейтрализации смеси кислот конверсионным мелом осуществляется в емкостных реакторах, оборудованных перемешивающими устройствами. Для поддержания текучести пульпы в реактор подается абсорбционный раствор со стадии очистки отходящих газов.

Нейтрализованная в первом реакторе пульпа поступает во второй реактор, где смешивается с хлористым калием. При получении NPKS-удобрений в реактор 2 подается азотсодержащий компонент.

Полученная смесь поступает в емкостной реактор 3, из которого подается в БГС, где осуществляется гранулирование и сушка продукта. Для улучшения процесса гранулирования в БГС подается ретур (мелкий продукт после рассева, раздробленная крупная фракция, пыль, некондиционный материал).

Полученный в БГС гранулированный продукт поступает в элеватор и далее направляется на грохота для классификации.

Крупная фракция продукта с верхних сит поступает в дробилку, затем на ретурный конвейер. Фракция с нижних сит ссыпается на ретурный конвейер и возвращается в БГС для улучшения грануляции. Продукционная фракция с грохота подается на кондиционирование индустриальным маслом и далее на фасовочный комплекс.

Отходящие газы от стадии нейтрализации проходят очистку в системе абсорбции.

Отходящие газы после БГС поступают в конический циклон для очистки от пыли. Уловленная пыль направляется в ретур.

После циклона газы направляются в систему абсорбции, после чего выбрасываются в атмосферу.

Для очистки запыленных аспирационных газов от элеваторов, грохотов и укрытий конвейеров последовательно устанавливаются циклон и рукавный фильтр, после которого газ вентилятором выбрасывается в атмосферу.

Уловленная пыль поступает на ретурный конвейер и подается в БГС.

Рисунок 6.5 - Производство PKS/NPKS-удобрений

Таблица 6.2 - Описание технологического процесса

N подпроцесса	Вход	Подпроцесс	Выход	Основное оборудование	Эмиссии (наименование)
1.1	CaCO₃, KCl, K₂CO₃, NH₃, (NH₄)₂SO₄	Прием сырья	CaCO₃, KCl, NH₃, (NH₄)₂SO₄	Емкости, дозаторы, бункера	Пыль
1.2	H₃PO₄, H₂SO₄ CaCO₃, ((NH₄)₂SO₄) KCl	Нейтрализация Смешение с хлористым калием	NPKS-пульпа	Реакторы-смесители (3 шт.)	соединения фтора в пересчете на фтор
1.3	NPKS-пульпа	Грануляция, сушка	NPKS-удобрения	БГС, топочно-горелочное устройство, вентилятор	соединения фтора в пересчете на фтор, пыль готового продукта
1.4	NPKS-удобрения	Рассев, дробление	NPKS-удобрения	Грохот, дробилка, элеватор	Пыль готового продукта
1.5	NPKS-удобрения	Кондиционирование	NPKS-удобрения	Сборник кондиционирующей смеси, форсунка	Пыль готового продукта
1.6	NPKS-удобрения	Хранение и отгрузка готового продукта	NPKS-удобрения	Бункер готового продукта, фасовочная машина	Пыль готового продукта
1.7	Отходящие газы с различных стадий процесса	Очистка отходящих газов	Очищенные отходящие газы	Абсорбер АПС, Циклон, абсорбер "Вентури", Фильтр рукавный, вентиляторы	Пыль сырья, фтористые газы

6.1.1.5 Описание производства жидких комплексных удобрений

Данная технология реализована на АО "Апатит" (Вологодская область).

ЭФК поступает на склад кислот из отделения производства ЭФК. При необходимости кислота подогревается до 60-80 °C и поступает на смешение с магнезитом и (или) аммиачной селитрой. Далее ЭФК поступает на упаривание, которое осуществляется под вакуумом в выпарном аппарате с принудительной циркуляцией. Упаривание кислоты осуществляется до массовой доли P₂O₅ 68-72 %.

Полученную суперфосфорную кислоту нейтрализуют газообразным аммиаком с последующим разбавлением образующегося плава фосфатов аммония водой (при необходимости для некоторых марок) и его донейтрализацией до pH 6-7. Нейтрализация суперфосфорной кислоты осуществляется в трубчатом реакторе, донейтрализация - в баке-нейтрализаторе. В полученный после донейтрализации раствор для разбавления подается вода.

Полученное жидкое комплексное удобрение охлаждают в теплообменнике оборотной водой и направляют на склад.

Система очистки отходящих газов предусмотрена от стадий концентрирования ЭФК до суперфосфорной кислоты и от стадии нейтрализации суперфосфорной кислоты аммиаком.

Очистка газов со стадии концентрирования ЭФК. ПГС из испарителя с помощью вакуум-системы протягивается через поверхностный конденсатор, в котором за счет охлаждения этой смеси оборотной водой из газа конденсируется влага и улавливаются соединения фтора.

Образующиеся в конденсаторе "кислые" растворы с температурой не более 40 °C сливаются в бак "кислых" конденсатов, откуда перекачиваются в сборник.

Газы после конденсатора поступают в двухступенчатую вакуум - эжекционную установку, включающую эжектора и промежуточные конденсаторы.

В эжекторы подается пар среднего давления 1,08-1,47 МПа (11-15 кгс/см²).

Для охлаждения газов в конденсаторы подается оборотная вода.

Не сконденсировавшиеся газы после вакуум-эжекционной установки выбрасываются в атмосферу.

Для улавливания аммиака, выделяющегося при нейтрализации суперфосфорной кислоты, используют речную воду, которая орошает промывную башню. На эту ступень также можно подать охлажденные ЖКУ. Образующиеся сточные воды используются для разбавления ЖКУ.

Схема производства ЖКУ приведена на рисунке 6.6, описание технологического процесса - в таблице 6.3.

Рисунок 6.6 - Схема производства ЖКУ

Таблица 6.3 - Описание процесса производства ЖКУ

N подпроцесса	Вход	Подпроцесс	Выход	Основное оборудование	Эмиссии (наименование)
1.1	Осветленная упаренная ЭФК, магнезит, аммиачная селитра	Прием и хранение сырья	Осветленная упаренная ЭФК, магнезит, аммиачная селитра	Сборники, бункер	Пыль магнезита
1.2	Осветленная упаренная ЭФК, магнезит, аммиачная селитра	Смешение компонентов	Смесь фосфорной кислоты, магнезита и аммиачной селитры	Сборник	Пыль магнезита
1.3	Смесь фосфорной кислоты, магнезита и аммиачной селитры	Упарка	Суперфосфорная кислота	Выпарной аппарат (Сепаратор, циркуляционный насос, выносной теплообменник)	H₂O, брызги фосфорной кислоты, фтористые соединения
1.4	Суперфосфорная кислота, аммиак	Нейтрализация	Плав пульпы	Трубчатый реактор	-
1.5	Плав пульпы, речная вода, товарное ЖКУ	Донейтрализация	Готовое жидкое комплексное удобрение	Бак-нейтрализатор	Аммиак, брызги
1.6	Готовое жидкое комплексное удобрение	Охлаждение	Готовое жидкое комплексное удобрение	Теплообменник	Брызги
1.7	Отходящие газы и пары, речная вода	Очистка отходящих газов	Речная вода	Поверхностный конденсатор, эжектор, абсорбер	Брызги

6.1.2 Производство удобрений на основе азотнокислотной переработки фосфатного сырья

Комплексные удобрения на основе азотнокислотной переработки фосфатного сырья производятся ПАО Акрон, ПАО Дорогобуж; филиал "КЧХК" АО "ОХК "УРАЛХИМ" в городе Кирово-Чепецке; АО; Минудобрения, г. Россошь.

6.1.2.1 Азотнокислотное разложение фосфатного сырья с отделением тетрагидрата нитрата кальция вымораживанием, аммонизацией полученного азотно-фосфорнокислого раствора, упариванием пульпы, смешением с хлористым калием и грануляцией в барабанном грануляторе-сушилке

Исходным сырьем для получения NPK (NPKS)-удобрений является апатит, из которого производится пульпа аммонизированного азотно-фосфорного раствора (ААФР) с различным соотношением азота к фосфору в зависимости от марки сложного удобрения и хлористый калий (концентрат минеральный "Сильвин").

Производство ААФР включает в себя следующие стадии (см. рисунок 6.7):

- азотнокислотное разложения апатита;

- осветление азотнокислотной вытяжки апатита (АКВ);

- кристаллизация и фильтрация нитрата кальция;

- приготовление стандартного азотно-фосфорнокислого раствора (АФР) и аммонизированного азотно-фосфорного раствора (ААФР) для производства СМУ и азотофосфата.

Основной целью процесса азотнокислотного разложения апатита является перевод в водорастворимое состояние соединений фосфора и кальция путем его вскрытия азотной кислотой, содержащейся в азотнокислых оборотных растворах.

В результате разложения апатита азотнокислыми оборотными растворами образуется АКВ, представляющая собой суспензию с отношением твердых и жидких фаз, равным 1:45 1:50. Жидкая фаза представляет водный раствор фосфорной и азотной кислот, нитратов кальция, фтороводорода, примесных соединений причем степень вскрытия соединений ценных элементов практически равна доле разложившегося апатита. Твердая фаза состоит из нерастворимых в кислотах минералов - ильменита (FеТiО₃), сфена (СаТiSiО₅), титаномагнетита () и др.

Рисунок 6.7 - Схема получения ААФР

АКВ со стадии разложения апатита направляется на стадию осветления. Осветление АКВ осуществляется в сгустителях, представляющих собой вертикальный цилиндрический аппарат (V = 700 м³) с коническим днищем и гребковой мешалкой.

Осветленный раствор из сгустителя направляется в узел кристаллизации тетрагидрата нитрата кальция (ТГНК).

Кристаллизация, фильтрация и отделение нитрата кальция от азотно-фосфорного раствора

Основная цель данной стадии - перевод содержащегося в АКВ нитрата кальция из жидкой фазы в твердую для его последующего отделения от азотно-фосфорного раствора (АФР). Это необходимо для получения в дальнейшем удобрений, содержащих фосфаты в усвояемой для растений форме.

Процесс основан на уменьшении растворимости нитрата кальция в АКВ с понижением температуры (кристаллизация), т.е. на фазовом переходе нитрата кальция из растворенного состояния в кристаллическую форму в виде кристаллов ТГНК .

Процесс кристаллизации осуществляется последовательно в трех кристаллизаторах непрерывного действия, хладоагентами являются охлажденные рассолы с производства получения холода и выдачи аммиака, переработки и выдачи углекислого газа (с индивидуальной для каждой ступени температурой).

Получение азотно-фосфорного раствора с выделением нитрата кальция

На данной стадии осуществляется процесс отделения кристаллического ТГНК (твердая фаза) от маточного раствора - АФР (жидкая фаза). Процесс основан на разделении суспензии на фильтрующей перегородке (фильтровальной сетке). Движущей силой процесса является перепад давления до 0,5 кгс/см², создаваемый работой вакуум-насосов.

Суспензия после стадии кристаллизации разделяется на барабанном вакуумфильтре. Маточный раствор (АФР) направляется на стадию приготовления стандартного АФР. Кристаллы ТГНК с целью уменьшения потерь фосфора подвергаются распульповке охлажденной азотной кислотой и повторной фильтрации полученной суспензии. Фильтрат после нее направляется на вскрытие апатита, а кристаллы ТГНК подвергаются плавлению паром (t_пл = + 42,7 °C).

Далее нитрат кальция в виде водного раствора направляется на стадию его конверсии в карбонат кальция и нитрат аммония.

Газоочистка предназначена для очистки газов из реакторов разложения апатита от окислов азота, фтористых соединений, паров азотной и фосфорной кислот, для очистки от загрязняющих веществ газов, выделяющихся из технологического оборудования. В газоходах на входе в скрубберы установлено по четыре форсунки центробежного распыления, через которые производится циркуляция орошающего раствора. В качестве орошающей жидкости используется оборотная вода. Орошающий раствор возвращается в производство ААФР.

Аммонизация

Получение ААФР с различными соотношениями N/P₂O₅ в зависимости от марки удобрения

Приготовленный на предыдущей стадии стандартный АФР подвергается двухступенчатой аммонизации (нейтрализации аммиаком).

На первой стадии АФР аммонизируется газообразным аммиаком в скоростных трубах - аммонизаторах.

На второй стадии осуществляется коррекция pH ААФР путем подачи 15 %-ной аммиачной воды. Кроме того, в ААФР вводится серная кислота с целью улучшения условий грануляции в производстве СМУ. Химические реакции, протекающие при аммонизации АФР, описываются следующими уравнениями:

НNО₃ + NH₃ NН₄NО₃ + Q₁;

Н₃РО4 + NH3 NН₄Н₂РО₄ + Q2;

2NН₄Н₂РО₄ + Са(NО₃)₂ Са(Н₂РО₄)₂ + 2NН₄NО₃ + Q₃;

NН₄Н₂РО₄ + NH₃ (NН4)₂НРО₄ + Q₄;

Са(Н₂РО₄)₂ + Са(NО₃)2 + 2NН₃ 2СаНРО₄ + 2NН₄NО₃.

Кремнефтористоводородная кислота, содержащаяся в АФР, при нейтрализации аммиаком переходит в кремнефторид аммония или фторид кальция и силикат кальция:

Н₂SiF₆ + 2NН3 (NН₄)₂SiF₆ + Q5;

4Са(NО₃)₂ + Н₂SiF₆ + 8NН₃ + 3H₂O 3СаF₂ + СаSiО₃ + 8NН₄NО₃.

Нитраты железа и алюминия при нейтрализации переходят в осадок в виде фосфатов:

2Н₃РО₄ + Fе(NО₃)3 + 4NН₃ FеРО₄ + 3NН4NО₃ + NН₄Н₂РО4.

Абсорбция от узла аммонизации

Газовоздушная смесь местных отсосов от технологических аппаратов поступают по общему коллектору в газоочистку. В кубовую часть скруббера подается НКСП и 58 %-ная азотная кислота. Орошающий раствор возвращается в производство НК.

Получение карбоната аммония

Раствор карбоната аммония, применяемый для осуществления конверсии нитрата кальция, получается путем абсорбции газообразных аммиака и диоксида углерода водным раствором аммиачной селитры. Процесс протекает в абсорбционной колонне по реакции:

2NН₃ + CO₂ + H₂O (NН₄)2СО₃ + 40775 ккал/.

Получение пульпы нитратного мела

Переработка нитрата кальция (НК) осуществляется его конверсией в карбонат кальция и нитрат аммония путем обработки 33 % 39 % раствором карбоната аммония.

Процесс конверсии НК описывается следующим уравнением реакции:

Са(NО₃)₂ + (NН₄)2СО₃ СаСО₃ + 2NН₄NО₃ + 170 кДж/кмоль Са(NО3)₂.

Образующаяся в результате конверсии нитрата кальция пульпа мела в растворе аммиачной селитры из реакторов откачивается в производство получения карбоната кальция (мела) и конверсионных растворов аммиачной селитры.

Фильтрация мела и получение конверсионных растворов

Пульпа мела поступает на фильтровальные полотна ковшей карусельного вакуумфильтра (КВФ), где происходит разделение жидкой и твердой фаз, а также промывка мела скрубберными растворами, поступающими из отделения газоочистки.

Газоочистка предназначена для очистки от аммиака газовоздушного потока, отводящегося от карусельных вакуум-фильтров и реакторов. Газовоздушный поток вентилятором протягивается через скруббер, орошаемый циркуляционным раствором (НКСП или оборотной водой)" или раствором азотной кислоты и выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу.

Сушка мела

Сушка и охлаждение карбоната кальция предназначены для получения товарного продукта из влажного кека, поступающего с узла фильтрации. Сушка производится в СБ при контакте кека с сушильным агентом (горячим теплоносителем), который образуется при сжигании природного газа. Отработанный теплоноситель, содержащий пыль карбоната кальция, отводится на узел газоочистки. Высушенный карбонат кальция охлаждается во вращающемся барабанном холодильнике, после чего карбонат кальция поступает в бункеры для последующей пневмотранспортировки в силосы-хранилища. Узел газоочистки предназначен для очистки пылегазовоздушного потока от продуктов сгорания природного газа, окислов азота, аммиака, пыли карбоната кальция. Очистка осуществляется в две стадии. На первой стадии отработанный газ проходит через батарейные циклоны, где под действием центробежной силы большая часть содержащейся в отработанном газе пыли карбоната кальция по стенкам циклонов оседает в их нижнюю часть, а далее через бункер и шнековый питатель ссыпается в приемный бункер узла пневмотранспортировки мела. На второй стадии отработанный газ проходит через скрубберы. В основе очистки лежит метод мокрой очистки (абсорбции), при этом пыль карбоната кальция, окислы азота и аммиак поглощаются орошающим циркуляционным раствором (НКСП или оборотной водой) и в виде суспензии выводятся из скруббера. Избыток образующейся суспензии направляется на узел фильтрации мела.

Производство сложных минеральных NPK (NPKS)-удобрений включает следующие стадии:

1) Прием пульпы ААФР и нитратных солей.

2) Упаривание ААФР до остаточной влажности NP-пульпы 9 % 15 % в трехкорпусной выпарной батарее с доупаривателе.

3) Выгрузка и передача хлористого калия посредством поточно-транспортной системы конвейеров в производство или для промежуточного хранения в склад насыпью.

4) Смешивание упаренной NP-пульпы с хлоридом калия в реакторах смесителях с получением NPK (NPKS)-пульпы.

На узле смешивания предусмотрено выполнение следующих технологических операций:

- прием калийсодержащего сырья из склада в бункер;

- получение NPK-пульпы определенной влажности и с заданным соотношением основных компонентов (N, P, K) и подачи ее в аппараты БГС;

- прием раствора аммиачной селитры (РАС) из производства в емкость.

Передача хлористого калия или сульфата калия из склада в бункер осуществляется поточно-транспортной системой.

Для получения NPK-пульпы установка оборудована:

- бункером для приема и промежуточного хранения калийсодержащего сырья;

- виброситом для рассева калийсодержащего сырья;

- ленточным дозатором для дозированной подачи калийсодержащего сырья в реактор смешивания;

- реактором смешивания.

Из бункера калийсодержащее сырье подается на рассев и далее через ленточный дозатор и вибросито поступает в реактор. Для обеспечения равномерной подачи хлорида (сульфата) калия в реактор-смеситель бункер оборудован пневмовибратором и колотушкой.

На бункере дополнительно установлен электровибратор.

Упаренная NP-пульпа подается в реактор.

При производстве азофоски в реактор подается также РАС.

Прием РАС в емкость ведется из производства аммиачной селитры. Трубопровод приема РАС для исключения в нем кристаллизации снабжен пароспутниками обогрева, в которые подается пар с давлением 8 кгс/см² и температурой + 200 °C.

В реакторе упаренная NP-пульпа (при выпуске азофоски - упаренная пульпа и РАС) смешиваются работающей мешалкой с определенным количеством хлорида калия, также подаваемым в указанный реактор. NPK-пульпа из реактора насосом подается в аппарат БГС для получения гранул NPK-удобрений.

Газовая фаза из реакторов направляется в газоочистку.

При выпуске азофоски 27:6:6:2 в целях безопасности процесса для создания инертной подушки в емкости приема РАС в реакторы смешения с узла редуцирования подается азот.

5) Упаривание балластных хлоридсодержащих растворов в автономной однокорпусной выпарной установке с подогревателем и утилизация полученной пульпы в реакторах-смесителях при получении NPK (NPKS)-пульпы.

6) Грануляция и сушка полученной массы гранул удобрений в БГС. Сушка гранул удобрений осуществляется горячими топочными газами, смешанными с воздухом для получения теплоносителя заданной температуры.

7) Выделение готового продукта из полученной массы гранул методом классификации, охлаждения его в аппарате КС низкого кипящего слоя, обработка антислеживающей добавкой.

8) Транспортировка готового продукта поточно-транспортной системой транспортеров и элеваторов для хранения на склад насыпью или для расфасовки и отправки потребителю.

Установлено несколько систем абсорбции для очистки газов, выделяющихся от технологического оборудования.

Система газоочистки после аппарата БГС (стадия грануляции-сушки) включает в себя аппарат ВЗП, скруббер, насос, дымосос. Пылегазовоздушная смесь из аппарата БГС дымососом протягивается через циклон ВЗП, скруббер, орошаемый подкисленным конденсатом сокового пара (КСП), и выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу высотой 180 м. Аппарат ВЗП работает по принципу двух встречных закрученных потоков. При вращательном движении газовых потоков внутри аппарата происходит взаимное гашение скоростей потоков, и взвешенные частицы осаждаются в коническую часть аппарата ВЗП. Из конической части уловленная пыль передается по течке в элеватор. Частично обеспыленный газовоздушный поток поступает в скруббер для очистки от соединений аммиака, окислов азота и оставшейся пыли. Газовоздушный поток и раствор орошения (КСП) подаются в скруббер противотоком, при этом оставшаяся пыль и вредные соединения из газовой фазы переходят в раствор орошения. Процесс абсорбции происходит в псевдоожиженном слое. Орошение скруббера осуществляется КСП, подаваемым через форсунки в верхнюю часть скруббера. Циркуляция орошающего раствора осуществляется насосом. В верхней части скруббера встроен брызгоуловитель, служащий для отделения капель раствора, уносимых с воздушным потоком. Уловленный в брызгоуловителе раствор по внешнему трубопроводу самотеком сливается в нижнюю часть скруббера, а очищенный воздушный поток выбрасывается в атмосферу. Отработанный раствор из скруббера сливается в сборник скрубберных растворов.

Абсорбция с узла выпаривания

Газоочистная система предназначена для очистки газов от аммиака, поступающих от вакуум-насосов и емкостного оборудования, поверхностного конденсатора. Очищаемые газы протягиваются вентилятором через конический скруббер. Из скруббера очищенные от аммиака газы поступают в каплеуловитель, в котором происходит отделение капель раствора орошения, унесенного потоком газа из скруббера. Жидкость по линии слива возвращается в кубовую часть скруббера, из каплеуловителя - в реактор. Очищенные газы вентилятором направляются через выхлопную трубу в атмосферу. Скруббер орошается раствором азотной кислоты (раствор орошения). Раствор орошения подается циркуляционным насосом в верхнюю часть скруббера. Газовая смесь и раствор орошения движутся в скруббере противотоком.

В процессе абсорбции из газовой смеси раствором орошения абсорбируются аммиак. Для поддержания pH = 1 5 раствора орошения в скруббер из реактора установки сорбционной очистки КСП подается 10-12 %-ный раствор азотной кислоты. Отработанный раствор орошения из кубовой части скруббера поступает реакторы-нейтрализаторы установки сорбционной очистки КСП.

Сбор НКСП

НКСП из отделений выпаривания поступает в сборники НКСП через теплообменники, где охлаждается оборотной водой до температуры не более + 40 °C.

Очистка НКСП

Технологический процесс очистки НСКП основан на его обессоливании методом непрерывного ионного обмена в импульсных противоточных колоннах (ИПК) напорного типа с подвижным слоем сорбента и состоит из следующих основных стадий:

- сорбция катионов;

- сорбция анионов;

- десорбция катионов;

- десорбция анионов;

- промывка катионита;

- промывка анионита.

Отработанные регенерационные растворы сливаются в реактор-нейтрализатор, откуда передаются на узел аммонизации АФР или в реактор смывов отделения выпаривания.

Абсорбция с узла очистки НКСП

Система газоочистки предназначена для очистки газов, поступающих от оборудования узла очистки НКСП и местных отсосов с оборудования отделения выпаривания от аммиака, оксидов азота. Газовоздушная смесь от оборудования дымососом протягивается через скруббер, орошаемый 10 % 12 %-ной азотной кислотой, поступает в каплеуловитель и выбрасывается в атмосферу. Жидкость из каплеуловителя самотеком возвращается в кубовую часть скруббера. В скруббере установлена пенная провальная решетка и стабилизатор пены сотового типа. Орошающий раствор из кубовой части скруббера подается насосом через форсунку в верхнюю часть скруббера для орошения решетки. Отработанный раствор орошения из кубовой части скруббера по переливу самотеком поступает в реакторы-нейтрализаторы.

ОКСП (очищенный конденсат сокового пара) передается в производство химочищенной воды.

Газоочистная установка системы аспирации. Газоочистная установка производит очистку газов от пыли, отсасываемых от следующего оборудования: классификатор, элеватор, конвейеры, дробилка, бункер приема сырья. Система газоочистки включает в себя скруббер, насос, дымосос. Пылевоздушная смесь от местных отсосов указанного оборудования протягивается дымососом через насадку скруббера, орошаемую подкисленным КСП и выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу. Пылевоздушная смесь и раствор орошения (КСП) подаются в скруббер противотоком, при этом пыль продукта из пылевоздушного потока улавливается раствором орошения. Орошение скруббера осуществляется КСП, подаваемым через форсунки в верхнюю часть скруббера. Циркуляция орошающего раствора осуществляется насосом. В верхней части скруббера встроен брызгоуловитель, служащий для отделения капель раствора, уносимых с воздушным потоком. Уловленный в брызгоуловителе раствор по внешнему трубопроводу самотеком сливается в нижнюю часть скруббера, а очищенная воздушная смесь выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу.

Газоочистная установка после холодильника КС. Система газоочистки предназначена для улавливания пыли и включает в себя скруббер, насос, дымосос. Пылевоздушная смесь из аппаратов КС дымососом протягивается через насадку противоточного скруббера, орошаемую подкисленным КСП, и выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу. Орошение скруббера осуществляется конденсатом сокового пара (КСП), подаваемым через форсунки в верхнюю часть скруббера. Циркуляция орошающего раствора осуществляется насосом. В верхней части скруббера встроен брызгоуловитель, служащий для отделения капель раствора, уносимых с воздушным потоком. Уловленный в брызгоуловителе раствор по внешнему трубопроводу самотеком сливается в нижнюю часть скруббера, а очищенная воздушная смесь выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу.

Схема получения NPK-удобрений приведена на рисунке 6.8, а описание процесса получения АФФР и NP/NPK-удобрений - в таблицах 6.4 и 6.5 соответственно.

Рисунок 6.8 - Получение NP/NPK/NPKS-удобрений

Таблица 6.4 - Описание процесса получения ААФР

N подпроцесса	Вход	Подпроцесс	Выход	Основное оборудование	Эмиссии (наименование)
1.1	Апатитовый концентрат Серная кислота	Прием и хранение сырья	Апатитовый концентрат Серная кислота	Ж/д-транспорт Силоса Бункеры Емкостное оборудование
1.2	Апатитовый концентрат Азотная кислота	Разложение апатита	Азотнокислотная вытяжка апатита	Реактора Сгуститель	NO_x Соединения фтора (в пересчете на F)
1.3	Азотнокислотная вытяжка апатита	Кристаллизация, фильтрация АКВ и отделение НК от АФР	АФР Производство НК ПНМ	Кристаллизатор Барабанный вакуум-фильтр	NO_x Соединения фтора (в пересчете на F)
1.4	АФР Аммиак Серная кислота РАС	Аммонизация	Производство ААФР для СМУ РАС	Аммонизатор Реактора	NH₃, NH₄NO₃
1.5	РАС Углекислый газ Аммиак	Получение карбоната аммония	Карбонат аммония	Абсорбционная колонна	NH₃, NH₄NO₃
1.6	НК Карбонат аммония	Получение пульпы нитратного мела	ПНМ	Реактора
1.7	ПНМ	Фильтрация мела и получение конверсионных РАС	РАС, влажный мел	Карусельные фильтры	NH₃, NH₄NO₃
1.8	Влажный мел Газ природный	Сушка мела	Мел	Сушильная печь	NH₃
1.9	Мел	Хранение и отгрузка готового продукта	Мел	Силоса Меловоз

Таблица 6.5 - Описание процесса получения NP/NPK-удобрений

N подпроцесса	Вход	Подпроцесс	Выход	Основное оборудование	Эмиссии (наименование)
1.1	Растворы ААФР, KCl	Прием и хранение сырья	Растворы ААФР	Емкостное оборудование	Пыль KCl
1.2	Растворы ААФР Пар Оборотная вода Смолы ионообменные	Выпаривание	Растворы ААФР НКСП ОКСП	Выпарная установка Колонны сорбции и десорбции	Аммиак
1.3	Хлористый калий Растворы ААФР	Смешение компонентов	Смесь растворов ААФР и хлористого калия в соотношении в зависимости от марки удобрения	Реактор
1.4	Смесь растворов ААФР и хлористого калия Газ природный Воздух сжатый	Грануляция, сушка	Гранулированный продукт	Барабанный гранулятор-сушилка	NH₃ NO_x
1.5	Гранулированный продукт	Рассев, дробление	Гранулированный продукт	Грохот, дробилка
1.6	Гранулированный продукт	Охлаждение	Гранулированный продукт	Аппарат КС
1.7	Гранулированный продукт	Кондиционирование	Гранулированный продукт	Емкость, насос высокого давления, форсунка
1.8	Гранулированный продукт	Хранение	Гранулированный продукт	Склад насыпью
1.9	Отходящие газы	Очистка отходящих газов	Очищенные отходящие газы	Циклоны, скрубберы, Абсорбционные колонны, Каплеуловители, фильтры	NH₃ NO_x

На основе данной схемы может быть также получен широкий ассортимент удобрений: NP/NPK/NS-удобрения различных марок, нитрат кальция, кальцийазотосульфат, известково-аммиачная селитра и др.

6.1.2.1.1 Производство кальцийазотосульфата

Производство кальцийазотосульфата включает следующие стадии:

- производство пульпы кальцийазотосульфата;

- упаривание пульпы кальцийазотосульфата;

- смешение пульпы с карбонатом кальция;

- грануляция и сушка в БГС и далее по принятой схеме (описано выше).

Производство NS-пульпы для кальцийазотосульфата основано на переработке нитрата кальция, нитратных (минеральных) солей, раствора сульфата аммония, получаемого из серной кислоты и аммиачной воды и смешении с 90 %-ным раствором аммиачной селитры.

Технология получения включает следующие основные стадии:

- получение раствора сульфата аммония;

- смешение растворов сульфата аммония, нитрата кальция и аммиачной селитры для получения NS-пульпы с заданным соотношением N:S и Ca:S;

- выпаривание пульпы кальцийазотосульфата.

Процесс выпаривания пульпы осуществляется в каскаде из четырех выпарных аппаратов до остаточной влажности 9 % 15 %. Обогрев греющих камер 1-го выпарного аппарата и доупаривателя производится водяным паром с температурой 190-200 °C.

Упаренная NS-пульпа из доупаривателя передается на узел смешивания самотеком или насосом.

Выпаривание скрубберных и промывных растворов

При производстве СаNS скрубберные и промывные растворы поступают в реактор смывов. Смывы из реактора насосом передаются в реактор приема пульпы, где смешиваются с исходной пульпой и далее подаются на выпарные установки.

Для получения кальцийазотосульфата карбонат кальция или смесь карбоната кальция с мелкой фракцией удобрений поступает в реактор. Для обеспечения равномерной подачи карбоната кальция на дозатор бункер оборудован пневмовибратором и колотушкой. Ленточный конвейер и ленточный дозатор оборудованы местными отсосами, которые заведены в систему газоочистки.

Упаренная пульпа CaNS подается в реактор, где смешивается с определенным количеством карбоната кальция или смеси карбоната кальция с мелкой фракцией удобрений.

Пульпа из реактора насосом подается в аппарат БГС по одному из двух трубопроводов (один - рабочий, второй - резервный).

Пылегазовая фаза из реакторов направляется в газоочистку.

После БГС продукт направляется на классификацию, охлаждение его в аппарате КС низкого кипящего слоя и обработку антислеживающей добавкой по принятой схеме.

Процессы получения пульпы и продукта представлены на рисунках 6.9 и 6.10.

Рисунок 6.9 - Приготовление пульпы кальцийазотосульфата

Рисунок 6.10 - Принципиальная схема получения кальцийазотосульфата

6.1.2.1.2 Производство нитрата кальция

Производство основано на разложении (репульпации) карбоната кальция (мела) азотной кислотой в каскаде реакторов с дальнейшим отделением нерастворимых соединений от водного нитрата кальция на пресс-фильтре. Возможна технология переработки нитрата кальция непосредственно с узла фильтрации производства фосфорной кислоты и нитратных солей.

Очищенный раствор нитрата кальция направляется на гранулирование в аппарат КС, в котором распыленный раствор нитрата кальция обезвоживается и кристаллизуется.

Увеличение размера гранул нитрата кальция происходит за счет напыления последующих слоев нитрата кальция на витающие в КС мелкие кристаллы нитрата кальция. При достижении критической массы гранулы нитрата кальция под действием силы тяжести выгружаются из гранулятора в переточный охладитель.

В переточном охладителе гранулы охлаждаются до заданной температуры и далее направляются на классификацию, упаковку и отгрузку потребителю.

Схема процесса представлена на рисунке 6.11.

Рисунок 6.11 - Процесс производства нитрата кальция

6.1.2.1.3 Производство азотосульфата (сульфонитрата)

Производство NS-пульпы для азотосульфата основано на приготовлении раствора сульфата аммония, получаемого путем смешения серной кислоты и аммиачной воды, приготовлении добавки - раствора сульфата алюминия, получаемой путем растворения сухого сульфата алюминия в НКСП и смешения с 90 %-ным раствором аммиачной селитры.

Технология получения включает в себя следующие основные стадии:

- получение раствора сульфата аммония;

- получение раствора сульфата алюминия;

- смешение растворов сульфата аммония, сульфата алюминия и аммиачной селитры для получения NS-пульпы с заданным соотношением N:S;

- упаривание пульпы в выпарных установках;

- грануляция пульпы NS = 30:7 и сушка гранул удобрений в БГС;

- транспортировка готового продукта NS = 30:7 на склад (хранение навалом) или на фасовку и отправку потребителю (после обработки антислеживателем до и после склада). Удобрения NS = 30:7 "вылеживаются" на складе в течение суток с ворошением продукта.

Для получения СМУ улучшенного грансостава предусмотрена контрольная классификация продукта перед отправкой потребителю.

Схема получения пульпы азотосульфата представлена на рисунке 6.12.

Получение товарной фракции азотосульфата происходит по аналогии с получением кальцийазотосульфата (см. рисунок 6.10) и включает упаривание пульпы, грануляцию и сушку в аппарате БГС, классификацию, охлаждение и кондиционирование готового продукта.

Рисунок 6.12 - Процесс производства пульпы азотосульфата (сульфонитрата)

6.1.2.1.4 Производство сульфат-нитрата аммония

Метод производства удобрения азотного серосодержащего марки N:S (26:13) (Сульфат-нитрат аммония - СНА) состоит в получении водного раствора аммиачной селитры концентрацией 78 % масс. путём нейтрализации неконцентрированной азотной кислоты концентрацией не менее 56 % масс. под давлением газообразного аммиака с дальнейшим упариванием аммиачной селитры до концентрации 97,5 % масс., смешиванием плава с мелкокристаллическим сульфатом аммония (СА) и переработкой полученной пульпы СНА в готовый продукт.

Технология получения включает в себя следующие основные стадии:

- синтез раствора нитрат аммония;

- концентрирование раствора нитрат аммония до 97,5 % мас.;

- получение суспензии сульфат-нитрат аммония;

- очистка технологического конденсата;

- гранулирование и осушка сульфат-нитрат аммония;

- сортировка продукта на ситах (грохочение), охлаждение продукта;

- охлаждение воздуха;

- обработка антислёживающими добавками.

1 Синтез раствора аммиачной селитры

Синтез раствора аммиачной селитры (нитрата аммония) осуществляется в нейтрализаторе при температуре 177-182 °C и давлении 0,27-0,39 МПа взаимодействием перегретого газообразного аммиака и азотной кислоты по реакции:

NH₃ + HNO₃ NH₄NO₃ + H₂O + Q.

В результате протекания экзотермической реакции нейтрализации образуется 78 % масс. раствор аммиачной селитры и технологический пар.

Азотная кислота с концентрацией 57 % масс. поступает на установку сульфат-нитрата аммония (СНА) из сети предприятия с давлением 0,9 МПа и температурой 20-50 °С и подается в среднюю часть реакционной зоны нейтрализатора через распылитель.

Газообразный аммиак с расходом с давлением 0,5-0,6 МПа и с температурой 60-80 °C поступает из пароперегревателя и направляется в нижнюю часть реакционной зоны нейтрализатора также через распылитель.

Взаимодействие азотной кислоты и аммиака осуществляется в нейтрализаторе, который состоит из двух частей: верхней - сепарационной и нижней - реакционной.

Реакционная часть представляет собой длинный вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого имеется термосифон типа "труба в трубе" и распылители реагентов.

В результате экзотермического эффекта реакции происходит испарение части реакционной воды с образованием технологического пара.

Интенсивное перемешивание между реагентами в зоне протекания реакции происходит за счет функционирования естественного термосифона. Тепло и пар, вырабатываемые в нижней части трубы термосифона создают тепловую циркуляцию в реакционной части нейтрализатора как по внутреннему, так и по наружному участкам. Такая конструкция позволяет осуществлять интенсивное противоточное перемешивание потоков реагентов и раствора аммиачной селитры, что гарантирует постоянные условия протекания реакции нейтрализации.

Раствор нитрата аммония с концентрацией 78 % масс и температурой 180 °C из нейтрализатора подается в испаритель для концентрирования.

Раствор аммиачной селитры (АС) на выходе из нейтрализатора должен иметь небольшой избыток аммиака для обеспечения безопасности процесса синтеза нитрата аммония.

Образующийся в процессе синтеза нитрата аммония технологический (соковый) пар с давлением 0,27-0,39 МПа и температурой до 182 °C, пройдя предварительно каплеуловитель, выводится через верхний штуцер нейтрализатора и направляется внутренним потребителям производства СНА (АС):

- в пароперегреватель для подогрева газообразного аммиака;

- в испаритель для выпаривания раствора АС;

- в бак пароохладителя установки очистки технологического конденсата.

Избыток технологического пара направляется в конденсатор технологического пара.

2 Концентрирование раствора аммиачной селитры

Раствор АС с концентрацией 78 % масс с давлением 0,27-0,39 МПа и температурой 177-182 °C из нейтрализатора подается в испаритель через регулирующий клапан, при прохождении которого происходит дросселирование потока до давления 0,032 МПа абс. Образующаяся парожидкостная смесь подается в испарительную емкость испарителя, где за счет образующегося при сбросе давления перегрева раствора АС происходит его частичное упаривание до примерно 84 % масс. и сепарирование сокового пара и раствора АС.

Частично упаренный раствор нитрата аммония с концентрацией около 84 % масс. из испарительной емкости испарителя направляется самотеком - в теплообменник испарителя с падающей пленкой, представляющий собой вертикальный кожухотрубный теплообменник. Раствор нитрата аммония равномерно распределяется по трубам с помощью распределительного устройства на верхней трубной решетке. Процесс выпаривания раствора АС в теплообменнике испарителя происходит при вакууме (абсолютное давление 0,032 МПа при температуре 130-135 °С) до концентрации 97,5 % масс.

В качестве теплоносителя в межтрубное пространство теплообменника испарителя подается технологический (соковый) пар с давлением 0,27-0,39 МПа и температурой 177-182 °C, образующийся в нейтрализаторе.

Образующийся в межтрубном пространстве теплообменника технологический конденсат отводится через конденсатоотводчик в узел сбора технологического конденсата (в хвостовую трубу конденсатора).

Инертные газы, содержащиеся в технологическом паре, отводятся из межтрубного пространства теплообменника в скруббер по двум выходящим сверху и снизу аппарата вентиляционным трубопроводам, на которых установлены ограничительные диафрагмы.

Поток сокового пара с каплями раствора АС из нижней части теплообменника направляется через тангенциальный ввод в сепаратор испарителя. В сепараторе за счет действия центробежных и гравитационных сил происходит отделение капель раствора АС от потока сокового пара, который через каплеуловитель направляется в конденсатор испарителя, объединяясь с потоком пара из испарительной емкости.

