Файл: Попов, Н. П. Выпарные аппараты в производстве минеральных удобрений [учебное пособие].pdf

При высокой стоимости пара и дешевом природном газе или ма­

При проектировании цехов минеральных удобрений способ выпа­ ривания и конструкция аппарата определяются налипнем дешевого теплоносителя, конструкционных материалов, а также рациональ­ ным использованием вторичных энергоресурсов.

На рис. 36 представлен освоенный промышленный скруббер для выпаривания слабокислых растворов, содержащих значительные количества гипса, обычно отлагающегося на поверхности нагрева выпарных аппаратов.

Скруббер представляет собой цилиндрический аппарат наруж­ ным диаметром 4 м и высотой 22 м (общая высота скруббера с выхлоп­ ной трубой 40 м). Рабочий объем скруббера, футерованного кислото­ упорным кирпичом, 160 м3. Перед выхлопной трубой 5 установлен брызгоуловитель 4. Упарка растворов производится топочными газами, полученными при сжигании жидкого топлива в топке 1 объемом 33 м3. Жидкое топливо распыляют две пневматические форсунки типа ОН-549-07. Воздух в топку подается вентилятором ВД-12. Соотношение первичного и вторичного воздуха такое, что

вобъеме топки поддерживается температура 1100—1200 °С. Топоч­ ные газы, выйдя из топки при 900 °С, проходят через распыляемый

вскруббере раствор, охлаждаются и выбрасываются через выхлоп­ ную трубу в атмосферу.

Исходный раствор подается в скруббер на верхний ярус механи­ ческих форсунок грубого распыла 3, работающих под избыточным давлением 2—3 ат. Через нижний ярус форсунок центробежным насо­ сом 6 типа 5Х-18Д осуществляется рециркуляция упариваемого рас­ твора.

Упаренный раствор отводится из скруббера в дозатор, с помощью

которого регулируется концентрация и кратность циркуляции. Рециркуляция раствора в скруббере позволяет получить большую плотность орошения и эффективно использовать тепло дымовых газов.

Ниже приведены показатели работы скруббера:

8 0

Выпарные скрубберы просты конструктивно и имеют малое гид­ равлическое сопротивление. Однако по сравнению с контактными аппаратами с погружными горелками они громоздки и требуют боль­ ших капитальных вложений. Тепловой к. п. д. скрубберов на 10— 12% ниже, чем у аппаратов с погружными горелками.

Выпаривание растворов аммиачной селитры и мочевины

Аммиачную селитру NH4N 03 получают нейтрализацией азотной кислоты аммиаком с последующей упаркой раствора до плава, кото­ рый затем гранулируют.

Рис. 37. Схема двухступенчатой выпарки растворов аммиачной селитры:

творы; 13 — расширитель конденсата! 16 — выпарной аппарат второй ступени; 19 — желоб для плава; 20 — бак для плава.

В промышленности применяются двухступенчатые и значительно реже трехступенчатые схемы выпарки.

Схема двухступенчатой выпарки растворов аммиачной селитры приведена на рис. 37.

Раствор аммиачной селитры (64% NH4N 03) из аммонизатора подается в напорный бак 7, из которого под постоянным напором непрерывно поступает в выпарной аппарат 2 первой ступени, где упаривается до содержания NH4N 03 82—84%: Аппарат первой сту­ пени обогревается соковым паром, поступающим из аммонизатора,

и паром из расширителя конденсата 13 (ризб = 0,2 ат). Процесс упаривания протекает при разрежении 600 мм рт. ст. Температура кипения раствора при этом находится в пределах 82—86 °С. Паро­ жидкостная эмульсия, образующаяся в трубках выпарного аппарата 2, поступает в сепаратор 3, где разделяется на соковый пар и раствор аммиачной селитры. Отсюда соковый пар направляется в барометри­ ческий конденсатор 4, а раствор поступает в сборник 5 и из него непрерывно перекачивается в напорный бак 15 второй ступени вы­ парки. Из этого бака раствор поступает в выпарной аппарат 16 второй ступени, где упаривается до содержания 98% NH4N 03. Упаривание во второй ступени проводится при разрежении 550— 600 мм рт. ст. и обогреве свежим насыщенным паром с избыточным давлением 8 ат. Применять пар более высоких параметров недопу­ стимо из-за возможного перегрева и разложения аммиачной селитры. Парожидкостная эмульсия по выходе из аппарата 16 разделяется на пар и жидкость в сепараторе 17. Для более тщательного отделения сокового пара от капель раствора последовательно установлен вто­ рой аппарат 14, откуда соковый пар направляется в барометрический

.конденсатор 10. Конденсат (вода) сливается в канализацию через барометрический ящик 9, инертные газы удаляются из системы вакуум-насосами 8.

Из сепаратора 14 выходит менее концентрированный раствор, чем из сепаратора 17, поэтому он направляется через гидравлический затвор 11 в сборник 5. Отсюда смесь растворов после первой и второй ступеней выпарки возвращается на упаривание в аппарат 16. Кон­ центрированный раствор из сепаратора 17 через гидравлический за­ твор 18 и желоб 19 поступает в расходный бак 20, откуда непрерывно подается в грануляционную башню.

На 1 т аммиачной селитры, вырабатываемой в час, при упарива­ нии 64%-ного раствора NH4N 03 до концентрации 98,5% требуется 30—40 м2 греющей поверхности. Из них на первую ступень выпарки приходится 18—23 м2, на вторую 10—15 м2.

В трехступенчатой выпарке выпарной аппарат второй ступени работает под избыточным давлением 0,15—0,20 ат. Образующийся при этом соковый пар присоединяется к соковому пару, получа­ емому ц аммонизаторе, и используется как греющий агент в выпар­ ном аппарате первой ступени.

При трехступенчатой системе упаривания достигается некоторая экономия свежего пара по сравнению с двухступенчатой системой. Однако в производстве аммиачной селитры обычно применяется двух­ ступенчатая выпарка, потому что для нее требуются меньшие капи­ тальные затраты.

Обычно для первой ступени выпарки, т. е. для упаривания рас­ творов невысокой концентрации, используется вертикальный выпар­ ной аппарат пленочного типа (рис. 38). Он состоит из вертикального кожухотрубного теплообменника 4, верхняя часть которого примы­ кает к сепаратору 2. Раствор поступает в нижнюю часть аппарата через штуцер и по стенкам трубок 5 поднимается вверх в виде тон­ кой пленки. Выделяющиеся из жидкости пузырьки пара поднима­

ются по центральному пространству трубок. Из верхней части тру­ бок парожидкостная эмульсия поступает на разделение в сепаратор. Соковый пар, отделившийся от раствора в сепараторе, через отбой­ ник 1 выходит из верхнего штуцера сепаратора. Упаренный раствор выводится из сепаратора через боковой штуцер.

В горизонтальных выпарных аппаратах давление столба паро­ жидкостной эмульсии незначительно. Однако скорость движения ее в трубках весьма велика (до 100 м/с), вследствие чего возрастает гидростатическое сопротивление аппаратов. Это существенный недо­ статок горизонтальных аппаратов. Кроме того, из-за неоднократных поворотов потока при переходе из секции в секцию, а также на входе и выходе кипятильных трубок возникают значительные мест­ ные сопротивления, в результате общее сопротивление многосекцион­ ных выпарных аппаратов увеличивается и давление на входе в аппа­ рат значительно выше, чем на выходе. Нередки случаи, когда ниж­ ние секции аппарата работают не при разрежении, а под давлением, при этом повышается температура кипения раствора, снижается