Днище сепаратора оборудовано наружным подогревателем для предотвращения образования тумана нитрат аммония. В качестве теплоносителя используется водяной пар низкого давления с температурой 170 °C.

Необходимое давление 0,032 МПа абс в испарителе поддерживается за счет конденсации сокового (технологического) пара в конденсаторе испарителя. Откачивание инертных газов и не сконденсировавшихся паров из конденсатора производится пароструйным эжектором с использованием пара низкого давления.

Концентрированный раствор нитрата аммония (97,5 % масс) из теплообменника испарителя и сепаратора направляется самотеком в первый резервуар перемешивания через барометрическую трубу, позволяющую герметизировать испаритель и поддерживать в нем требуемый вакуум. Для предотвращения кристаллизации раствора АС трубопровод оснащен паровой рубашкой. В качестве теплоносителя для подачи в рубашки используется пар низкого давления давлением 0,7 МПа и температурой 170 °С.

3 Получение суспензии сульфат-нитрата аммония. Получение суспензии сульфат-нитрата аммония

Получение суспензии СНА представляет собой процесс последовательного смешивания концентрированного раствора АС с мелкокристаллическим сульфатом аммония в резервуарах перемешивания с добавкой наполнителя (доломитовой муки). Процесс осуществляется с дополнительным подогревом суспензии для поддержания ее в текучем состоянии и контролем рН, образующейся суспензии.

Резервуары перемешивания представляют собой вертикальные емкостные аппараты, оборудованные внутренним змеевиком обогрева и механическими мешалками пропеллерного типа. Днище аппаратов дополнительно оборудовано внешним змеевиковым подогревателем. В качестве теплоносителя используется пар низкого давления (0,7 МПа, 170 °С).

В первый резервуар перемешивания поступают следующие потоки:

- 97,5 %-ный раствор АС из испарителя;

- мелкая фракция сульфата аммония от дозатора мелкой фракции;

- наполнитель (доломитовая мука) от дозатора наполнителя;

- промывная вода от нагнетания насоса скруббера;

- газообразный аммиак из пароперегревателя аммиака для корректировки рН суспензии СНА (периодически);

- 40-50 %-ный раствор СНА (АС) (периодически).

Мешалка обеспечивает интенсивное перемешивание всех потоков, поступающих в резервуар с получением однородной смеси - суспензии СНА. Кроме того, постоянное перемешивание содержимого аппарата необходимо для поддержания частиц кристаллов сульфата аммония (СА) в растворе АС во взвешенном состоянии и предотвращения расслоения суспензии СНА.

Для транспортирования мелкой фракции СА из отделения гранулирования в отделение синтеза предназначена система пневмотранспорта СА в составе: пневмокамерный насос, циклон-разгрузитель, бункер приемный, фильтры рукавные и поворотный клапан (шлюзовый питатель). Мелкая фракция сульфата аммония в стадию синтеза подается пневмокамерным насосом под действием сжатого воздуха из бункера мелкой фракции СА по материалопроводу в циклон-разгрузитель. В циклоне-разгрузителе, поступающая смесь кристаллов СА и воздуха, разделяется на отдельные потоки: сульфат аммония поступает в первое отделение приемного бункера, а запыленный воздух по специальным воздуховодам отводится во второе отделение приемного бункера, откуда поступает в рукавные фильтры, очищается в них от пыли сульфата аммония и отводится в атмосферу. Фильтры имеют встроенную систему очистки фильтрующих элементов продувкой осушенным сжатым воздухом давлением 0,5-0,6 МПа. Периодическая продувка элементов осуществляется автоматически по таймеру системы управления очисткой. Пыль, стряхиваемая с рукавов при продувке, собирается во втором отделении приемного бункера.

Подача мелкой фракции СА в приемный бункер из отделения гранулирования происходит циклически.

На конусной части приемного бункера установлены аэродинамические побудители (аэраторы) для улучшения выгрузки материала и предотвращения образования пробок.

Из бункера мелкая фракция СА через шлюзовый питатель непрерывно поступает на дозатор мелкой фракции, которым сульфат аммония дозируется в первый резервуар перемешивания.

Из бункера наполнитель (доломитовая мука) комплектным шлюзовым питателем непрерывно подается на дозатор, которым наполнитель дозируется в первый резервуар перемешивания.

В бункер для наполнителя доломитовая мука транспортируется пневмокамерными насосами по материалопроводу из узла приема, хранения и подачи доломита. Бункер оборудован рукавным фильтром для очистки воздуха, поступающего с наполнителем, перед отводом его в атмосферу.

Из первого резервуара перемешивания суспензия СНА поступает самотеком во второй резервуар перемешивания. Также в этот резервуар дополнительно поступают следующие потоки:

- дробленый сульфат аммония и пыль СНА;

- промывная вода от нагнетания насоса скруббера;

- суспензия СНА от нагнетания насоса (рециркуляция);

- газообразный аммиак из пароперегревателя аммиака для корректировки рН суспензии СНА.

Режим работы резервуара аналогичен режиму работы первого резервуара перемешивания.

Воздух с парами и пылью сульфата аммония и доломита из резервуаров перемешивания отводится для очистки в скруббер. Суспензия СНА из резервуара с температурой около 145 °C поступает на всас насоса и далее подается в гранулятор-осушитель.

Насос резервуара перемешивания - центробежный насос с гидродинамическим уплотнением вала, оснащен паровой рубашкой для обогрева и системой промывки корпуса насоса и уплотнения паровым конденсатом.

Для улучшения физико-химических свойств гранулированного СНА в первый резервуар перемешивания дозируется раствор сульфата алюминия с концентрацией 48-50 % масс (в расчете на кристаллогидрат . Данный реагент в виде водного раствора доставляется автопогрузчиком со склада реагентов в кубитейнерах по 1 м³ в отделение гранулирования. Далее с помощью самовсасывающего насоса раствор сульфата алюминия перекачивается в резервуар сульфата алюминия.

Из резервуара раствор сульфата алюминия подается дозировочными насосами в первый резервуар перемешивания.

Для поддержания температуры раствора сульфата алюминия в резервуаре в требуемых пределах 65-85 °С аппарат снабжен внутренним змеевиком.

4 Охлаждение технологического пара и сбор технологического конденсата

Технологический пар, образующийся в испарителе, направляется в межтрубное пространство конденсатора, представляющего собой горизонтальный кожухотрубный теплообменник. В происходит конденсация вторичного пара с образованием технологического конденсата, который отводится в резервуар технологического конденсата через барометрическую трубу, что позволяет герметизировать конденсатор и поддерживать в нем вакуум. За счет конденсации сокового пара в конденсаторе поддерживается вакуум в испарителе. Инертные газы и несконденсировавшиеся пары из конденсатора откачиваются из межтрубного пространства конденсатора эжектором с использованием пара низкого давления и направляются в скруббер для очистки перед выбросом в атмосферу.

Избыток технологического пара, образующегося в нейтрализаторе, через регулирующий клапан отводится в конденсатор, работающий под атмосферным давлением, где пар конденсируется. Образующийся технологический конденсат стекает по трубопроводу в резервуар технологического конденсата.

Технологический конденсат, образующийся в теплообменнике испарителя, пароперегревателе аммиака и в испарителе (от нагнетания насосов) направляется в хвостовую трубу конденсатора, где давление конденсата падает до атмосферного давления. Получающийся в результате расширения вторичный пар направляется непосредственно в конденсатор, где конденсируется.

Резервуар технологического конденсата состоит из 2-х отделений. В первое отделение А, используемое как гидрозатвор, поступает по барометрической трубе технологический конденсат из конденсатора. Уровень в отделении А постоянный и конденсат из него поступает во второе основное отделение B через перелив. Технологический конденсат из конденсатора отводится в отделение В.

Предусмотрено дозирование азотной кислоты в резервуар с помощью регулирующего клапана для нейтрализации остатков свободного аммиака в конденсате и поддержания рН в диапазоне от 3 до 5,5.

Неконденсируемые газы (инерты) из конденсатора совместно с парами из резервуара направляются в скруббер для очистки перед выбросом в атмосферу.

В качестве хладоагента в теплообменном оборудовании данного узла используется оборотная вода.

Оборотная вода на установку получения СНА подается из сети промплощадки с температурой 28 °C.

Обратная оборотная вода после теплообменного оборудования с температурой до 35 °C направляется в испаритель узла подготовки аммиака.

Очистка технологического конденсата

Очистка технологического конденсата, образующегося при конденсации технологического пара из нейтрализатора и испарителя осуществляется посредством выпаривания конденсата в 4-ступенчатой прямоточной выпарной установке. В процессе выпаривания технологического конденсата образуются два потока: слабый раствор АС с концентрацией 30 % масс и очищенный технологический конденсат с содержанием АС до 50 мг/кг, который представляет собой конденсат вторичного пара. В первой ступени установки выпаривание ведется под избыточным давлением, а во второй, третьей и четвертой ступени в условиях вакуума. Для работы установки используется только остаточный технологический пар установки СНА.

Подлежащий очистке технологический конденсат с температурой 85 °С и концентрацией около 1,6 % масс NH₄NO₃ насосами подается в пластинчатый подогреватель, в котором нагревается до температуры 99,4 °C и поступает в верхнюю часть (в трубное пространство) испарителя первой ступени, представляющий собой вертикальный кожухотрубный теплообменник.

В процессе упаривания технологического конденсата в пленочном режиме под давлением 0,017 МПа часть воды испаряется и концентрация АС в растворе увеличивается примерно до 2,1 % масс.

Далее слабый раствор АС с концентрацией 2,1 % масс и температурой 104 °C насосами подается в трубное пространство испарителя второй ступени через регулирующий клапан. Рециркуляция раствора осуществляется с целью обеспечения минимальной степени орошения трубок испарителя. Регулирование расхода слабого раствора АС в испаритель осуществляется в пределах 677-915 кг/ч.

В качестве теплоносителя в первой ступени испарительной установки используется технологический пар из нейтрализатора с давлением 0,27-0,39 МПа и температурой 177-182 °C, который в количестве 1350-2250 кг/ч подается в бак пароохладителя. В бак пароохладителя также самотеком поступает технологический конденсат из межтрубного пространства испарителя первой ступени.

В пароохладителе технологический пар расширяется до давления конденсации в испарителе, за счет интенсивного барботирования через слой конденсата охлаждается до температуры 118 °C и в насыщенном состоянии направляется в межтрубное пространство испарителя.

Конденсат технологического пара из бака пароохладителя насосами п подается в пластинчатый подогреватель, где используется в качестве теплоносителя для подогрева технологического конденсата, поступающего на очистку, и далее - в хвостовую трубу конденсатора узла сбора технологического конденсата.

Вторичный пар, образующийся в трубном пространстве испарителя первой ступени, для отделения от потока пара капель раствора поступает в сепаратор по тангенциально расположенному штуцеру. Сепарация капель раствора АС и вторичного пара происходит за счет действия центробежной силы и резкого снижения скорости пара в пространстве сепаратора. Для дополнительного улавливания капель раствора АС сепаратор оборудован каплеуловителем. Из сепаратора вторичный пар вместе с неконденсируемыми инертами из межтрубного пространства испарителя направляется в межтрубное пространство испарителя второй ступени в качестве теплоносителя, где конденсируется при давлении 0,117 МПа абс и температуре 104 °С.

Процесс последующего упаривания слабого раствора АС на второй ступени протекает аналогично первой ступени.

При упаривании 2,1 %-ного раствора АС из первой ступени в испарителе второй ступени под вакуумом 0,065 МПа абс и температуре 88 °C образуется раствор АС с концентрацией примерно 2,9 % масс, который насосами подается в трубное пространство испарителя третьей ступени.

Конденсат вторичного пара, образующийся в межтрубном пространстве испарителя второй ступени при давлении 0,117 МПа абс и температуре 104 °C поступает в первый бачок для конденсата через дроссельное устройство. За счет снижения давления часть конденсата испаряется и образующийся пар с температурой 88 °С направляется в межтрубное пространство испарителя. Из бачка конденсат вторичного пара подается во второй бачок конденсата.

Вторичный пар, образующийся в трубном пространстве испарителя второй ступени поступает в сепаратор, снабженный каплеуловителем. Из сепаратора вторичный пар вместе с неконденсируемыми инертами из межтрубного пространства испарителя направляется в межтрубное пространство испарителя третьей ступени в качестве теплоносителя, где конденсируются при давлении 0,065 МПа абс и температуре 88 °С.

В трубном пространстве испарителя третьей ступени под вакуумом 0,03 МПа абс и температуре 69 °C 2,9 %-ный раствор АС упаривается до концентрации примерно 5 % масс и насосами подается через регулирующий клапан в испаритель четвертой ступени.

Конденсат вторичного пара, образующийся в межтрубном пространстве испарителя третьей ступени при давлении 0,065 МПа абс и температуре 88 °C самотеком поступает в первый бачок для конденсата, откуда конденсат подается во второй бачок для конденсата через дроссельное устройство. За счет снижения давления часть конденсата испаряется и образующийся пар с температурой 69 °С направляется в межтрубное пространство испарителя. Из бачка конденсат вторичного пара самотеком подается в бачок для очищенного конденсата.

Вторичный пар, образующийся в трубном пространстве испарителя третьей ступени поступает в сепаратор, снабженный каплеуловителем. Из сепаратора вторичный пар вместе с неконденсируемыми инертами из межтрубного пространства испарителя направляется в межтрубное пространство испарителя четвертой ступени в качестве теплоносителя, где конденсируются при давлении 0,030 МПа абс и температуре 69 °С.

В трубном пространстве испарителя четвертой ступени под вакуумом 0,0124 МПа абс и температуре 50 °С 5 %-ный раствор АС упаривается до концентрации примерно 30 % масс и насосами подается на рециркуляцию в испаритель четвертой ступени через регулирующий клапан и отводится в резервуар скруббера.

Конденсат вторичного пара, образующийся в межтрубном пространстве испарителя четвертой ступени при давлении 0,03 МПа абс и температуре 69 °C самотеком поступает во второй бачок для конденсата, откуда конденсат подается в бачок для очищенного конденсата. Из бачка конденсат вторичного пара с содержанием АС до 50 мг/кг поступает на всас насосов очищенного технологического конденсата п.

Вторичный пар, образующийся в трубном пространстве испарителя четвертой ступени поступает в сепаратор, снабженный каплеуловителем.

Из сепаратора вторичный пар вместе с неконденсируемыми инертами из межтрубного пространства испарителя направляется в межтрубное пространство конденсатора, где конденсируется при давлении 0,0124 МПа абс за счет охлаждения оборотной водой с температурой до 28 °С из сети промплощадки.

Конденсат вторичного пара из конденсатора отводится в бак очищенного конденсата по барометрической трубе. Отработанная оборотная вода с температурой до 35 °С возвращается в сеть.

Инертные примеси и пары из конденсатора второй ступени установки п отводятся в скруббер для очистки перед сбросом в атмосферу. Паровой конденсат из конденсатора первой ступени установки отводится по барометрической трубе в бак очищенного конденсата, а из конденсатора второй ступени в резервуар скруббера п. В качестве хладоагента в конденсаторы подается оборотная вода из сети. Рабочим агентом в пароструйных эжекторах является пар низкого давления из сети промплощадки с давлением 0,7 МПа.

Конденсат вторичного пара с содержанием АС до 50 мг/кг с температурой примерно 60 °С из бака насосами подается в пластинчатый холодильник, где охлаждается до температуры 50 °С оборотной водой.

Обратная оборотная вода с температурой до 35 °С направляется в узел подготовки аммиака производства СНА (АС) для использования в системе испарения аммиака.

Охлажденный технологический конденсат вторичного пара с максимальным содержанием NH₄NO₃ до 50 мг/кг после холодильника выдается в сеть промплощадки для дальнейшего использования в производстве азотной кислоты (для орошения абсорбционных колонн). Предусмотрена подача конденсата для разбавления стоков.

5 Отделение гранулирования. Измельчение и подача сульфата аммония в отделение синтеза

Кристаллический сульфат аммония (СА) поступает в производственный корпус или на существующий склад.

Поступающий на производство СНА кристаллический сульфат аммония разделяется посредством классификации на две фракции: мелкую фракцию СА с размером частиц до 0,8 мм и крупную фракцию СА с размером частиц от 0,8 до 2 мм. Мелкая фракция СА сразу направляется в первый резервуар перемешивания, а крупная фракция кристаллов СА сначала подвергается измельчению в дробилке, а затем подается во второй резервуар перемешивания. Измельчение СА проводится для поддержания высокой скорости растворения частиц СА в концентрированном растворе АС и степени однородности получаемой суспензии СНА. Отделение мелкой фракции от основного потока позволяет сократить затраты электроэнергии на измельчение СА.

В производственный корпус кристаллический сульфат аммония поступает по конвейеру и подается через питатель в грохот сульфата аммония для классификации кристаллов. В процессе классификации частицы СА мельче 0,8 мм направляются в бункер мелкой фракции СА, а более крупные частицы подаются в бункер кристаллов СА.

Крупная фракция СА из бункера дозируется в дробилку СА.

В дробилке кристаллы крупной фракции СА подвергаются измельчению до размера частиц не более 200 мк. Дробилка входит в состав комплектной установки измельчения кристаллов СА. Кроме дробилки в установку измельчения входят: ленточный питатель СА, поворотный клапан, мешочный фильтр кристаллов СА, экстрактор СА, поворотный клапан, вытяжной вентилятор мешочного фильтра СА и система смазки мельницы.

Дробилка представляет собой валковую мельницу, внутри которой измельчение материала происходит под действием сжимающих и срезающих усилий между размольными валиками и размольным кольцом. Измельчаемый материал, поступающий в дробилку, подается специальными лопастями от днища в область между размольными валиками и размольным кольцом. Из дробилки измельченный материал выносится потоком воздуха в радиальный классификатор, расположенный в верхней части дробилки. В классификаторе под действием центробежной силы разделяются мелкие и крупные частицы СА, мелкие частицы увлекаются потоком воздуха из дробилки в мешочный фильтр, а крупные возвращаются в нижнюю часть дробилки для доизмельчения. Электродвигатели привода ротора дробилки, на котором установлены размольные валки и привод классификатора имеют частотные регуляторы, с помощью которых соответственно осуществляется управление производительностью дробилки и степенью помола кристаллов СА. Номинальная производительность дробилки составляет 18-20 т/ч.

При работе дробилки в ее корпусе поддерживается разряжение в 4,5-6 кПа за счет работы вытяжного вентилятора мешочного фильтра СА. Основной поток воздуха поступает в дробилку через патрубок в нижнем корпусе дробилки по циркуляционному воздуховоду. Дополнительный объем воздуха за счет разряжения засасывается из помещения по специальным гибким воздуховодам для продувки и охлаждения классификатора и продувки маятников.

В процессе измельчения материала происходит выделение тепловой энергии, за счет чего циркулирующий через дробилку воздух подогревается до 15-65 °С. Также в процессе измельчения происходит испарение влаги из измельчаемого сульфата аммония в результате чего возрастает влажность воздуха, циркулирующего через дробилку.

Измельченные частицы сульфата аммония отделяются от потока циркуляционного воздуха в мешочном фильтре посредством фильтрации через фильтрующие элементы, изготовленные из синтетического материала в виде мешков или рукавов. Очищенный воздух поступает из фильтра на всас вентилятора, а частицы СА падают в нижнюю бункерную часть фильтра откуда встроенным шнековым транспортером дробленный сульфат аммония подается через поворотный клапан в ковшовый элеватор.

Дробленный сульфат аммония от поворотного клапана по пересыпке поступает в ковшовый элеватор, поднимается им на отметку + 21,0 м и подается в бункер дробленного сульфата аммония.

Бункеры сульфата аммония снабжены рукавными бункерными фильтрами малой производительности, для очистки запыленного воздуха, вытесняемого из бункеров. Фильтры оснащены пневматической системой очистки сжатым осушенным воздухом.

Из бункера дробленный СА комплектным шлюзовым питателем непрерывно подается на дозатор дробленного СА, которым сульфат аммония дозируется во второй резервуар перемешивания.

Дробленый СА из бункера дозатором подается в элеватор. Далее дробленый СА подается в резервуар для приготовления суспензии СНА.

Мелкая фракция СА из бункера транспортируется в отделение синтеза в первый резервуар перемешивания с помощью системы пневмотранспорта СА.

В систему пневмотранспорта СА входят пневмокамерный насос, циклон-разгрузитель, бункер приемный, фильтры рукавные и поворотный клапан (шлюзовый питатель). Конструкция насоса реализует пневмотранспорт с загрузкой сверху и выгрузкой материала снизу и позволяет осуществлять пневмотранспортирование материалов в плотном слое, что существенно снижает потребление сжатого воздуха.

Гранулирование и осушка гранул СНА

Суспензия СНА подается насосом из второго резервуара перемешивания в гранулятор-осушитель с давлением 0,63-0,88 МПа и температурой 140-150 °С через систему распределения воздуха и суспензии и распылительную систему.

Гранулятор-осушитель представляет собой вращающийся барабан, разделенный на две части (гранулятор и осушитель) круговой переливной перегородкой. Каждая часть оснащена специально спрофилированными подъемными устройствами (лопатками), которые крепятся болтами к корпусу. При необходимости их можно регулировать и заменить в случае поломки. При вращении барабана, с помощью этих подъемных лопаток, создается сплошная завеса из частиц продукта, через которую движется поток воздуха и на которую направляются факелы от распылителей суспензии. Барабан гранулятора-осушителя установлен с небольшим уклоном (1 %), что обеспечивает постепенное продвижение сыпучего продукта к выходу из барабана при его вращении. На выходе из барабана установлена переливная перегородка - разгрузочный порог. Время пребывания продукта внутри барабана можно регулировать изменением высоты разгрузочного порога (предусмотрено 2 позиции).

Принцип гранулирования в грануляторе-осушителе заключается в многократном наслаивании мелко распыленной суспензии СНА на поверхности частиц, подаваемых в гранулятор в качестве потока рециркуляции. В результате многократного повторения процесса образования тонких слоев на поверхности частиц их размер постепенно увеличивается, а форма приближается к сферической. Таким образом, формируются гранулы продукта с определенным распределением по размерам. Параллельно с процессом формирования гранул происходит процесс сушки, из-за испарения влаги содержащейся в суспензии СНА из тонкого слоя суспензии покрывающей гранулы. Процесс сушки гранул продолжается во второй части барабана.

Для мелкодисперсного распыления суспензии СНА в барабане гранулятора-осушителя предназначена распылительная система, состоящая из пяти распылителей, установленных на входном коробе барабана. Распылители изготовлены из нержавеющей стали и снабжены специальными форсунками из керамики, что позволяет избежать как коррозии, так и абразивного износа. К каждому из распылителей подводится по гибким трубопроводам суспензия СНА и сжатый горячий воздух от системы распределения воздуха и суспензии.

Запыленный воздух из гранулятора-осушителя направляется для предварительной очистки от пыли в циклоны гранулятора-осушителя и после них поступает на всас вытяжного вентилятора, которым воздух для окончательной очистки направляется в скруббер.

Поток гранулированного продукта из гранулятора-осушителя направляется через выходной короб на ленточный конвейер гранулятора-осушителя и подается им в ковшовый загрузочный элеватор, которым гранулы СНА поднимаются и подаются на ленточный конвейер. Конвейером поток гранул подается для сортировки в первые грохоты.

Запыленный воздух собирается в общий коллектор и направляется для предварительной очистки от пыли в циклоны и после них поступает на всас вытяжного вентилятора, которым воздух для окончательной очистки направляется в скруббер.

Для регулирования разряжения в местах отсоса воздуха на аспирационных воздуховодах оборудования установлены дисковые заслонки, а для предотвращения отложений пыли в воздуховодах из-за ее увлажнений и налипания в аспирационные воздуховоды подается горячий воздух от подогревателя.

6 Сортировка и охлаждение гранул продукта

Поток гранул СНА из гранулятора-осушителя подается на сортировку в первые грохоты СНА, работающие параллельно. На входе грохотов установлены питатели способствующие равномерному распределению потока гранул на сетках грохотов.

Деление потока гранул продукта на два производится направляющим устройством, установленным на пересыпке. С помощью направляющего устройства поток гранул СНА может распределяться между грохотами для обеспечения равномерной нагрузки обоих аппаратов или полностью перенаправляться на один из грохотов (в период очистки сеток второго грохота или при работе установки СНА на минимальной производительности).

В грохотах гранулы СНА просеиванием сортируются на три фракции:

- мелкую фракцию с размером гранул менее 2,9 мм;

- среднюю фракцию с размером гранул от 2,9 до 4,25 мм (фракция готового продукта);

- крупную фракцию с размером гранул более 4,25 мм.

Грохоты, представляют собой инерционные просеивающие агрегаты с непосредственным колебанием ситовых тканей. Непосредственное колебание сеток происходит возбуждением их подбитчиками (расположенными под сеткой) за счет передачи колебаний от дисбалансных вибродвигателей, прифланцованных снаружи к просеивающему агрегату. Каждый грохот имеет собственный вибропитатель, предназначенный для равномерного распределения сыпучего материала в зоне подачи грохота.

Крупная фракция СНА из грохотов подается для измельчения в валковую дробилку крупной фракции. Для предотвращения налипания продукта в дробилку при ее работе постоянно подается горячий воздух, а запыленный воздух отводится по системе воздуховодов в циклоны скруббера. Для регулирования потока воздуха на воздуховодах установлены дисковые заслонки.

Мелкая фракция СНА из,# направляется на ленточный конвейер (дозатор рециркуляции).

Средняя фракция СНА (фракция готового продукта) из грохотов подается по пересыпке через питатель во второй грохот СНА. Во втором грохоте средняя фракция гранул СНА сортируется на две фракции:

- мелкую фракцию готового продукта с размером гранул от 2,9 до 3,2 мм;

- крупную фракцию готового продукта с размером гранул от 3,2 до 4,25 мм.

Мелкая фракция готового продукта поступает для охлаждения в барабанный холодильник. Крупная фракция готового продукта подается по пересыпке специальной конструкции на ленточный конвейер рециркулирующего потока СНА.

Сортировка фракции готового продукта в грохоте на две фракции необходима для регулирования расхода потока рециркуляции мелкой фракции гранул СНА в гранулятор-осушитель.

Общий поток рециркуляции складывается из потоков, поступающих на ленточный конвейер (дозатор рециркуляции): мелкой фракции СНА от грохотов, потока дробленных гранул СНА и потока крупной фракции готового продукта.

С помощью затаривателя мелкая фракция, поступающая из грохота, затаривается в биг-бэги из термостойкого материала. Затариватель оборудован вентилятором для раздува биг-бэгов, пневматическим зажимным устройством для фиксации горловины биг-бэга и аспирационной системой. Загрязненный пылью воздух, вытесняемый при загрузке из биг-бэгов откачивается в рукавный фильтр аспирационной системы встроенным вентилятором и после очистки сбрасывается в атмосферу. Фильтр оборудован пневматической системой очистки. Пыль продукта, задерживаемая в фильтре, накапливается в съемном бункере и периодически очищается. Затаренные биг-бэги с мелкой фракцией автопогрузчиком транспортируются на склад готовой продукции.

При работе оборудования для предотвращения попадания загрязненного пылью воздуха в помещение, из мест пылеобразования через предусмотренные штуцеры откачивается запыленный воздух. Запыленный воздух собирается в общий коллектор и направляется для предварительной очистки от пыли в циклоны и после них в скруббер. В воздуховоды системы аспирации подается горячий воздух с температурой для предотвращения конденсации влаги в них, как следствие, слипание частиц пыли и засорения воздуховодов.

Продукционные гранулы СНА с температурой 90 °С конвейером подаются в барабанный холодильник.

Барабанный холодильник представляет собой вращающийся барабан, оснащенный внутренними подъемными устройствами (лопатками), которые крепятся болтами к обечайке барабана. При вращении барабана, гранулы продукта поднимаются с низа барабана лопатками и высыпаются в поток охлаждающего воздуха, движущегося в барабане противотоком по отношению к продукту. Вследствие контакта горячих гранул с охлаждающим воздухом температура продукта в холодильнике снижается c 90 до 30-40 °С.

Охлажденные гранулы продукта СНА из холодильника подаются в ковшовый элеватор и далее в подается в барабан для нанесения покрытия.

Воздух для охлаждения гранул СНА поступает в барабанный холодильник из блока обработки воздуха, входящего в состав комплектного узла обработки атмосферного воздуха. Узел обработки атмосферного воздуха включает в себя компрессорно-ресиверный блок и блок обработки воздуха.

Узел обработки атмосферного воздуха предназначен для кондиционирования атмосферного воздуха, подаваемого в качестве охлаждающего в холодильник. Кондиционирование воздуха заключается в его охлаждении в теплое время года и в снижении относительной влажности воздуха.

В зимний период года охлаждение воздуха не производится, а снижение его относительной влажности достигается его подогревом.

7 Описание узла обработки атмосферного воздуха

Узел обработки атмосферного воздуха предназначен для кондиционирования атмосферного воздуха, подаваемого в качестве охлаждающего агента в холодильник. Кондиционирование воздуха заключается в его охлаждении до 8 °С в теплое время года, отделении капельной влаги и снижении относительной влажности воздуха до значения ниже гигроскопической точки продукта при его подогреве до 18 °С.

Узел обработки атмосферного воздуха состоит из двух блоков:

- компрессорно-ресиверный блок аммиачной холодильной системы (АХС);

- блок обработки воздуха.

Блок обработки воздуха включает следующие основные элементы:

- секция подогрева первой ступени (паровой калорифер), в которой наружный атмосферный воздух подогревается до положительной температуры в холодное время года;

- секция фильтрации атмосферного воздуха;

- секция охлаждения (аммиачный испаритель), в которой происходит отвод теплоты от атмосферного воздуха;

- секция отделения капельной влаги;

- секция подогрева второй ступени, в которой происходит дополнительный нагрев атмосферного воздуха.

Получение воздуха сжатого технологического и воздуха сжатого осушенного с установкой ресиверов сжатого воздуха

Для обеспечения потребностей установки СНА сжатым технологическим и осушенным воздухом (и воздухом КИП) предусмотрена автономная установка получения сжатого воздуха и его осушки, размещаемая в отдельном помещении, а также наружная установка ресиверов сжатого воздуха.

В состав установки входит следующее оборудование:

- компрессоры воздушные винтовые;

- системы осушки воздуха с фильтрами сжатого воздуха;

- фильтры сжатого воздуха.

В состав наружной установки ресиверов сжатого воздуха входят три ресивера с узлами регулирования давления сжатого воздуха.

Компрессоры - стационарные безмасляные винтовые компрессоры двухступенчатого сжатия с сухим винтом и воздушным охлаждением, оборудованы микропроцессорной системой управления и контроля (предусматривающей автоматическое управление нагрузкой/разгрузкой, переход в холостой ход, режим ожидания или временное отключение). Для снижения шума компрессоры закрыты звукопоглощающим корпусом. Двухступенчатое сжатие воздуха происходит последовательно в двух винтовых блоках низкого и высокого давления. Промежуточное охлаждение воздуха происходит во встроенных воздушных охладителях, оснащенных автоматическими конденсатоотводчиками.

Компрессоры при работе нагнетают сжатый воздух в общий коллектор, от которого воздух распределяется по ресиверам сжатого воздуха, в зависимости от отбора потребителями сжатого воздуха из ресиверов. Постоянно в работе находятся два компрессора, третий предусматривается в качестве резервного.

Сжатый воздух от нагнетания компрессоров с давлением 0,7-0,9 МПа и температурой до 40 °С поступает через механические фильтры в ресивер сжатого воздуха и в системы осушки воздуха, подключенные параллельно.

Из ресивера сжатый технологический воздух через регулирующий клапан подается в подогреватель для получения горячего сжатого технологического воздуха и на продувку оборудования и трубопроводов установки получения СНА.

Подача воздуха в системы осушки осуществляется в адсорбционных осушителях с горячей регенерацией, благодаря процессу поглощения влаги адсорбентом. Производительность каждой системы осушки составляет 2160 нм³/ч. Осушители обеспечивают осушение воздуха до точки росы минус 40 °С. В качестве адсорбента используется оксид алюминия. В каждой системе осушки по две колонны осушителей, работающих попеременно. Регенерация колонн осуществляется с использованием воздуходувки, которая всасывает атмосферный воздух, подогревает его и подает в колонну для регенерации адсорбента. Сжатый воздух для регенерации адсорбента не используется. Переключение колонн с работы в режиме осушки в режим регенерации и обратно осуществляется в автоматическом режиме. На входе и на выходе систем осушки установлены фильтры механической очистки воздуха.

Осушенный воздух с давлением 0,65-0,85 МПа поступает в ресиверы. Ресивер используется как буферная емкость для обеспечения воздухом систем контроля, управления и ПАЗ установки СНА воздухом КИП, а другой ресивер для снабжения осушенным сжатым воздухом систем пневмотранспорта наполнителя (доломита) и мелкой фракции сульфата аммония, для регенерации фильтров в отделении синтеза и гранулирования.

Из ресивера сжатый осушенный воздух подается следующим потребителям:

- для питания системы пневмотранспорта наполнителя (доломита) через регулятор давления прямого действия;

- для питания системы пневмотранспорта мелкой фракции сульфата аммония и регенерации фильтров в отделении синтеза через регулятор давления прямого действия;

- в отделение гранулирования для регенерации фильтров.

8 Финальная обработка гранул СНА и выдача готового продукта на склад

При финальной обработке гранул продукта происходит обработка их специальными реагентами, улучшающими свойства полученных продуктов сохранять рассыпчатость при транспортировке и хранении. В качестве реагентов для обработки используются антислеживающий покрывающий реагент на основе минерального масла и парафинов, с добавками ПАВ и тонко помолотый тальк. Финальная обработка гранул продукта проводится в барабане для нанесения покрытий.

В барабан для нанесения покрытия гранулы СНА подаются из холодильника.

Во входном желобе барабана гранулы СНА смешиваются с порошком талька.

В барабане на гранулы СНА, перемешанные с тальком распыляется покрывающий реагент из форсунки, установленной в передней части барабана и направленной на слой продукта. За счет вращения барабана слой продукта постоянно перемешивается, благодаря чему достигается высокая равномерность покрытия гранул пленкой антислеживателя.

Обработанные в барабане гранулы СНА (готовая продукция) подаются на узел фасовки продукта в биг-бэги или на существующий склад.

Покрывающий реагент в производственный корпус поступает со склада реагентов по трубопроводу в расплавленном состоянии. Реагент подается с температурой 80-95 °С и давлением до 0,25 МПа в резервуар покрывающего реагента.

Рисунок 13 - Процесс производства сульфат-нитрат аммония

6.1.2.2 Азотнокислотное разложение фосфатного сырья с отделением тетрагидрата нитрата кальция вымораживанием, аммонизацией полученного азотно-фосфорнокислого раствора, упариванием пульпы, смешением с хлористым калием и грануляцией в грануляционной башне

6.1.2.2.1 Производство азофоски (нитроаммофоски)

Производство азофоски (нитроаммофоски) состоит из следующих стадий:

1) Получение нитроаммофоски:

а) разложение апатитового концентрата азотной кислотой;

б) кристаллизация нитрата кальция;

в) регенерация (охлаждение) хладагента;

г) фильтрация и промывка кристаллов нитрата кальция (CN);

д) нейтрализация раствора нитрофосфата аммиаком;

е) упаривание раствора нитроаммофоса (NP);

ж) подготовка хлористого калия (KCl) и других добавок (сульфат аммония, доломит, магнезит, микроэлементы и др.)

з) гранулирование нитроаммофоски;

и) рассев, охлаждение и кондиционирование готового продукта.

2) Конверсия нитрата кальция (CN):

а) приготовление раствора карбоната аммония;

б) конверсия кальциевой селитры;

в) фильтрация карбоната кальция (СаСО₃);

г) сушка карбоната кальция (СаСО₃);

д) упарка растворов аммиачной селитры (NH₄NO₃);

е) склад раствора аммиачной селитры.

3) Очистка газовых выбросов:

а) очистка газов, содержащих аммиак;

б) очистка газов, содержащих фториды газообразные и окислы азота;

в) очистка газов, содержащих пыль СаСО₃ и аммиак.

4) Очистка сточных вод:

а) очистка конденсата сокового пара;

б) сборник сточных вод;

в) очистка промывной воды;

г) система технологической воды (PW).

Схема технологического процесса представлена на рисунке 6.14, а описание процесса - в таблице 6.6.

Рисунок 6.14 - Схема получения NP/NPK-удобрений с грануляционной башней

Таблица 6.6 - Описание процесса производства NP/NPK-удобрений по схеме с башней прилирования

N подпроцесса	Вход	Подпроцесс	Выход	Основное оборудование	Эмиссии (наименование)
1.1	Апатит Сильвин Азотная кислота Карбамид Добавки	Прием и хранение сырья	Апатит Сильвин Азотная кислота Карбамид Добавки	Силосы; бункеры; емкости	NO_x
1.2	HNO₃ Апатит Карбамид	Разложение апатитового концентрата азотной кислотой	Раствор разложения	Реакторы разложения; емкость для питания кристаллизаторов бункер апатита; ленточный весовой дозатор	NO_x; Соединения фтора (в пересчете на F)
1.3	Раствор разложения	Кристаллизация нитрата кальция	Суспензия	Кристаллизаторы	NO_x
1.4	Суспензия	Фильтрация нитрата кальция	Маточный раствор; Тетрагидрат нитрата кальция Промывная азотная кислота	Ротационные барабанные фильтры; Плавильный бак нитрата кальция с нагревательным элементом Емкость маточного раствора Емкость для промывной кислоты Емкость для тетрагидрата нитрата кальция	NO_x
1.5	Маточный раствор	Нейтрализация маточного раствора нитрофосфата газообразным аммиаком	Раствор нитрофосфата	Нейтрализаторы Бак для питания выпарного аппарата	NH₃
2.1	Аммиак Углекислый газ Амселитра	Приготовление карбоната аммония	Карбонат аммония	Абсорбционная колонна	NH₃
2.2	Нитрат кальция Карбонат аммония	Конверсия кальциевой селитры	Суспензия (мел + амселитра)	Реактор конверсии	NH₃
2.3	Суспензия	Фильтрация мела	Амселитра Мел	Барабанные вакуум-фильтры	NH₃
2.4	Мел влажный	Сушка мела	1 %; 6 % мел	СБ	NH₃
2.5	Раствор амселитры (57 %)	Выпаривание раствора амселитры	Плав амселитры (89-93 %)	Выпарные аппараты	NH₃
3.1	Раствор нитрофосфата	Выпаривание раствора нитроаммофоса	Плав нитрофосфата (99,8 %)	Выпарные аппараты	NH₃
3.2	Плав нитрофосфата (99,8 %)	Нейтрализация плава нитроаммофоса газообразным аммиаком	Плав нитрофосфата (99,8 %)	Гидрозатвор второго выпарного аппарата	NH₃
3.3	Сильвин	Сушка хлористого калия в сушилке дымовыми газами от сжигания природного газа в топке	Сильвин	СБ
3.4	Плав нитрофосфата Ретур NPK Пигмент Хлористый калий Добавки	Смешение плава нитроаммофоса с KCl, добавками и ретуром NPK в баках-смесителях	Плав NPK	Баки-смесители	NH₃
3.5	Плав NPK	Гранулирование азофоски, рассев, охлаждение, кондиционирование	Гранулы NPK	Конвейеры; грохоты; холодильник гранул Припудривающий барабан
3.6	Гранулы NPK Мел	Хранение и отгрузка готового продукта	Гранулы NPK Мел	Силосы; бункеры
4.0	NO_x Пыль KCl. Пыль апатита пыль NPK NH₃ Пыль мела. Фтор	Очистка отходящих газов	Раствор амселитры Пыль	Скрубберы; циклоны; рукавные фильтры

6.1.2.2.1.1 Разложение апатитового концентрата азотной кислотой

В аппарат для разложения подается азотная кислота после подогревателя, а также промывная кислота после промывки кристаллов нитрата кальция на ротационных (барабанных) сдвоенных фильтрах.

Расход азотной кислоты в аппаратах для разложения регулируется с пульта ЦПУ в зависимости от результатов анализов раствора разложения (азотнокислотной вытяжки), выполняемых для поддержания отношения: от 1,27 до 1,6 т HNO₃ (мнг) на 1 т апатита.

Разложение апатитового концентрата азотной кислотой осуществляется непрерывно в двух последовательно установленных аппаратах для разложения, снабженных мешалками, при температуре от 50 °C до 70 °C и атмосферном давлении в соответствии основной реакцией:

Са₅F(РО₄)₃ + (10 + x) HNO₃ 3H₃PO₄ + 5Ca(NO₃)₂ + 2HF + xHNO₃.

Для обеспечения наиболее полного перехода всех компонентов апатита в раствор и поддержания оптимального режима разложения апатитового концентрата процесс разложения проводится с избытком азотной кислоты (не менее 10 % по отношению к стехиометрическому расходу).

Аппараты для разложения имеют объем, достаточный для необходимого времени пребывания компонентов, обеспечивающего максимальную степень разложения апатитового концентрата.

При разложении апатита азотной кислотой в газовую фазу выделяется незначительное количество HF, SiF₄, а также оксиды азота (NO_x) и водяные пары по реакции:

4HF + SiO₂ SiF₄ + 2H₂O;

SiF₄ + 2HF H₂SiF₆.

Газы направляются на очистку в скруббер.

Азотнокислотная вытяжка (раствор разложения), содержащая в своем составе фосфорную кислоту, нитрат кальция, свободную азотную кислоту и некоторое количество фтористых соединений (в основном H₂SiF₆), самотеком поступает в буферную емкость для питания кристаллизаторов.

6.1.2.2.1.2 Кристаллизация нитрата кальция

Процесс выделения нитрата кальция из раствора разложения основан на уменьшении растворимости нитрата кальция при понижении температуры раствора.

Нитрат кальция кристаллизуется в виде тетрагидрата . Теплота кристаллизации составляет 712 кДж/кг (170 ккал/кг).

Для получения готового продукта (NPK) с содержанием водорастворимой формы P₂O₅, соответствующим техническим условиям, необходимо удалить из раствора от 80 % до 85 % кальция от общего количества, вводимого с апатитовым концентратом.

Это требование обеспечивается при конечной температуре охлажденного раствора от минус 3 °C до минус 12 °C и при использовании для разложения 56-58 % азотной кислоты.

Показателем полноты выделения нитрата кальция из раствора разложения является отношение Са:P₂O₅ в маточном (нитрофосфатном) растворе, которое должно составлять не более 0,22. Отношение Са:P₂O₅ определяется аналитически.

Кристаллизация ведется в 15 аппаратах периодического действия, но организован процесс таким образом, что обеспечивается непрерывная работа предыдущей и последующей операции (разложение и фильтрация). Отвод тепла производится через змеевики, вмонтированные в кристаллизатор. Для лучшего теплообмена установлены мешалки.

Раствор разложения с температурой от 50 °C до 70 °C из емкости для питания кристаллизаторов насосом подается в любой кристаллизатор.

Для устойчивости работы насоса в промежутке между заполнениями кристаллизаторов производится постоянная циркуляция раствора разложения обратно в емкость.

Кристаллизаторы работают под небольшим разрежением от 50 до 150 мм вод. ст., регулируемым ручным шибером. Отсасываемые газы направляются в скруббер для очистки.

Продолжительность цикла в одном кристаллизаторе - 5-6 ч.

В качестве хладагента используется водный раствор аммиака с массовой долей 18-22 % и начальной температурой от минус 20 °C до минус 15 °C, а конечной - от 15 °C до 35 °C.

Регенерация (охлаждение "теплого") хладагента осуществляется за счет холода, полученного при испарении аммиака, используемого для процесса нейтрализации раствора нитрофосфата и получения карбоната аммония и дополнительного охлаждения на фреоновой установке.

Охлажденный хладагент (с температурой минус 20 °C) поступает в кристаллизатор с самой низкой температурой суспензии, наиболее близкой к конечной, и затем последовательно передается из кристаллизатора в кристаллизатор, постепенно нагреваясь до конечной температуры на выходе из последнего в технологической цепочке кристаллизатора. Пройдя все кристаллизаторы поступает в тот, куда залит свежий раствор разложения, т.е. движение хладагента осуществляется противотоком к охлаждаемому раствору, что обеспечивает уменьшение разности температуры между раствором и хладагентом и, следовательно, способствует снижению инкрустации теплообменной поверхности. Но так как инкрустация все же имеет место, очистка змеевиков происходит при заполнении кристаллизаторов "горячим" раствором разложения, в котором осевшие на поверхности змеевиков кристаллы растворяются.

Система трубопроводов обеспечивает работу кристаллизаторов в определенной последовательности, но вместе с тем каждый из кристаллизаторов может быть как первым, так и последним в охлаждаемой цепочке кристаллизаторов. При нормальной работе всех кристаллизаторов операции по заполнению их раствором разложения, сливу суспензии, циркуляции и отвода хладагента полностью автоматизированы. В случае выхода из строя какого-либо кристаллизатора переход через него производится вручную с ЦПУ, последующие кристаллизаторы продолжают работать в автоматическом режиме.

6.1.2.2.1.3 Регенерация (охлаждение) хладагента

Регенерация (охлаждение от плюс 35 °C до минус 20 °C) циркулирующего хладагента (водного раствора аммиака с массовой долей 20 %) осуществляется за счет теплообмена с испаряющимся аммиаком в испарителях, а затем на фреоновой холодильной установке.

Необходимо правильно регулировать расход хладагента. Поддерживанием постоянной температуры хладагента обеспечивается постоянное время охлаждения суспензии в каждом кристаллизаторе и, следовательно, получение кристаллов заданного размера.

6.1.2.2.1.4 Фильтрация и промывка кристаллов нитрата кальция (СN)

Из кристаллизаторов суспензия (раствор с выпавшими в осадок кристаллами нитрата кальция) самотеком поступает в расходный бак, из которого также самотеком, через донные клапана направляется на фильтрацию.

Фильтрация должна обеспечить максимально возможное отделение раствора нитрофосфата от нитрата кальция, а промывка - регламентированное содержание P₂O₅ и свободной азотной кислоты в нитрате кальция. Качественная фильтрация и промывка снижают потери P₂O₅ с кристаллами , создают нормальные условия для образования кристаллов карбоната кальция, получаемого из нитрата кальция при его конверсии, и способствуют ведению процесса конверсии в пределах норм технологического процесса.

Процессы фильтрации и промывки твердой фазы нитрата кальция осуществляются на сдвоенных барабанных вакуум-фильтрах. На первом барабане твердая фаза нитрата кальция отфильтровывается, а на втором промывается азотной кислотой и водой с образованием промывной кислоты.

Для дальнейшей транспортировки и переработки кристаллический тетрагидрат нитрата кальция переводится в расплав.

Для создания вакуума и отдувки осадка каждый фильтр оснащен вентиляторами, а для отделения жидкости - четырьмя сепараторами (по два на каждый барабан), в сепараторах на первом барабане отделяется раствор нитрофосфата, на втором отделяется промывная кислота в сепараторах.

Разрыхление осадка осуществляется продувкой воздухом под давлением (от 400 до 450 мм вод. ст.) от 3,92 до 4,41 кПа от вентиляторов для сдувки осадка.

Давление воздуха для регенерации сетки - 0,98 кПа (100 мм вод. ст.).

Фильтруемая суспензия поступает в лоток первого барабана. Для предотвращения расслоения суспензии в лотках имеются качающиеся мешалки.

В процессе фильтрации кристаллы нитрата кальция оседают на фильтрующей поверхности. По мере вращения барабана происходит отделение раствора нитрофосфата, а кристаллы поступают в зону съема осадка, где происходит разрыхление, отдувка осадка и снятие при помощи скребка.

Отфильтрованный нитрофосфатный раствор из сепараторов по барометрическим трубкам поступает в сборник, откуда насосами направляется на нейтрализацию через теплообменник, в котором охлаждается азотная кислота, используемая для промывки нитрата кальция.

За счет проскока через фильтровальную сетку твердой фазы в нитрофосфатный раствор попадают мелкие кристаллы нитрата кальция и большая часть нерастворившихся при разложении примесей.

Нитрат кальция смывается с ножа первого барабана промывной кислотой и поступает в лоток второго барабана. Промывная кислота подается из сборника.

На второй ступени фильтра кристаллы нитрата кальция, находясь во взвешенном состоянии в циркулирующей промывной кислоте, отделяются на фильтре, затем сначала промываются свежей азотной кислотой, после чего небольшим количеством очищенной промывной воды.

Азотная кислота, поступающая на промывку, отбирается от потока, предназначенного для разложения, а вода - с установки очистки промывных вод.

Количество свежей азотной кислоты, промывной кислоты для промывки и воды должно быть минимальным, чтобы уменьшить количество растворившихся кристаллов нитрата кальция, которые с промывной кислотой возвращаются в аппарат для разложения I.

Температура азотной кислоты и воды, подаваемых на промывку кристаллов нитрата кальция, должна быть как можно ниже, чтобы уменьшить количество растворившихся кристаллов нитрата кальция. Азотная кислота охлаждается в холодильнике до температуры не более 25 °C холодным раствором нитрофосфата (маточным раствором).

Вода для промывки отбирается после холодильника очищенной воды с температурой не более 15 °C.

Кристаллы нитрата кальция, после фильтра вместе с циркулирующим раствором нитрата кальция поступают в плавильный бак нитрата кальция.

Кристаллы нитрата кальция () расплавляются в плавильном баке, снабженном паровым змеевиком. Температура плавления чистого нитрата кальция - 43 °C, однако содержание кислоты и воды в кристаллах снижает фактическую точку плавления на 10-20 °C. Температура в плавильном баке 50 °C регулируется за счет подачи пара в змеевик.

Расходный бак имеет объем, обеспечивающий 6-часовой запас плава нитрата кальция, и является буферной емкостью на случай остановки или нарушения режима в отделении конверсии нитрата кальция.

Из расходного бака раствор нитрата кальция (CN) насосом подается в отделение конверсии нитрата кальция.

6.1.2.2.1.5 Нейтрализация раствора нитрофосфата аммиаком

Маточный раствор (нитрофосфат) из емкости маточного раствора питательным насосом подается на нейтрализацию.

Раствор нитрофосфата проходит холодильник, где охлаждает азотную кислоту до 20-25 °C, используемую в качестве промывной кислоты на фильтрах, и поступает в первый нейтрализатор.

Нейтрализация раствора нитрофосфата, содержащего азотную и фосфорную кислоты, некоторое количество кремнефтористоводородной кислоты, растворимый нитрат кальция, небольшое количество растворимых соединений железа, алюминия, кремния и взвешенных нерастворимых примесей, осуществляется в две ступени газообразным аммиаком. При нейтрализации раствора нитрофосфата аммиаком кальций и большая часть растворенных примесей осаждается в виде фторидов и фосфатов, а нитрат аммония и фосфаты аммония остаются в растворе.

Основные реакции нейтрализации:

- Первая ступень нейтрализации при pH от 2,2 до 3,0:

HNO₃ + NH₃ NH₄NO₃ + 138,38 кДж/моль;

H₃PO₄ + NH3 NH₄H₂PO₄ + 75,362 кДж/моль - моноаммонийфосфат;

Са(NО₃)₂ + 2Н₃РО₄ + 2NН₃ = 2NН₄NО₃ + Са(Н₂РО₄)₂ + 284,2 кДж/моль - монокальцийфосфат;

Са(NO₃)₂ + 2HF + 2NH₃ = 2NH₄NO₃ + CaF₂.

- Вторая ступень нейтрализации при pH от 5,6 до 6,0:

Са(Н₂РО₄)₂ + NH₃ СаНРО4 + NH₄H2PO₄ + 94,74 кДж/моль - дикальцийфосфат и моноаммонийфосфат;

NH₄H₂PO₄ + NH₃ (NH4)₂НPO₄ + 96,296 кДж/моль;

3CaHPO₄ + 2NH₃ (NH₄)₂HPO₄ + Ca3(PO₄)₂ - (нежелательная реакция).

За счет тепла реакции в процессе нейтрализации испаряется значительное количество воды.

Процесс нейтрализации осуществляется при температуре от 115 °C до 130 °C под атмосферным давлением.

В составе агрегата установлено две параллельно работающих нитки, состоящие из двух последовательно работающих нейтрализаторов I и II.

Частично нейтрализованная жидкость из нейтрализатора I с pH от 2,6 до 3,0 по желобу перетекает в нейтрализатор II, где нейтрализуется до pH от 5,6 до 6,0.

Для обеспечения эффективного перемешивания и абсорбции аммиака, газообразный аммиак подается в нейтрализатор I - через 7 барботажных труб и в нейтрализатор II - через 6 труб.

Аммиак подается после испарителя аммиака, а также с установки отпарки аммиака от дифлегматоров.

Примерно 75 % от общего расхода аммиака на нейтрализацию подается в нейтрализатор I, 25-в нейтрализатор II.

Процесс нейтрализации чувствителен даже к небольшому отклонению от регулируемых значений pH или изменению состава раствора. При нарушениях нормального режима работы образуются нерастворимые соединения фосфатов, жидкость становится весьма вязкой за счет кристаллизации моноаммонийфосфата.

Следовательно, регулирование pH в I и II ступенях нейтрализации очень важно. Количество подаваемого газообразного аммиака зависит от расхода маточного раствора и задаваемого pH в реакторе.

Для получения готового продукта с заданным соотношением N:P₂O₅ = 1:1 в нейтрализатор I из расходного бака раствора аммиачной селитры насосом подается раствор аммиачной селитры.

В расходный бак поступают растворы аммиачной селитры:

- растворы из скрубберов улавливания фтора после упарки раствора нитроаммофоса;

- раствор из скруббера отходящих газов нейтрализации;

- раствор из отделения упарки раствора амселитры.

В расходном баке поддерживается температура от 80 °C до 130 °C.

В нейтрализатор I поступает до 75 % общего количества раствора аммиачной селитры; остальное количество (до 25 %) подается в бак для питания выпарного аппарата.

Нейтрализованный раствор нитроаммофоса с pH от 5,6 до 6 из нейтрализатора II самотеком поступает в бак для питания выпарного аппарата. Для поддержания pH от 5,8 до 6 в бак подведен газообразный аммиак.

Температура в баке поддерживается от 105 °C до 130 °C, газы из нейтрализаторов подаются на очистку в колонну.

Бак для питания выпарного аппарата имеет объем, обеспечивающий запас нейтрализованного раствора на 4 ч, и является буферной емкостью при кратковременных остановках отделения упарки и гранулирования.

Из бака раствор нитроаммофоса насосом перекачивается в отделение упарки раствора нитроаммофоса, размещенное в верхней части грануляционной башни.

6.1.2.2.1.6 Упаривание раствора нитроаммофоса (NP)

Раствор нитроаммофоса насосами подается на упаривание в двухступенчатую выпарную систему через подогреватель раствора нитроаммофоса. Температура раствора нитроаммофоса на выходе из подогревателя (115-135 °C) регулируется изменением расхода пара при помощи регулятора.

На первой ступени осуществляется вакуум-выпарка раствора с массовой долей нитрофосфата от 80 % до 98 % при температуре от 170 °C до 190 °C.

Соковый пар отделяется в аппарате, после чего упаренный раствор перетекает по U-образному гидрозатвору (утке) во второй выпарной аппарат, где происходит упаривание под вакуумом до массовой доли нитрофосфата не менее 99,5 % при температуре от 170 °C до 190 °C.

Соковый пар отделяется в сепараторе, а упаренный раствор (плав) нитроаммофоса поступает в гидрозатвор.

Нагрев раствора в выпарных аппаратах осуществляется подачей пара в межтрубное пространство. Температура в выпарных аппаратах не должна превышать 190 °C во избежание разложения аммиачной селитры.

Интенсивное разложение с выделением азотосодержащих газов может начаться при температуре выше 200 °C и при понижении pH раствора до 4, а также в случае попадания хлоридов в раствор нитроаммофоса.

Для улучшения качества продукта и его стабильности при хранении, а также для предотвращения разложения продукта в гидрозатвор подается аммиак для нейтрализации плава до pH 4,7-4,9.

Газообразный аммиак подогревается в подогревателе до 150 °C. Температура аммиака регулируется подачей пара.

Плав нитроаммофоса из гидрозатвора 2-го выпарного аппарата направляется в баки-смесители.

Соковый пар из сепаратора 1-го выпарного аппарата, содержащий аммиак и фтор, поступает в скруббер фтора I ступени, орошаемый циркулирующим раствором аммиачной селитры (AN).

Соковый пар из скруббера после очистки от фтора поступает в конденсатор I ступени, где большая часть его конденсируется; при этом 90 % аммиака, содержащегося в соковом паре, переходит в конденсат. Конденсат сокового пара с температурой от 50 °C до 60 °C отводится в гидрозатвор через брызгоотделитель I ступени, из которого подается на установку отпарки аммиака.

Несконденсировавшиеся пары и газы из брызгоотделителя отводятся при помощи эжектора I ступени, который создает разрежение в 1-м выпарном аппарате. Разрежение регулируется подачей пара на эжектор с помощью регулятора.

Пар после эжектора I ступени поступает в конденсатор вакуумного эжектора.

Соковый пар из сепаратора 2-го выпарного аппарата поступает на очистку от фтора в скруббер фтора II ступени. Схема очистки аналогична схеме очистки сокового пара после 1-го выпарного аппарата. Скруббер орошается циркулирующим раствором аммиачной селитры с массовой долей не более 60 %.

Технологический конденсат после I и II конденсаторов 2-й ступени, конденсатора вакуумного эжектора и скруббера аммиака, содержащий аммиак, собирается в гидрозатвор конденсатора II ступени, после которого по переливу объединяется с конденсатом от I ступени выпаривания из гидрозатвора и самотеком направляется на установку отпарки аммиака в колонну.

Таким образом, почти весь аммиак, содержащийся в соковом паре после выпарных аппаратов, регенерируется в очистных скрубберах.

На входе в конденсатор I ступени, а также 1-й и 2-й конденсаторы II ступени, фторид кремния, выделившийся в соковый пар при упарке, реагирует с водным раствором аммиака по реакции

SiF₄ + 4NH₄OH SiO₂ + 4NH4F + H₂O.

Кремнезем (SiO₂) может оседать на стенах трубок конденсаторов II ступени, так как количество воды, конденсирующейся на этой ступени, намного меньше, чем количество воды, конденсирующейся на I ступени, и стенки трубок могут легко оказаться сухими.

Для предотвращения осаждения кремнезема поддерживается постоянная циркуляция небольшого количества конденсата через 1-й и 2-й конденсаторы II ступени и гидрозатвор для конденсатора II ступени, обеспечивающий смывание осевшего кремнезема.

Газы и пары после скруббера аммиака вместе со сбросами от воздушников гидрозатворов поступают в конечный скруббер аммиака, орошаемый закисленной промывной водой с pH от 1 до 2 от насоса установки очистки сточных вод, что облегчает абсорбцию аммиака.

Газы после конечного скруббера аммиака сбрасываются в атмосферу газодувкой для вытяжки на гранбашне, а промывная вода возвращается на установку очистки промывной воды.

6.1.2.2.1.7 Подготовка хлористого калия (KCl)

Хлористый калий подается из отделения хранения, дозирования и обработки KCl в бункер питательным конвейером-весами.

Для исключения зависания KCl в бункере к нижней части его подведен осушенный воздух для аэрации и установлены вибраторы.

Из бункера KCl дозируется в сушилку KCl.

Сушка хлористого калия осуществляется топочными газами и подогретым ими воздухом. Топочные газы образуются за счет сжигания природного газа в топке.

Массовая доля воды не более 0,15 % в KCl после сушки поддерживается путем автоматического регулирования температуры выходящего газа после сушилки.

Топочные газы из сушилки отсасываются вентилятором через два параллельно работающих циклона горячего газа и рукавный фильтр, где очищаются от пыли хлористого калия, после чего выбрасываются в атмосферу. Пыль KCl выгружается в конвейер.

В рукавном фильтре осуществляется также очистка от пыли аспирационных отсосов, от транспортного оборудования подачи KCl.

Для обеспечения подъема хлористого калия на высоту грануляционной башни установлено четыре ковшовых элеватора (два рабочих и два резервных), два элеватора работают последовательно (с первого элеватора на отметке 60 м KCl перегружается во второй элеватор).

Хлористый калий от элеваторов подается в бункер.

Пыль хлористого калия с элеваторов, конвейеров и бункера отсасывается вентилятором и очищается в рукавных фильтрах.

Из бункера заданное количество KCl дозируется ленточными весами на ретурный конвейер, из которого хлористый калий вместе с ретуром подается в смеситель.

6.1.2.2.1.8 Гранулирование нитроаммофоски

Упаренный до массовой доли нитрофоаммофоса не менее 99,5 % плав после 2-го выпарного аппарата через гидрозатвор поступает в бак-смеситель, в котором смешивается с хлористым калием, и добавками (при необходимости), ретуром в соотношении, обеспечивающем получение готового продукта азофоски (нитроаммофоски) заданного состава.

Время смешения NP с KCl и ретуром - 20-30 с. За это время от 50 % до 60 % хлористого калия вступает в реакцию:

NH₄NO₃ + KCl KNO₃ + NH4Cl.

Ретур плавится.

Бак-смеситель снабжен перемешивающим устройством.

Установлено два бака-смесителя, работающих поочередно.

Смесь плава нитроаммофоса и хлористого калия из бака-смесителя подается во вращающийся гранулятор, которым распыляется в верхней части грануляционной башни.

Вращение гранулятора осуществляется от электродвигателя управляемого электроприводом комплектным теристорным, обеспечивающим плавное регулирование скорости вращения вала электродвигателя от 200 до 1000 об/мин.

При падении по высоте башни капли плава охлаждаются встречным потоком воздуха и кристаллизуются в виде гранул.

Охлаждающий воздух входит в нижнюю часть башни через проемы в стволе башни и отсасывается вентиляторами, установленными в вытяжных трубах на гранбашне. Производительность одного вентилятора - до 208 тыс. м³/ч. Для равномерного распределения воздуха по сечению башни установлено от 6 до 16 вентиляторов.

Гранулометрический состав готового продукта зависит от температуры смеси, подаваемой в грануляторы, и от скорости вращения гранулятора.

Получение продукта с заданным гранулометрическим составом достигается регулированием скорости вращения гранулятора.

В промежуток времени от 1,0 до 1,5 ч проводится промывка вращающегося гранулятора.

Температура в баке смесителе поддерживается в пределах от 140 °C до 160 °C.

Гранулирование NP/NPK удобрений также может осуществляться в барабанных грануляторах сушилках.

Упаренная пульпа с влажностью не более 15 % подаётся на пневматические форсунки аппарата БГС.

Характерной особенностью аппарата БГС является то, что процессы грануляции и сушки сложных удобрений в нём совмещены. Сушка гранул в БГС производится прямотоком сушильным агентом, полученным от сжигания природного газа в калорифере и протягиваемым через БГС хвостовым вентилятором узла газоочистки.

БГС представляет собой вращающийся барабан длиной 16000-22000 мм, диаметром 3500-4500 мм. Угол наклона 3°, число оборотов - 4,5 в минуту. Внутри барабана в передней части имеется отбойно-винтовая насадка для распределения ретура. За ней следует подъёмно-лопастная насадка для перемещения и подъёма гранул.

При вращении аппарата БГС находящийся в нем сухой материал захватывается подъёмно-лопастной насадкой и просыпается вниз, создавая плотную равномерную "завесу". Плотность и равномерность создаваемой "завесы" зависит от конструкции подъёмно-лопастной насадки, угла её наклона к радиусу аппарата, числа оборотов и коэффициента заполнения аппарата БГС ретуром.

Для создания постоянного коэффициента заполнения аппарата БГС порядка 15 20 %, его конструкцией предусмотрены подпорные кольца.

Ретурность процесса сушки-гранулирования сложных удобрений в аппарате БГС обеспечивается:

* закрытым обратным шнеком, транспортирующим ретур из зоны подпорного кольца в переднюю часть барабана (внутренний ретур);

* ленточным конвейером, транспортирующим мелочь после инерционного классификатора, а также пыль из аппарата встречных закрученных потоков (ВЗП) узла газоочистки (внешний ретур).

Соотношение готового продукта и ретура поддерживается в пределах 1:0,5 1,5.

Пульпа продукта в диспергированном состоянии, попадая на "завесу" из ретура, обволакивает гранулы, после чего просушивается сушильным агентом, протягиваемым дымососом узла газоочистки. Таким образом, мелкая фракция укрупняется и, по мере движения внутри БГС, окатывается, приобретая сферическую форму, и сушится. Поскольку БГС имеет угол наклона от загрузочной камеры к разгрузочной, то гранулы при вращении БГС перемещаются и попадают в зону выгрузки. На выходе из БГС влажность продукта не более 1,0 % и контролируется аналитически.

Диспергирование пульпы, подаваемой в аппарат БГС, осуществляется через форсунки при помощи сжатого воздуха.

Тепло, необходимое для сушки, нужно, преимущественно, просушиваемому слою гранул. Таким образом, сушка распылённой пульпы на ретуре происходит быстро, причём, тепло поступает одновременно изнутри гранул и от окружающих её горячих газов. Поскольку от гранул отнимается тепло для испарения влаги, то температура их понижается, что позволяет избежать опасного перегрева в зоне распыления.

Полученные гранулы продукта (грансостав контролируется аналитически) проходят предварительную классификацию в "беличьем колесе", установленном в конце аппарата БГС, где гранулы размером менее 8 10 мм проваливаются через решётку колеса и поступают по течке, а куски продукта и крупные гранулы захватываются "беличьем колесом" и передаются в бункер крупной фракции и далее по течке в молотковую дробилку. Дробленный продукт из молотковой дробилки по течке поступает в элеватор узла классификации.

Сушильный агент вместе с пылью продукта из БГС хвостовым вентилятором протягивается через аппарат ВЗП и скруббер, где очищается от пыли, соединений аммиака и окислов азота и выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу.

6.1.2.2.1.9 Рассев, охлаждение и кондиционирование готового продукта (NPK)

Гранулы азофоски (NPK) выводятся из нижней части грануляционной башни при помощи поворотного днища гранбашни.

На колосниках отделяются комки, которые подаются в дробилку. Продукт после колосников и дробилки распределяется на грохоты для отсортировки крупной фракции затем на грохоты для отсортировки мелкой фракции.

Крупная нестандартная фракция азофоски (от 4 до 6 мм) подается на дробилку, после чего возвращается в качестве ретура и снова поступает на рассев.

Мелкая фракция азофоски (от 0 до 1,5 мм) с грохота системой конвейеров и элеватором подается в бак-смеситель.

Товарная фракция азофоски (от 1 до 4 мм) после грохотов подается в холодильник гранул, где осуществляется охлаждение гранул от 80 °C до 40 °C в псевдоожиженном слое, также могут использоваться кондуктивные пластинчатые холодильники и барабанные холодильники.

Во избежание увлажнения гранул воздух, подаваемый на псевдоожижение в две секции холодильника нагнетательными вентиляторами, подогревается в воздушных подогревателях паром вторичного вскипания.

Воздух из холодильника гранул, содержащий пыль NPK, отсасывается воздуходувками через систему циклонов.

Воздух от транспортных систем и грохотов после очистки в рукавном фильтре выбрасываются в атмосферу.

Кондиционирование

Гранулированный продукт из холодильника гранул направляется на кондиционирование (опудривающий барабан/барабан кондиционер) для обработки поверхностно-активной добавкой лиламин, флотигам (или другими кондиционерами).

Установки кондиционирования предназначены для обработки сложных минеральных удобрений кондиционирующим раствором (антислеживателем) с целью предотвращения их слёживаемости в процессе транспортировки и хранения. Для обработки используется кондиционирующий раствор лиламина в масле, составы на основе третичных аминов, парафинов и т.д.

Кондиционирование в барабане

В основе процесса обработки лежит нанесение аминомасляной смеси (АМС) путём распыления форсункой в барабане кондиционере (БК) на гранулы удобрений, которые поступают из аппаратов КС на установку обработки гранул.

Готовый продукт подаётся на узел обработки гранул в аппарат барабанный кондиционер (БК). Обработанные гранулы готового продукта из БК по поточно-транспортной системе перемещаются на склад.

Пылевоздушная смесь от БК направляется на газоочистную установку.

От узла приготовления кондиционирующей смеси готовый кондиционер насосами подаётся на установку обработки гранул в ёмкость. Кондиционирующая смесь из ёмкости подаётся на поверхностную обработку гранул в барабан БК. Для очистки раствора от механических примесей перед всасом насосов установлен фильтр. Для возможности чистки фильтра предусмотрена байпасная линия. Ёмкость и насосы расположены в специально выгороженном противопожарном помещении. Кондиционирующая смесь из ёмкости насосом подаётся на пневмоакустическую форсунку в БК на поверхностную обработку гранул.

Для равномерной обработки гранул на пневмоакустическую форсунку через фильтр подаётся предварительно подогретый сжатый воздух с температурой 85 100 °С. Подогрев сжатого воздуха осуществляется насыщенным паром в пластинчатом теплообменнике.

Во время распыления кондиционирующей смеси и покрытия гранул удобрения, микрокапли кондиционирующей смеси охлаждаются и вновь приобретают твёрдую консистенцию. При движении продукта во вращающемся барабане происходит перемешивание гранул, и аминомасляная смесь равномерно распределяется по поверхности всех гранул.

Склад готовой продукции

На установке кондиционирования склада предусмотрены следующие технологические операции:

- приём минерального масла и кондиционирующих добавок;

- приготовление кондиционирующих растворов и передача их для кондиционирования (обработки) сложных удобрений;

- кондиционирование (обработка) сложных удобрений до склада.

Реактор предназначен для приготовления и поддержания заданной температуры кондиционирующего раствора 75 95 °С и снабжён мешалкой, паровой рубашкой.

Процесс нанесения кондиционирующего раствора на гранулы минеральных удобрений осуществляется механически форсунками, которые вмонтированы на площадке над конвейерами, транспортирующими продукт на склад.

Подача раствора на механические форсунки осуществляется с помощью шлангов высокого давления.

Для очистки кондиционирующего раствора от механических примесей перед всасом насосов подачи на форсунки установлен фильтр.

Для продувки форсунок предусмотрена подача сжатого воздуха на всас насосов.

Для исключения кристаллизации кондиционирующего раствора установлены паровые спутники, теплоизолированные совместно с трубопроводами кондиционирующего раствора.

Отвод отходящих газов и паров готового раствора от форсунок и производственной зоны осуществляется вентилятором.

Корпус отгрузки готового продукта.

В некоторых случаях узел отгрузки готового продукта также может быть оборудован узлом кондиционирования. На установке кондиционирования в корпусе предусмотрены следующие технологические операции:

- приём готового кондиционирующего раствора;

- кондиционирование (обработка) сложных удобрений;

- передача кондиционирующего раствора на склад готового продукта.

Обработка (опрыскивание) гранул сложных удобрений кондиционирующими растворами осуществляется форсунками, которые установлены над конвейерами. Подача готового раствора из ёмкости на форсунки осуществляется насосом, избыток раствора по контуру циркуляции возвращается в ёмкость. Для очистки раствора от механических примесей перед всасом насосов установлен фильтр-ловушка.

Для отвода отходящих газов и паров кондиционирующих растворов от форсунок установлен вентилятор, выброс из которого выведен в атмосферу вне производственного помещения.

Хранение, фасовка и отгрузка готовой продукции

Транспортировка сложных минеральных удобрений осуществляется поточно-транспортной системой (ПТС) из производства на склад насыпью или транзитом на расфасовку и упаковку.

Подача готового продукта на склад насыпью осуществляется барабанными сбрасывающими тележками.

Забор готового продукта из склада для хранения сложных удобрений насыпью производится кратцер-кранами.

Для улучшения качества грансостава готового продукта, отгружаемого со склада насыпью предусмотрены узлы классификации.

В участке расфасовки предусмотрена подача готового продукта на установку затарки мягких контейнеров.

Для исключения попадания спёкшихся гранул размером более 6 мм в погрузку готового продукта, предусмотрено вибросито. Весь отсеянный продукт поступает на дробилку и по технологической цепочке, после дробления, возвращается в погрузку либо затаривается в мягкие контейнеры.

Подача готового продукта в бункеры осуществляется с помощью пересыпного устройства. Для предотвращения зависания (залипания) продукта в бункерах используется ручная механическая колотушка.

Транспортной схемой предусмотрена возможность одновременной подачи готового продукта на расфасовку, упаковку и отгрузку из производства и со склада насыпью.

Узел классификации

Узел классификации включается в работу во время погрузки готового продукта со склада насыпью и при передаче продукта на погрузку транзитом из производства. Отсев фракции гранул продукта размером до 2 мм и более 6 мм осуществляется классификатором.

Классификатор предназначен для рассева готового продукта на фракции по размерам гранул.

На узел классификации продукт может поступать со склада при его разгрузке и непосредственно с потока из производства.

Отсеянный продукт (крупная и мелкая фракция) после классификатора возвращается на склад или в производство, или идёт на растворение в ёмкость, куда для распульповки подается КСП.

Расфасовка и упаковка готового продукта в клапанные мешки, мягкие контейнеры

Готовый продукт из приёмных бункеров поступает на весодозирующие устройства самозагружающих упаковочных полуавтоматов. Мешки с готовым продуктом после затарки на СУП по склизам подаются на мешкопогрузочные машины, с помощью которых производится их погрузка в железнодорожные вагоны и в автотранспорт.

Погрузка готового продукта в ЖДВ насыпью

Погрузка готового продукта в ЖДВ производится из приёмных бункеров.

Готовый продукт из бункера через загрузочные устройства поступает в железнодорожные вагоны, установленный на вагонных весах.

Контроль за количеством отгруженного продукта осуществляется по показаниям вагонных весов.

6.1.2.2.1.10 Конверсия нитрата кальция (CN)

Приготовление раствора карбоната аммония. В качестве абсорбирующей жидкости используется 56-60 %-ный раствор аммиачной селитры с удельной плотностью 1,3 кг/дм³.

Для полноты реакции диоксид углерода подается с избытком от 5 % до 10 % от стехиометрии. Реакция экзотермична.

На выходе из колонны должен получиться раствор карбоната аммония с соотношением NH₃:CO₂ = 0,8-0,9.

Аммиак и диоксид углерода абсорбируются циркулирующим раствором аммиачной селитры в абсорбционной колонне с образованием карбоната аммония по реакции

CO₂ + 2NH₃ + H₂O (NH₄)2СО₃ + Q

Диоксид углерода из межцеховых коммуникаций поступает через сепаратор на всас компрессора для дополнительного компримирования с последующим охлаждением на теплообменнике и влагоотделением на сепараторе.

После компрессора диоксид углерода с давлением до 0,20 МПа (2 кгс/см²) через концевой холодильник и брызгоотделитель с температурой от 35 °C до 55 °C поступает в абсорбционную башню.

Газообразный аммиак поступает в абсорбционную колонну из испарителя аммиака с давлением от 0,12 до 0,20 МПа (от 1,2 до 2,0 кгс/см²).

Для отвода тепла и полной абсорбции NH₃ и CO₂ циркулирующий раствор аммиачной селитры из абсорбционной колонны насосами подается через систему холодильников. Температура циркулирующего раствора после теплообменников (не более 50 °C) поддерживается путем изменения расхода охлаждающей оборотной воды.

С целью более полного улавливания газов верхняя часть абсорбционной колонны орошается свежим раствором аммиачной селитры, охлажденным в холодильнике до температуры 45-50 °C.

Раствор аммиачной селитры, содержащий карбонат аммония, с температурой не более 45 °C после 3-го холодильника подается в реактор конверсии.

Конверсия кальциевой селитры. Раствор нитрата кальция из напорного бака подается в реактор конверсии.

Процесс конверсии нитрата кальция в аммиачную селитру и карбонат кальция осуществляется при температуре от 55 °C до 70 °C и атмосферном давлении по реакции

Са(NО₃)₂ + (NH₄)₂СО₃ = 2NH₄NO₃ + CaСО₃ + Q

Объем реактора рассчитан на время пребывания реакционной смеси (суспензии) в реакторе до 20 мин, после чего суспензия, состоящая из AN и кристаллического карбоната кальция, перетекает в емкость для корректировки.

На размер образующихся при конверсии кристаллов СаСО₃ оказывают влияние:

- pH в реакторе конверсии;

- массовая доля P₂O₅ в плаве CN;

- массовая доля карбоната аммония в растворе АС, подаваемом в реактор;

- температура реакции.

Оптимальный размер кристаллов достигается путем проведения реакции конверсии при pH 7,9.

6.1.2.2.1.11 Фильтрация карбоната кальция (СаСО₃)

Суспензия из сосуда для корректировки питательными насосами подается на ротационные фильтры, где происходит отделение карбоната кальция (СаСО₃) от раствора аммиачной селитры.

Предусмотрена промывка осадка на фильтрах технологической водой, а также подача технологического воздуха для отдувки и лучшего съема осадка с поверхности фильтра и для регенерации фильтровальной ткани.

Осадок с фильтра с массовой долей воды от 8 % до 16 % системой ленточных конвейеров транспортируется на загрузку автотранспорта или полувагонов.

Раствор амселитры насосами подается на фильтры для удаления мелких частиц. Для промывки предусмотрена подача технологической воды и слабой азотной кислоты с массовой долей 10 %.

Раствор амселитры после фильтров поступает в сосуд для регулировки pH с мешалкой, где pH раствора от 6,0 до 8,5 регулируется подачей азотной кислоты.

Затем раствор амселитры перетекает в расходный резервуар аммиачной селитры, из которого насосом подается на верх гранбашни на орошение скрубберов.

Часть раствора из расходного резервуара аммиачной селитры насосом подается на орошение абсорбционной колонны, а остальное количество раствора амселитры подается в отделение упарки амселитры (AN).

6.1.2.2.1.12 Сушка карбоната кальция (СаСО₃)

Сушка карбоната кальция производится до массовой доли воды не более 1,5 %.

Влажный карбонат кальция конвейерами подается в сушилку, где сушится до массовой доли воды не более 1,5 % и отправляется на отгрузку.

Сушка карбоната кальция осуществляется паром с давлением от 0,49 до 0,59 МПа (от 5 до 6 кгс/см²), подаваемым во встроенную трубчатую теплообменную часть барабанной сушилки СаСО₃.

6.1.2.2.1.13 Упарка растворов аммиачной селитры (AN)

Раствор аммиачной селитры с массовой долей от 56 % до 60 % NH₄NO₃ из расходного резервуара насосом через подогреватель подается в выпарной аппарат.

Температура раствора после подогревателя (от 90 °C до 110 °C) регулируется подачей пара в подогреватель.

Упарка раствора амселитры до массовой доли от 89 % до 93 % NH₄NO₃ осуществляется в выпарном аппарате с выносным кипятильником. Технологией предусмотрена работа как одного так и совместно двух (работают параллельно) выпарных аппаратов.

Температура в выпарном аппарате раствора аммиачной селитры должна быть от 115 °C до 135 °C и регулируется подачей пара в кипятильник.

Соковый пар из выпарных аппаратов, содержащий аммиак и аммиачную селитру, поступает в брызгоуловитель, орошаемый циркулирующим раствором аммиачной селитры.

После улавливания брызг раствора и туманообразной аммиачной селитры в брызгоуловителе соковый пар конденсируется в конденсаторе.

Конденсат сокового пара из гидрозатвора перекачивается в установку очистки промывных вод для регенерирования содержащегося в нем аммиака.

Несконденсированные пары и газы поступают в струйный конденсатор через эжектор, после чего направляются на окончательную очистку в колонну.

6.1.2.2.1.14 Склад раствора амселитры

Упаренный раствор аммиачной селитры с массовой долей от 89 % до 93 % поступает из отделения упарки в склад раствора аммиачной селитры.

Предусмотрен контроль за температурой раствора в нескольких точках по высоте хранилища.

Из хранилища раствор аммиачной селитры с температурой от 115 °C до 130 °C насосами перекачивается в действующее производство аммиачной селитры АС-72 или для корректировки отношения N:P₂O₅ в нитроаммофосфате.

6.1.2.2.1.15 Очистка газовых выбросов

Схемой предусмотрена раздельная очистка отходящих газов:

- содержащих аммиак;

- содержащих фтор и окислы азота;

- содержащих пыль СаСО₃ и NH₃.

Очистка газов, содержащих аммиак. Отходящие газы из нейтрализации, конверсии CN и др., содержащие в основном аммиак, поступают на очистку в скруббер отходящих газов нейтрализатора, состоящий из двух частей.

Газы поступают в нижнюю часть скруббера с насадкой, которая орошается циркулирующим раствором аммиачной селитры, подаваемым насосом.

В циркулирующий раствор дозируется азотная кислота для поддержания pH циркулирующего раствора от 4,5 до 6,5.

Большая часть аммиака, содержащегося в отходящих газах, абсорбируется в нижней части скруббера:

NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃ + Q.

Газы из нижней части скруббера поступают в его верхнюю часть на окончательную очистку от аммиака. Верхняя часть скруббера орошается циркулирующим раствором амселитры, в который дозируется азотная кислота, также на верхнюю часть колонны подается технологическая вода для разбавления раствора. pH циркулирующего раствора контролируется и регулируется в пределах от 2 до 3,5.

Очищенные газы отсасываются вентилятором и направляются по газоходу в вытяжную трубу.

Очистка газов, содержащих фтор и окислы азота. Отходящие газы из отделения разложения апатитового концентрата и из отделения фильтрации нитрата кальция (CN), содержащие в основном окислы азота (NO_x), а также фтористые соединения, поступают в нижнюю часть тарельчатого скруббера, где промываются циркулирующей очищенной водой, поступающей из расходного резервуара очищенной промводы, для улавливания HF, SiF₄, NO_x. Хемосорбцию водой можно описать следующими уравнениями:

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO;

SiF₄ + H₂O = SiO₂ + HF;

2HF + SiF₄ = H₂SiF₆.

pH циркулирующей очищенной воды низа колонны поддерживается в пределах от 1 до 2,5. Расход циркулирующей очищенной воды на низ колонны должен быть от 400 до 500 м³/ч.

Затем газы поступают в среднюю часть скруббера, которая также орошается циркулирующей очищенной промводой. pH циркулирующей воды в средней части скруббера контролируется и регулируется в пределах от 1,5 до 3,0. Расход циркулирующей воды в средней части скруббера должен быть от 400 до 500 м³/ч.

Затем газы поступают в верхнюю часть тарельчатого скруббера. В верхней части тарельчатого скруббера газы подвергаются окончательной очистке циркулирующей водой. На верхнюю тарелку скруббера дозируется очищенная промвода с расходом от 4 до 5 т/ч.

Очищенные газы из верхней части скруббера вентилятором отходящих газов направляются в вытяжную трубу отходящих газов.

Очистка газов, содержащих пыль СаСО₃ и аммиак. Отходящие газы из сушки карбоната кальция (СаСО₃), содержащие аммиак, водяные пары и пыль СаСО₃, направляются в скруббер отходящих газов сушилки СаСО₃, состоящий из двух частей. В нижней части скруббера газ промывается циркулирующим технологическим конденсатом с целью улавливания пыли СаСО₃.

Циркуляционный конденсат охлаждается водой в холодильнике циркулирующей жидкости с целью отвода тепла конденсации водяных паров, содержащихся в газе.

В верхней части скруббера газ промывается циркулирующим раствором амселитры, в который дозируется азотная кислота для обеспечения более полного улавливания аммиака. В верхнюю часть скруббера подается также технологическая вода для разбавления циркулирующего раствора с расходом 80-120 кг/ч. В циркулирующем растворе поддерживается pH от 2,0 до 4,0.

Очищенный газ после скруббера отсасывается вентилятором отходящих газов сушилки СаСО₃ и направляется в вытяжную трубу отходящих газов.

Выхлопная труба оборудована дренажем для отвода конденсата, содержащего аммиачную селитру и пробоотборной точкой для отбора проб газа.

6.1.2.2.1.16 Очистка сточных вод

Очистка конденсата сокового пара. Технологический конденсат (конденсат сокового пара) из отделения упарки раствора амселитры, содержащий аммиак, поступает в 1-й нагреватель конденсата, где подогревается до температуры не более 75 °C за счет тепла очищенного конденсата.

Затем конденсат подается в верхнюю часть 1-й колонны отпарки конденсата на 4-ю тарелку, далее конденсат перетекает с тарелки на тарелку (всего 28 ситчатых тарелок, снабженных переливными устройствами, поддерживающими уровень конденсата на тарелках), где аммиак отгоняется из конденсата за счет тепломассообмена с ПГС барботирующего через слой конденсата на каждой тарелке. В процессе отпарки аммиака технологический конденсат, поступая с верхней части колонны в нижнюю, очищается от аммиака, ПГС, проходя через конденсат, насыщается аммиаком. После 28-й ситчатой тарелки конденсат поступает на "глухую" тарелку, откуда подается на кипятильник 1-й колонны отпарки подогреваемый паром и поступает в нижнюю кубовую часть колонны, ПГС поступает под глухую тарелку и далее в верхнюю часть колонны, проходя через ситчатые тарелки. Температура конденсата в кубовой части колонны должна быть от 130 °C до 140 °C.

Очищенный конденсат выдается в 1-й сборник отходящих жидкостей для подачи в участок нейтрализации промышленно-сточных вод.

Орошение верхней части колонны осуществляется циркулирующим конденсатом при помощи оросительных насосов 1-й колонны отпарки из сборника флегмы 1-й колонны отпарки. Аммиак и водяной пар из верхней части колонны охлаждается оборотной водой до температуры 120-130 °C в конденсаторе, где водяной пар частично конденсируется, и полученный конденсат поступает в сборник флегмы.

Из сборника флегмы технологический конденсат насосами подается на орошение верхней части колонны на первую тарелку, а аммиак вместе с несконденсированными водяными парами в состоянии ПГС, отделившись от конденсата в сборнике флегмы, направляется в нейтрализаторы.

Очистка конденсата сокового пара (технологического конденсата) со стадии упарки раствора нитроаммофоса осуществляется по аналогичной схеме.

Конденсат, содержащий аммиак и небольшое количество соединений фтора, подается во 2-й нагреватель конденсата, где подогревается до температуры не более 75 °C за счет тепла очищенного конденсата выдаваемого из кубовой части колонны.

Затем конденсат подается в верхнюю часть 2-й колонны отпарки конденсата, где аммиак отгоняется из конденсата за счет тепломассообмена с ПГС, проходящей через конденсат на ситчатых тарелках.

Конденсат, поступающий от "глухой" тарелки средней части колонны, подогревается в кипятильнике 2-й колонны отпарки конденсата и поступает в кубовую часть 2-й колонны отпарки конденсата. Температура конденсата на выходе из колонны должна быть не более 140 °C.

Аммиак и водяные пары из верхней части колонны охлаждаются оборотной водой до температуры не более 110 °C в конденсаторе, где водяной пар частично конденсируется, после чего поступает в сборник флегмы 2-й колонны отпарки.

Из сборника флегмы технологический конденсат оросительным насосом 2-й колонны отпарки подается на орошение верхней части колонны, а аммиак вместе с несконденсированными водяными парами направляется в нейтрализаторы.

Часть очищенного конденсата из кубовой части колонны применяется в качестве технологической воды.

Сборник сточных вод. Сборник сточных вод представляет собой заглубленное железобетонное хранилище с двумя отсеками для раздельного сбора технологического конденсата.

В первый отсек поступает конденсат после упарки раствора аммиачной селитры.

Во второй отсек поступает конденсат после упарки раствора нитроаммофоса.

Технологический конденсат после 1-й колонны отпарки конденсата с массовой концентрацией аммонийного азота не более 0,09 г/дм³, нитратного азота не более 0,1 г/дм³ и pH от 5 до 9 направляется на участок нейтрализации промышленно-сточных вод. При превышении данных параметров конденсат подается в сборник сточных вод, из которого насосом возвращается для использования в технологических целях или на дополнительную очистку.

Конденсат после упарки нитроаммофоса и очистки его во 2-й колонне отпарки конденсата с массовой концентрацией аммонийного азота не более 0,3 г/дм³, фтора не более 0,012 г/дм³ и pH от 5 до 9 направляется через сборник насосами на участок нейтрализации промышленно-сточных вод. При превышении данных параметров конденсат подается в сборник, откуда насосом подается для использования в технологических целях или на дополнительную очистку.

Очистка промывной воды. Проектом предусмотрена замкнутая система очистки промывной воды, применяемой для промывки оборудования, емкостей, смывки полов. После очистки вся промывная вода возвращается в процесс и используется для технологических нужд.

6.1.3 Производство NK-удобрений

Калиевую селитру производят ОХК Уралхим, Филиал "Азот" АО "ОХК "УРАЛХИМ" в городе Березники и МХК "ЕвроХим" АО "Невинномысский Азот" г. Невинномысск.

6.1.3.1 Производство нитрата калия из хлористого калия и нитрата натрия

Производство калиевой селитры состоит из следующих стадий (см. рисунок 6.15 и таблицу 6.7):

- растворение хлористого калия в растворе нитрата натрия;

- обменное разложение (конверсия);

- отделение хлористого натрия;

- первичная кристаллизация;

- вторичная кристаллизация;

- сушка калиевой селитры;

- упаковка калиевой селитры и погрузка;

- погрузка хлористого натрия;

- улавливание и конденсация паров после стадии конверсии;

- улавливание и конденсация паров после стадий кристаллизации;

- очистка запыленного воздуха.

Технологический процесс производства калиевой селитры конверсионным методом состоит из следующих стадий:

- Растворение хлористого калия в растворе нитрата натрия, фильтрация полученного раствора.

Раствор нитрата натрия с массовой концентрацией NaNO₃ не менее 280 г/дм³ поступает периодически в сборник нефильтрованного раствора, из которого центробежным насосом подается в растворитель хлористого калия.

Хлористый калий поступает в гидротранспортер, захватывается раствором нитрата натрия, подаваемым насосом, и подается в растворитель. Растворитель хлористого калия снабжен мешалкой.

Процесс растворения протекает при температуре раствора 80-90 °C, поддерживаемой подачей пара в рубашку растворителя.

Приготовленный раствор хлористого калия и нитрата натрия из растворителя хлористого калия центробежным насосом подается на фильтр-пресс для удаления механических примесей. Отфильтрованный от механических примесей и шлама раствор хлористого калия и нитрата натрия поступает в сборник фильтрованного раствора, где поддерживается температура 40-90 °C за счет подачи пара в рубашку сборника.

Предусмотрена возможность накопления раствора нитрата натрия, раствора хлористого калия и нитрата натрия в хранилищах щелоков.

- Обменное разложение (конверсия) хлористого калия и нитрата натрия в выпарном аппарате.

Исходный раствор из сборника насосом непрерывно подается в выпарной аппарат через распределительное кольцо с отверстиями, которое расположено в верхней части сепаратора выпарного аппарата. В выпарном аппарате происходит процесс конверсии и упаривания раствора с выделением в твердую фазу хлористого натрия.

Обменное разложение (конверсия) протекает по уравнению реакции:

NаNО₃ + KCl = KNO₃ + NaCl.

Фильтрованный раствор (исходный раствор) из сборника фильтрованного раствора подается центробежным насосом в верхнюю часть выпарного аппарата, в котором протекает процесс конверсии при температуре 120-138 °C и атмосферном давлении.

Исходный раствор перед поступлением в выпарной аппарат смешивается с маточным раствором, который подается центробежным насосом из сборника маточного раствора.

Выпарной аппарат представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат переменного сечения, в средней части которого имеется отстойная камера, служащая для вывода осветленного маточного раствора. Центральная труба в нижней части выполнена в виде струйного насоса. Выпарной аппарат имеет два контура циркуляции: внешний и внутренний. Внешний контур циркуляции обеспечивается принудительной подачей раствора центробежным насосом из отстойной зоны выпарного аппарата через трубное пространство выносной греющей камеры в центральную трубу выпарного аппарата. Кинетическая энергия струи в центральной трубе аппарата преобразуется в статический напор, обеспечивающий циркуляцию суспензии по замкнутому контуру внутри аппарата.

Раствор в выносной греющей камере нагревается до температуры 130-160 °C за счет подачи пара в межтрубное пространство греющей камеры. Уравнительный сосуд предназначен для обеспечения полной конденсации пара в выносной греющей камере.

Упаренный раствор (суспензия) с температурой 115-135 °C выводится из нижней части сепаратора выпарного аппарата в сборник упаренного раствора, в котором поддерживается температура 100-20 °C подачей пара в рубашку сборника.

Соковый пар, образующийся при испарении раствора в сепараторе выпарного аппарата, поступает в центробежную ловушку, предназначенную для улавливания капель раствора, уносимых с соковым паром. Капли раствора отделяются и стекают в сборник упаренного раствора, а соковый пар поступает в поверхностные конденсаторы. Очищенные газы выбрасываются через общий воздушник в атмосферу. Конденсат сокового пара после поверхностного конденсатора собирается в сборнике конденсата сокового пара, откуда центробежным насосом подается на собственные нужды производства.

- Отделение выпавшего в осадок хлористого натрия от раствора калиевой селитры.

Для отделения выпавшего в осадок хлорида натрия суспензия, выходящая из нижней части сборника упаренного раствора, поступает на центрифуги.

Центрифуга представляет собой фильтрующую горизонтальную машину периодического действия с ножевым срезом осадка. На стадии загрузки и центрифугирования маточный раствор самотеком поступает в сборник упаренного раствора, в котором поддерживается температура 95-110 °C подачей пара в рубашку сборника. На стадии промывки кристаллы, отложенные на ситах центрифуг, промываются паровым конденсатом или конденсатом сокового пара. Промывные воды самотеком поступают в сборник маточного раствора, в котором поддерживается температура 70-100 °C.

На стадии выгрузки (среза) осадка кристаллы хлористого натрия после центрифуг транспортируются винтовыми реверсивными питателями в бункеры хлористого натрия, из которых транспортируются ленточными конвейерами в автотранспорт потребителя.

На стадии регенерации промывной раствор после промывки сит центрифуг самотеком поступает в сборник раствора хлористого натрия, в котором разбавляется конденсатом сокового пара до массовой концентрации солей хлористого натрия не более 9,0 %, калиевой селитры не более 0,6 % и центробежным насосом откачивается в промливневую канализацию.

- Первичная кристаллизация калиевой селитры из раствора, растворение (распарка) кристаллов калиевой селитры.

Маточный раствор калиевой селитры из сборника упаренного раствора центробежным насосом подается в кристаллизатор первой ступени. Кристаллизатор по своей конструкции и принципу работы аналогичен выпарному аппарату, только без греющей камеры. Циркуляция раствора в кристаллизаторе первой ступени осуществляется циркуляционным насосом по замкнутой схеме: сепаратор кристаллизатора - циркуляционный насос - центральная труба - сепаратор кристаллизатора. В кристаллизаторе раствор охлаждается до температуры 48-70 °C за счет самоиспарения под разрежением 0,087-0,090 МПа с образованием первичных кристаллов калиевой селитры.

Суспензия калиевой селитры выводится из нижней части сепаратора кристаллизатора первой ступени в отстойники, откуда самотеком поступает на центрифуги, где происходит отделение кристаллов от маточного раствора.

Маточный раствор калиевой селитры после центрифуги самотеком поступает в сборник маточного раствора. Кристаллы калиевой селитры после центрифуги поступают в распарник, в который подается промывной раствор калиевой селитры из сборника промывного раствора центробежным насосом для растворения кристаллов калиевой селитры. В распарнике поддерживается температура раствора 95-115 °C подачей острого пара.

При наработке калиевой селитры, обработанной раствором антислеживающей добавки, вместо промывного раствора используется конденсат сокового пара.

Раствор калиевой селитры из верхней части распарника самотеком поступает в сборник раствора калиевой селитры, в котором поддерживается температура 95-115 °C подачей пара в рубашку сборника.

Соковый пар после кристаллизатора первой ступени поступает в поверхностный конденсатор. Несконденсировавшиеся пары и очищенные отходящие газы последовательно проходят через эжектор, конденсатор, вакуум-насос и выбрасываются в атмосферу. Конденсат сокового пара собирается в сборники конденсата сокового пара.

- Вторичная кристаллизация калиевой селитры из раствора, промывка кристаллов на центрифуге.

Раствор калиевой селитры из сборника раствора калиевой селитры центробежным насосом непрерывно подается в кристаллизатор второй ступени. Кристаллизатор второй ступени представляет собой аппарат, снабженный двумя внутренними отстойными зонами и центральной циркуляционной трубой. Осветленная суспензия, содержащая мелкие кристаллы, выйдя из отстойных камер, через переливные сосуды поступает на всас центробежного насоса, смешивается с исходным раствором калиевой селитры и подается в сепаратор кристаллизатора второй ступени, в котором за счет самоиспарения под разрежением 0,087-0,095 МПа охлаждается до температуры 45-64 °C и перенасыщается по калиевой селитре.

Соковый пар после кристаллизатора второй ступени поступает в поверхностный конденсатор. Несконденсировавшиеся пары и очищенные отходящие газы последовательно проходят через эжектор, конденсатор, вакуум-насос и выбрасываются в атмосферу. Конденсат сокового пара собирается в сборники конденсата сокового пара.

Часть потока суспензии из нижней части кристаллизатора второй ступени поступает на центрифугу для отделения кристаллов калиевой селитры. В центрифуге происходит выделение кристаллов калиевой селитры из суспензии. Кристаллы калиевой селитры промываются паровым конденсатом. Отфугованная и промытая калиевая селитра из центрифуги винтовыми питателями подается в сушилку КС.

Вторичный маточный раствор после центрифуги самотеком поступает в сборник маточного раствора, в котором поддерживается температура раствора 50-90 °C подачей пара в рубашку сборника. Из сборника маточного раствора вторичный маточный раствор центробежным насосом подается на переработку в кристаллизатор второй ступени и в кристаллизатор первой ступени.

- Сушка калиевой селитры.

Сушка калиевой селитры осуществляется в сушилке КС. Сушилка КС представляет собой аппарат, разделенный перегородкой на две камеры, днище выполнено из шпальтовой сетки.

Кристаллическая калиевая селитра винтовыми питателями подается через шлюзовый питатель во входную камеру сушилки КС. Высушенная калиевая селитра выгружается через нижний шлюзовый питатель сушилки КС и ленточными конвейерами, ковшовыми ленточными элеваторами транспортируется на упаковку и погрузку в ж/д-вагоны, автотранспорт или на склад.

Сушильным агентом в сушилке КС служит воздух. Воздух, засасываемый из атмосферы, центробежными вентиляторами подается в трубное пространство подогревателя воздуха, после которого поступает в сушилку КС. Воздух нагревается до температуры 120-190 °C подачей в межтрубное пространство подогревателя воздуха пара с давлением 1,1-1,2 МПа. В трубопроводе перегретого пара в подогреватель воздуха поддерживается температура 220-240 °C.

- Очистка отработанного воздуха, выбрасываемого в атмосферу.

Запыленный воздух после сушилки КС проходит последовательно пылеуловитель встречно закрученных потоков (ВЗП), промыватель и вентиляторами выбрасывается в атмосферу с массовой концентрацией калиевой селитры не более 20 мг/м³. Пыль калиевой селитры, осажденная в пылеуловителе ВЗП, подается шлюзовым питателем на ленточный конвейер.

Промыватель представляет собой вертикальную колонну с тремя ситчатыми и одной отбойной тарелками. Очистка производится за счет противоточного взаимодействия запыленного воздуха и орошающей жидкости. В качестве орошающей жидкости используется конденсат сокового пара, циркулирующий в системе. По мере насыщения промывного раствора калиевой селитрой до удельного веса 1,10-1,15 г/см³ центробежным насосом промывной раствор выводится в распарник. При наработке калиевой селитры с антислеживающей добавкой промывной раствор сбрасывается в промливневую канализацию.

Пыль из поточно-транспортной системы и отделения упаковки вентиляторами засасывается в виброциклоны. Очищенный в виброциклонах воздух с массовой концентрацией калиевой селитры не более 20 мг/м³ выбрасывается в атмосферу. Пыль калиевой селитры по мере накопления в нижней части виброциклонов под действием силы тяжести выводится на ленточный конвейер и далее транспортируется в бункер калиевой селитры.

- Вспомогательные стадии.

а) Использование конденсата.

Паровой конденсат из выносной греющей камеры выпарного аппарата поступает в уравнительный сосуд. Из уравнительного сосуда паровой конденсат поступает в расширитель парового конденсата, в который также поступает паровой конденсат после подогревателя. Из расширителя паровой конденсат самотеком поступает в сборник парового конденсата. Из сборника паровой конденсат центробежным насосом подается: для промывки на центрифуги; для приготовления содового раствора; для промывки выпарных аппаратов, кристаллизатора первой ступени, кристаллизатора второй ступени при плановых остановках; центробежными насосами подается на РОУ. Вторичный пар, образующийся в результате вскипания в расширителе парового конденсата, направляется в поверхностный конденсатор, где конденсируется и самотеком поступает в сборник парового конденсата. Очищенные газы из поверхностного конденсатора через свечу выбрасываются в атмосферу. При загрязнении паровой конденсат направляется в сборник конденсата сокового пара.

б) Обработка калиевой селитры раствором кондиционирующей добавки. Грохочение и дробление надситовой фракции калиевой селитры.

Для выпуска калиевой селитры марки А для нужд электровакуумной промышленности и марки СХ для сельского хозяйства в производстве предусмотрены установка приготовления раствора кондиционирующей добавки для обработки калиевой селитры и установка грохочения и дробления надситовой фракции калиевой селитры. В качестве кондиционирующих добавок используются растворы сульфонола, галорила или PETRO AG.

Рисунок 6.15 - Производство калиевой селитры конверсионным способом

6.1.3.2 Производство нитрата калия конверсией хлорида калия нитратом аммония

Производство нитрата калия по данной технологии организовано на АО "Невинномысский Азот" г. Невинномысск.

Для производства нитрата калия используется концентрированный раствор аммиачной селитры и кристаллический хлорид калия. На первом этапе хлорид калия растворяется в горячей воде Полученный раствор хлорида калия перекачивается в резервуар смеситель, где он смешивается с маточным раствором хлорида аммония, поступающим с узла сепарации хлорида аммония. В резервуаре смесителе между нитратом аммония и хлоридом калия происходит обменная обратимая реакция с образованием нитрата калия и хлорида аммония.

Из резервуара смесителя раствор направляется на узел кристаллизации нитрата калия. Узел кристаллизации состоит из трех аппаратов: одного расширителя и двух кристаллизаторов. В кристаллизаторах происходит испарение воды из раствора кристаллов нитрата калия. Затем полученная суспензия направляется на узел сепарации нитрата калия.

На узле сепарации раствор поступает в сгуститель, где происходит концентрирование кристаллов нитрата калия. Затем концентрированный кристаллический шлам, с содержанием твердого вещества около 40 %, подается в центрифугу для разделения. Отделенный маточный раствор перетекает в резервуар маточного раствора, а кристаллический осадок направляется на узел промывки.

В промывочном резервуаре кристаллы смешиваются с маточным раствором, поступающим из процесса рекристаллизации. Далее раствор поступает на узел сепарации, где происходит разделение маточного раствора и кристаллического нитрата калия. После промывки чистота нитрата калия составит около 97 %.

Полученные кристаллы транспортируются в емкость для растворения и далее полученный раствор направляется на узел рекристаллизации. Узел рекристаллизации состоит из 4-х кристаллизаторов. Принцип работы кристаллизаторов такой же, как и у кристаллизаторов основного производства. На установке рекристаллизации происходит испарение воды, полученный концентрированный раствор направляется на узел сепарации.

После отделения кристаллов на центрифуге от маточного раствора нитрат калия с влагосодержанием 3,0-3,5 % транспортируется сушильно-охладительный аппарат. После стадии сушки нитрат калия технического качества направляется на упаковку.

Маточный раствор, получающийся после отделения кристаллического нитрата калия, содержащий нитрат калия и хлорид аммония, смешивается с раствором нитрата аммония в резервуаре-смесителе. Далее раствор, из резервуара смесителя поступает на узел выпарки. После двухступенчатого испарения, концентрированный раствор с температурой 120 °С перекачивается на установку кристаллизации хлорида аммония.

Узел кристаллизации хлорида аммония состоит из одного расширителя и двух кристаллизаторов. В кристаллизаторах происходит испарение воды из раствора с получением кристаллов хлорида аммония. Затем полученная суспензия направляется на узел сепарации хлорида аммония. Маточный раствор после отделения кристаллов хлорида аммония направляется в резервуар смеситель на смешение с раствором хлористого калия.

После узла сепарации кристаллический хлорид аммония с влагосодержанием 3,0-3,5 % транспортируется на узел сушки и охлаждения. Далее хлорид аммония поступает на установку компактирования (гранулирования). Пройдя стадию компактирования хлорид аммония упаковывается в мешки типа биг-бэг и отгружается на склад или потребителю.

Рисунок 6.16 - Схема производства нитрата калия из хлорида калия и нитрата аммония

Таблица 6.7 - Описание процесса производства нитрата калия из нитрата натрия и хлорида калия

N подпроцесса	Входной поток	Подпроцесс, этап процесса	Выходной поток	Основное оборудование	Эмиссии (наименование)
1.1	Раствор нитрата натрия, Кристаллический хлорид натрия	Растворение хлористого калия в растворе нитрата натрия	Исходный раствор конверсии, глинистый шлам	Емкостное оборудование, погрузочная машина, фильтр-пресс, насосы	Глинистый шлам
1.2	Исходный раствор конверсии, маточный раствор	Обменное разложение (конверсия)	Суспензия, соковый пар	Выпарные аппараты, емкостное оборудование, насосы
1.3	Суспензия	Отделение хлористого натрия	Раствор калиевой селитры, кристаллы хлористого натрия, маточный раствор	Центрифуги, емкостное оборудование
1.4	Раствор калиевой селитры, маточный раствор	Первичная кристаллизация	Раствор калиевой селитры, соковый пар, маточный раствор	Кристаллизатор, емкостное оборудование, центрифуги, насосы
1.5	Раствор калиевой селитры, маточный раствор	Вторичная кристаллизация	Кристаллы калиевой селитры, соковый пар маточный раствор	Кристаллизатор, емкостное оборудование, центрифуги, насосы
1.6	Кристаллы калиевой селитры, воздух	Сушка калиевой селитры	Кристаллы калиевой селитры, запыленный воздух	Сушилка КС, транспортеры, элеватор
1.7	Кристаллы калиевой селитры	Упаковка калиевой селитры и погрузка	Готовая продукция (упакованная)	Фасовочная линия
1.8	Кристаллы хлористого натрия	Погрузка хлористого натрия	Готовая продукция	Бункер, транспортеры
1.9	Соковый пар	Улавливание и конденсация паров после стадии конверсии	Очищенные газы, конденсат	Центробежная ловушка, конденсаторы
1.10	Соковый пар	Улавливание и конденсация паров после стадий кристаллизации	Очищенные газы, конденсат	Конденсаторы, пароэжекционный насос
1.11	Запыленный воздух, конденсат	Очистка запыленного воздуха	Очищенный воздух, конденсат, пыль калиевой селитры	Пылеуловитель ВЗП, промывная колонна, насосы, емкостное оборудование, виброциклоны, вентиляторы

Таблица 6.8 - Описание процесса производства нитрата калия из нитрата аммония и хлористого калия

N подпроцесса	Входной поток	Подпроцесс, этап процесса	Выходной поток	Основное оборудование	Эмиссии (наименование)
1	Хлористый калий, раствор нитрата аммония	Прием сырья, хранение, дозирование	Хлористый калий, раствор нитрата аммония	Емкостное оборудование, бункеры, дозаторы
2	Хлористый калий	Растворение хлористого калия	Раствор хлористого калия	Емкостное оборудование
3	Раствор хлористого калия, раствор хлорида аммония и нитрата аммония	Смешение раствора хлористого калия с маточным раствором хлорида аммония и нитратом аммония	Раствор калиевой селитры и хлорида аммония	Резервуар - смеситель
4	Раствор калиевой селитры и хлорида аммония	Кристаллизация	Кристаллы нитрата калия в маточном растворе хлорида аммония	Расширитель, кристаллизатор
5.1	Кристаллы нитрата калия в маточном растворе хлорида аммония	Отделение кристаллов нитрата калия	Кристаллы калиевой селитры, маточный раствор хлорида аммония	Центрифуга
5.2	Маточный раствор хлорида аммония, раствор нитрата аммония	Смешение маточного раствора с нитратом аммония	Раствор хлорида аммония и нитрата аммония	Смеситель
5.3	Раствор хлорида аммония и нитрата аммония	Выпарка	Раствор хлорида аммония и нитрата аммония, кристаллы хлорида аммония	Выпарная установка
5.4.	Раствор хлорида аммония и нитрата аммония, кристаллы хлорида аммония	Кристаллизация хлористого аммония	Раствор хлорида аммония и нитрата аммония, кристаллы хлорида аммония	Кристаллизатор
5.5.	Раствор хлорида аммония и нитрата аммония, кристаллы хлорида аммония	Отделение кристаллического хлористого аммония	Кристаллы хлорида аммония, маточный раствор, содержащий хлорид аммония и нитрата аммония	Центрифуга
5.6.	Влажные кристаллы хлорида аммония	Сушка хлорида аммония	Сухой кристаллический сульфат аммония	Сушилка	Пыль хлорида аммония
6.1	Кристаллы калиевой селитры	Промывка калиевой селитры	Суспензия кристаллов калиевой селитры	Емкостное оборудование
6.2.	Суспензия кристаллов калиевой селитры	Кристаллизация	Суспензия кристаллов калиевой селитры	Кристаллизаторы
7	Суспензия кристаллов калиевой селитры	Сгущение	Суспензия кристаллов калиевой селитры	Сгуститель
8	Суспензия кристаллов калиевой селитры	Отделение кристаллов нитрата калия	Влажные кристаллы калиевой селитры	Центрифуга
9	Влажные кристаллы калиевой селитры	Сушка	Сухая кристаллическая калиевая селитра	Сушильный аппарат	Пыль нитрата калия
10	Сухая кристаллическая калиевая селитра	Фасовка	Фасованный продукт	Оборудование фасовки

6.1.4 Производство сульфата калия

Сульфат калия производит Волховский филиал АО "Апатит".

Для производства сульфата калия (см. рисунок 6.17) используются следующие компоненты:

- углекислая калийная соль - K₂CO₃ (поташ);

- серная кислота;

- экстракционная фосфорная кислота.

Поташ прибывает на предприятие в полувагонах и разгружается на склад сырья. На складе сырья готовится суспензия поташа в воде и перекачивается в приемный бак поташного раствора.

Серная кислота поступает в железнодорожных цистернах и системой разгрузки откачивается в приемный сборник.

Процесс нейтрализации осуществляется в реакторе-нейтрализаторе, в который подаются поташный раствор и серная кислота. Для ускорения реакции между компонентами осуществляется перемешивание реакционной массы при помощи мешалки и циркуляционного насоса. В ходе смешения компонентов в реакторе происходит реакция нейтрализации карбоната калия серной кислотой с образованием пульпы сульфата калия и углекислого газа.

Выделяющийся в ходе реакции газ с парами воды удаляется в атмосферу после очистки в пенном абсорбере, в котором улавливаются и нейтрализуются брызги серной кислоты.

Пульпа из реактора-нейтрализатора направляется в емкость, из которой перекачивается в отделение сушки, где при подаче пульпы в БГС происходит грануляция и сушка продукта.

Сушка осуществляется горячими топочными газами, полученными при сжигании природного газа.

Высушенный продукт выходит из СБ и подается элеватором на двухситный грохот для рассева. Крупный продукт с верхнего сита направляется в дробилку и после дробления снова поступает на рассев. Мелкий продукт с грохота направляется в бункер затарки в мягкие контейнеры типа биг-бэг.

Средняя фракция с грохота проходит дополнительный рассев. Готовый продукт затаривается в полимерные контейнеры типа биг-бэг. Контейнеры перемещаются на склад готовой продукции и отгружаются потребителю.

Газ от аппарата БГС проходит предварительную очистку от пыли в циклоне и далее поступает в систему мокрой очистки, состоящую из аппарата "Вентури" с брызгоуловителем и баком оборотной пульпы. Пыль из циклона направляется в бункер мелкой фракции.

Очищенные от пыли газы выбрасываются в атмосферу через выхлопную трубу.

Порошковый продукт, выходящий из БГС, поступает на рассев. После дробления крупных кусков и пересева мелкий продукт затаривается в мягкие контейнеры и вывозится на склад.

Работа мокрой газоочистки аналогична работе при получении гранулированного продукта.

Рисунок 6.1713 - Производство сульфата калия

Таблица 6.9 - Описание процесса получения сульфата калия

N подпроцесса	Вход	Подпроцесс	Выход	Основное оборудование	Эмиссии (наименование)
1.1	K₂CO₃, H₂SO₄ H₃PO₄ H₂O	Прием сырья и хранение сырья	K₂CO₃, H₂SO₄ H₃PO₄ H₂O	Емкости с перемешивающими устройствами, грейферный кран
1.2	H₂SO₄ K₂CO₃, H₃PO₄	Нейтрализация	K₂SO₄-пульпа	Реактор-нейтрализатор, баки пульпы (2 шт.)	Пары кислоты, брызги
1.3	K₂SO₄-пульпа	Грануляция, сушка	K₂SO₄-удобрение	Горелка с топкой, вентилятор, БГС
1.4	K₂SO₄-удобрение	Рассев, дробление	K₂SO₄-удобрение	Грохот, дробилка
1.5	K₂SO₄-удобрение	Кондиционирование	K₂SO₄-удобрение	Сборник кондиционирующей смеси
1.6	K₂SO₄-удобрение	Хранение и отгрузка готового продукта	K₂SO₄-удобрение	Бункер готового продукта, фасовочная машина
1.7	Кислые газы, брызги кислоты	Очистка отходящих газов от стадии нейтрализации	Очищенный воздух	Пенный абсорбер, вентилятор	Кислые газы, брызги кислоты
1.8	Пыль готового продукта, влага, дымовые газы	Очистка отходящих газов от стадии грануляции и сушки	Очищенный воздух	Циклон, труба "Вентури", брызгоуловитель, бак мокрой газоочистки, хвостовой вентилятор (2 шт.)

6.1.5 Производство сульфата аммония

6.1.5.1 Производство сульфата аммония из сульфатных щелоков - отходов от производства капролактама

Сульфат аммония по данной технологической схеме производят Кемеровское АО "Азот"; ПАО "КуйбышевАзот", ОХК "Щекиноазот".

Исходным сырьем для производства кристаллического сульфата аммония является раствор, получающийся в процессе производства капролактама на стадиях оксимирования и экстракции, с содержанием 35 % 42 % сульфата аммония.

Технологический процесс включает следующие основные стадии:

1) Получение рабочего раствора путем смешения маточного раствора с исходным раствором сульфата аммония.

2) Выпаривание раствора сульфата аммония (под атмосферным или избыточным давлением) в предварительных испарителях.

3) Выпаривание и кристаллизация сульфата аммония под вакуумом в испарителях-кристаллизаторах.

4) Очистка сокового пара.

5) Отделение кристаллов сульфатов аммония от маточного раствора на центрифугах.

6) Сушка кристаллов сульфата аммония в сушилках КС и подача готового продукта на склад.

Блок-схема основных потоков представлена на рисунке 6.18. В таблице 6.10 приведено описание процесса получения сульфата аммония.

Рисунок 6.18 - Блок-схема получения кристаллического сульфата аммония из сульфатных щелоков, отходов производства капролактама

Таблица 6.10 - Описание процесса получения сульфата аммония

N подпроцесса	Вход	Подпроцесс	Выход	Основное оборудование	Эмиссии (наименование)
1.1	Раствор сульфата аммония	Прием и хранение сырья	Раствор сульфата аммония	Емкости	-
1.2	Раствор сульфат аммония	Выпаривание	Насыщенный раствор сульфата аммония	Испаритель	NH₃
1.3	Насыщенный раствор сульфата аммония	Выпаривание	Суспензия кристаллов сульфата аммония в насыщенном растворе сульфата аммония	Испаритель-кристаллизатор
1.4	Суспензия кристаллов сульфата аммония в насыщенном растворе сульфата аммония	Отделение кристаллов сульфата аммония от маточного раствора	Сульфат аммония кристаллический влажный	Центрифуги	NH₃
1.5	Сульфат аммония кристаллический влажный	Сушка кристаллов	Сульфат аммония кристаллический	Сушилка	NH₃
1.6	Сульфат аммония кристаллический	Хранение готового продукта	Сульфат аммония кристаллический
1.7	Сульфат аммония кристаллический	Отгрузка готового продукта	Сульфат аммония кристаллический

Рабочий раствор готовится путем смешения "свежего" раствора сульфата аммония и циркулирующего маточного раствора, поступающего со стадии центрифугирования. Для нейтрализации свободной серной кислоты в рабочем растворе сульфата аммония и снижения содержания свободной кислоты в готовом продукте ниже 0,05 %, используется аммиачная вода.

Рабочий раствор перед поступлением на стадию выпаривания и кристаллизации нагревается в подогревателе до температуры не выше 90 °C конденсатом пара.

Подогретый раствор с содержанием 35 % 42 % сульфата аммония из напорной емкости поступает самотеком в предварительные испарители, состоящие из выносных подогревателей и испарителей.

Выпаривание раствора сульфата аммония производится в испарителях под избыточным давлением соковых паров. Циркуляция раствора сульфата аммония осуществляется за счет разности температур раствора в верхней и нижней части аппарата. В выносных подогревателях происходит нагрев рабочего раствора паром, подаваемым в межтрубное пространство, с температурой не более 125 °C.

Образующийся в процессе испарения соковый пар поступает на очистку от капель раствора и паров аммиака в скрубберы, а затем в межтрубную часть в качестве теплоносителя испарителей кристаллизаторов. В результате испарения воды содержание сульфата аммония повышается до 50 % 51,5 % и достигается состояние насыщения.

Выпаривание и кристаллизация сульфата аммония под вакуумом производится в испарителях-кристаллизаторах.

Насыщенный раствор с содержанием сульфата аммония 50 % 51,5 % и температурой не более 125 °C из предварительного испарителя самотеком поступает в нижнюю часть испарителей-кристаллизаторов. Вакуум в системе испарителей-кристаллизаторов создается за счет конденсации соковых паров в кожухотрубных конденсаторах и отсоса несконденсировавшихся паров и газов с помощью водокольцевых вакуум-насосов.

Выпаривание и кристаллизация сульфата аммония под вакуумом имеет следующие преимущества:

- имеется возможность использовать тепло сокового пара после предварительного испарителя;

- достигается уменьшение количества растворенного сульфата аммония в маточном растворе за счет снижения температуры процесса.

Испаритель-кристаллизатор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат со встроенным трубчатым подогревателем, имеющим центральную циркуляционную трубу. Нагрев раствора в подогревателе до температуры 55 °C 85 °C происходит за счет утилизации тепла соковых паров, поступающих с I ступени выпаривания.

В результате нагрева раствора в подогревателе происходит циркуляция раствора снизу аппарата вверх по трубам в испарительную часть аппарата, где часть воды из раствора испаряется, а образовавшийся пересыщенный раствор по центральной трубе возвращается в нижнюю часть аппарата, являющуюся основной зоной роста кристаллов. Крупные кристаллы осаждаются в нижней конусной части испарителей-кристаллизаторов и по наклонному трубопроводу выводятся в барометрические кристаллоприемники с мешалками. Образовавшийся в результате выпаривания раствора сульфата аммония в испарителях-кристаллизаторах соковый пар поступает на очистку от капель раствора сульфата аммония и паров аммиака в скруббер.

Суспензия с общим содержанием кристаллов сульфата аммония 50 % 55 % объемных из испарителя-кристаллизатора через барометрический спуск поступает в кристаллоприемник и далее на стадию фугования. Отделение кристаллов от маточного раствора производится на горизонтальных фильтрующих центрифугах с пульсирующей выгрузкой осадка.

Кристаллы сульфата аммония после центрифуг с содержанием влаги не более 1,5 % подаются на сушку в сушилку КС. Отделенный от кристаллов маточный раствор после центрифуг поступает в сборник рабочего раствора, где перемешивается со свежим раствором сульфата аммония и снова возвращается в цикл выпаривания и кристаллизации сульфата аммония.

Сушка кристаллов сульфата аммония производится топочными газами с температурой не выше 190 °C. Топочные газы образуются в результате смешивания продуктов сгорания природного газа в камере горения с избытком воздуха. Сушка кристаллов сульфата аммония может также осуществляться горячим воздухом, подогретым в калорифере за счет тепловой энергии водяного пара до температуры не более 145 °C.

Для охлаждения кристаллов сульфата аммония перед подачей его на склад в сушилках предусмотрена зона охлаждения, куда подается воздух.

Отработанные топочные газы после сушилки проходят очистку от унесенного сульфата аммония в двухступенчатой пылеулавливающей установке. Первой ступенью является циклонная батарея. Вторая ступень состоит из центробежного вентилятора мокрой очистки и циклонного отделения мокрой очистки.

6.1.5.2 Производство гранулированного сульфата аммония из кристаллического методом компактирования

Сульфат аммония по данной технологической схеме производит ООО "СП "Граниферт", ПАО "КуйбышевАзот".

Исходным сырьем для производства гранулированного сульфата аммония является кристаллический продукт, получающийся при переработке сульфатных щелоков, отходов производства капролактама.

Технологический процесс включает следующие основные стадии:

1) Прием исходного сырья - кристаллического сульфата аммония и антислеживающего реагента.

2) Дробление кристаллического продукта в молотковой мельнице.

3) Гомогенизация и смачивание дробленого сульфата аммония водой в смесителе.

4) Получение плитки сульфата аммония в компакторе - двухвалковом прессе.

5) Дробление плиток сульфата аммония в молотковой мельнице.

6) Классификация дробленого сульфата аммония на 3 фракции: более 5 мм, от 2 до 5 мм (товарная фракция) и менее 2 мм.

7) Скругление острых краев частиц товарной фракции в абразивном барабане.

8) Контрольная классификация на 2 фракции: более 2 мм (товарная) и менее 2 мм.

9) Кондиционирование гранул в барабане антислеживающим реагентом.

10) Фасовка готовой продукции.

11) Очистка газов от пыли.

Блок-схема основных потоков представлена на рисунке 6.19.

Рисунок 6.19 - Схема получения гранулированного сульфата аммония методом компактирования

Кристаллический сульфат аммония предварительно очищается от железосодержащих инородных тел с помощью магнитного сепаратора, затем подается на ленточный весовой дозатор. Дозированный кристаллический продукт далее подается на измельчение в молотковую мельницу откуда дробленый продукт поступает в смеситель для гомогенизации и смачивания продукта водой для улучшения свойств компактирования.

Из смесителя сырье поступает в валковый пресс. Двух валковый пресс (компактор) предназначен для получения плитки сульфата аммония. Валковый пресс состоит из двух вращающихся валков: один жестко зафиксирован, второй - плавающий, который может перемещаться. Плавающий вал прижимается к фиксированному с помощью гидравлических цилиндров, работающих от гидропривода. Для обеспечения стабильного функционирования производства, валковый пресс получает избыточное количество материала, регулируемое задвижкой.

Спрессованный в плитку сульфат аммония из пресса поступает на стадию первичного дробления в молотковую мельницу где измельчается до фракции менее 30 мм. Дробленый сульфат аммония направляется на стадию классификации в вибрационный двухситный грохот. В процессе грохочения материал делится на 3 фракции: более 5 мм, от 2 до 5 мм и менее 2 мм. Крупная фракция с размером более 5 мм (верхний продукт грохота) направляется на измельчение в молотковую дробилку откуда подается на смешение с дробленым продуктом после валкового пресса и снова направляется на стадию классификации.

Мелкие частицы менее 2 мм (нижний продукт грохота) направляются в смеситель для гомогенизации и смачивания водой.

Гранулят размером 2-5 мм (средний продукт грохота) направляется в абразивный барабан для скругления острых краев частиц после дробления (полировка). Далее продукт поступает в грохот готовой продукции где происходит сортировка сырья на 2 фракции. Первая фракция с размером гранул менее 2 мм направляется в голову процесса. Вторая фракция с размером зерна более 2 мм подается в барабан для обработки антислеживающим реагентом, предотвращающим слеживание продукта во время транспортировки и хранения. В качестве антислеживающего реагента используется жидкость, состоящая из смеси масел и поверхностно-активных веществ. Для лучшего распределения и нанесения на большую площадь антислеживатель подается в барабан через пневмофорсунку. Гранулированный сульфат аммония направляется на фасовку в биг-бэги. Упакованные биг-бэги отгружаются в автотранспорт или железнодорожные вагоны.

Установка компактирования оборудована системой обеспыливания для сбора образующейся в результате обработки пыли. Система аспирации (фильтрации) воздуха от пыли сульфата аммония используется для уменьшения производственных расходов, а также для снижения уровня выбросов в атмосферу. Система состоит из пылеулавливающей камеры и вентилятора отработанного воздуха. Весь мелкий материал, образующийся в процессе гранулирования и собранный в пылеулавливающей камере возвращается в технологический процесс.

ГАРАНТ:

Нумерация пунктов приводится в соответствии с источником

6.1.5.1 Производство кристаллического сульфата аммония методом реакционной кристаллизации.

Сульфат аммония по данной технологической схеме производит АО "Апатит" г. Череповец. Проектная производительность по готовому продукту - 37,5 т/ч, 300 тыс. т в год.

Производство кристаллического сульфата аммония осуществляется путем нейтрализации серной кислоты газообразным аммиаком и кристаллизации сульфата аммония из получаемого раствора в вакуумном кристаллизаторе.

Технологический процесс производства кристаллического сульфата аммония состоит из следующих стадий:

1. Испарение жидкого аммиака

2. Нейтрализация серной кислоты газообразным аммиаком и кристаллизация сульфата аммония в вакуумном кристаллизаторе

3. Отделение кристаллов сульфата аммония в гидроциклоне и на центрифуге

4. Сушка кристаллов нагретым воздухом в аппарате "кипящего" слоя (КС)

5. Охлаждение кристаллов в аппарате КС

6. Очистка отходящих газов в циклонах и скруббере.

7. Передача продукта на склад

Жидкий аммиак со склада подаётся в испаритель аммиака. Испаритель аммиака является аппаратом с естественной циркуляцией, состоящим из двух параллельно работающих теплообменников, испарителя аммиака и расширительного сосуда. Жидкий аммиак испаряется в результате теплообмена с водно-гликолевым раствором.

Газообразный аммиак после испарителя и концентрированная серная кислота и подаются на линию внешней рециркуляции вакуум-кристаллизатора, где происходит реакция:

2NH₃ + H2SO₄ (NH₄)₂SO₄ + 1180 кДж/моль,

2NH₄OH + H₂SO₄ (NH₄)₂SO₄ + 2H₂O + 798,24 кДж/моль.

Ввод серной кислоты и газообразного аммиака осуществляется во внешний контур кристаллизатора, циркуляционный насос осуществляет циркуляцию полученного раствора обратно в нижнюю часть кристаллизатора.

С помощью внутреннего циркуляционного насоса раствор полученного сульфата аммония смешивается с большим внутренним циркуляционным потоком. Конструкция и габариты кристаллизатора определяют формирование крупных однородных кристаллов.

Избыточное тепло отводится из кристаллизатора как тепло испарения воды.

Образующийся в кристаллизаторе пар конденсируется в поверхностном конденсаторе охлаждающей водой. Неконденсируемые инертные газы и дополнительный воздух удаляются с помощью пароэжекторных насосов. Смесь сжатого воздуха и расширенного пара поступает на очистку в орошаемый скруббер.

Пульпа сульфата аммония из кристаллизатора предварительно концентрируется в гидроциклоне и далее подается в центрифугу, где кристаллы отделяются от маточного раствора.

Маточный раствор с гидроциклона и центрифуги поступает в емкость для растворения, куда также поступает технологический конденсат, абсорбционная жидкость и пыль с циклонов. Полученный раствор направляется обратно в кристаллизатор.

Влажный кристаллический продукт подается из центрифуги в "сушилку кипящего" слоя (КС), где кристаллы сульфата аммония просушиваются потоком нагретого воздуха. Воздух подается либо из атмосферы, либо циркулирует от вытяжки холодильника кипящего слоя. Поток воздуха нагревается в калорифере паром до требуемого значения температуры на входе в сушилку.

После сушилки выхлопные газы проходят через циклон сушилки и скруббер. Уловленные в циклоне кристаллы сульфата аммония подаются на растворение в сборник маточного раствора.

Осушенные кристаллы охлаждаются в холодильнике кипящего слоя воздухом, подаваемым вентилятором из атмосферы. Основная часть подогретого в холодильнике воздуха направляется на рецикл через циклон на всасывающий патрубок вентилятора сушки, а меньшая часть сбрасывается в скруббер.

Осушенные и охлаждённые кристаллы сульфата аммония направляются на склад.

Орошение скруббера "мокрой" очистки осуществляется технологическим конденсатом. Для улавливания аммиака предусматривается подача небольшого количества серной кислоты в абсорбционную жидкость.

Стоки от производства сульфата аммония перерабатываются в производстве минеральных удобрений.

Данную технологию отличают большая единичная мощность производства на основе современной технологии с высоким уровнем оснащения системами автоматизации и управления; низкие удельные затраты энергоресурсов; низкие удельные выбросы.

Рис. 6.19.1. Схема получения кристаллического сульфата аммония методом реакционной кристаллизации.

6.1.6 Производство водорастворимых NPK удобрений путем дробления и последующего механического смешивания сухих однокомпонентных или сложных минеральных удобрений с соблюдением различных заданных соотношений N:P:K

Производимая продукция: NPK удобрения различных марок в том числе: для марок 20:20:20+МЭ, 18:18:18+3MgO+МЭ, 15:15:30+1,5MgO+МЭ, 13:40:13+МЭ, 12:8:31+2MgO+МЭ, 6:14:35+2MgO+МЭ и других марок.

1. Прием и снабжение установки сырьем.

Сырье, упакованное в биг-бэги и мешки, поставляется авто- и железнодорожным транспортом, разгрузка которого осуществляется погрузчиком и доставкой на склад.

Сырье доставляется из склада к растаривателям.

Растаренное сырье поступает в приемные бункера.

2. Дозирование и измельчение сырья.

Дозаторы, установленные под бункерами, обеспечивают подачу необходимого количества каждого вида сырья весовые дозаторы или бункерные весы. Необходимая доза каждого вида сырья взвешивается и дозируется в автоматическом режиме в соответствии с заданным рецептом.

После взвешивания, смесь сырья поступает в расходный бункер и далее на измельчение в валковую дробилку (стадия измельчения может быть исключена), после которой измельченное сырьё поступает в приемный бункер. Сырье с вторичными питательными веществами (микроэлементы и т.п.) также подается в смеситель.

3. Смешение.

После измельчения (при необходимости) основное сырье из приемного бункера с помощью шнекового транспортера подается в смеситель, где интенсивно перемешивается вместе с загруженными в смеситель сырьем с вторичными питательными веществами и микроэлементами. Смешение происходит за счет вращения смесительной камеры и вращения лопастной мешалки. Готовый продукт высыпается в промежуточный бункер, оснащенный тремя весовыми ячейками и виброустройством.

4. Фасовка и складирование продукта.

Далее продукт подается в фасовочные системы. Фасовочные системы являются полностью автоматическими и укомплектованы автоматической станцией укладки мешков на поддон и обмотки паллет стрейч-пленкой.

Упакованные паллеты с мешками перевозятся погрузчиками на склад готовой продукции.

5. Система аспирации.

Установка оснащена общей аспирационной системой для пылящего оборудования и узлов пересыпок, состоящая из рукавного фильтра и встроенного вентилятора. Уловленная пыль собирается в переносную тару и возвращается обратно в технологический процесс или в цех удобрений. На рукавном фильтре установлен сигнализатор максимального уровня. Регенерация фильтра осуществляется импульсной продувкой сжатым воздухом.

Рисунок 6.20 - Производство водорастворимых NPK удобрений путем дробления и последующего механического смешивания сухих однокомпонентных или сложных минеральных удобрений

6.1.7 Удобрения водорастворимые (МАФ водорастворимый, технический, кормовой, удобрение фосфорно-калийное PK 5:55, тукосмеси водорастворимые, комплексные водорастворимые удобрения и др.) по схеме с очисткой фосфатов аммония

6.1.7.1. Процесс производства очищенного моноаммонийфосфата состоит из следующих основных стадий:

1) Прием сырья.

2) Нейтрализация ЭФК газообразным аммиаком в трубчатом реакторе и отстаивание пульпы МАФ.

3) Основная фильтрация фосфатной пульпы от нерастворимого осадка.

4) Контрольная фильтрация фосфатной пульпы от нерастворимого осадка.

5) Выпаривание фильтрата моноаммонийфосфата.

6) Кристаллизация моноаммонийфосфата в вакуум-кристаллизаторах.

7) Отделение кристаллов МАФ в центрифугах.

8) Сушка моноаммонийфосфата в сушильном барабане.

9) Охлаждение готового продукта.

10) Рассев готового продукта.

11) Фасование готового продукта в клапанные мешки по 25 кг, складирование и погрузка их в вагоны и в автомашины.

12) Фасование готового продукта в специализированные контейнеры из полипропиленовой ткани (биг-бэги) и погрузка их в вагоны и в автомашины.

Рисунок 6.21 - Процесс производства очищенного моноаммонийфосфата

6.1.7.2. Процесс производства тукосмесей различных марок и удобрения комплексного водорастворимого различных марок состоит из следующих основных стадий:

1) Прием сырья (калийной и аммиачной селитры, калия хлористого, карбамида, магния сернокислого, кондиционирующей добавки, микроэлементов и др.).

2) Смешение компонентов удобрений в определённых соотношениях.

3) Фасование готового продукта в клапанные мешки по 25 кг, складирование и погрузка их в вагоны или в автомашины.

6.1.7.3. Процесс производства удобрения фосфорно-калийного марки PK 5:55

Процесс производства удобрения комплексного водорастворимого состоит из следующих основных стадий:

2) Смешение компонентов удобрений в определённых соотношениях.

Калий хлористый самосвалом выгружается в приемный бункер, оборудованный вибратором и ворошителем, которые обеспечивают полное его освобождение. Из бункера калий хлористый системой ленточных конвейеров и элеватора подается в приемный бункер. Из бункера калий хлористый ленточным весовым дозатором и конвейером подаётся в шаровую мельницу.

Аммофос или диаммофоска поставляются в мягких контейнерах разовых (МКР) и ссыпается в приемный бункер.

По мере использования удобрение насыпью подается в приемный бункер и далее на размол.

"Сильвин" поступает в шаровую мельницу. В мельнице "сильвин" с добавками перетирается мелющими телами, в процессе измельчения он нагревается. Температура порошка на выходе из мельницы не должна быть более 190 °С.

Ленточными дозаторами "сильвин", аммофос или диаммофоска могут подаваться в шнек подачи и далее в мельницу. Мелкая фракция из мельницы ссыпается в шнековый конвейер.

Гранулометрический состав смеси после измельчения контролируется аналитическим способом.

Из мельниц нагретый молотый продукт поступает в шнековый конвейер и далее через шлюзовой питатель поступает в пневмоклассификатор.

Пылевоздушная смесь из мельницы с помощью вентилятора поступает в циклон, установленный перед вентилятором, воздух подается далее для очистки в циклоны.

В пневмоклассификаторе происходит отделение крупной фракции (более 160 мкм), не пригодной для грануляции, которая снова возвращается на помол.

Пригодный порошок (размером менее 160 мкм) потоком воздуха транспортируется в циклоны, где он отделяется от воздуха и собирается в бункере циклонов.

Из бункера порошок шлюзовым питателем дозируется и далее направляется в тарельчатый гранулятор.

Приготовление грануляционной добавки - 20 % раствора хлористого калия, применяемого для исключения пористости гранул, производится из раствора, поступающего из системы мокрой очистки газов. При необходимости в этот может подаваться "сильвин" и другие сухие добавки. Приготовленная грануляционная жидкая добавка из бака подается на тарельчатый гранулятор, где распыляется через 7 форсунок на шихту.

Твердые компоненты - ретур и молотый "сильвин" (далее шихта) - подаются в гранулятор с помощью шнекового питателя в необходимом количестве. Грануляционная добавка распыляется сверху на шихту через форсунки, установленные со стороны загрузки твердых компонентов.

Мелкие частицы направляются в зону орошения скребком. Крупные частицы перекатываются по поверхности тарелки и, достигнув определенного размера, выгружаются из нее через борт, а мелкие под действием центробежной силы направляются в зону подачи твердых компонентов и зону орошения для дальнейшего агломерирования. Таким образом, в грануляторе происходит и классификация гранул.

При вращении диска гранулятора грануляционная добавка распыляется на сухую шихту равномерно сверху. При этом гранулы шихты многократно обволакиваются раствором.

В результате увлажнения гранул шихты происходит их увеличение в размере и окатывание.

В нижнюю часть корпуса гранулятора вмонтирован комкодробитель, который при постоянном вращении его пластин разрушает агломераты шихты, поднимающиеся в верхнюю часть вращающейся тарелки. Паровоздушная смесь и пыль, образовавшиеся внутри гранулятора, отводятся на очистку в циклон.

Сушка влажных гранул, поступающих из гранулятора, производится в сушильном аппарате кипящего слоя. Процесс сушки происходит за счёт тепла топочных газов, получаемых при сжигании природного газа в газовой топке Воздух для сжигания природного газа подаётся в газовую топку вентилятором.

Сушка гранул ведётся с таким расчётом, чтобы на выходе из сушильного аппарата получить продукт с температурой от 120 °C до 160 °C и с массовой долей влаги не более 0,5 %.

Температура продукта в сушильном аппарате регулируется мощностью горелки. Топочные газы движутся в сушильном аппарате через слой продукта. На входе в сушильный аппарат температура топочных газов не должна превышать 550 °C. В загрузочном участке расположен комкодробитель для разрушения крупных комков более 40 мм, которые могут передвигаться внутри слоя продукта.

Процесс сушки связан с выделением значительного количества пыли, паров воды, которые отсасываются из сушильного аппарата, и по газоходу направляются в систему абсорбции для очистки от пыли.

Высушенные гранулы подаются на рассев.

Классификация гранул, выходящих из сушильного аппарата, производится на вибрационных грохотах.

На вибрационных грохотах гранулы рассеиваются на три фракции:

- крупная фракция - более 5,0 мм;

- товарная фракция от 2,0 до 5,0 мм;

- мелкая фракция до 2,0 мм.

Гранулометрический состав может быть изменен в соответствии с условиями договора поставки.

Крупная фракция из грохота может направляться на дробилку и далее может подаваться обратно в гранулятор или на рассев. Мелкая фракция направляется в гранулятор.

Товарная фракция из грохота направляется на склад готового продукта или при помощи плужкового сбрасывателя, установленного на ленточном конвейере, направляется непосредственно в бункера готового продукта отделения погрузки.

Топочные газы из сушильного аппарата и паровоздушная смесь из гранулятора, содержащие пыль удобрения и пары, проходят предварительную очистку от пыли в батарейном циклоне. Очищенные от пыли паровоздушная смесь и дымовые газы подаются на 2 ступень очистки в абсорберы.

Запыленные газы, выделяющиеся из оборудования отделений классификации и дробления, дообработки, погрузки готового продукта, пройдя предварительную очистку в циклонах, подаются вентиляторами на очистку от пыли удобрения на установку мокрого пылеулавливания абсорбер "Вентури".

Капельно-воздушная смесь из трубы "Вентури" попадает в брызгоотделитель, откуда очищенный воздух через выхлопную трубу выбрасывается в атмосферу, а жидкость собирается в нижней части брызгоотделителя. Для постоянного обновления циркуляционной жидкости в бак через расходомер подаётся речная вода. Подача воды стабилизируется автоматически. Избыток орошающей жидкости, содержащей растворенную пыль удобрения, из брызгоотделителя выводится для дальнейшего использования в производстве.

Обработка готового продукта кондиционирующими добавками осуществляется перед отгрузкой его потребителю. Продукт из цеха подаётся в отделение погрузки, где в разрыве между ленточными конвейерами установлен аппарат омасливатель тарельчатого типа, на котором продукт обрабатывается кондиционирующей добавкой (антислеживателем), и далее подается в отделение погрузки. Обработанный продукт из аппарата-омасливателя поступает в бункера и из них через челюстные затворы по течкам подаётся в железнодорожные вагоны или другие транспортные средства. Оборудование отделения погрузки работает под небольшим разрежением, которое создается вентилятором. Запылённый воздух проходит очистку на установке "мокрого" пылеулавливания.

Погрузка осуществляется в специализированные саморазгружающиеся вагоны, предназначенные для перевозки минеральных удобрений.

Рисунок 6.22 - Схема производства удобрения фосфорно-калийного PK 5:55

6.1.8 Производство калийно-магниевого удобрения (калимаг, калимаг с сульфатом натрия)

Прием хлористого калия в вагонах, прием порошка магнезитового каустического и сульфата натрия в биг-бэгах. Размещение материалов раздельно в отсеках товарных складов. Серная кислота подается в реактор по трубопроводу со склада серной кислоты.

Подача хлористого калия, магнезитового порошка и сульфата натрия в отделение приготовления сырьевой пульпы, в котором компоненты подаются в заполненные водой баки. Продуктом перемешивания всех компонентов является пульпа, в жидкая фаза которой является раствором хлористого калия и сульфата натрия (а также карбоната натрия при использовании силикат-глыбы содосульфатной вместо сульфата натрия), в твёрдой фазе - каустический магнезит.

Приготовленная пульпа направляется в реактор, в который подаётся серная кислота.

Из расходного бака, оборудованного перемешивающим устройством, пульпа подаётся на пневматическую форсунку, установленную в горизонтальном входном газоходе аппарата БГС. Сушка пульпы в аппарате БГС осуществляется горячими топочными газами, образующимися в результате сгорания природного газа в топке. Высушенный гранулированный продукт выходит из барабана и поднимается элеватором для классификации на грохоте.

Пылегазовоздушная смесь с аппарата БГС проходит предварительную очистку от пыли в циклоне, после которого поступает в систему мокрой газоочистки, включающую в себя аппарат "Вентури". В аппарате "Вентури" газовоздушная смесь орошается оборотным раствором (водой с раствором нейтрализующего агента - соды, известкового молока).

Гранулы удобрения обрабатываются кондиционирующей смесью, после чего фасуются в биг-бэги либо подлежат отгрузке навалом.

Рисунок 6.23 - Производство калийно-магниевого удобрения (калимаг)

6.1.9 Удобрение азотное жидкое (N:S)

Производство удобрения азотного жидкого (N:S) осуществляется путём смешения водных растворов карбамида, аммиачной селитры и сульфата аммония.

Подготовка водного раствора сульфата аммония для наработки удобрения (N:S)

Участок подготовки состоит из хранилища, насоса циркуляционного и смесителя газообразного аммиака.

В хранилище поступают водные растворы сульфата аммония из отделений оксимирования и экстракции с рН 4,5-6,5 и концентрацией 38-42 %.

Также в хранилище поступают водные растворы сульфата аммония из отделения получения кристаллического сульфата аммония.

Для усреднения растворов сульфата аммония до концентрации 38-42 % и рН = 6-8 предназначен циркуляционный контур: хранилище насос хранилище. Для повышения рН раствора сульфата аммония в смеситель, установленный на нагнетании насоса, подаётся газообразный аммиак. Регулирование подачи газообразного аммиака осуществляется регулирующим клапаном, установленным на линии газообразного аммиака, и рН-метром, установленным на нагнетании насоса.

Подготовленный с требуемой концентрацией 38-42 % и рН = 6-8 раствор сульфата аммония насосом откачивается в сборник.

Получение удобрения азотного жидкого (N:S)

Смешение водных растворов карбамида и аммиачной селитры (КАС) и сульфата аммония осуществляется в отдельных сборниках.

В сборниках раствор КАС перемешивается с РСА.

Для получения необходимой концентрации растворов удобрения азотного жидкого осуществляется циркуляция раствора (КАС + РСА) с постепенной дозировкой раствора сульфата аммония. После приготовления раствора определяется его плотность.

6.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при производстве удобрений

6.2.1 Расходные нормы сырья и энергоресурсов при производстве комплексных удобрений

Расходные нормы сырья и энергоресурсов приведены в таблицах 6.11-6.51.

Таблица 6.11 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство МАФ 12:52

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	522,1-552,2	532,8
Фосфорит, кг 100 % P₂O₅	572,00-581,88 ¹⁾	576,9	Объединенное производство ЭФК и МАФ
Аммиак, кг 100 % NH₃	135-164,3	150,2
Серная кислота, кг 100 % H₂SO₄	0-52	24,63	В зависимости от качества ЭФК
Кондиционирующая смесь, кг	0-3,5	1,26	В зависимости от свойств продукта
Электроэнергия, МДж	71,0-582,2	181,02
Электроэнергия, МДж	630-635	632	Объединенное производство ЭФК и МАФ
Природный газ, м³	8,32-56,76	28,48	В зависимости от концентрации ЭФК
Природный газ, м³	105,04-106,08 ¹⁾	105,5	Объединенное производство ЭФК и МАФ, барботажная упарка пульп с использованием природного газа
Сжатый воздух, м³	2,6-51,9	15,06
Теплоэнергия, Гкал	0,015-0,65	0,16
¹⁾ Увеличенные нормы расхода фосфатного сырья, природного газа и электроэнергии связаны с принятой обобщенной отчетностью производств ЭФК и удобрений, а также с использованием неупаренной фосфорной кислоты и с техническими особенностями производства (наличием барботажной упарки фосфатной пульпы, работающей на природном газе).

ГАРАНТ:

Нумерация таблицы приводится в соответствии с источником

Таблица 6.2 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство ДАФ 18:46

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	467,0-472,0	468,7
Аммиак, кг 100 % NH₃	215,0-232,4	224,9
Серная кислота, кг 100 % H₂SO₄	25,65-55,00	35,76
Кондиционирующая смесь, кг	2-3,5	3,0
Электроэнергия, МДж	182,88-231	207
Природный газ, м³	13,69-24,95	19,71	В зависимости от концентрации ЭФК
Сжатый воздух, м³	10,55-12,42	11,65
Теплоэнергия, Гкал	0,03-0,08	0,06	По схеме без упарки пульп
Теплоэнергия, Гкал	0,2379-0,2635	0,251	По схеме с упаркой аммофосной пульпы в многокорпусной выпарной установке (с использованием водяного пара)

Таблица 6.13 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство NPK 16:16:16

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
Аммиак, кг	209,00-226,00	216,33	Азотнокислотное разложение с башней приллирования
Аммиак, кг	49,5-57,0	53,25	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Азотная кислота, кг	644,00-698,00	663,67	Азотнокислотное разложение с башней приллирования
Азотная кислота, кг	-	-	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Плав аммиачной селитры, кг	337,5-359	348,25	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	148,8-155,52	150,5	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Апатит, кг	430,00-446,00	437,60	Азотнокислотное разложение с башней приллирования
Апатит, кг	20,6-21,1	20,85	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Серная кислота, кг	66,3-86,0	76,15	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Хлористый калий, кг	274,00-285,00	278,25	Азотнокислотное разложение с башней приллирования
Хлористый калий, кг	266,4-270	268,2	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Карбамид, кг	1,02-1,50	1,34	Азотнокислотное разложение с башней приллирования
Карбамид, кг	-	-	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Углекислый газ, кг	193	193	Азотнокислотное разложение с башней приллирования
Углекислый газ, кг	-	-	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Кондиционирующая смесь, кг	0,70-1,50	1,15	Азотнокислотное разложение с башней приллирования
Кондиционирующая смесь, кг	0,29-0,34	0,315	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Электроэнергия, МДж	349,00-554,00	444,73	Азотнокислотное разложение с башней приллирования
Электроэнергия, МДж	366,4-349,9	358,2	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Природный газ, м³	1,32-1,6	1,46	Азотнокислотное разложение с башней приллирования
Природный газ, м³	8,4-17,00	16,70	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Теплоэнергия, Гкал	0,025-1,03	0,91	Азотнокислотное разложение с башней приллирования
Теплоэнергия, Гкал	0,139-0,141	0,14	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры

Таблица 6.14 - Образование побочных продуктов от производства азофоски 16:16:16

Выход	На 1 т продукта		Примечания
Выход	Диапазон	Среднее	Примечания
Плав аммиачной селитры, кг	391,00-447,00	405,10	Азотнокислотное разложение с башней приллирования
Карбонат кальция, кг	339,00-478,00	428,00	Азотнокислотное разложение с башней приллирования

ГАРАНТ:

Нумерация таблицы приводится в соответствии с источником

Таблица 6.158 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство NPK 8:24:24

Расход	На 1 т продукта	Примечания
Аммиак, кг	99,77-103	Аммонизация ЭФК
Хлористый калий, кг	396,96-412	Аммонизация ЭФК
ЭФК, 100 % P₂O₅	232,29-235,2	Аммонизация ЭФК
Апатитовый концентрат, кг	31,37-32,2	Аммонизация ЭФК
Серная кислота, кг	86,70-87,78	Аммонизация ЭФК
Природный газ, м³	8,2-17,50	Аммонизация ЭФК
Лиламин, кг	0,664-0,68	Аммонизация ЭФК
Масло индустриально, кг	3,32	Аммонизация ЭФК
Электроэнергия, МДж	311,87-315,72	Аммонизация ЭФК
Теплоэнергия, Гкал	0,02-0,148	Аммонизация ЭФК

Таблица 6.16 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство диаммофоски 9:25:25

Расход	На 1 т продукта			Примечания
	Диапазон		Среднее
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	253,87-254,75		254,31

Аммиак, кг	116,50-122,60		120,09

Серная кислота, кг	25,25-46,75		35,05

Хлористый калий, кг	417,50-425,00		421,39

Граншлак, кг	0,00
	26,60			Для схемы АГ - СБ
Кондиционирующая смесь, кг	2-6		3
Электроэнергия, МДж	197,41-1087,20	630,55		В зависимости от технологической схемы
Природный газ, м³	24-26		25	Упаренная кислота по схеме с БГС
	19,95-22,25		21,1	Упаренная кислота по схеме АГ - СБ
Сжатый воздух, м³	9,50-24,00		16,98
Теплоэнергия, Гкал	0,21-0,74		0,37

Таблица 6.17 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство нитроаммофоски 10:26:26

Расход	На 1 т продукта	Примечания
Аммиак, кг	123,21-124	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Плав аммиачной селитры, кг	39,73-39,9	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Хлористый калий, кг	434,41-442	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	265,44-267,32	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Серная кислота, кг	10-20,28	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Природный газ, м³	8,2-17,5	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Лиламин, кг	0,494-0,714	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Масло индустриальное, кг	3,48-3,50	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Электроэнергия, МДж	317,74-325,44	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Теплоэнергия, Гкал	0,02-0,3096	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры

Таблица 6.18 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство нитроаммофоски 17:0,1:28

Расход	На 1 т продукта (проектные/достигнутые)	Примечания
Аммиак, кг	16,99-17,00	Аммонизация ЭФК с добавкой плава аммиачной селитры
Плав аммиачной селитры, кг	496,8-497,0
Хлористый калий, кг	469,8-470,0
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	1,1
Серная кислота, кг	28,5-29,26
Природный газ, м³	8,4-17,00
Лиламин, кг	0,34
Масло индустриальное, кг	1,66
Электроэнергия, МДж	292,90-303,84
Теплоэнергия, Гкал	0,04-0,15

Таблица 6.19 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство нитроаммофоски 21:0,1:21

Расход	На 1 т продукта (проектные/достигнутые)	Примечания
Аммиак, кг	5,97-6	Смешивание плава аммиачной селитры и хлористого калия с добавкой аммонизированной ЭФК
Плав аммиачной селитры, кг	609,57-611
Хлористый калий, кг	349,84-353,40
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	1,1
Серная кислота, кг	28,5-28,8
Природный газ, м³	8,4-17
Лиламин, кг	0,24-0,34
Масло индустриальное, кг	1,64-1,66
Электроэнергия, МДж	317,88-326,52
Теплоэнергия, Гкал	0,04-0,163

Таблица 6.20 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство NP 20:20 (сульфоаммофоса)

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	204-210	204,5
Аммиак, кг	235,00-272,00	252,00
Серная кислота, кг	405,20-458,00	436,90
Карбамидоаммиачная смесь, кг	0	0	Схема с БГС
Карбамидоаммиачная смесь, кг	45-53	49	Схема с АГ - СБ
Кондиционер, кг	1,6-3,5	3,0
Электроэнергия, МДж	174,32-252,14	213,23
Природный газ, м³	39,43-46,36	42,89	Схема с БГС, неупаренная ЭФК
Природный газ, м³	10,4-11,04	10,4-11,04	Схема АГ - СБ, упаренная ЭФК
Сжатый воздух, м³	8,384-39,39	23,9
Теплоэнергия, Гкал	0,03-0,12	0,08

Таблица 6.21 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство сульфоаммофоса 14:34

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	345,10-365,40	355,36
Аммиак, кг	180-189	184	Без использования сульфата аммония
Аммиак, кг	103,38-116,96	110,17	С использованием сульфата аммония
Серная кислота, кг	204-265	210	Без использования сульфата аммония
Серная кислота, кг	43,81-54,1	97,9	С использованием сульфата аммония
Сульфат аммония, кг	0	0	Без использования сульфата аммония
Сульфат аммония, кг	251-261,4	256	С использованием сульфата аммония
Граншлак, кг	0	0
Граншлак, кг	20,0-61,88	40,94
Кондиционер, кг	3,0-3,5	3,25
Электроэнергия, МДж		324	С использованием неупаренной кислоты по схеме с БГС
Электроэнергия, МДж	187-230	209	С использованием упаренной кислот по схеме АГ - СБ
Природный газ, м³	25,2-36,06	61,26	С использованием неупаренной кислоты по схеме с БГС
Природный газ, м³	11,4-32	21,7	По схеме АГ - СБ
Сжатый воздух, м³	70,0-70,21	70,1
Теплоэнергия, Гкал	0,01-0,12	0,06	С использованием упаренной кислоты
Теплоэнергия, Гкал		0,265	С использованием неупаренной кислоты, с упаркой аммонизированной пульпы

Таблица 6.22 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство сульфоаммофоса 16:20

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
ЭФК, кг 100 % P₂O₅		203	С использованием неупаренной кислоты по схеме с БГС
Аммиак, кг		207,9	С использованием неупаренной кислоты по схеме с БГС
Серная кислота		454	С использованием неупаренной кислоты по схеме с БГС
Кондиционер, кг	3,0-3,5	3,25
Электроэнергия, МДж	228,31-229,03	228,7	С использованием неупаренной кислоты по схеме с БГС
Природный газ, м³	34,028-37,33	35,65	С использованием неупаренной кислоты по схеме с БГС
Сжатый воздух, м³	26,4-39,0	32,7	С использованием неупаренной кислоты по схеме с БГС
Теплоэнергия, Гкал	0,177-1,1868	0,181	С использованием неупаренной кислоты по схеме с БГС

Таблица 6.23 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство сульфата калия

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
Карбонат калия, кг	840-1077	958,5	По схеме с БГС
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	19-28	23,5
Серная кислота, кг	290-390	340
Электроэнергия, МДж	292-299	295,5
Сжатый воздух, м³	312-404	358
Природный газ, м³	112-127	119,5
Теплоэнергия, Гкал	0,192-0,235	0,213

Таблица 6.24 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство NPKS 1:20:20+5S

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
Хлористый калий, кг (61 % K₂O)	298-327	312,5	По схеме с БГС
Калий углекислый, кг	23,4-46	34,7
Карбонат кальция, кг	186-331	258,2
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	189-207	198
Кек, кг (34 % P₂O₅)	50	50
Сульфат аммония, кг	44-69	56,5
Кондиционер, кг	1-3	2
Электроэнергия, МДж	212-302	257
Сжатый воздух, м³	3,9-9,5	6,7
Природный газ, м³	164-223	193,5
Теплоэнергия, Гкал	0,251-0,327	289

Таблица 6.25 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство нитроаммофоски марки NPKS 22:7:12:2

Расход	На 1 т продукта (проектные/достигнутые)	Примечания
Азотная кислота, кг	-/435,9	По схеме с азотнокислотным разложением фосфатного сырья с использованием аппарата БГС
Аммиак, кг	-/147,3
Апатит, кг	-/193,1
Аммиачная селитра, кг	-/43,7
Хлористый калий, кг	-/313,3
Кондиционер, кг	-/3
Электроэнергия, МДж	-/556,92
Природный газ, м³	-/10,9
Сжатый воздух, м³	-/273,3
Теплоэнергия, Гкал	-/0,5

Таблица 6.26 - Образование побочных продуктов от производства нитроаммофоски 22:7:12

Выход	На 1 т продукта (макс/мин)	Примечания
Смесь солей комбинированная	0,7 кг/5,8 кг

Таблица 6.27 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство нитроаммофоски различных марок (по схеме с гранбашней)

Расход	На 1 т продукта (проектные/достигнутые)	Примечания
Азотная кислота, кг	181-680	По схеме с азотно-кислотным разложением фосфатного сырья с использованием гранбашни
Аммиак, кг	59/218
Апатит, кг	111/439
Хлористый калий, кг	10 0/303
Кондиционер, кг	1,3/1,8
Сульфат аммония, кг	0/167
Тальк	2,9
Доломит	0,166
Магнезит	0,02
Электроэнергия, МДж	360/604
Природный газ, м³	0,34/2,1
Теплоэнергия, Гкал	0,53/1,112
Вода речная, м³	0,2/0,03

Таблица 6.28 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство нитроаммофоски различных марок (из пульп)

Расход	На 1 т продукта (проектные/достигнутые)	Примечания
Раствор аммиачной селитры (в пересчете на 100 % АС), кг	160-230	По схеме с азотнокислотным разложением фосфатного сырья с использованием БГС
ААФР - аммонизированный азотно-фосфорнокислотный раствор (100 % Р₂О₅)	62-107
Хлористый калий, кг	98-205
Электроэнергия, МДж	363-522
Природный газ, м³	10-11
Теплоэнергия, Гкал	0,4-0,63
Вода оборотная, м³	47-71

Таблица 6.29 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство аммонизированного азотно-фосфорнокислотного раствора ААФР)

Расход	Тонн на 1 т Р₂О₅ (минимальные/максимальные)	Примечания
Апатитовый концентрат	2,57-2,62	По схеме с азотнокислотным разложением фосфатного сырья с использованием аппарата БГС
Азотная кислота, 100 %	5,51/5,97
Аммиак	0,93/2,5
Аммиачная селитра, 100 %	0,7/4,3
Серная кислота, 100 %	0,09/0,85
Электроэнергия, МДж	1332-4284
Вода оборотная, м³	616-1017
Пар, Гкал	0,55/0,57
Сжатый воздух	1847/3398

Таблица 6.30 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство NS-пульпы

Расход	Тонн на 1 т Р₂О₅ (минимальные/максимальные)	Примечания
Серная кислота, т/т	0,21
РАС с добавками (на 100 % сухого вещества, т/т	0,69-0,7
Аммиак, т/т	0,082/0,082
Азотная кислота, 100 %, т/т	0,0071/0,0071
Электроэнергия, МДж	130
Вода оборотная, м³	35
Пар, Гкал	0,11
Сжатый воздух, м³/т	40

Таблица 6.31 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство CaNS-пульпы

Расход	Тонн на 1 т Р₂О₅ (минимальные/максимальные)	Примечания
Серная кислота, т/т	0,135/0,135
РАС с добавками (на 100 % сухого вещества, т/т	0,53-0,55
Аммиак, т/т	0,065/0,065
Кислый раствор нитрата кальция (безводный, т/т	0,254-0,256
Электроэнергия, МДж	93,6
Вода оборотная, м³	18
Пар, Гкал	0,05
Сжатый воздух, м³/т	17

Таблица 6.32 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство азофосфата

Расход	На 1 т продукта (проектные/достигнутые)	Примечания
Аммиак, кг	-/200,1	По схеме с азотнокислотным разложением фосфатного сырья с использованием аппарата БГС
Азотная кислота, кг	-/706,2
Апатит, кг	-/83,5
Серная кислота, кг	-/2,9
Аммиачная селитра, кг	-/32
Кондиционер, кг	-/3
Электроэнергия, МДж	-/223
Теплоэнергия, Гкал	-/0,64

Таблица 6.33 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство калиевой селитры из нитрата натрия и хлористого калия

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
Раствор соды, кг (100 %)	595	595	Конверсионный метод
Аммиак, кг	90	90
Азотная кислота, кг	386,3	386,3
Хлористый калий, кг	544-570	557
Электроэнергия, МДж	1500-1600	1550
Теплоэнергия, Гкал	4,78-4,90	4,84

Таблица 6.34 - Образование побочных продуктов от производства калийной селитры

Выход	На 1 т продукта (проектные/достигнутые)	Примечания
Хлористый натрий	645 кг/645 кг

Таблица 6.35 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство калиевой селитры из нитрата аммония и хлористого калия ^*)

Расход	Расход в час		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
Раствор аммиачной селитры, т (85 %)	10	10	Конверсионный метод
Хлорид калия, т	8	8
Пар насыщенный, т	26,5	26,5
Вода оборотная, м³	2200	2200
Вода промышленная, м³	12,5	12,5
Электроэнергия, кВт*ч	2413	2413

Воздух КИП и А, нм³	611	611
^*) - расходные коэффициенты представлены на основе проектных данных. Продукционный хлорид аммония - 6 т/ч.

Таблица 6.36 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство NPK-удобрения 13:19:19

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	192,94-193,04	193,0	По схеме с АГ - СБ с использованием упаренной ЭФК
Аммиак, кг	90,6-91,2	90,9
Серная кислота, кг	23,18-25,90	24,54
Хлористый калий, кг	318,204-321,73	319,9
Сульфат аммония, кг	281,96-290,22	286,1
Граншлак, кг	3,54	3,54
Кондиционер, кг	1,0-3,0	2
Электроэнергия, МДж	179-192	185,5
Сжатый воздух, м³	8-9	8,5
Природный газ, м³	11,07	11,07
Теплоэнергия, Гкал	0,26-0,28	0,27

Таблица 6.37 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство NPK-удобрения 15:15:15

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	149,3-154,6	151,9	По схеме с АГ - СБ с использованием упаренной ЭФК
Аммиак, кг	103,0-113,84	108,42
Серная кислота, кг	143,0-148,3	145,7
Хлористый калий, кг	239,6-243,5	241,6
Сульфат аммония, кг	265,1-310,4	287,8
Кондиционер, кг	2,0-3,5	2,75
Электроэнергия, МДж	263,16	263,16
Природный газ, м³	1,13	1,13

Таблица 6.38 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство жидкого комплексного удобрения марки 11:37

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
ЭФК, кг 100 % P₂O₅	371-375	373	Аммонизация суперфосфорной кислоты
Магнезит, кг 100 % MgO	5,0-9,2	7,1
Аммиачная селитра, кг	1,9	1,9
Аммиак, кг	366-380	373
Электроэнергия, МДж	84,58	84,58
Теплоэнергия, Гкал	0,86-1,1	0,98
Сжатый воздух, м³	26,8	26,8

Таблица 6.39 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство азотно-калийного удобрения марки Б (NK 17:28)

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
Аммиак, кг	17	17	По схеме с АГ - СБ или БГС
Плав аммиачной селитры, кг	497	497
Калий хлористый, кг	468,70-470	469,4
Серная кислота, кг	27,36-28,50	27,93
Природный газ, м³	8,4-17,8	17,4
Порошок магнезитовый каустический, кг	6,18-6,48	6,33
Масло индустриальное, кг	1,66	1,66
Лиламин, кг	0,324-0,34	0,332
Теплоэнергия, Гкал	0,04-0,147	0,131
Электроэнергия, МДж	303,84-304,63	304,24

Таблица 6.40 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство кальцийазосульфата

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
Азотная кислота, кг	579,9	579,9	По схеме с БГС
Аммиак, кг	162,6	162,6
Серная кислота, кг	129,7	129,7
ПНМ, кг	49,9	49,9
Апатит, кг	10,8	10,8
Карбонат кальция, кг	100-120	110
Электроэнергия, МДж	433,4	433,4
Теплоэнергия, Гкал	0,28-0,40	0,34
Природный газ, м³	12,4-13,0	12,7
Сжатый воздух, м³	132-135	133,5

Таблица 6.41 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство кальцийазотосульфата (из пульпы).

Расход	На 1 т продукта	Примечания
NS пульпа для кальцийазотосульфата, кг	945	По схеме с БГС
Мел для пром. предприятия, кг	56-58
Вода оборотная	50
Производственная вода	0,1
Электроэнергия, МДж	418
Теплоэнергия, Гкал	0,45
Природный газ, м³	10,4-11,3
Сжатый воздух, м³	135

Таблица 6.42 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство азотосульфата

Расход	На 1 т продукта	Примечания
Азотная кислота, кг	-/567,2	По схеме с БГС
АКВ, кг	-/14,2
Серная кислота, кг	-/224,4
Сульфат аммония, кг	-/4,7
Электроэнергия, МДж	-/482,04
Теплоэнергия, Гкал	0,37-0,50
Природный газ, м³	12,4-13,5
Сжатый воздух, м³	128-172,8

Таблица 6.43 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство азотосульфата (из NS пульпы)

Расход	На 1 т продукта	Примечания
NS пульпа, кг	944-1010	По схеме с БГС
Мел для пром. предприятия, кг	57-58
Вода оборотная	38-50
Производственная вода	0,1
Электроэнергия, МДж	353-418
Теплоэнергия, Гкал	0,35-0,45
Природный газ, м³	10,4-11,0
Сжатый воздух, м³	123-135

Таблица 6.44 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство сульфата аммония

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
Раствор сульфат аммония, кг	1001,7-1050	1025,9	Кристаллизация из растворов
Аммиак, кг	0-1	0,5
Теплоэнергия, Гкал	0,38-0,89	0,64
МДж	79 Электроэнергия, 2-180,00	147,20
Природный газ, м³	4,0-8,0	6,0

Таблица 6.45 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство гранулированного сульфата аммония методом компактирования

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Диапазон	Среднее	Примечания
Кристаллический сульфат аммония, кг	1000-1010	1005
Антислеживатель, кг	0,3-2,0	0,6
Теплоэнергия, Гкал	0,02-0,06	0,04
Электроэнергия, МДж	140-230	185

Таблица 6.46 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство водорастворимых NPK удобрений путем дробления и последующего механического смешивания сухих однокомпонентных или сложных минеральных удобрений (для марок 20:20:20+МЭ, 18:18:18+3MgO+МЭ, 15:15:30+1,5MgO+МЭ, 13:40:13+МЭ, 12:8:31+2MgO+МЭ, 6:14:35+2MgO+МЭ)

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Мин	Макс	Смешение компонентов
Моноаммонийфосфат (МАР 12:61), т	0,13	0,66
Нитрат калия, т	0,28	0,69
Карбамид, т	0,063	0,226
Сульфат магния безводный, т	0,05	0,124
Сульфат калия, т	0,20	0,385
Сульфат аммония, т	0,055	0,079
Монофосфат калия, т	0,071	0,265
Борная кислота, кг	1,253	1,253
Cu EDTA, кг	0,391	0,391
Mn EDTA, кг	4,16	4,16
Zn EDTA, кг	0,75	0,75
Fe DTPA, кг	6,47	6,47
Молибдат аммония, кг	0,12	0,12
Электрическая энергия, тыс. кВтч	0,0157	0,0157

Таблица 6.47 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство водорастворимых NPK удобрений путем смешения готовых сырьевых компонентов

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Мин.	Макс.	Смешение компонентов
Моноаммонийфосфат специальный водорастворимый, кг	99,6	670,4
Селитра калиевая техническая марка "СХ", кг	246,3	794,1
Селитра аммиачная марка Б, кг	0	277,2
Карбамид, марка Б, кг	0	222,2
Сульфат магния дигидрат, кг	0	116,5
Микроэлементы TOLREM EDTA mix фирмы ADOB, кг	15,3	15,3
Кондиционирующая, кг	10,2	10,2
Краситель, кг	0	0,102
Электроэнергия, тыс кВтч/т	10	10

Таблица 6.48 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство удобрения фосфорно-калийное PK 5:55

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Мин.	Макс.	Смешение компонентов
Хлористый калий или Сильвин	861	945
Аммофос	0	95
Диаммофоска	0	174
Кондиционирующая добавка К-021	2,8	2,8
Электроэнергия, /т	96,7	96,7
Вода речная, м³/т	0,59	0,59
Теплоэнергия для технологических нужд, Гкал/т	0,06	0,06
Воздух сжатый осушенный, тыс. м³/т	0,007	0,007
Газ природный промышленного назначения, тут/т	0,043	0,043

Таблица 6.49 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство калийно-магниевого удобрения (калимаг)

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Мин.	Макс.	Сернокислотное разложение и смешение с сырьевыми компонентами
Концентрат минеральный "Сильвин", т	0,692	0,727
Масло индустриальное И-50А, кг	0,991	1,421
Смесь содосульфатная (Беркеит), т	0,067	0,067
Порошок магнезитовый каустический ПМК-83, т	0,079	0,08
Кислота серная техническая, т	0,156	0,159
Сульфат натрия, т	0,078	0,078
Известь негашеная комовая, т	0,0046	0,0046
Газ природный, тыс. м³/т	0,224	0,229
Воздух сжатый, тыс. м³/т	0,117	0,237
Электроэнергия, тыс. кВтч/т	0,12	0,12
Вода техническая, м³/т	1,4	1,4

Таблица 6.50 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство удобрения азотного жидкого (N:S)

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Мин.	Макс.	Смешение компонентов
Удобрение жидкое азотное (КАС), т	0,79	0,80
Раствор сульфата аммония в пересчёте на 100 %, т	0,04	1,5
Электроэнергия, кВтч/т	10	20

Таблица 6.51 - Расходные нормы сырья и энергоресурсов на производство сульфат-нитрат аммония

Расход	На 1 т продукта		Примечания
Расход	Мин.	Макс.
Аммиак безводный сжиженный, т	0,081	0,15
Кислота азотная, т	0,3	0,5
Сульфат аммония кристаллический, т	0,4	0,7
Азот газообразный, тыс м³	0,001	0,003
Антислёживатель, кг	0,1	1,5
Сульфат алюминия, кг	0,6	1,4
Тальк, кг	0,1	0,7
Доломит, кг	9,0	20,0
Теплоэнергия, Гкал	0,3	0,5
Электроэнергия, кВтч/т	120	130

6.2.2 Сточные воды производства аммофоса/NPS

На установках по производству сложных фосфорсодержащих удобрений из фосфорной кислоты технологические сточные воды могут образовываться при абсорбционной очистке отходящих газов; конденсации сокового пара, образующегося при упарке пульп; конденсации пара, используемого в качестве теплоносителя для упарки пульп и испарении жидкого аммиака; конденсации паров воды в газоходах и выхлопных трубах отходящих от установок газов. Сточные воды могут периодически появляться при проливах кислот или реакционных смесей, в этом случае всегда предусматривается их отдельный сбор и переработка в технологии.

Описываемые в настоящем справочнике НДТ технологии получения сложных фосфорсодержащих удобрений из фосфорной кислоты по факту являются бессточными, так как перечисленные выше сточные воды являются условными в силу того, что во внешнюю среду не сбрасываются. Все сточные воды цехов по производству удобрений собираются и перерабатываются в производстве удобрений или на смежных производствах (производстве ЭФК, производстве серной кислоты и т.д.).

6.2.3 Сточные воды производства NP/NPK-удобрений на основе азотнокислотного разложения фосфатного сырья (нитроаммофоски, азофоски и т.д.)

На установках по производству сложных фосфорсодержащих удобрений при азотнокислотном разложении природных фосфатов технологические сточные воды могут образовываться при абсорбционной очистке аспирационных и отходящих газов, конденсации сокового пара (также после абсорбционной очистки), образующегося после упарки пульп и плавов, конденсации паров воды в газоходах и выхлопных трубах. Сточные воды могут периодически появляться при проливах кислот или реакционных смесей, в этом случае всегда предусматривается их отдельный сбор и переработка в технологии.

Сточные воды, содержащие N/NO₃^-, P₂O₅, F^-, направляются на очистку на специализированные очистные установки, где в основном применяются метод биологической очистки, а также метод электродиализа или ионного обмена.

После очистки сточные воды направляются на повторное использование в технологическом процессе, на сброс в поверхностный водоем. В зависимости от баланса водопотребления-водоотведения производство может быть бессточным.

Данные по выбросам приведены в таблицах 6.52.

Таблица 6.52 - Выбросы

Наименование загрязняющих веществ	Выбросы					Марка удобрения	Комментарии
	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на тонну продукции, кг/т			Источники выброса/стадия процесса		Метод определения загрязняющих веществ
	Метод очистки, повторного использования	Минимальное	Максимальное	Среднее	Источники выброса/стадия процесса		Метод определения загрязняющих веществ
Эмиссии от производства NP/NPS/NPK/NK (на основе сернокислотного разложения фосфатного сырья)
Аммиак (NH₃)	Установки очистки газов	0,10	3,18	1,58	Выхлопная труба		Потенциометрический, фотометрический, титриметрический
Фториды газообразные (гидрофторид, кремний тетрафторид) (в пересчете на фтор)	Установки очистки газов	0,01	0,183	0,12	Выхлопная труба		Потенциометрический, фотометрический
	Установки очистки газов			1,00 ¹⁾	Выхлопная труба		Фотометрический
Эмиссии от производства PK/PKS/NPKS-удобрений
Хлороводород (HCl)	Установки очистки газов	0,175	0,175	0,175	Выхлопная труба		Турбидиметрический	Нейтрализация фосфорной кислоты карбонатом кальция и смешение с хлористым калием
Аммиак (NH₃)	Установки очистки газов	2.6	2.6	2.6	Выхлопная труба		Потенциометрический
Оксид азота (IV)	Установки очистки газов	0,6	0,6	0,6	Выхлопная труба
Хлорид калия (KCl)		0,24	0,24	0,24	Выхлопная труба
Эмиссии от производства сульфата калия
Серная кислота	Установки очистки газов	0,02	0,054	0,054	Выхлопная труба		Фотометрический
Дикалий-сульфат (K₂SO₄)	Установки очистки газов	0,9	2,0	2,0	Выхлопная труба		Фотометрический
Эмиссии от производства ЖКУ
Аммиак (NH₃)	Установки очистки газов	0,0010	0,0031	0,0019	Выхлопная труба	10:34	Потенциометрический
Фториды газообразные (гидрофторид, кремний тетрафторид) (в пересчете на фтор)	Установки очистки газов	0,0001	0,0003	0,0002	Выхлопная труба	10:34	Потенциометрический
Эмиссии от производства NP/NPK/NPKS-удобрений на основе азотнокислотного разложения сырья
Аммиак (NH₃)	Установки очистки газов	0,23	0,8	0,7	Выхлопная труба		Фотометрический
Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)	Установки очистки газов	0,1	0,65	0,6	Выхлопная труба		Фотометрический
Фториды газообразные (гидрофторид, кремний тетрафторид) (в пересчете на фтор)	Установки очистки газов	0,0036	0,02	0,018	Выхлопная труба		Фотометрический
Эмиссии от производства сульфата аммония кристаллического из производства капролактама
Аммиак (NH₃)	Установки очистки газов	0,0004	0,0184	0,0094	Выхлопная труба		Фотометрический
Эмиссии от производства гранулированного сульфата аммония методом компактирования
Сульфат аммония	Установки очистки газов	0,065	0,98	0,52	Выхлопная труба		Гравиметрический
Эмиссии от производства сульфата аммония методом реакционной кристаллизации
Аммиак (NH₃)	Установки очистки газов			0,0145	Выхлопная труба		Фотометрический
Сульфат аммония	Установки очистки газов			0,0145	Выхлопная труба		Гравиметрический
Эмиссии от производства азотосульфата (сульфонитрата, сульфат-нитрат аммония)
Аммиак (NH₃)	Установки очистки газов	0,525	1,70	1,60	Выхлопная труба		Фотометрический
Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)	Установки очистки газов	0,3	0,52	0,48	Выхлопная труба
Нитрат аммония (NH₄NO₃)	Установки очистки газов	1,11	3,64	3,20	Выхлопная труба
Эмиссии от производства кальцийазотосульфата
Аммиак (NH₃)	Установки очистки газов	0,525	2,19	1,60	Выхлопная труба		Фотометрический
Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)	Установки очистки газов	0,12	0,32	0,3	Выхлопная труба		Фотометрический
Нитрат аммония (NH₄NO₃)	Установки очистки газов	2,14	6,12	5,2	Выхлопная труба
Эмиссии от производства калийно-магниевого удобрения (калимаг)
Азота диоксид (NO₂)	Установки очистки газов	1,55	1,55	1,55
Азота оксид (NO)	Установки очистки газов	0,25	0,25	0,25
Серная кислота (H₂SO₄)		0,05	0,05	0,05
Соляная кислота (HCl)		1,06	1,06	1,06
Углерода оксид (CO)		0,37	0,37	0,37
Калий хлорид (KCl)		1,62	1,62	1,62
динатрий сульфат (Натрия сульфат)		0,42	0,42	0,42

Эмиссии от производства нитрата калия на основе нитрата натрия и хлористого калия
Нитрат калия	Установки очистки газов	0,045	0,2	0,17	Сушка продукта, выхлопная труба		ГОСТ Р 50820-95

Эмиссии от производства нитрата калия на основе аммиачной селитры и хлористого калия ³⁾
Азота диоксид (NO₂)	Установки очистки газов	0,0015	0,0015	0,0015
Азота оксид (NO)	Установки очистки газов	0,0003	0,0003	0,0003
Аммиачная селитра	Установки очистки газов	0,0005	0,0005	0,0005
Углерода оксид	Установки очистки газов	0,0027	0,0027	0,0027
Калий хлорид	Установки очистки газов	0,0013	0,0013	0,0013
Калия нитрат	Установки очистки газов	0,685	0,685	0,685
Аммония хлорид	Установки очистки газов	0,54	0,54	0,54
Эмиссии от производства удобрения азотного жидкого (N:S)
Аммиак (NH₃)		0,0083	0,0083	0,0083
¹⁾ Увеличенный выброс фтора связан с принятой обобщенной отчетностью производств ЭФК и удобрений (т.е. показан суммарный выброс с производств ЭФК и МАФ), а также с использованием неупаренной фосфорной кислоты и с техническими особенностями производства (наличием упарки фосфатной пульпы, работающей на природном газе). ³⁾ На основе проектных данных

Таблица 6.53 - Отходы производства

Наименование	Класс опасности	Источник образования отходов производства	Способ утилизации, обезвреживания, размещения	Единицы измерения	Объем и/или масса образующихся отходов производства в расчете на тонну продукции
					Диапазон		Среднее значение
					минимальное значение	максимальное значение	Среднее значение
Удобрения на основе азотнокислотного разложение апатита
Смесь масел минеральных отработанных, не содержащих галогены, пригодная для утилизации	3	Обслуживании и ремонт оборудования		кг/т	0,00225	0,0023	0,0025
Отходы минеральных масел турбинных	3	Обслуживании и ремонт оборудования		кг/т	0,0023	0,0024	0,0023
Отходы получения магнезиальной добавки в производстве минеральных удобрений	4	Получение магнезиальной добавки. Отделение получения 30-40 %-го раствора нитрата магния		кг/т	0,29	0,29	0,29
Отходы чистки емкостей хранения нитрата кальция при производстве минеральных удобрений	4	Чистка емкостей хранения нитрата кальция - выгрузка нерастворимого осадка из накопительного бункера		кг/т	0,9	3,72	3
Отходы зачистки хранилищ жидких продуктов производства азотных удобрений	4	Чистка хранилищ		кг/т	0,8	0,85	0,83

6.3 Определение наилучших доступных технологий

6.3.1 Процессы по схеме с барабанными грануляторами-сушилками

БГС представляет собой вращающийся наклонный барабан, в котором совмещены стадии гранулирования и сушки продукта. Для получения топочных газов используются топочно-горелочные устройства.

Получение минеральных удобрений осуществляется методом нейтрализации смеси фосфорной, серной кислот и абсорбционной жидкости аммиаком в аппаратах САИ, емкостных аппаратах и (или) трубчатых реакторах с получением пульпы фосфатов-сульфатов аммония, последующими аммонизацией, упаркой пульп (на некоторых производствах), смешением компонентов, сушкой и гранулированием в БГС с использованием ретура, классификацией высушенных гранул, охлаждением и кондиционированием готового продукта. При необходимости через ретурный цикл (или через жидкую фазу) осуществляется подача других сырьевых компонентов: раствора нитрата аммония, хлористого калия, магнийсодержащего сырья, фосфогипса, микроэлементов, серы, инерта и т.д.

Аппаратурное оформление процессов с использованием аппаратов БГС может различаться в зависимости от концентрации используемой ЭФК и необходимого ассортиментного ряда удобрений.

При наличии на промплощадке необходимого количества упаренной ЭФК (содержание P₂O₅ в смеси кислот более 42 масс. %) производства МАФ и ДАФ осуществляются по схеме с одностадийной аммонизацией смеси кислот в трубчатом реакторе (ТР) с непосредственной подачей аммонизированной пульпы на гранулирование и сушку в аппарат БГС.

При наличии на промплощадке преимущественно неупаренной фосфорной кислоты (содержание P₂O₅ в смеси кислот менее 42 масс. %) для производства ДАФ может быть применен двухстадийный процесс с использованием на стадии аммонизации аппарата САИ или емкостного аппарата с мешалкой и трубчатого реактора. Производство МАФ может осуществляться как по двухстадийной, так и по одностадийной схеме с использованием для аммонизации аппарата САИ. (В некоторых схемах аппарат САИ может быть заменен емкостными аммонизаторами-смесителями с перемешивающими устройствами для обеспечения одновременной аммонизации и смешения с другими компонентами: раствором аммиачной селитры, хлористым калием и др.)

Для повышения производительности систем, использующих неконцентрированную ЭФК, схема с БГС может комплектоваться узлом упарки аммонизированных пульп с использованием четырехкорпусных выпарных установок или выпарных установок барботажного типа.

При получении некоторых марок NPS-удобрений за счет увеличенного теплового эффекта реакции нейтрализации серной кислоты возможно получение удобрений в одну стадию из неконцентрированной ЭФК.

При необходимости получения NPK-удобрений схема комплектуется сборниками-смесителями (для ввода хлористого калия через жидкую фазу) или дозаторами для подачи хлористого калия через ретурный тракт (ввод калия по сухому). Аналогичным образом (через жидкую фазу или через ретурный тракт) могут вводиться и другие добавки.

Производительность

- МАФ - 20-60 т/ч;

- ДАФ - 20-50 т/ч;

- NPS - 20-60 т/ч;

- NPK/NK - 20-35 т/ч;

- PK - 10-20 т/ч.

Экологические аспекты

Позволяет перерабатывать неупаренные фосфорные кислоты с исключением стадии упарки фосфорной кислоты и утилизации кремнефтористоводородной кислоты.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Твердые отходы отсутствуют. Необходима стадия очистки отходящих газов.

Сточные воды отсутствуют. На некоторых схемах образуется конденсат (со стадий аммонизации и упаривания пульпы), который может быть использован в производстве удобрений и на смежных производствах.

Эксплуатационные данные

Технология позволяет использовать как упаренную, так и неупаренную фосфорную кислоту.

Использование неупаренной фосфорной кислоты позволяет исключить стадию упаривания ЭФК. В то же время это приводит либо к уменьшению производительности и увеличению удельного расхода природного газа на сушку в БГС, либо к необходимости организации стадии упарки аммонизированных пульп (барботажные выпарные установки - с использованием природного газа; вакуум-выпарные установки - с использованием пара).

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

Технология отработана при получении МАФ, ДАФ, NPS.

Получение NPK/NK-удобрений ограничено по производительности, ассортиментному ряду, качеству продукции, в некоторых случаях требуется дополнительное оборудование - емкости-смесители.

Получение PK-удобрений реализовано в опытно-промышленном масштабе, имеются ограничения в ассортиментном ряде и производительности.

Технология применима на предприятиях с недостаточным обеспечением упаренной фосфорной кислотой.

Движущая сила для внедрения технологии

Технология характеризуется простотой и надежностью аппаратурного оформления.

6.3.2 Технология с АГ-СБ

Получение минеральных удобрений осуществляется методом нейтрализации смеси фосфорной кислоты, серной кислоты и абсорбционной жидкости аммиаком в ТР с получением пульпы фосфатов аммония, последующей доаммонизацией и гранулированием в АГ с использованием ретура, сушкой в СБ, классификацией по размерам высушенных гранул, охлаждением и кондиционированием готового продукта. При производстве трехкомпонентных удобрений через ретурный цикл осуществляется подача сырья: хлористого калия, сульфата аммония, а также, в зависимости от марки продукта, фосфогипса и инерта. При необходимости могут подаваться микроэлементы и магнийсодержащее сырье.

Для реализации процесса по схеме с АГ-СБ необходима упаренная ЭФК.

Существует схема с использованием емкостных нейтрализаторов-смесителей. Предварительно смешанная с хлористым калием и абсорбционной жидкостью аммиачная селитра поступает на смешивание с фосфатами аммония. Далее смесь необходимых компонентов (в жидкую фазу могут добавляться сульфат аммония, фосфогипс и т.п.) гранулируется в АГ без доаммонизации. По этой схеме можно использовать неупаренную фосфорную кислоту.

Производительность

- МАФ - до 110 т/ч;

- ДАФ - до 80 т/ч;

- NPS - до 90 т/ч;

- NPK - до 100 т/ч.

Экологические аспекты

Для осуществления процесса необходимо использовать упаренную фосфорную кислоту. Получение упаренной фосфорной кислоты требует решения вопросов утилизации образующихся растворов кремнефтористоводородной кислоты либо с получением товарных продуктов (товарная кремнефтористоводородная кислота, кремнефторид натрия, фтористый алюминий), либо с ее нейтрализацией.

При использовании неупаренной фосфорной кислоты снижается производительность (до 33 т/ч), но решается вопрос утилизации фтористых соединений.

Применение схемы с емкостными нейтрализаторами позволяет оптимизировать процесс грануляции, так как в нем участвуют две однородные по составу фазы: пульпа, приготовленная с необходимым содержанием компонентов, и ретур без каких-либо примесей.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Твердые отходы отсутствуют. Требуется очистка отходящих газов.

Сточные воды отсутствуют.

Эксплуатационные данные

Технология осуществима при наличии упаренной и неупаренной фосфорной кислоты.

Большая единичная мощность технологической линии (на неупаренной фосфорной кислоте - меньшая) и широкий ассортиментный ряд продукции (относительно схемы с БГС).

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

Технология отработана при получении широкого ассортиментного ряда удобрений: МАФ, ДАФ, NPS, NPK.

Движущая сила для внедрения технологии

Расширение ассортиментного ряда и увеличение производительности.

6.3.3 Процессы на основе азотнокислотного разложения фосфатного сырья

Реализация данной технологии позволяет осуществлять комплексную переработку апатитового концентрата по азотнокислотной технологии, с получением пульпы ААФР, раствора нитрата аммония, карбоната кальция, гранулированного нитрата кальция.

Процесс включает следующие стадии:

- прием и передача сырья и полуфабрикатов;

- азотнокислотное разложения апатита;

- осветление азотнокислотной вытяжки апатита (АКВ);

- кристаллизация и фильтрация нитрата кальция;

- приготовление АФР и ААФР;

- производство карбоната кальция и растворов аммиачной селитры;

- упаривание ААФР до остаточной влажности пульпы 9 % 15 % в трехкорпусной выпарной батарее с доупаривателем;

- смешение с хлористым калием (при необходимости);

- гранулирование и сушка полученной массы гранул удобрений в БГС. Сушка гранул удобрений осуществляется горячими топочными газами, смешанными с воздухом для получения теплоносителя заданной температуры;

- выделение готового продукта из полученной массы гранул методом классификации, охлаждения его в аппарате КС низкого кипящего слоя.

В схеме с гранбашней принципиальные различия состоят в организации стадии смешения с хлористым калием и гранулирования. Для смешения NP плава c хлористым калием используют скоростные смесители, куда также возможна подача ретура. NPK плав из смесителя самотеком поступает в диспергатор плава, установленный в верхней части грануляционной башни. Образуемые вращающимся диспергатором капли NPK плава, падая вниз, затвердевают в токе воздуха, просасываемого через башню, и превращаются в гранулы. Далее следуют стандартные стадии рассева, дробления и т.д.

Производительность

До 40 т/ч (с аппаратом БГС), до 80 т/ч (с гранбашней).

Экологические аспекты

Необходима стадия упарки до плава. Наличие оксидов азота в отходящих газах. Необходимость организации относительно сложного узла очистки сточных вод (конденсатов, абсорбционных сточных вод).

Возможность организации комплексного использования фосфатного сырья.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Отходами, подлежащими обезвреживанию или размещению на специализированных полигонах, являются ткань фильтровальная из разнородных материалов, загрязненная минеральными удобрениями (не более 15 %), содержащими азот, фосфор и калий, отходы зачистки хранилищ жидких продуктов производства азотных удобрений и ионнообменные смолы отработанные.

Эксплуатационные данные

Технология осуществима при наличии производства азотной кислоты.

Широкий ассортиментный ряд NP/NPK-удобрений.

Невозможность выпуска МАФ, ДАФ, TSP, PK-удобрений.

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

Технология отработана при получении широкого ассортиментного ряда NP, NPK, NPKS-удобрений различных марок, известково-аммиачной селитры (ИАС), кальцийазотосульфата (CNS), азотосульфата (сульфонитрата) (NS).

Движущая сила для внедрения технологии

Расширение ассортиментного ряда продукции.

6.3.4 Аммонизация смеси кислот

В настоящее время на предприятиях, производящих NP/NPK-удобрения, для нейтрализации смеси кислот аммиаком применяют аппараты трех типов (или их комбинацию):

- емкостные аппараты с перемешивающими устройствами (или каскады реакторов-смесителей);

- аппарат САИ;

- струйные/трубчатые реакторы (ТР).

Выбор типа аппарата зависит от нескольких факторов:

- исходное сырье: концентрация фосфорной кислоты (смеси кислот); характеристики используемых добавок (необходимость использования плава аммиачной селитры и его концентрация, магнезиальная добавка); наличие на промплощадке газообразного или жидкого аммиака;

- ассортиментный ряд продукции;

- аппаратурное оформление остальных стадий процесса (гранулирования и сушки, абсорбции);

- требуемая производительность технологической системы.

6.3.4.1 Емкостные аппараты с перемешивающими устройствами

Емкостные аппараты с перемешивающими устройствами (или каскады реакторов-смесителей) обычно представляют собой каскад из 2-3 нейтрализаторов-смесителей, в которых нейтрализация смеси кислот происходит газообразным (или жидким) аммиаком, подаваемым через барботажные трубы. Также туда могут подаваться и другие сырьевые компоненты: серная кислота, абсорбционные сточные воды, раствор/плав аммиачной селитры, магнезиальная добавка, фосфогипс, хлористый калий (подается в нейтрализованную NP-пульпу 2-го или 3-го реактора, или NK-пульпа подается в нейтрализованную NP-пульпу). Для лучшего осуществления процесса смешивания компонентов смесители оборудованы перемешивающими устройствами.

С целью поддержания оптимальной температуры в смесителях, последние снабжены паровыми змеевиками. Имеется возможность подачи острого пара в смесители через барботеры.

Смесители работают под разряжением, газовоздушная смесь поступает на абсорбцию.

Производительность

По готовому продукту - до 33 т/ч.

Экологические аспекты

Наличие большой площади испарения, трудности в организации герметичности аппаратов приводят к необходимости организации работы под разряжением с удалением газовоздушной смеси в абсорбцию.

В связи с этим емкостные аппараты в основном используются для получении пульп с МО NH₃:H₃PO₄, близким к 1, что ограничивает ассортиментный ряд продукции или приводит к необходимости использования дополнительных сырьевых компонентов (например аммиачной селитры).

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Отходы производства отсутствуют.

Дополнительное потребление электроэнергии, связанное с необходимостью организации интенсивного смешения компонентов.

Эксплуатационные данные

Технология позволяет использовать неупаренную и упаренную фосфорную кислоту, вводить дополнительные компоненты, организовывать качественное смешение компонентов удобрения в жидкой фазе с протеканием обменных процессов (что положительно сказывается на свойствах готового продукта).

Использование емкостных аппаратов возможно при наличии подвижных пульп, что достигается определенной влажностью и температурой и, соответственно, ограничивает производительность технологической системы в целом.

Большая металлоемкость, использование перемешивающих устройств.

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

Технология отработана при получении широкого ассортиментного ряда удобрений: МАФ, ДАФ, NPS, NK, NPK, NS, ИАС.

Движущая сила для внедрения технологии

Простота аппаратурного оформления, возможностью использования в схемах с БГС и с АГ - СБ, широкий ассортиментный ряд продукции.

При аммонизации более концентрированных кислот используют компактные аппараты. В результате тепло химической реакции используется не только для нагрева пульпы и испарения воды, но и для создания активного гидродинамического режима, обеспечивающего обновление поверхности массообмена, т.е. интенсификацию процесса. К реакторам такого типа относятся аппараты ИТН (в производстве аммиачной селитры), САИ, ТР (в производстве фосфорсодержащих удобрений).

6.3.4.2 Скоростной аммонизатор-испаритель

САИ (см. рисунок 6.24) состоит из циркуляционного контура, включающего реакционную камеру и циркуляционную трубу, соединенные с центробежным сепаратором. Интенсивное перемешивание пульпы в САИ обеспечивается без использования механических устройств за счет энергии химической реакции, однако при использовании слабой ЭФК возможно применение циркуляционного насоса. Процесс аммонизации кислот протекает следующим образом. В нижнюю часть реакционной камеры вводят газообразный или жидкий аммиак. Одновременно в циркуляционный контур подают требуемое количество кислоты. Взаимодействие аммиака с кислотой идет в реакционной камере. При этом за счет тепла химической реакции происходит нагрев образующейся пульпы до температуры кипения и образование значительного количества паровой фазы. За счет разности плотностей парожидкостной смеси в реакционной камере и жидкости в циркуляционной трубе в аппарате возникает интенсивная циркуляция, способствующая поглощению аммиака, выравниванию температур и концентраций по всему контуру аппарата. Парожидкостная смесь из реакционной камеры тангенциально поступает в сепаратор, где паровая и жидкая фазы разделяются. Паровая фаза удаляется через верхний штуцер, а жидкая по циркуляционной трубе возвращается в реакционную камеру. Избыток пульпы из аппарата через переливной патрубок отводится в отдельный сборник. Аммонизация в САИ очень концентрированных кислот затруднена из-за потери текучести пульпы.

1 - корпус; 2 - сепаратор; 3 - брызгоуловитель; 4 - циркуляционная труба

Рисунок 6.24 - САИ

Производительность

Пульпа фосфата аммония - до 130 м³/ч.

Экологические аспекты

Позволяет выпаривать воду за счет теплоты реакции нейтрализации и снизить тепловую нагрузку на стадии сушки удобрений.

За счет организации многократной циркуляции пульпы и "мягкого" режима аммонизации при атмосферном давлении достигается стабилизация состава пульпы и снижается выделение аммиака в газовую фазу.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Отходы производства отсутствуют.

Организация процесса аммонизации без использования перемешивающих устройств и дополнительных затрат электроэнергии.

Эксплуатационные данные

Технология позволяет использовать фосфорную кислоту с концентрацией 25-46 % P₂O₅, т.е. применять в технологии неупаренную и упаренную кислоту.

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

Технология отработана при получении МАФ, ДАФ, NPS.

Ограничением применимости данного аппарата является необходимость обеспечения циркуляции, которая, в свою очередь, зависит от концентрации и состава смеси кислот, подающихся на аммонизацию, вязкости получаемой пульпы, а также нагрузки на аппарат.

Движущая сила для внедрения технологии

Технология характеризуется простотой аппаратурного оформления и отсутствием механических устройств для перемешивания.

При производстве МАФ с небольшой производительностью возможно минимальное аппаратурное оформление стадии абсорбции отходящих газов.

6.3.4.3 Трубчатый реактор

ТР (см. рисунок 6.25) применяется для аммонизации смеси кислот повышенной концентрации (43-52 % P₂O₅). Он состоит из камеры смешения, тангенциально входящей в реакционную камеру. В камере смешения расположены сопло для введения аммиака и патрубок для подачи смеси кислот (возможна организация подачи и третьего потока в ТР - серной кислоты или абсорбционных сточных вод). Процесс аммонизации протекает с большой интенсивностью и сопровождается значительным увеличением температуры и давления внутри реактора. В зависимости от концентрации исходной фосфорной кислоты температура в реакторе достигает 120-160 °С, а давление - 0,3 МПа. На выходе из реактора устанавливается форсунка, определяющая давление в реакторе за счет гидравлического сопротивления. Образующиеся в камере пульпа, пары воды, а также непрореагировавший аммиак выбрасываются через форсунку наружу со скоростью до 30 м/с. За счет резкого падения давления происходит интенсивное самоиспарение влаги из пульпы. Это дает возможность получать после реактора продукт, содержащий всего 2-6 % влаги, т.е. в некоторых случаях получать удобрения практически без сушки.

1 - корпус; 2 - сопло

Рисунок 6.25 - Трубчатый аммонизатор кислот

Производительность:

Пульпа фосфата аммония - до 50 т/ч (с одного реактора, иногда на АГ устанавливается два и более реакторов).

Экологические аспекты

Позволяет выпаривать воду за счет теплоты реакции нейтрализации. Дает возможность получать после реактора продукт, содержащий всего 2-6 % влаги, т.е. получать удобрения практически без сушки.

За счет увеличения температуры и давления в ТР, а также уменьшенного времени пребывания компонентов увеличивается проскок аммиака, что требует организации высокоэффективной стадии абсорбции.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Выход непрореагировавшего аммиака требует улавливания его системе абсорбции.

Эксплуатационные данные

Технология позволяет использовать фосфорную кислоту с концентрацией 43-52 % P₂O₅.

Малая инерционность процесса, что увеличивает чувствительность аппарата к изменению расходов реагентов и их концентраций. Необходимы точная дозировка реагентов и контроль за составом сырья. Компактность аппарата, простота компоновки. Нет перемешивающих устройств.

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

Технология отработана при получении МАФ, ДАФ, NPS, NPK.

Движущая сила для внедрения технологии

Высокая производительность (при необходимости устанавливают два и более ТР), простота конструкции и отсутствие механических устройств для перемешивания.

6.3.5 Образование гранул

Выбор метода гранулирования зависит от агрегатного состояния и физических свойств исходных веществ.

В настоящее время в производстве удобрений реализованы три принципиальных схемы производства гранулированного продукта: с аппаратом БГС, схема с АГ - СБ, схема с грануляционной башней, основанные на следующих методах гранулирования:

- распыливания (диспергирования) пульп на поверхность частиц падающего слоя с одновременной сушкой продукта до требуемой влажности;

- окатывания;

- гранулирование из расплавов с кристаллизацией в твердые гранулы в процессе свободного падения в восходящем потоке охлаждающего воздуха.

6.3.5.1 Барабанный гранулятор-сушилка

БГС (см. рисунок 6.26) представляет собой барабан с углом наклона оси 1-3° в сторону выгрузки, опирающийся на две опорные станции. Частота вращения барабана (3-5 об/мин) обеспечивается приводной станцией через зубчатую передачу к венцовой шестерне, надетой на обечайку барабана. Барабан снабжен загрузочной и выгрузочной камерами. Во избежание пыления и для устойчивой работы топок аппарат работает под разряжением 10-50 Па на входе. На различных производствах диаметр барабанов варьируется от 3,5 до 4,5 м, длина - от 16 до 35 м.

На внутренней поверхности барабана расположена насадка. В голове барабана лопастная насадка, расположенная на длине до 1 м, отбрасывает продукт, поступающий в виде внешнего и внутреннего ретура, и предотвращает пересыпание продукта через переднее подпорное кольцо. Далее по длине барабана до подпорного кольца расположена подъемно-лопастная насадка. Она предназначена для захвата шихты, подъема ее и создания завесы в виде ссыпающегося продукта при вращении барабана по всей его длине. На внутренней поверхности барабана находится обратный шнек в виде короба с прямоугольным сечением. При работе барабана он захватывает часть шихты перед задним подпорным кольцом и возвращает его в голову барабана в качестве внутреннего ретура для создания более плотной завесы.

Принцип работы БГС заключается в наслаивании тонких пленок жидкости на гранулы продукта (завесу) с одновременной сушкой. Внутрь барабана на завесу направлен факел распыла перерабатываемой пульпы. Пульпа диспергируется пневматическими форсунками под давлением сжатого воздуха. Параллельно факелу распыла в головную часть барабана подают топочные газы. При нанесении пульпы на частицы завесы происходит образование гранул, которые затем досушиваются до требуемой влажности.

В настоящее время на многих производствах непосредственно перед БГС установлены трубчатые реакторы.

Установка в этой конструкции вместо форсунки пульпы ТР позволяет осуществить принципиально новый процесс аммонизации кислоты и гранулирования продукта без дополнительного подвода тепла (или существенно его снизив).

Рисунок 6.26 - БГС

Производительность

МАФ - до 50 т/ч.

Экологические аспекты

При нестабильном режиме работы возможно увеличение образования пыли.

В результате организации интенсивного режима сушки, при нарушении температурного режима сушки, а также при получении марок удобрений с высоким мольным отношением (NH₃/H₃PO₄) или с использованием карбамида возможно разложение продукта с увеличением содержания аммиака в отходящих газах, что требует организации высокоэффективной системы очистки отходящих газов.

При использовании концентрированной кислоты и ТР позволяет значительно снизить расход тепла на сушку продукта.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Разложение компонентов удобрения в результате сушки приводит к выделению аммиака и требует улавливания его в системе абсорбции. Для сушки гранул необходим теплоноситель, получаемый при сжигании природного газа в топочно-горелочных устройствах.

Эксплуатационные данные

Технология позволяет получать удобрения из пульп с широким интервалом влажностей от 6 до 60 масс. %.

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

Технология отработана при получении МАФ, ДАФ, NPS, NPK, NK, PK, NS, P-удобрений.

Достоинствами этого метода гранулирования являются высокая эффективность тепло- и массообмена, небольшая кратность ретура (во внешнем контуре - 1-2,5), хорошее качество и узкий гранулометрический состав продукта, возможность автоматизации процесса, применимость к широкому диапазону материалов.

К недостаткам следует отнести повышенные энергозатраты на распыливание жидкости и сушку продукта, возможность налипания на внутренние стенки барабана, а также плавления и разложения продукта.

Движущая сила для внедрения технологии

Возможность организации производства удобрений с использованием серийно-выпускаемых аппаратов. Простота аппаратурного оформления.

6.3.5.2 Аммонизатор-гранулятор - сушильный барабан

Два аппарата, установленные последовательно и имеющие свое назначение. АГ предназначен для получения гранул методом окатывания, СБ - для их сушки.

АГ позволяет совместить в одном аппарате процессы смешения, нейтрализации и гранулирования, что дает возможность уменьшить материало- и энергоемкость процесса, упростить технологическую схему, так как за счет тепла, выделяющегося при взаимодействии аммиака с кислотами в АГ, происходит подсушивание материала.

АГ представляет собой вращающийся барабан, установленный под углом 1-3° к горизонту. Частота вращения барабана составляет 8-12 об/мин. В торцах барабана установлены подпорные кольца, обеспечивающие необходимое заполнение барабана. Твердые компоненты (ретур, калийные соли и др.) подают в АГ через загрузочный лоток. Жидкие компоненты (NP/NPS-пульпа), служащие в качестве связующего, подаются по трубопроводам и распределяются на слой гранулируемого материала. Под слой продукта для нейтрализации свободной кислотности в гранулируемой шихте при помощи распределителей вводят жидкий аммиак, тепло нейтрализации используется для гранулирования и сушки продукта.

Процесс аммонизации при одновременном гранулировании наиболее эффективен, поскольку тепло реакции выделяется равномерно по всему объему материала в момент воздействия динамических нагрузок, что исключает локальные перегревы и потери тепла. При гранулировании орошение жидкостью ведут по поверхности гранул при достаточной влажности, поэтому реакция ее аммонизации проходит практически мгновенно.

Такая организация процесса позволяет ввести в удобрение значительное количество азота и других питательных компонентов (хлористого калия, сульфата аммония и др.). Гранулированный продукт выводят из АГ через выгрузочную камеру.

Производительность

NPK - до 80 т/ч.

Экологические аспекты

Использование аппаратов АГ возможно только при применении концентрированных кислот, в противном случае резко возрастает ретурность процесса и, соответственно, расход энергоресурсов.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Использование схемы АГ - СБ позволяет вводить в процесс термически неустойчивые соединения (например, карбамид) из-за возможности организации стадий гранулирования и сушки в щадящем температурном режиме (в отличие от БГС).

Эксплуатационные данные

Технология позволяет получать широкий ассортимент удобрений с использованием только концентрированной кислоты.

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

Технология отработана при получении широкого ассортиментного ряда МАФ, ДАФ, NPS, NPK, NK-удобрений, в том числе с большим содержанием калия и использованием карбамида в качестве азотсодержащего компонента.

Движущая сила для внедрения технологии

Широкий ассортиментный ряд и высокая производительность.

6.3.5.3 Грануляционная башня

Грануляционная башня представляет собой железобетонный корпус диаметром 10-20 м и высотой до 120 м, в котором наверху размещено оборудование, необходимое для приема плава и хлорида калия (или других добавок), их смешения и разбрызгивания, а также аппаратура для улавливания пыли и вредных примесей из отходящих газов, а внизу - окна для забора воздуха и устройство для выгрузки гранул. Воздух протягивается вентиляторами, установленными в аппаратурной части, через нижние заборные окна.

Затвердевшие гранулы падают на поворотное днище и выводятся через выгрузочное окно.

При производстве NPK перед подачей на разбрызгиватель плав азот- и фосфорсодержащих компонентов смешивают с нагретым и классифицированным хлоридом калия. Температуру плава в сборниках и смесителях поддерживают постоянной для предохранения плава от термического разложения.

Полнота кристаллизации, а следовательно, и время и высота падения гранул зависят от химического состава и концентрации плава.

Введение добавок также изменяет условия кристаллизации, для ускорения кристаллизации в расплав вводят мелкодисперсные твердые частицы. Образование мелких кристаллов способствует более плотной упаковке кристаллов в застывших гранулах.

Наличие твердых включений не всегда положительно сказывается на гранулообразовании. Примерами являются плавы NP- и NPK-удобрений, которые из-за повышенной вязкости распыливают грануляторами, имеющими увеличенные размеры отверстий истечения. Отсюда необходимость снижения плотности и равномерности орошения, увеличение времени кристаллизации и высоты падения. Дополнительные трудности возникают с NPK-плавом из-за ограниченной растворимости в нем хлорида калия и возможности нежелательной конверсии. Следует ограничивать время пребывания плава в смесителе и строго соблюдать температурный режим.

Производительность

До 80 т/ч.

Экологические аспекты

Образование и унос пыли, источниками которой являются мелкие капли, образующиеся при дроблении жидкости.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Отходы производства отсутствуют.

Необходимость работы с плавами требует поддержания их температуры при транспортировке и смешении с другими компонентами в связи с чем необходим дополнительный расход энергоресурсов - пара.

Эксплуатационные данные

Процесс грануляции прост, экономичен, идет с небольшим выделением пыли и ретура.

Потребление электроэнергии и тепла ниже, чем в барабанных грануляторах, механическое оборудование компактно (при этом требуется организация узла упарки пульп и затраты тепловой энергии).

Недостатки грануляционных башен: большие капитальные затраты на строительство; громоздкость, ограниченный ассортимент удобрений.

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

Технология отработана при получении N-, NP-, NPK-удобрений и известково-аммиачной селитры. Ограничением является необходимость использования расплавов с четко определенной температурой плавления и относительно низкой вязкостью.

Движущая сила для внедрения технологии

Модернизация производств аммиачной селитры с расширением ассортиментного ряда продукции - NP/NPK/ИАС.

6.3.6 Охлаждение и кондиционирование готового продукта

Охлаждение минеральных удобрений проводят не только для формирования гранул, но и для сохранения их физических свойств. Для снижения температуры сыпучих материалов до 40-50 °С применяются различные методы, в том числе конвективный, кондуктивный и смешанный теплообмен. Применение того или иного способа охлаждения зависит от свойств продукта и размера частиц.

6.3.6.1 Конвективные аппараты

Конструктивное оформление таких холодильников может быть различным. В промышленности фосфорсодержащих удобрений наиболее часто применяют вращающиеся барабаны, что объясняется модернизацией старых схем производства с высвобождением таких аппаратов и приспособлением их для охлаждения продукта.

Более глубокое охлаждение достигается в противоточных барабанных холодильниках, снабженных в хвостовой части секторной насадкой, обеспечивающей большую поверхность контакта в зоне наиболее низких температур продукта.

Холодильники с псевдоожиженным слоем (КС) также широко используются в технологии минеральных удобрений. Конструктивно они различаются количеством и расположением секций, формой корпуса: цилиндрическая, коническая, цилиндроконическая; с круглым, квадратным или прямоугольным сечением.

Равномерное распределение газообразного теплоносителя по сечению аппарата (отсутствие застойных зон и проскока газа) достигается применением перфорированных газораспределительных решеток заданного сопротивления. По сравнению с холодильными барабанами аппараты КС более интенсивны и компактны, но более энергоемки. Наиболее эффективен двухъярусный КС, что объясняется изменением структуры потока твердой фазы, дважды вступающей в контакт с теплоносителем.

Преимущества конвективных холодильников в высоком коэффициенте теплопередачи (например, в одноярусном аппарате с псевдоожиженным слоем от 1400-1500 ккал/м²ч °C), возможности одновременного обеспыливания. Однако для промышленных площадок с жарким и влажным климатом атмосферный воздух перед подачей в аппарат необходимо охлаждать за счет тепла испарения аммиака, используемого в технологии, и осушать.

Производительность

До 100 т/ч.

Экологические аспекты

Значительный объем запыленного воздуха, требующий дополнительной очистки.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Отходы производства отсутствуют.

Обеспыливание на стадии охлаждения улучшает свойства продукта и предотвращает пыление при транспортировке, хранении и пересыпке.

Эксплуатационные данные

Эффективность работы зависит от температуры окружающего или охлажденного воздуха.

Барабанные холодильники достаточно распространены ввиду надежности своей работы.

Холодильники КС более компактны, однако требуют значительного расхода энергии.

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

Общеприменимы.

Движущая сила для внедрения технологии

Улучшение свойств готового продукта.

6.3.6.2 Кондуктивные аппараты

Кондуктивные аппараты включают охлаждающие элементы из нержавеющей стали в виде вертикальных гофрированных пластин или горизонтальных труб ромбического сечения. Внутри этих элементов проходит охлаждающая жидкость, а между ними самотеком поступает охлаждаемый продукт. Элементы объединены в секции, скомпонованные по вертикали. Число секций и количество охлаждающих элементов в каждой из них зависят от производительности и свойств продукта. Высушенный материал, поступающий на охлаждение, несет с собой влажный воздух из сушилки и продолжает обезвоживаться. При понижении температуры испаренная влага насыщает воздух в порах между частицами слоя и может конденсироваться, что чревато налипанием продукта на теплообменную поверхность. Для устранения этого явления аппарат продувают осушенным воздухом и поддерживают перепад температур между теплоносителем и продуктом не более 10-15 °C.

Производительность

До 75 т/ч.

Экологические аспекты

Малый объем отходящих газов. Требуется осушенный воздух.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Отходы производства отсутствуют.

Экономия электроэнергии.

Эксплуатационные данные

Простота обслуживания, компактность.

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

В большей степени применимы для доохлаждения продукта.

При использовании в качестве основного аппарата узла охлаждения следует учитывать свойства продукта (пылимость, грансостав, адгезионные свойства и т.д.).

В процессе охлаждения не происходит удаление пыли, поэтому оно должно быть предусмотрено на других стадиях процесса.

Движущая сила для внедрения технологии

Улучшение свойств готового продукта. Интенсификация узла охлаждения.

6.3.7 Оборудование для транспортировки сыпучих материалов

В производстве минеральных удобрений для транспортировки сыпучих материалов нашли широкое применение ленточные конвейера, цепные скребковые и трубчатые транспортеры, ковшовые элеваторы.

При производстве удобрений по схеме АГ - СБ и БГС используются различные типы вертикальных ковшовых элеваторов - ленточные, с центральной цепью, с двумя цепями.

Сравнительная характеристика типовых вертикальных ковшевых элеваторов приведена в таблице 6.54.

Применение цепных ковшевых элеваторов является оправданным для транспортировки шихты на выгрузке из барабанов (СБ или БГС) из-за присутствия комьев более 80 мм. На остальных позициях (подача готового продукта на кондиционирование, на склад готовой продукции и др.) целесообразно использовать ковшовые элеваторы с лентой из многослойной термостойкой (до 150 °C) резины с металлическим армированием ввиду их большей энергоэффективности, меньшей массы, стоимости и эксплуатационных затрат.

Таблица 6.54 - Сравнительная характеристика ковшовых элеваторов различных типов ^*

Тип ковшового элеватора	Производительность, т/ч	Мощность привода, кВт	Масса, т	Относительная стоимость, %
Ленточный	100	11,2	8	100
С центральной цепью		13,4	10,5	113
С двумя цепями		19,4	23,9	241
Ленточный	250	28,7	15,3	100
С центральной цепью		31,4	18,5	121
С двумя цепями		31,7	28,8	167
Ленточный	400	45	19,7	100
С центральной цепью		54,6	24,1	119
С двумя цепями		47,6	38,3	180
^* Для сравнения приведены типовые характеристики элеваторов высотой 30 м по информации фирмы Aumund.

Производительность

До 2000 т/ч.

Выбросы загрязняющих веществ, кг/т (или мг/м³)

Отсутствуют.

Экологические аспекты

Нет.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Твердые отходы отсутствуют.

Сточные воды отсутствуют.

Эксплуатационные данные

Низкие эксплуатационные затраты, высокая энергоэффективность.

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

Применяется при получении широкого ассортиментного ряда удобрений: NP/NPKS, PKS.

Движущая сила для внедрения технологии

Энергоэффективность, низкие эксплуатационные затраты.

6.3.8 Очистка отходящих газов

6.3.8.1 Очистка выхлопных газов на стадии аммонизации, грануляции и сушки после аппаратов БГС в производстве фосфатов аммония

В производстве аммофоса, диаммонийфосфата при одностадийной аммонизации в трубчатом реакторе, установленном в БГС, в связи со значительным выделением аммиака из аппаратов БГС система абсорбции имеет три ступени абсорбции. Первая ступень абсорбции - полый абсорбер с баком и насосами орошается тремя центробежными форсунками от трех насосов производительностью 300 м³/ч из циркуляционного бака частично аммонизированным раствором фосфорной кислоты, имеющим плотность 1,3-1,4 г/см³ и pH = 1. В качестве второй ступени абсорбции используется абсорбер "Вентури", орошаемый подкисленной водой (pH = 2-4) в количестве 200 м³/ч из циркуляционного бака насосом с помощью центробежной форсунки, установленной в конфузоре трубы "Вентури". Третьей санитарной ступенью абсорбции является абсорбер АПС, работающий с внутренней циркуляцией жидкости без циркуляционного насоса с подпиткой чистой воды на тарелку АПС в количестве 4-5 м³/ч. Система абсорбции имеет два абсорбционных бака, один обслуживает полый абсорбер, второй является общим для абсорбера "Вентури" и абсорбера АПС. В системе абсорбции установлен хвостовой вентилятор ВСК-16.

Количество обрабатываемого газа составляет 120000 м³/ч и более. В систему абсорбции вводится упаренная фосфорная кислота для обеспечения требуемого pH и вода, а абсорбционная жидкость используется в технологии.

Воздействие различных компонентов на окружающую среду

Нет информации.

Эксплуатационные данные

Нет информации.

Применимость

Применим в производстве всех фосфорсодержащих удобрений, в том числе NPK-удобрений.

Экономические показатели

Нет информации.

Движущая сила для внедрения технологии

Реконструкция завода. Снижение выбросов.

6.3.8.2 Очистка выхлопных газов на стадии аммонизации и грануляции после аммонизаторов-грануляторов и сушки после сушильных барабанов в производстве фосфатов аммония

В производстве диаммонийфосфата и NPK-удобрений по схеме АГ - СБ в связи со значительным выделением аммиака из аппаратов АГ установлены три ступени абсорбции. Система абсорбции после АГ состоит из последовательно установленного форабсорбера (абсорбер "Вентури" на баке сепараторе), полого абсорбера с решеткой, абсорбера АПС и вентилятора ВСК-16. Форабсорбер (первая ступень абсорбции) орошается из подскрубберного бака частично аммонизированным раствором фосфорной кислоты, имеющим плотность 1,4 г/см³ и pH1. Полый абсорбер (вторая ступень абсорбции) орошается двумя центробежными форсунками производительностью 160 м³/ч от двух насосов из циркуляционного бака частично аммонизированным раствором фосфорной кислоты, имеющим плотность 1,3-1,4 г/см³ и pH = 1-2. В качестве третьей ступени абсорбции используется абсорбер АПС, орошаемый водой из циркуляционного бака насосом. Количество обрабатываемого газа составляет 60 000-80 000 м³/ч. В систему абсорбции вводится упаренная фосфорная кислота для обеспечения требуемого pH и вода, а абсорбционная жидкость используется в технологии.

Системы очистки газов после СБ состоят из последовательно установленного циклона (например, типа ВЗП), вентилятора ВСК-17, полого абсорбера и брызгоуловителя. Полый абсорбер имеет большую плотность орошения ( 70 м³/м²ч), орошается тремя форсунками от трех насосов производительностью 500 м³/ч из циркуляционного бака частично аммонизированным раствором фосфорной кислоты, имеющим плотность 1,3-1,4 г/см³ и pH = 1-2. К полому абсорберу подведены аспирационные газы и газы от холодильников КС, предварительно очищенные от пыли в циклонах. Количество обрабатываемого газа составляет 350 000 м³/ч. В систему абсорбции вводится упаренная фосфорная кислота для обеспечения требуемого pH и вода, а абсорбционная жидкость используется в технологии.

Воздействие различных компонентов на окружающую среду

Нет информации.

Эксплуатационные данные

Нет информации.

Применимость

Применим в производстве фосфорсодержащих удобрений, в том числе NPK-удобрений.

Экономические показатели

Нет информации.

Движущая сила для внедрения технологии

Реконструкция завода. Снижение выбросов.

6.3.8.3 Очистка выхлопных газов на стадии аммонизации после скоростных аммонизаторов испарителей (САИ) и грануляции-сушки после аппаратов БГС в производстве моноаммонийфосфата (МАФ)

В производстве МАФ установлены отдельные системы абсорбции после САИ и после БГС. Система абсорбции после САИ включает абсорбер "Вентури", примыкающий к полому абсорберу, которые орошаются из общего бака двумя насосами производительностью 200 м³/ч частично аммонизированным раствором фосфорной кислоты (pH = 1-2). Один насос обеспечивает подачу жидкости на форсунку в абсорбер "Вентури", другой на форсунку в полый абсорбер. В верхней (расширенной) части полого абсорбера установлен абсорбер (АПС), который является санитарной ступенью абсорбции и работает без насоса. На тарелку АПС поступает чистая вода. Система абсорбции оснащена хвостовым вентилятором ВМ-17, расход газа составляет 30 000-50 000 м³/ч в зависимости от нагрузки по аммиаку на САИ. В систему абсорбции вводится фосфорная кислота для обеспечения требуемого pH и вода, а абсорбционная жидкость используется в технологии.

Преимуществами данной системы является компактность, наличие одного бака и небольшое количество циркуляционных насосов.

Система абсорбции после БГС состоят из последовательно установленного абсорбера "Вентури", полого абсорбера с решеткой, брызгоуловителя и вентилятора ВСК-17. Абсорбер "Вентури" и полый абсорбер орошаются форсунками от насосов производительностью 200 м³/ч из общего циркуляционного бака частично аммонизированным раствором фосфорной кислоты, имеющим плотность 1,3-1,4 г/см³ и pH = 1-2. Количество обрабатываемого газа составляет 140 000-170 000 м³/ч. В систему абсорбции вводится фосфорная кислота для обеспечения требуемого pH и сточные воды из системы аспирации, а абсорбционная жидкость используется в технологии.

Воздействие различных компонентов на окружающую среду

Нет информации.

Эксплуатационные данные

Нет информации.

Применимость

Применим в производстве фосфорсодержащих удобрений.

Экономические показатели

Нет информации.

Движущая сила для внедрения технологии

Реконструкция завода. Снижение выбросов.

6.3.8.4 Очистка аспирационных газов узла классификации в производстве моноаммонийфосфата (МАФ)

В производстве МАФ аспирационный воздух, отсасываемый от технологического оборудования узла классификации, в том числе от грохотов, дробилок, конвейеров, очищается от пыли в системе очистки, которая состоит циклона ЦН-15-2200 и абсорбера АПС. В абсорбер АПС поступает чистая вода, он работает без насоса. Система очистки газов оснащена хвостовым вентилятором ВНЖ-13,5, расход газа составляет 30 000 м³/ч, абсорбционная жидкость используется в технологии.

Преимуществами данной системы является компактность и отсутствие циркуляционных насосов.

Воздействие различных компонентов на окружающую среду

Нет информации.

Эксплуатационные данные

Нет информации.

Применимость

Применим в производстве фосфорсодержащих удобрений.

Экономические показатели

Нет информации.

Движущая сила для внедрения технологии

Реконструкция завода. Снижение выбросов.

6.4 Наилучшие доступные технологии

На настоящее время существует возможность дальнейшей модернизации представленных в 6.3 технологических схем с приростом мощности, снижением себестоимости продукции и уменьшением воздействия на окружающую среду.

Технологические показатели наилучших доступных технологий представлены в Приложении В.

В составе представленных технологий рекомендуется по отдельным подпроцессам технологической схемы в качестве частных НДТ использовать ряд технологических и организационно-технических мероприятий, представленных в таблицах 6.55-6.57.

Таблица 6.55 - Описание технологических мероприятий

Описание мероприятия	Объект внедрения	Эффект от внедрения			Ограничение применимости	Основное оборудование
Описание мероприятия	Объект внедрения	Снижение эмиссий основных загрязняющих веществ	Энергоэффективность	Ресурсосбережение	Ограничение применимости	Основное оборудование
1. Изменение способа аммонизации кислот в производстве фосфатов аммония - переход на двухстадийный процесс	Производство фосфатов аммония	Снижение выбросов NH₃	Увеличение производительности	Уменьшение потерь аммиака	Применение ТР целесообразно при увеличенной концентрации смеси кислот	САИ, трубчатый реактор
2. Постоянный контроль уровня pH аммонизированных пульп	Производство NP/NPK-продуктов	Снижение выбросов NH₃	Снижение энергозатрат на абсорбцию	Уменьшение нормы расхода NH₃	Трудности при измерении pH на потоке, особенно в концентрированных пульпах	Поточный pH метр
3. Внедрение системы захолаживания воздуха для интенсификации стадии охлаждения продукта	Производство NP/NPS/NPK-удобрений		Уменьшение расхода электроэнергии (уменьшение мощности вентиляторов и т.д.) ввиду уменьшения расхода хладоагента	Уменьшение расхода пара на испарение аммиака. Уменьшение габаритных размеров холодильников	Необходимость дальнейшего использования газообразного аммиака в процессе	Установка испарения аммиака
4. Переход на использование более концентрированной фосфорной кислоты	Производство NP/NPS/NPK-удобрений		Уменьшение расхода электроэнергии (уменьшение мощности насосного оборудования)	Уменьшение расхода природного газа на сушку	Наличие выпарных установок для концентрирования ЭФК. Ограничение по виду фосфатного сырья для получения упаренной ЭФК	Вакуум выпарная установка
5. Использование тепла отходящих газов со стадии охлаждения на стадии сушки продукта	Производство NP/NPS/NPK-удобрений		Снижение энергозатрат на сушку	Уменьшение расхода природного газа на сушку	Взаимное расположение оборудования стадий охлаждения и сушки могут вызвать проблемы при передаче теплоносителя. Наличие стадии сухой очистки газов со стадии охлаждения. Плавление и возможное разложение пыли на входе в сушилку	Вентиляторы, циклоны, рукавные фильтры
6. Использование вторичных энергоресурсов (пара 4 атм, или нагретых отходящих газов, например, со стадии нейтрализации) для подогрева воздуха, подаваемого в топки на горение и разбавление топочных газов)	Производство NP/NPS/NPK-удобрений			Снижение потребления природного газа	Наличие вторичных энергоресурсов и обеспечение возможности их подачи на подогрев воздуха. Коррозионная стойкость теплообменного оборудования	Теплообменное оборудование
7. Организация замкнутого водооборотного цикла с нейтрализацией сточных вод и повторного использования оборотной воды в технологии		Снижение объемов сброса	Снижение энергозатрат на очистку сточных вод		Ограничение в зависимости от химсостава сточных вод	Оборудование станции нейтрализации, наличие водооборотного цикла
8. Обращение со сточными водами путем закачки в водовмещающие пласты горных пород		Исключение сброса сточных вод в поверхностные и подземные водные объекты			Наличие соответствующей лицензии, организация полигона закачки сточных вод	Оборудование полигона закачки сточных вод
9. Использование в качестве источника сульфатной серы побочного продукта производства фосфорной кислоты - фосфогипса	Производство NP/NPS/NPK-удобрений			Использование внутренних ресурсов, снижение расходной нормы по P₂O₅	Возможно использование не для всех продуктов	Транспортирующее, дозирующее и дробильное оборудование для работы с влажными и липкими материалами (шнекозубчатые и роторно-дисковые дробилки, системы разгрузки бункеров - разгрузочный захват и ленточный питатель, цепные скребковые транспортеры и др.)
10. Минимизация выброса NH₃ путем контроля и регулирования pH абсорбционной жидкости и применения интенсивного абсорбционного оборудования	Производство NP/NPS/NPK-удобрений	Снижение выбросов NH₃		Снижение расходной нормы на NH₃		Абсорбционное оборудование, pH метр поточный
11. Оптимизация соотношения ретур/продукт	Производство NP/NPS/NPK-удобрений	Улучшение грансостава снижение выделения пыли	Снижение расхода электроэнергии		Применим для схем БГС; АГ - СБ	Анализатор грансостава поточный, ленточные весы, уравнительные бункеры и дозирующее оборудование
12. Точный температурный контроль стадий нейтрализации и сушки	Производство NP/NPS/NPK-удобрений	Уменьшение выделения аммиака, пыли		Уменьшение расхода природного газа
13. Использование современных систем очистки газов с санитарными ступенями очистки	Производство NP/NPS/NPK-удобрений	Уменьшение выделения аммиака, пыли, фтора				Абсорбционное оборудование
14. Использование ЭФК на основе низкосортного фосфатного сырья				Расширение сырьевой базы	Ограничения в технологии ЭФК и в ассортименте выпускаемой продукции
15. Использование отходов и вторичных продуктов (конденсаты, сточные воды, граншлак, фосфогипс, шламы и т.д.)				Регулирование содержания питательных компонентов. Снижение расходных норм на сырье	Ограничения в ассортименте выпускаемой продукции
16. Внедрение эффективных кондиционеров пылеподавителей и кондиционирующих смесей		Уменьшение выделения пыли		Улучшение качества удобрений, снижение потерь продукта		Оборудование приема, хранения, подачи и нанесения кондиционирующей смеси

Таблица 6.56 - Описание технических мероприятий

Описание мероприятия	Объект внедрения	Эффект от внедрения			Ограничение применимости	Основное оборудование
Описание мероприятия	Объект внедрения	Снижение эмиссий основных загрязняющих веществ	Энергоэффективность	Ресурсосбережение	Ограничение применимости	Основное оборудование
1. Внедрение частотных регуляторов (насосы, дробилки, мешалки, вентиляторы, барабаны	Производство NP/NPS/NPK-удобрений	Уменьшение образования пыли (при использовании на дробилках)	Снижение расхода электроэнергии
2. Внедрение трубчатых реакторов в процессе нейтрализации	Производство NP/NPS/NPK-удобрений			Уменьшение расхода природного газа на сушку	Возможно при использовании концентрированных кислот	Трубчатые реакторы, высоконапорные насосы
3. Использование циклонов, рукавных фильтров (карманных фильтров - на складе сырья)	Производство NP/NPS-удобрений	Уменьшение выбросов пыли	Уменьшение расхода электроэнергии (исключение насосного оборудования - в отличие от "мокрой" абсорбции)	Уменьшение потерь продукта и расхода воды		Циклоны, рукавные фильтры (карманные фильтры - на складе сырья)
4. Использование современных топочно-горелочных устройств с современной системой КИПиА, обеспечивающих постоянный температурный контроль процесса сушки, полноты сжигания топлива и минимизацию образования оксидов азота	Производство NP/NPS/NPK-удобрений	Уменьшение образования пыли и NH₃, Оксидов азота, CO		Уменьшение расхода природного газа
5. Использование кондуктивных теплообменников для охлаждения удобрений	Производство NP/NPS/NPK-удобрений	Уменьшение образования пыли и объема отходящих газов	Уменьшение расхода электроэнергии		Применим не для всех типов удобрений. Необходим подвод и охлаждение оборотной воды
6. Локальные системы аспирации от узлов пересыпок и транспортного оборудования		Уменьшение образования пыли		Уменьшение расхода электроэнергии		Локальные рукавные фильтры, карманные фильтры, укрытие конвейерных лент
7. Использование модифицирующих добавок (магнийсодержащих)		Уменьшение образования пыли		Улучшение качества удобрений		Дозирующее оборудование
8. Оборудование для плавного пуска барабанов			Снижение расхода электроэнергии	Стабилизация работы оборудования
9. Подбор соответствующего размера и типа грохота и дробилки		Уменьшение образования и выделения в атмосферу загрязняющих веществ	Снижение расхода электроэнергии	Уменьшение простоев, увеличение производительности
10. Установка теплообменника для понижения температуры в верхнем контуре абсорбционной колонны	Производство нитроаммофоски	Снижение выброса		Снижение коррозионной активности. Увеличение межремонтного пробега	Увеличение конденсации водяного пара на стадии абсорбции. Необходимость использования дополнительного количества конденсата в технологии
11. Использование ленточных элеваторов	Производство NP/NPS/NPK-удобрений			Снижение потребления электроэнергии	Возможны ограничения по фракционному составу продукта, его свойствам и температуре	Ленточные элеваторы [ ]
12. Контроль, регулировка и автоматизация стадий технологического процесса, влияющих на образование и выделение загрязняющих веществ (соотношение реагентов, температура, кислотность и др.)		Уменьшение образования и выделения в атмосферу загрязняющих веществ			Общеприменима	Оборудование КИП иА, запорно-регулирующая арматура и т.д.
13. Непрерывный контроль влажности готового продукта (на потоке)	Производство NP/NPS/NPK-удобрений			Контроль и управление процессом сушки, экономия природного газа	Условия осуществления измерений, вид продукта	Поточный влагомер

Таблица 6.57 - Описание организационных мероприятий

Описание меры	Объект внедрения	Эффект от внедрения			Ограничение применимости
Описание меры	Объект внедрения	Снижение эмиссий основных загрязняющих веществ	Энергоэффективность	Ресурсосбережение	Ограничение применимости
1. Организация системы мониторинга выбросов при изменении режимов ведения процесса с корректировкой параметров производства	Производство NP/NPS/NPK-удобрений	Уменьшение выбросов		Уменьшение потерь сырья и продукта
2. Введение непрерывного контроля pH на выпуске сточных вод в заводскую сеть канализации	Производство азофоски, нитроаммофоски, ИАС	Уменьшение сбросов
3. Разработка технической документации регламентирующей использование побочных продуктов в качестве сырья и (или) товара	Производство удобрений	Снижение или исключение образования и (или) размещения отходов		Уменьшение использования сырья	Индивидуальные особенности производства
4. Переход на локальную систему обеспечения сжатым воздухом			Уменьшение потерь давления при передаче сжатого воздуха потребителю
5. Постоянный контроль и регулирование гранулометрического состава продукции				Снижение потребления энергии путем стабилизации технологических показателей процесса
6. Организация природоохранной деятельности на предприятии согласно требованиям законодательства		Повышение ответственности персонала. Стабилизация технологических показателей процесса
7. Организация и внедрение непрерывной системы повышения квалификации производственного персонала		Стабилизации технологических показателей процесса

6.4.1 Экономические аспекты реализации наилучших доступных технологий

В 6.3-6.4 приведен перечень различных мероприятий, которые позволяют сократить эмиссии вредных веществ в окружающую среду, а также снизить потребление сырьевых и энергетических ресурсов, воды, уменьшить или исключить образование отходов.

Реализация этих мероприятий может быть осуществлена как поэтапно во времени, так и комплексно в зависимости от производственной программы, осуществляемой каждым конкретным предприятием, его расположением в том или ином регионе, наличием в этих регионах других заводов, осуществляющих эмиссию вредных веществ в окружающую среду и, наконец, в зависимости от имеющихся средств для реализации НДТ.

Кроме того, внедрение НДТ, как правило, сопровождается рядом мероприятий, преследующих другие производственные цели, как то инфраструктура, социальные вопросы и др.

В этой связи на сегодняшний момент вычленить только капитальные и эксплуатационные затраты на реализацию НДТ крайне затруднительно, а зачастую просто невозможно.

Поэтому на каждом предприятии разрабатываются инвестиционные программы их развития, которые комплексно реализуются в течение 3-5 лет и которые могут и должны учитывать мероприятия, направленные на реализацию НДТ.

Исходя из вышеизложенного, дать единую объективную экономическую оценку мероприятий, относящихся к НДТ, не представляется возможным, в связи с чем целесообразно лишь привести экономические показатели некоторых мероприятий, рассчитанных для условий конкретного предприятия. Приведенные данные могут быть использованы только как пример экономической оценки мероприятий, относящихся к НДТ, без возможности их распространения на другие предприятия отрасли.

В таблице 6.58 приведена ориентировочная стоимость строительства новых производств минеральных удобрений, ориентировочная стоимость внедрения некоторых НДТ приведена в таблице 6.59.

Таблица 6.58 - Ориентировочная стоимость строительства новых производств минеральных удобрений

Производство	Производительность установки	Полная стоимость установки	Примечание
Аммиак	2200 т/сут	24 млрд руб.
Кристаллический сульфат аммония из серной кислоты и аммиака	300 тыс. т. в год	3,13 млрд руб.
Кристаллический сульфат аммония как продукт конверсионной переработки фосфогипса	200 тыс. т. в год	120 млн долл. США
Приллированная аммиачная селитра в комплексе с производством азотной кислоты	350 тыс. т в год	12,1 млрд руб.
Гранулированные NPK-удобрения	900 тыс. т в год	12 млрд руб.
Гранулированный карбамид	500 тыс. т в год	12 млрд руб.
Узел подачи дробленого отвального фосфогипса в производство удобрений	240 тыс. т. в год	2 млн евро

Таблица 6.59 - Ориентировочная стоимость внедрения некоторых НДТ

Технологические мероприятия, объекты производства	Капитальные затраты	Эксплуатационные затраты (на единицу выпускаемой продукции)	Обоснование экономического эффекта	Примечание
Переход на двухстадийный процесс аммонизации кислот	Стоимость трубчатого реактора с технологическими трубопроводами и средствами КИПиА - 1 млн руб.	Снижение удельного расхода теплоносителя на 25-35 % на стадии сушки готовой продукции	Использование теплоты реакции нейтрализации на стадии ТР
Постоянный контроль уровня pH аммонизированных пульп	Стоимость средств КИПиА - 300 тыс. руб.	Незначительные	Стабильность ведения технологического процесса, снижение затрат на очистку выхлопных газов
Внедрение системы захолаживания воздуха для интенсификации стадии охлаждения продукта	25-120 млн руб. (3570 т продукта/час)	Затраты на ремонтно-эксплуатационные нужды	Экономия пара за счет теплоты охлаждаемого воздуха	В зависимости от вида охлаждаемого продукта и типа применяемого оборудования
Переход на использование более концентрированной фосфорной кислоты	Затраты на внедрение выпарной установки 200 тыс. т/год 100 % P₂O₅ - 10 млн долл. США	Дополнительные затраты на расход теплоносителя на стадии упарки	Увеличение производительности технологических систем по производству удобрений
Использование в качестве источника сульфатной серы полупродукта производства фосфорной кислоты - фосфогипса	Узел подачи - 2 млн евро		Использование внутренних ресурсов, снижение расходной нормы по P₂O₅
Минимизация выброса NH₃ путем контроля и регулирования pH абсорбционной жидкости и применения интенсивного абсорбционного оборудования			Снижение расходной нормы на NH₃
Оптимизация соотношения ретур/продукт	Затраты на организацию регулирующих контуров АСУТП на стадиях рассев, дробление	Затраты на ремонтно-эксплуатационные нужды	Стабилизация технологического процесса, снижение затрат на очистку выхлопных газов от пыли
Внедрение систем кондиционирования с применением эффективных препаратов - пылеподавителей	10-20 млн руб. (барабан - кондиционер)	Затраты на ремонтно-эксплуатационные нужды	Улучшение потребительских свойств продукции за счет снижения пылимости и слеживаемости	В зависимости от габаритов барабана и объема работ
Внедрение частотных регуляторов в схеме управления электрооборудованием (насосы, дробилки, мешалки, вентиляторы, барабаны, транспортеры)	Стоимость и затраты зависят от мощности электропривода	Незначительные	Снижение расхода электроэнергии, увеличение срока службы электрооборудования
Использование современных топочно-горелочных устройств с современной системой КИПиА, обеспечивающих постоянный температурный контроль процесса сушки, полноты сжигания топлива и минимизацию образования оксидов азота	100-190 тыс. евро Стоимость и затраты зависят от производительности и мощности теплогенератора	Затраты на ремонтно-эксплуатационные нужды	Экономия природного газа за счет полноты сгорания и стабильности работы топочно-горелочных устройств
Использование ленточных элеваторов	90-120 тыс. евро	Уменьшение вибрации, уменьшение капзатрат на подготовку фундамента	Снижение потребления электроэнергии	[ ]
Подбор соответствующего размера и типа грохота и дробилки	500-600 тыс. евро комплект (2 грохота, 2 питателя, 1 дробилка)	Уменьшение простоев, увеличение производительности. Уменьшение образования и выделения в атмосферу загрязняющих веществ	Снижение потребления электроэнергии	В зависимости от типа оборудования
Использование кондуктивных теплообменников для охлаждения удобрений	500-700 тыс. евро (45-90 т/ч)	Уменьшение расхода электроэнергии. Уменьшение образования пыли и объема отходящих газов		В зависимости от производительности и начальной и конечной температур

6.5 Перспективные технологии

Определяющее влияние на перспективы развития производств оказывают технико-экономические факторы: производительность, расходные коэффициенты сырья и энергоресурсов, ассортиментный ряд продукции и ее качество, поиск и завоевание рынков сбыта, что задает вектор развития производств минеральных удобрений, определяемый следующими показателями:

- создание новых (модернизация существующих) универсальных технологических схем с возможностью производства широкого ассортимента удобрений с минимизацией времени перехода от одной марки к другой;

- увеличение производительности;

- снижение расходных коэффициентов сырья и энергоресурсов, комплексное использование сырья;

- улучшение качества продукции;

- разработка и создание новых видов удобрений: с высокой добавленной стоимостью, специальные виды удобрений (бесхлорные, водорастворимые, удобрения с микро-, мезоэлементами, с регуляторами роста и пестицидами, медленнодействующие удобрения и т.д.)

Модернизация и развитие технологий минеральных удобрений должны осуществляться с учетом специфических свойств продуктов и полупродуктов, необходимости упрощения управления, увеличения устойчивости процессов к воздействию внешних возмущений, сведения к минимуму вредных выбросов в окружающую среду, потерь сырья и продукции, обеспечения комплексной переработки сырья и отходов, что особенно важно в связи с вовлечением в производство сырья более низкого качества.

Немаловажную роль в оптимизации режимов должны сыграть автоматизированные системы управления как отдельными процессами, так и линией в целом. Особенно важны эти системы для интенсивных малоинерционных процессов, стабильность которых зависит от большого числа часто меняющихся внешних возмущений.

Важную роль играет правильный выбор типа аппарата, максимально соответствующего проводимому в нем процессу. Только высоконадежный, легко обслуживаемый, эффективный аппарат способен удовлетворить современным требованиям.

В настоящее время аппаратурное оформление большинства известных процессов технологии удобрений определилось, и прогресс в этой области техники пойдет, по-видимому, по пути модернизации существующего оборудования. Наметились следующие основные направления их совершенствования:

- интенсификация перемешивания (разделения) в аппаратах;

- разработка коррозионно-эрозионноустойчивых материалов и конструкций, предотвращающих контакт агрессивных сред с деталями аппаратов;

- создание и совершенствование агрегатов, в которых возможно проведение ряда взаимосвязанных процессов, что исключает промежуточные передачи полупродуктов транспортными устройствами;

- приспособление аппаратов к конкретным процессам с учетом специфики их совокупной работы в составе технологических линий (оптимизация режимов ведения процессов, устранение адгезии, выпадения твердой фазы из жидкостей, пылегазовыделения и т.п.).

Целесообразность использования того или иного аппарата с учетом его специфических достоинств и недостатков зависит от конкретных условий: качества сырья, требуемых свойств продукта, единичной мощности линии, технической оснащенности производства. С целью выявления оптимальных конструкций и режимов, обеспечивающих максимальный выход продукта требуемого качества при допустимых затратах, в каждом случае необходима детальная расчетная и экспериментальная проверка эффективности выбранного аппарата.

Что касается общих тенденций в развитии аппаратуры, то они сводятся к следующему. Для смесителей твердых веществ, твердой и жидкой фаз перспективными представляются аппараты с высокооборотными роторами из эрозионно-устойчивых материалов с эффективной очисткой корпуса от налипающего материала. Интенсификации перемешивания во многих процессах способствуют вибрации корпуса или элементов, погруженных в слой материала.

Для смешения жидких и газообразных веществ, особенно вступающих в экзотермическую реакцию, предпочтительно совершенствовать простые по устройству аппараты, в которых используются кинетическая энергия струи и тепло реакции. Особенностью их работы является малая инерционность, а следовательно, чувствительность к изменению расхода реагентов и их концентраций. Интенсификация этих аппаратов связана со стабилизацией соотношения исходных компонентов, совершенствованием конструкции с целью предотвращения налипания материала на стенки и коррозии входного устройства.

Несмотря на некоторую громоздкость конструкции, по-прежнему перспективно применение вращающихся барабанов для осуществления ряда процессов и их комбинаций. Барабаны обладают высокой пропускной способностью, универсальностью, сравнительно легко обслуживаются и могут работать в широком диапазоне изменения параметров. Интенсификация их работы связана с совершенствованием внутренних устройств, увеличением коэффициента заполнения, эффективной очисткой от налипающего материала.

Аппараты с псевдоожиженным слоем с усовершенствованными узлами ввода и вывода продукта, методами введения тепла, конструкциями газораспределителя дают возможность эффективно проводить процессы нанесения пленки на поверхность гранул, теплообменные процессы, разделение частиц по границе размера менее 1-0,5 мм. Более крупные частицы эффективнее классифицировать на грохотах специальных конструкций.

Для процессов разделения веществ (фракционирование, абсорбция и пр.) перспективны аппараты колонного типа как полые, так и с различной насадкой, интенсификация которых может быть обеспечена за счет увеличения скорости, реагентов и совершенствования конструкций внутренних устройств.

Правильный выбор аппаратуры оказывает решающее влияние на эффективность работы технологической линии. Однако усовершенствование конструкций не должно быть односторонним и направленным только на интенсификацию данного процесса. Следует также искать пути изменения технологии, чтобы полнее использовать возможности аппаратуры. Только в одновременном совершенствовании процессов и аппаратов с учетом их взаимодействия в технологической линии залог прогресса современной туковой промышленности.

Примеры технологий, перспективность которых можно рассматривать с позиций энергоэффективности, ресурсосбережения, экологической и экономической целесообразности:

1) Использование вторичных ресурсов производства (шламы, шлаки, фосфогипс, и т.д.).

Требуется внедрение транспортирующего, дозирующего и дробильного оборудования для работы с влажными и липкими материалами

2) Использование вторичного пара (со стадий аммонизации или от производства серной кислоты) для подогрева теплоносителя (воздуха) при сушке;

3) Конверсионные методы получения удобрений:

а) конверсия фосфогипса в сульфат аммония и карбонат кальция;

б) получение сульфата аммония в результате конверсии фосфогипса, кремнефтористоводородной кислоты и аммиака;

в) конверсия фосфогипса и диаммонийфосфата с получением удобрения, содержащего фосфаты кальция/аммония и сульфат аммония;

г) конверсионные методы получения бесхлорных удобрений из хлористого калия и др.

4) Использование менее ценного низкосортного фосфатного сырья.

5) Модернизация отдельных стадий/аппаратов технологического процесса: внедрение емкостного преднейтрализатора с перемешивающим устройством (увеличение производительности, расширение ассортимента, уменьшение потерь аммиака).

6) Использование отходящих газов со стадии охлаждения удобрений на стадии сушки.

7) Получение сульфата калия разложением хлористого калия серной кислотой с отделением и использованием абгазной соляной кислоты.

8) Разложение хлористого калия ЭФК с последующей сушкой и дегидратацией фосфатной пульпы до получения метафосфата калия. Образующаяся абгазная соляная кислота поступает на разложение фосфатного сырья с последующим получением фосфорно-кальциевых и фосфорно-калийных удобрений.

9) Вовлечение в переработку доступного сырья, различных промышленных отходов и вторичных продуктов.

В качестве нейтрализующих компонентов производства NPKS-удобрений можно использовать такие отходы как:

- шлам от производства ТПФН, что позволит использовать содержащийся в нем фосфор и сократить расход конверсионного мела;

- подгипсовые пески, полученные при нейтрализации кислых сточных вод известью, содержащие фосфор в усвояемой форме.

10) Использование различных отходов для получения удобрений с микроэлементами:

а) использование отработанных катализаторов ГИАП-10-2, оксид цинка - отход от производства химволокна; отработанную поглотительную массу и др., в качестве цинксодержащего сырья;

б) в качестве медьсодержащей добавки: отработанный катализатор синтеза метанола, оксид меди - отход медеплавильных печей; медно-магниевый катализатор - отход производства капролактама;

в) в качестве молибденсодержащей добавки - отходы электроламповых заводов.

11) Органоминеральные удобрения с использованием в качестве органической составляющей торфа, навоза, лигнина, птичьего помета, сапропеля и т.д.

12) Бессушковая технология получения сульфата аммония.

13) Технология получения МАФ, ДАФ, NPK с максимальным использованием тепла химической реакции.

14) Увеличение производительности схемы с АГ - СБ путем модернизации ее до схемы АГ - БГС.

15) Получение сульфата аммония из сырья собственного производства (аммиака и серной кислоты) по следующим технологиям:

а) получение гранулированного сульфата аммония по схеме с барабанным гранулятором;

б) получение сульфата аммония из серной кислоты и аммиака по схеме с нейтрализатором - кристаллизатором;

в) производство сульфата аммония по схеме с компактированием.

6.5.1 Технология гранулированного сульфата аммония.

В настоящее время в России выпуск гранулированного сульфата аммония осуществляется только методом прессования на предприятиях по производству капролактама. Разработаны исходные данные для внедрения технологии на БФ АО "Апатит".

Технология производства гранулированного сульфата аммония основана на нейтрализации серной кислоты аммиаком с последующей сушкой и гранулированием продукта. Принципиальная схема производства гранулированного сульфата аммония приведена на рисунке 6.60.

Процесс состоит из следующих стадий:

ГАРАНТ:

Нумерация приводится в соответствии с источником

1. Прием серной кислоты, аммиака и технологических добавок.

2. Введение добавки для улучшения гранулирования и снижения коррозионной активности.

3. Двухстадийная нейтрализации серной кислоты аммиаком:

- на первой стадии в преднейтрализаторе (ПН) емкостного типа с перемешивающим устройством, на второй стадии в трубчатых реакторах.

5. Получение топочных газов, сушка и гранулирование сульфата аммония в БГС.

6. Классификация высушенных гранул и дробление крупной фракции.

7. Охлаждение готового продукта в аппарате "кипящего слоя" (КС). При необходимости есть возможность применения для дополнительного охлаждения аппарата кондуктивного типа.

8. Кондиционирование продукта и транспортировка готового продукта на склад.

9. Очистка отходящих газов.

Предварительно в абсорбционную жидкость со стадии очистки газов или серную кислоту вводят добавки для улучшения гранулируемости сульфата аммония и снижения коррозионного воздействия сред на оборудование.

Жидкий или газообразный аммиак, серная кислота и абсорбционная жидкость поступает в преднейтрализатор (ПН), оборудованный перемешивающим устройством. Нейтрализация в ПН осуществляется при до определенного мольного отношения NH₃: H₂SO₄. Полученная пульпа поступает на вторую стадию нейтрализации в трубчатые реакторы (ТР), где происходит донейтрализация пульпы аммиаком.

Из ТР пульпа распыливается в барабанный гранулятор-сушилку (БГС), где происходит грануляция сульфата аммония и сушка полученных гранул топочными газами.

Высушенный продукт проходит классификацию на грохотах. Мелкая и раздробленная крупная фракции возвращаются в БГС в качестве ретура. Товарная фракция поступает на охлаждение в аппарат "кипящего слоя" и, при необходимости, в кондуктивный охладитель. Охлаждённый продукт проходит обработку кондиционирующей жидкостью и подается на склад.

Основными загрязняющими компонентами в отходящих газах являются аммиак и пыль сульфата аммония.

Отходящие газы, содержащие аммиак (от преднейтрализатора и БГС), очищаются в системе абсорбции.

Запыленный воздух от стадии классификации, охлаждения, кондиционирования, фасовки и отгрузки может осуществляться как с использованием систем "мокрой очистки", так и в фильтрах.

Характеристики процесса:

1) Производительность по готовому продукту - 25-50 т/ч.

2) Твердые и жидкие отходы отсутствуют.

3) Содержание вредных веществ в газовых выбросах:

- аммиак: от ПН и аспирации - не более 100 мг/нм³, от БГС - не более 100 мг/нм³;

- пыль сульфата аммония: от ПН и аспирации - не более 100 мг/нм³, от БГС - не более 100 мг/нм³, от КС и кондуктивного охладителя - 60 мг/нм³.

4) Объемы газов: от БГС 120 тыс. м³/ч (70 °С), от ПН 70 тыс. м³/ч (70 °С), от холодильников КС - 50 тыс. м³/ч (70 °С), от стадии кондиционирования - 20 тыс. м³/ч (30 °С).

5) Выбросы: аммиака - 4,2 г/с, пыли - 5,2 г/с.

Ключевое оборудование

1. Преднейтрализатор

2. Трубчатый реактор

3. Барабанный гранулятор-сушилка

4. Грохот

5. Холодильник "кипящего слоя"

6. Кондуктивный охладитель

7. Оборудование мокрой системы очистки газов: аппарат "Вентури", полый абсорбер, аппарат АПС, брызгоуловитель.

8. Оборудование сухой очистки: циклон, рукавный фильтр, кассетный фильтр.

Критерии отнесения к НДТ:

- Производство конкурентоспособной на мировом рынке продукции, не имеющей аналогов, производимых на территории Российской Федерации.

- Низкие удельные затраты энергоресурсов.

- Низкие удельные выбросы.

- Ресурсосбережение: возможность переработки растворов сульфата аммония от смежных производств.

Рисунок 6.60 - Схема получения гранулированного сульфата аммония

6.5.2 Технология водорастворимого МАФ

Процесс получения МАФ водорастворимого основан на очистке экстракционной фосфорной кислоты методом химического осаждения примесей. В первую очередь проводится очистка от избытка сульфатной серы путем осаждения в виде сульфата кальция и его отделения фильтрацией. Затем основная часть примесей выделяется в виде осадка в процессе нейтрализации ЭФК аммиаком и при выдерживании полученной пульпы. Следующая стадия заключается в отделении осадка путем фильтрации. Осадок далее направляется в производство гранулированных удобрений. Очищенный раствор поступает на упаривание и кристаллизацию. Кристаллы МАФ отделяются путем центрифугирования и направляются на растворение. Полученный раствор подвергается тонкой очистке от взвесей. Далее раствор поступает на стадию упаривания. Упаренный раствор подается на кристаллизацию. Кристаллы МАФ отделяются путем центрифугирования и направляются на сушку и охлаждение. Полученные кристаллы затаривают в "биг-бэги" или мешки.

При реализации технологии водорастворимого МАФ достигаются следующие экологические преимущества:

- отсутствие жидких и твердых отходов. Все образующиеся побочные продукты перерабатываются в гранулированный МАФ;

- низкие удельные выбросы с отходящими газами. Содержание вредных веществ в газовых выбросах: аммиак - 100 мг/нм³, фтор - 10 мг/нм³, пыль - 100 мг/нм³. Выбросы: аммиака - 1,55 г/с, фтора - 0,155 г/с, пыли - 1,55 г/с. Общее количество отходящих газов - 55714 нм³/ч (70000 м³/ч, 70 °С);

- в результате применения водорастворимого МАФ в сельском хозяйстве снижается нагрузка на окружающую среду, которая может быть обусловлена вымыванием удобрений из почвы в водоемы.

Экономические преимущества производства водорастворимого МАФ:

- улучшенные потребительские свойства (отсутствие нерастворимого остатка, 100 % растворимость в воде);

- низкие удельные энергетические затраты;

- более эффективное использование питательных веществ по сравнению с традиционными видами удобрений;

- возможность реализации не только в качестве удобрения, но и в качестве подкормки в животноводстве для обогащения питания жвачных животных элементами фосфора и азота. Кроме сельского хозяйства МАФ технический водорастворимый находит применение в металлической, электротехнической, спичечной и других отраслях промышленности, а также в противопожарном деле, фотографии и медицине.

Ключевое оборудование технологии водорастворимого МАФ:

1) ленточный вакуум-фильтр;

2) пресс-фильтры;

3) вакуум-выпарной аппарат;

4) вакуум-выпарной кристаллизатор;

5) вакуумный кристаллизатор DTB (Draft tube baffle) или с принудительной циркуляцией;

6) центрифуги со шнековой выгрузкой;

7) пульсационные центрифуги;

8) гидроциклоны;

9) оборудование для тонкой фильтрации (Polishing filtration);

10) сушилка-охладитель виброкипящего слоя.

Рисунок 6.61

6.5.3 Технология гранулированных NPK-удобрений увеличенной единичной мощности

Процесс производства гранулированных NPK-удобрений увеличенной производительности основан на двухстадийной нейтрализации смеси азотной (или серной) и фосфорной кислот (схема ПН-ТР) с последующим гранулированием и сушкой по схеме АГ-СБ. В кислотную смесь (частично аммонизированная ЭФК - абсорбционная жидкость) предусмотрено предварительное введение магнийсодержащей добавки и, при необходимости, твердых микроэлементов. Нейтрализация смеси ЭФК, азотной (или серной) кислоты и абсорбционной жидкости осуществляется жидким аммиаком в преднейтрализаторе (ПН) емкостного типа с перемешивающим устройством. В трубчатых реакторах осуществляется нейтрализация смеси ЭФК, серной кислоты и абсорбционной жидкости жидким аммиаком. Доаммонизация и гранулирование удобрений происходит в аммонизаторе-грануляторе (АГ), куда также поступают хлористый калий, сульфат аммония и ретур. Полученная шихта направляется на сушку в сушильный барабан (СБ). Далее происходит рассев высушенных гранул и дробление крупной фракции. Товарную фракцию охлаждают последовательно, сначала в аппарате "кипящего слоя" (КС), затем в аппарате кондуктивного типа. Далее готовый продукт кондиционируют и направляют на склад.

Системы абсорбции в производстве NPK по схеме АГ - СБ.

Устанавливаются две системы абсорбции: одна от аммонизатора-гранулятора (АГ) и преднейтрализатора (ПН), вторая от сушильного барабана (СБ), холодильника КС и аспирации.

Выбросы в атмосферу после систем абсорбции.

1. Концентрация аммиака в газе после системы абсорбции АГ и ПН составит не более 100 мг/нм³.

2. Концентрация аммиака в газе после системы абсорбции СБ, КС и аспирации составит не более 50 мг/нм³.

3. Концентрация фтора в газе после системы абсорбции АГ и ПН составит не более 20 мг/нм³.

4. Концентрация фтора в газе после системы абсорбции СБ, КС и аспирации составит не более 10 мг/нм³.

5. Концентрация пыли в газе после системы абсорбции АГ и ПН составит не более 100 мг/нм³.

6. Концентрация фтора в газе после системы абсорбции СБ, КС и аспирации составит не более 100 мг/нм³.

Экономические преимущества производства нитратсодержащих NPK-удобрений:

- возможность переработки части ЭФК в неупаренном виде;

- большая единичная мощность;

- высокая производительность узла нейтрализации и стабильная работа системы в целом;

- возможность ввода в удобрения нитратного азота через жидкую фазу (выпуск "ровных" марок 15-15-15; 20-20-(14);

- благоприятные условия для гранулирования за счет увеличения количества пульпы в АГ (увеличение Ж:Т);

- возможность ввода большего количества серной кислоты в процесс и уменьшения расхода кристаллического (привозного) сульфата аммония;

- возможность получения широкого ассортимента NP, NPS, NPK удобрений (гибкая технология).

Ключевое оборудование технологии удобрений по схеме ПН - ТР + АГ - СБ:

1) преднейтрализатор;

2) аммонизатор-гранулятор;

3) сушильный барабан;

4) топка;

5) грохоты;

6) дробилки;

7) элеваторы;

8) охладитель кипящего слоя;

9) кондуктивный охладитель;

10) барабан-кондиционер;

11) абсорбционное оборудование: полые абсорберы, абсорбер АПС, брызгоуловитель;

12) оборудование сухой очистки: циклоны.

Рисунок 6.62 - Технология гранулированных NPK-удобрений увеличенной единичной мощности

6.5.4 Технология гранулированных нитратсодержащих NPK-удобрений на основе нейтрализации смеси азотной и фосфорной кислот с последующим гранулированием и сушкой по схеме АГ-СБ

Процесс производства гранулированных нитратсодержащих NPK-удобрений основан на нейтрализации смеси азотной и фосфорной кислот с последующим гранулированием и сушкой по схеме АГ-СБ. В кислотную смесь (частично аммонизированная ЭФК - абсорбционная жидкость) предусмотрено предварительное введение магнийсодержащей добавки и, при необходимости, твердых микроэлементов. Нейтрализация смеси ЭФК, азотной кислоты и абсорбционной жидкости осуществляется газообразным аммиаком в преднейтрализаторе (ПН) емкостного типа с перемешивающим устройством. Предусмотрено смешивание пульпы на основе нитрата аммония и фосфатов аммония с хлористым калием в баковом смесителе. В трубчатых реакторах осуществляется нейтрализация смеси ЭФК, серной кислоты и абсорбционной жидкости жидким аммиаком. Доаммонизация и гранулирование удобрений происходит в аммонизаторе-грануляторе (АГ), куда также поступают хлористый калий, сульфат аммония и ретур. Полученная шихта направляется на сушку в сушильный барабан (СБ). Далее происходит рассев высушенных гранул и дробление крупной фракции. Товарную фракцию охлаждают в аппарате "кипящего слоя" (КС). При необходимости есть возможность применения для дополнительного охлаждения аппарата кондуктивного типа. Далее готовый продукт кондиционируют и направляют на склад.

При реализации технологии нитратсодержащих NPK-удобрений достигаются следующие экологические преимущества:

- отсутствие жидких и твердых отходов;

- низкие удельные выбросы с отходящими газами. Содержание вредных веществ в газовых выбросах: аммиак - 100 мг/нм³ (от ПН и АГ), 80 мг/нм³ (от СБ); фтор - 20 мг/нм³ (от ПН и АГ), 20 мг/нм³ (от СБ); пыль - 100 мг/нм³ (от ПН и АГ), 100 мг/нм³ (от СБ), 100 мг/нм³ (от систем аспирации). Выбросы: аммиака - 9,171 г/с, фтора - 1,834 г/с, пыли - 10,14 г/с. Общее количество отходящих газов - 82700 нм³/ч (110000 м³/ч, 90 °С) (от ПН и АГ), 247480 нм³/ч (320000 м³/ч, 80 °С) (от СБ), 17450 нм³/ч (20000 м³/ч, 40 °С) (от систем аспирации).

Экономические преимущества производства нитратсодержащих NPK-удобрений:

- большая единичная мощность;

- низкие удельные энергетические затраты;

- эффективное использование тепла нейтрализации, за счет чего исключен узел плава аммиачной селитры;

- повышенная взрыво- и пожаробезопасность;

- снижение удельного расхода азотной кислоты;

- уменьшение себестоимости удобрений;

- улучшение физико-химических свойств удобрений;

- возможность получения широкого ассортимента NP, NPS, NPK и NPKS удобрений (гибкая технология).

Ключевое оборудование технологии нитратсодержащих NPK-удобрений:

1) преднейтрализатор;

2) аммонизатор-гранулятор;

3) сушильный барабан;

4) грохоты;

5) дробилки;

6) элеваторы;

7) охладитель кипящего слоя;

8) кондуктивный охладитель;

9) барабан-кондиционер.

Рисунок 6.63 - Технология гранулированных нитратсодержащих NPK-удобрений на основе нейтрализации смеси азотной и фосфорной кислот с последующим гранулированием и сушкой по схеме АГ - СБ

6.5.5 Технология гранулированного ДАФ увеличенной единичной мощности

Процесс производства, гранулированного ДАФ основан на реакции нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) аммиаком.

Процесс состоит из следующих стадий:

1. Прием и распределение основного сырья и технологических добавок.

3. Доаммонизация фосфатно-аммиачной пульпы газообразным аммиаком до МО 1,6-1,8 моль/моль, в смесителе-нейтрализаторе (трубчатый реактор).

4. Гранулирование удобрений ДАФ в аппарате барабанный гранулятор-сушилка (БГС).

5. Рассев высушенных гранул и дробление крупной фракции.

6. Охлаждение готового продукта в аппарате "кипящего слоя" (КС). При необходимости есть возможность применения для дополнительного охлаждения аппарата кондуктивного типа.

7. Кондиционирование продукта и транспортировка готового продукта на склад.

8. Очистка отходящих газов.

8.1. Система абсорбции после БГС включает в себя абсорбер "Вентури" с брызгоуловителем (первая ступень абсорбции), абсорбер "Вентури" и абсорбер АПС (вторая и третья ступени абсорбции). Производительность по газу 130000-160000 м³/ч, (101983-125517 нм³/ч 75 °С).

8.2. Система абсорбции после холодильника КС и аспирации включает в себя абсорбер "Вентури" (первая ступень абсорбции) и двухступенчатый абсорбер АПС (вторая и третья ступени абсорбции). Производительность по газу 130000-150000 м³/ч (103470-119388 нм³/ч 70 °С).

9. Характеристики: Производительность по готовому продукту - 55 т/ч ДАФ.

Твердые и жидкие отходы отсутствуют.

Содержание вредных веществ в газовых выбросах:

аммиак не более 100 мг/нм³ (от БГС), не более 50 мг/нм³ (от КС и аспирации);

фтор - не более 20 мг/нм³ (от БГС), не более 10 мг/нм³ (от КС и аспирации);

пыль - 100 мг/нм³ (от БГС), 100 мг/нм³ (от КС и аспирации).

Выбросы после БГС: аммиака - 3,48 г/с, фтора - 0,663 г/с, пыли - 3,48 г/с.

Выбросы после КС и аспирации: аммиака - 1,66 г/с, фтора - 0,332 г/с, пыли - 3,32 г/с.

Ключевое оборудование технологии получения, гранулированного ДАФ:

1) нейтрализатор-испаритель (преднейтрализатор);

2) трубчатый реактор;

3) барабанный гранулятор-сушилка (БГС);

4) топочно-горелочное устройство;

5) грохот;

6) аппарат "кипящего слоя" (КС);

7) барабан кондиционер;

8) кондуктивный теплообменник;

9) абсорбционное оборудование: полые абсорберы, абсорберы "Вентури", абсорбер АПС, брызгоуловитель.

Рисунок 6.64 - Технология гранулированного ДАФ

6.5.6 Технология жидких комплексных удобрений (ЖКУ) увеличенной единичной мощности

Процесс производства, жидких комплексных удобрений (ЖКУ) марки 11:37 с микроэлементами состоит из следующих стадий:

1. Прием и распределение основного сырья и технологических добавок.

2. Упаривание экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) в выпарном контуре.

3. Нейтрализация газообразным аммиаком упаренной фосфорной кислоты в трубчатом реакторе (ТР).

4. Донейтрализация плава аммиаком до pH = 6-7 и разбавление полученного плава водой до требуемой марки в баке-донейтрализаторе (БД).

5. Охлаждение ЖКУ в пластинчатых теплообменниках.

6. Смешение ЖКУ с микроэлементами в различной форме (сухие, жидкие).

7. Перекачка готового продукта на склад.

8. Характеристики: Производительность по готовому продукту - 30 т/ч ЖКУ марки 11:37.

Твердые и жидкие отходы отсутствуют.

Содержание вредных веществ в газовых выбросах:

аммиак не более 100 мг/нм³ (от ТР и БД),

фтор - не более 20 мг/нм³ (от ТР и БД),

Выбросы от ТР и БД: аммиака - 0,025 г/с, фтора - 0,003 г/с.

Объем выбросов: 600 нм³/ч.

Ключевое оборудование технологии получения ЖКУ с микроэлементами:

1. Вакуум-выпарная установка, в составе трубчатого теплообменника, циркуляционного насоса и сепаратора;

2. Трубчатый реактор;

3. Пластинчатый теплообменник.

Рисунок 6.65 - Принципиальная блок схема процесса получения ЖКУ с микроэлементами

6.5.7 Технология МАФ увеличенной единичной мощности

Процесс производства, гранулированного МАФ основан на реакции нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) аммиаком.

Процесс состоит из следующих стадий:

1. Прием и распределение основного сырья и технологических добавок.

2. Частичная нейтрализация газообразным аммиаком смеси фосфорной кислоты, серной кислоты и абсорбционной жидкости в нейтрализаторе-испарителе (преднейтрализатор) емкостного типа с перемешивающим устройством до МО 0,7-0,8 моль/моль. Или нейтрализация газообразным аммиаком смеси фосфорной кислоты, серной кислоты и абсорбционной жидкости в нейтрализаторе-испарителе (преднейтрализатор) емкостного типа с перемешивающим устройством до МО 1,3-1,4 моль/моль.

3. Доаммонизация фосфатно-аммиачной пульпы газообразным аммиаком до МО 1,0-1,2 моль/моль, в смесителе-нейтрализаторе (трубчатый реактор). Или разбавление фосфатно-аммиачной пульпы газообразным аммиаком до МО 1,0-1,2 моль/моль, в смесителе-нейтрализаторе (трубчатый реактор).

4. Гранулирование удобрений МАФ в аппарате барабанный гранулятор-сушилка (БГС).

5. Рассев высушенных гранул и дробление крупной фракции.

7. Кондиционирование продукта и транспортировка готового продукта на склад

8. Очистка отходящих газов.

8.1. Система абсорбции после БГС включает в себя абсорбер "Вентури" (первая ступень абсорбции) и двухступенчатый абсорбер АПС (вторая и третья ступени абсорбции). Производительность по газу 150000-180000 м³/ч, (117673-141207 нм³/ч 75 °С).

8.2. Система абсорбции после холодильника КС и аспирации включает в себя абсорбер "Вентури" (первая ступень абсорбции) и двухступенчатый абсорбер АПС (вторая и третья ступени абсорбции). Производительность по газу 100000-130000 м³/ч (79592-103469 нм³/ч 70 °С).

9. Характеристики: производительность по готовому продукту - 65 т/ч МАФ.

Твердые и жидкие отходы отсутствуют.

Содержание вредных веществ в газовых выбросах:

аммиак не более 100 мг/нм³(от БГС), не более 50 мг/нм³ (от КС и аспирации);

фтор - не более 20 мг/нм³ (от БГС), не более 10 мг/нм³ (от КС и аспирации);

пыль - 100 мг/нм³ (от БГС), 100 мг/нм³ (от КС и аспирации).

Выбросы после БГС: аммиака - 3,92 г/с, фтора - 0,784 г/с, пыли - 3,92 г/с.

Выбросы после КС и аспирации: аммиака - 1,44 г/с, фтора - 0,287 г/с, пыли - 2,87 г/с.

Ключевое оборудование технологии получения, гранулированного МАФ:

1. Нейтрализатор-испаритель (преднейтрализатор);

2. Трубчатый реактор;

3. Барабанный гранулятор-сушилка (БГС);

4. Топочно-горелочное устройство;

5. Грохот;

6. Аппарат "кипящего слоя" (КС);

7. Барабан кондиционер;

8. Кондуктивный теплообменник;

9. Абсорбционное оборудование: полые абсорберы, абсорберы "Вентури", абсорбер АПС, брызгоуловитель.

Рисунок 6.66 - Принципиальная блок схема процесса получения, гранулированного МАФ

6.5.8 Перспективные технологии производства сульфата аммония

6.5.8.1. Получение раствора сульфата аммония при совместной переработке фосфогипса и кремнефтористоводородной кислоты

В настоящее время одной из перспективных технологий получения сульфата аммония является процесс совместной переработки побочных продуктов производства экстракционной фосфорной кислоты - фосфогипса и кремнефтористоводородной кислоты (КФВК) с получением раствора сульфата аммония и фтористого шлама.

Технология отработана в лабораторном масштабе (в периодическом и непрерывном режимах) при использовании в качестве исходных реагентов продуктов сернокислотной переработки хибинского апатитового концентрата - дигидратного фосфогипса и КФВК.

Основными стадиями процесса получения раствора сульфата аммония являются:

1) Прием и хранение фосфогипса, аммиачной воды, кремнефтористоводородной и серной кислот.

2) Смешение фосфогипса с аммиачной водой и оборотным раствором сульфата аммония (промывным фильтратом).

3) Нейтрализация кремнефтористоводородной кислоты содержащимся в пульпе фосфогипса водным раствором аммиака с получением раствора сульфата аммония, кристаллизацией фторида кальция, осаждением кремнегеля.

4) Фильтрация - разделение реакционной пульпы на вакуум-фильтрах с многократной противоточной промывкой осадка.

5) Нейтрализация продукционного раствора сульфата аммония серной кислотой.

6) Хранение нейтрализованного раствора сульфата аммония.

7) Хранение фтористого шлама.

8) Абсорбционная очистка образующихся в процессе производства аммиак содержащих газов перед выбросом в атмосферу.

Схема получения раствора сульфата аммония с указанием стадий технологического процесса представлена на рисунке 6.67.

Рисунок 6.67 - Схема получения раствора сульфата аммония из фосфогипса и КФВК

В основе процесса получения раствора сульфата аммония лежит нейтрализация кремнефтористоводородной кислоты аммиачной водой до pH = 8 9 ед. без промежуточного отделения образующегося кремнегеля в присутствии фосфогипса для осаждения F^-.

На первой стадии дигидратный фосфогипс текущей выработки (возможно также использование отвального фосфогипса) репульпируется в промывном растворе сульфата аммония и аммиачной воде, при этом нейтрализуется фосфорная кислота, содержащаяся в фосфогипсе.

+ H₃PO₄ + 2NH₃ CaHPO₄ + (NH₄)₂SO4 + 2H₂O

+ 2CaHPO₄ + 2NH₃ Ca₃(PO₄)₂ + (NH4)₂SO₄ + 2H₂O

На второй стадии осуществляется нейтрализация кремнефтористоводородной кислоты содержащимся в пульпе фосфогипса растворенным аммиаком с образованием раствора кремнефторида аммония, который при pH = 8 9 ед. гидролизуется с образованием раствора фторида аммония и диоксида кремния.

H₂SiF₆ + 2NH3 (NH₄)₂SiF₆ + 117,11 кДж/моль

(NH₄)₂SiF₆ + 4NH₃ + 2H₂O 6NH₄F + SiO2 + 120,24 кДж/моль

Образующийся диоксид кремния осаждается в виде кремнегеля, а фторид аммония взаимодействует с гипсом, основным компонентом фосфогипса, с образованием фторида кальция выделяющегося в осадок и раствора сульфата аммония.

+ 2NH₄F CaF₂ + (NH4)₂SO₄ + 2H₂O + 13,28 кДж/моль

Суммарно взаимодействие компонентов выражается в виде реакции:

H₂SiF₆ + 3 + 6NH₃ 3CaF₂ + SiO₂ + 3(NH4)₂SO₄ + 4H₂O + 277,19 кДж/моль

Для полноты протекания реакции и получения раствора сульфата аммония с содержанием F^- < 100 мг/л процесс ведут при подаче избытка фосфогипса сверх стехиометрии (норма расхода - 120 130 % отн.) при времени взаимодействия реакционной смеси - 1 2 ч. Концентрация продукционного раствора сульфата аммония определяется главным образом двумя факторами: содержанием влаги в фосфогипсе и концентрацией КФВК.

Реакционная пульпа подается на разделение фаз на ленточные вакуум-фильтры. Промывка фтористого шлама - противоточная, 3-х кратная. Продукционный раствор сульфата аммония направляется на нейтрализацию серной кислотой до pH = 4,5 5 и далее в производство удобрений. Промывной фильтрат направляется в реакционный узел на репульпацию фосфогипса. Отмытый от сульфата аммония фтористый шлам вывозится на площадку для складирования.

Газы, выделяющиеся от баковой аппаратуры и фильтровального оборудования, проходят очистку от аммиака в абсорбере. Поглощение аммиака осуществляется сернокислым раствором сульфата аммония.

Разработанная технология позволяет перерабатывать растворы кремнефтористоводородной кислоты в широком диапазоне концентраций (8 22 % мас. H₂SiF₆). При использовании концентрированных растворов КФВК (20 22 % мас. H₂SiF₆) и нормы расхода дигидратного фосфогипса 120 % отн. возможно получение растворов сульфата аммония с содержанием > 20 % мас. (NH₄)₂SO₄.

Отмытый фтористый шлам представляет собой смесь фторида кальция, кремнегеля и не вступившего в реакцию фосфогипса. Получаемый фтористый шлам может найти применение в цементной промышленности - в качестве флюса для снижения температуры обжига клинкерной смеси и повышения качества цемента.

При реализации процесса совместной переработки фосфогипса и кремнефтористоводородной кислоты с получением раствора сульфата аммония достигаются следующие экологические преимущества:

1. Экономия извести.

Экономия потребления извести на предприятиях по производству фосфорсодержащих удобрений достигается за счет сокращения дебалансовых объемов КФВК направляемых на нейтрализацию известковым молоком.

2. Экономия серной кислоты.

В производстве гранулированного и кристаллического сульфата аммония из аммиака и серной кислоты, а также в производствах NPS- и NPKS-удобрений представляется возможным замена части используемой серной кислоты на раствор сульфата аммония.

3. Снижение затрат на транспортировку и размещение отходов.

Уменьшение количества фосфогипса направляемого в отвал за счет вовлечения в производство товарной продукции - раствора сульфата аммония.

6.5.9 Получение высокоэффективных удобрений с регулируемым поступлением питательных веществ в почву

Одним из перспективных направлений повышения эффективности применения минеральных удобрений является использование удобрений с регулируемым поступлением питательных веществ в почву. Производство данных удобрений основано на нанесении покрытия на поверхность гранул для обеспечения заданного времени растворения в почве. При этом достигаемая эффективность применения на 30-50 % выше по сравнению со стандартными удобрениями за счет снижения потерь питательных веществ в результате вымывания.

Одним из вариантов технологии получения удобрений с регулируемым поступлением питательных веществ в почву является использование в качестве полимера для покрытия гранул - полиуретана, который образуется при смешении 4,4-дифенилметандиизоцианата с многоатомными спиртами (полиолами) органического происхождения [144, 145]. Нанесение покрытия производится во вращающемся барабане.

Компоненты покрытия распыляются на слой материала через форсунки, расположенные по всей длине барабана, и реагируют на поверхности гранул с образованием полиуретана.

Толщина покрытия зависит от времени пребывания гранул в барабане и изменяется путем регулирования скорости его вращения.

Перед нанесением покрытия гранулы разогреваются паром до температуры 70-80 °С, а после нанесения покрытия охлаждаются водой до температуры 40-50 °С в пластинчатых теплообменниках. Необходимая скорость растворения продуктов может достигаться за счет смешения удобрений с различной толщиной покрытия, а также добавления в смесь удобрений без покрытия.

Стадии технологического процесса:

1. Прием и хранение сырья (гранулированных удобрений и компонентов покрытия)

2. Контрольная классификация удобрения

3. Нагрев гранул

4. Обработка гранул реагентами с получением покрытия

5. Охлаждение покрытых гранул

6. Хранение готовой продукции

<< Раздел 5. Производство азотной кислоты		Раздел 7. >> Производство аммиачной селитры, известково-аммиачной селитры, аммиачной воды
	Содержание Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 2-2022 "Производство аммиака, минеральных...

Раздел 6. Производство комплексных удобрений

ГАРАНТ:

ГАРАНТ:

ГАРАНТ:

ГАРАНТ:

ГАРАНТ:

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас