Способ производства гидросульфата аммония


 


Владельцы патента RU 2519945:

Доронин Андрей Вилорьевич (RU)

Изобретение относится к способу производства гидросульфата аммония и может быть использовано в химической технологии неорганических веществ. Способ включает непрерывную подачу сульфата аммония в расплав гидросульфата аммония, в котором сульфат аммония расплавляется и термически разлагается при температуре 230-360°С. Затем полученные аммиак и гидросульфат аммония непрерывно удаляют из пространства печи. Технический результат - повышение производительности процесса и снижение энергопотребления. 1 пр.

 

Изобретение относится к химической технологии неорганических веществ, а именно к технологии производства гидросульфата аммония.

Известно, что при утилизации аммиака коксового газа с помощью серной кислоты в сатураторной схеме в качестве промежуточного продукта в сатураторах образуется раствор гидросульфата аммония (Поляков Н.Н. Сульфат аммония / Н.Н.Поляков // Справочник азотчика / Н.М.Жаворонков [и др.]; общ. ред. Е.Я.Мельников [и др.]. 2-е изд. перераб. - М.: Химия, 1987. - 464 с. Гл.11.5. - с.228-234). Из такого раствора, как показано в (Ключников Н.Г. Практикум по неорганическому синтезу / Н.Г.Ключников // 2-е изд. перераб. - М.: Просвещение, 1979. - 271 с.), можно получить гидросульфат аммония стандартным способом: упарить раствор гидросульфата аммония, кристаллизовать моногидрат гидросульфата аммония, термически разложить полученный кристаллический моногидрат гидросульфата аммония на гидросульфат аммония и пары воды. Недостатком способа является низкая производительность, связанная как с наличием операций по загрузке, охлаждению продукции, выгрузке, так и с низкой производительностью самого процесса термического разложения моногидрата гидросульфата аммония. Моногидрат гидросульфата аммония необходимо загрузить в сушилку тонким слоем и медленно нагревать, скорость нагрева должна быть меньше скорости удаления воды, иначе кристаллогидрат растворится (поскольку растворимость его в собственной кристаллизационной воде растет с ростом температуры) и превратится в конце процесса в сложно удаляемый монолит. Также недостатком являются большие энергетические затраты связанные с длительностью процесса термического разложения кристаллогидрата.

Известно, что можно получить гидросульфат аммония путем постепенного нагрева кристаллов сульфата аммония (Поляков Н.Н. Сульфат аммония / Н.Н.Поляков // Справочник азотчика/ Н.М.Жаворонков [и др.]; общ. ред. Е.Я.Мельников [и др.]. 2-е изд. перераб. - М.: Химия, 1987. - 464 с. Гл.11.5. - С.228-234), в результате такого нагрева сульфат аммония будет постепенно разлагаться на гидросульфат аммония и аммиак. Такой процесс можно провести в камерной электрической печи периодического действия. (Электротехнологические промышленные установки / И.П.Евтюков [и др.]; под. ред. А.Д.Свенчанского. - М.: Энергоиздат, 1982. - 400 с.). Недостатком способа является низкая производительность, связанная как с наличием операций по загрузке, охлаждению продукции, выгрузке, так и с длительностью технологического процесса - требующего постепенный нагрев сульфата аммония при температурах печи не выше 360°С, поскольку при температуре печи выше 360°С начинается разложение сульфата аммония до сернистого газа. Также недостатком являются большие энергетические затраты, связанные с длительностью процесса термического разложения сульфата аммоний, длительность которого определяется не только низкой температурой печи - 360°С, но и тем, что нагрев сульфата аммония идет от наружных слоев к внутренним, от слоя к слою с низкими коэффициентами теплопередачи, равными 0,02-0,03 Вт/(м·°С).

Технической задачей данного изобретения является получение гидросульфата аммония экономичным способом.

Технический результат, который будет получен от использования этого изобретения, заключается в повышении производительности производства гидросульфата аммония и в снижении энергопотребления.

Указанный технический результат достигается при осуществлении предлагаемого способа за счет того, что:

Сульфат аммония непрерывно подается в расплав гидросульфата аммония, тем самым сокращается время всего процесса за счет исключения времени операций загрузки.

Сульфат аммония расплавляется и термически разлагается в расплаве гидросульфата аммония с температурой 230-360°С. Тем самым до времен порядка 1ой секунды сокращается стадия нагрева сульфата аммония до температуры расплава, а также сокращается время протекания процессов расплавления и разложения, поскольку коэффициент теплопроводности расплавленного гидросульфата аммония равен 0,5-0,7 Вт/(м*°С), в то время как при нагреве в камерной электропечи нагрев сульфата аммония идет от поверхности вглубь, от слоя к слою с коэффициентом теплопроводности, равным коэффициенту теплопроводности воздуха, составляющему 0,02-0,03 Вт/(м*°С), что в десятки раз меньше теплопроводности расплавленного гидросульфата аммония. Температура расплава поддерживается не ниже 230°С, что обеспечивает эффективное термическое разложение сульфата аммония, поскольку при этой температуре идет не только разложение сульфата аммония, но и расплавление мешающих процессу, образующихся при взаимодействии сульфата аммония и гидросульфата аммония, кислых солей переменного состава - x((NH4)2SO4)*y(H2SO4), а также образующихся из примесей сульфата аммония - кислых солей, таких как NaHSO4. Температура расплава поддерживается не выше 360°С, это обеспечивает не разложение гидросульфата аммония - при больших температурах расплава в удаляемом аммиаке появляются оксиды серы.

Из пространства печи непрерывно удаляется аммиак и гидросульфат аммония, тем самым сокращается время всего процесса за счет исключения времени операций выгрузки.

Пример

При разложении сульфата аммония по существующей технологии в камерной электропечи СНО 4.11.3/12 мощностью 25 кВт в печь загружается три противня размером 400*1100, расстояние между противнями по высоте 120 мм, общий вес сульфата аммония 15 кг. Печь нагревается до 360°С (за 22 мин) и далее выдерживается при температуре 360°С в течение 145 минут до получения гидросульфата аммония, нагрев печи до более высоких температур не возможен в связи с тем, что тогда в процессе нагрева и улетучивания аммиака на поверхности слоя сульфата аммония образуется корочка сложной кислой соли 3(NH4)2SO4*H2SO4, которая начинает разлагаться с выделением сернистого газа. За один цикл получается 13,05 кг гидросульфата аммония, затрачивается по счетчику 23,60 кВт·ч электроэнергии. Весь цикл с учетом охлаждения печи в течение 1 часа длится 3,82 часа, что позволяет при 3х сменной работе проводить 6 циклов в сутки, получая 78,3 кг гидросульфата аммония с расходом электроэнергии 1,808 кВт·ч на 1 кг гидросульфата аммония.

Для практической реализации предлагаемого способа в соляной печи ванне СВС 20/10 стандартной комплектации: мощность 25 кВт, герметичная крышка, патрубок для подключения к системе аспирации, автоматическая система поддержания заданной температуры, рабочий тигель диаметром 300 мм - в крышке сделали отверстие диаметром 10 мм, а в тигель вставили дополнительный тигель диаметром 150 мм с отверстием 2 мм в боковой стенке в районе дна тигля. В тигли насыпали 18 кг гидросульфата аммония, печь закрыли и подключили к системе аспирации. На пульте управления печи задали температуру расплава 360°С, гидросульфат расплавили и выдержали 5 минут, чтобы выровнялись уровни расплава в тиглях. Через отверстие в крышке равномерно с производительностью 10 кг/час начали подавать сульфат аммония в тигель диаметром 150 мм с расплавленным гидросульфатом аммония, при снижении температуры расплава до 350°С подачу сульфата аммония снижали до 7,5 кг/час, при повышении температуры до 360°С подачу сульфата аммония восстанавливали до 10 кг/час. Таким образом, были выполнены все признаки изобретения: сульфат аммония непрерывно подавали в расплав гидросульфата аммония с температурой не меньше 230°С и не больше 360°С, где сульфат аммония плавился и термически разлагался, при этом за счет работы системы аспирации происходило непрерывное удаление аммиака из пространства печи, а за счет отверстия из малого тигля, где велся процесс, по принципу сообщающихся сосудов, происходило непрерывное удаление гидросульфата аммония в большой тигель. Через 30 минут опыт закончили. Было получено вновь 20,82 кг гидросульфата аммония, затрачено по счетчику 12,50 кВт·ч электроэнергии. Для проверки качества получаемого гидросульфата аммония был проведен анализ усредненного гидросульфата из тигля 300 мм, который показал не более 0,3% неразложившегося сульфата аммония. Учитывая, что в большом тигле было 13,5 кг первоначального гидросульфата аммония (с содержанием сульфата аммония 0%), потом из малого тигля поступило 4,5 кг первоначального гидросульфата аммония и 11,12 кг вновь полученного гидросульфата аммония (всего в большом тигле было 29,12 кг), во вновь получаемом гидросульфате аммония было не более 0,79% неразложившегося сульфата аммония, что показывает высокую степень термического разложения сульфата аммония и хорошее качество полученного продукта. При расчете результатов на 3х сменную работу получается 999,36 кг в сутки гидросульфата аммония (вместо 78,3 кг в сутки в камерной электропечи) с расходом электроэнергии 0,600 кВт·ч на 1 кг гидросульфата аммония (в место 1,808 кВт·ч/кг в камерной электропечи), что позволяет подтвердить для печей одинаковой 25 кВт мощности - повышение производительности и снижение энергопотребления при использовании патентуемого способа.

Способ производства гидросульфата аммония, характеризующийся тем, что сульфат аммония непрерывно подают в расплав гидросульфата аммония, сульфат аммония расплавляют и термически разлагают в расплаве гидросульфата аммония с температурой 230-360°С, непрерывно удаляют аммиак и гидросульфат из пространства печи.



 

Похожие патенты:
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ переработки фосфогипса на сульфат аммония и фосфомел включает конверсию фосфогипса раствором карбоната аммония с последующим отделением осадка фосфомела от раствора сульфата аммония фильтрацией.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности при переработке фосфогипса - отхода производства экстракционной фосфорной кислоты. Для получения высокочистого углекислого кальция и азотно-сульфатного удобрения проводят конверсию фосфогипса раствором карбоната аммония с получением раствора сульфата аммония и фосфомела.
Изобретение относится к производству сульфата аммония, который может быть использован в качестве азотного удобрения в сельском хозяйстве. .
Изобретение относится к производству сульфата аммония, который может быть использован в качестве азотного удобрения в сельском хозяйстве. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству. .
Изобретение относится к способам утилизации побочных продуктов, а именно кремнефтористоводородной кислоты (КФВК) и фосфогипса, который является отходом производства экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК).

Изобретение относится к технологии выделения сульфата аммония из водного раствора и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. .
Изобретение относится к производству сульфата аммония и может быть использовано в химической промышленности, в частности в технологии минеральных удобрений. .
Изобретение относится к способу получения удобрения на основе нитрата и сульфата аммония и может найти применение в химической промышленности. .

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения нитрат-сульфата аммония включает приготовление твердого сульфата аммония и смеси, содержащей нитрат аммония, сульфат аммония и воду, в которой отношение сульфат аммония : нитрат аммония ниже 0,5. Отверждение продукта, содержащего двойную соль нитрат-сульфата аммония состава 1:2, из твердого сульфата аммония и смеси происходит при охлаждении по меньшей мере части смеси со скоростью менее примерно 100°C/мин. Вода находится в смеси в процессе отверждения в количестве по меньшей мере 0,5 масс. % в расчете на общую массу нитрата аммония, сульфата аммония и воды в смеси. Предложенное изобретение позволяет получить композицию, содержащую двойные соли нитрата аммония, со сниженной способностью к детонации. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

Изобретение может быть использовано в производстве азотного удобрения. Для получения сульфата аммония из подотвальной или карьерной вод отработанных месторождений железо-медно-цинковых сульфидных руд, содержащих 1-40 г/л сульфата железа (III), 2-10 г/л серной кислоты и сульфаты микроэлементов, проводят нейтрализацию указанных вод аммиаком до достижения pH реакционной смеси 8,0-9,0. Далее осуществляют обработку карбонатом аммония при массовом соотношении подотвальная или карьерная вода : карбонат аммония, равном (200-350):1. После этого отделяют полученный осадок от раствора сульфата аммония отстаиванием и фильтрованием, упаривают раствор сульфата аммония и проводят кристаллизацию и сушку кристаллов с получением целевого продукта. Изобретение позволяет снизить содержание в целевом продукте тяжелых металлов, в частности кадмия. 1 табл., 1 пр.

Изобретение может быть использовано химической промышленности. Способ получения двойного сульфата и раствора хлористого водорода включает приготовление раствора из хлорида, содержащего один из катионов двойного сульфата, и гидросульфата, содержащего второй из катионов двойного сульфата, и осаждение из раствора двойного сульфата. Осаждение ведут до удаления из раствора сульфат-иона с одновременным получением раствора хлористого водорода. В качестве гидросульфата, содержащего первый из катионов двойного сульфата, используют гидросульфат натрия, или гидросульфат калия, или гидросульфат аммония, или гидросульфат рубидия, или гидросульфат цезия. В качестве хлорида, содержащего второй из катионов двойного сульфата, используют хлорид магния, или хлорид алюминия, или хлорид никеля, или хлорид хрома, или хлорид кобальта, или хлорид марганца, или хлорид меди, или хлорид железа, или хлорид кадмия, или хлорид цинка. Изобретение позволяет одновременно получать двойные сульфаты и разбавленный раствор технической соляной кислоты или раствор для выщелачивания руд или производства газообразного хлористого водорода. 7 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.
Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ переработки гипса включает обработку суспензии гипса аммиачно-карбонатным раствором с получением мела и сульфата аммония. Сульфат аммония термически разлагают на гидросульфат аммония и аммиак. Аммиак возвращают на изготовление аммиачно-карбонатного раствора. Изготавливают раствор гидросульфата аммония и вспомогательного сульфата, образующего с сульфатом аммония двойной сульфат, осаждают и отделяют двойной сульфат. Полученный раствор разбавленной серной кислоты очищают осаждением примесей. Отделяют примеси, очищенный раствор разбавленной серной кислоты упаривают до получения товарной серной кислоты. Двойной сульфат разлагают на сульфат аммония, который возвращают для разложения на гидросульфат аммония и аммиак, и на вспомогательный сульфат, который возвращают для изготовления раствора гидросульфата аммония и вспомогательного сульфата, образующего с сульфатом аммония двойной сульфат. В качестве указанного вспомогательного сульфата используют сульфат, образующий с сульфатом аммония соль Туттона или квасцы. Изобретение позволяет утилизировать гипс без использования аммиака с попутным получением серной кислоты. 13 з.п. ф-лы, 5 пр.

Изобретение относится к химическим технологиям, в частности к получению серной кислоты и аммиака из сульфата аммония, и может быть использовано для расширения возможностей переработки сульфата аммония, образующегося при утилизации отходов производств. Способ получения аммиака и серной кислоты из сульфата аммония включает термическое разложение сульфата аммония на гидросульфат аммония и аммиак, изготовление раствора гидросульфата аммония и вспомогательного сульфата, образующего с сульфатом аммония двойной сульфат, осаждение двойного сульфата, отделение двойного сульфата, полученный раствор разбавленной серной кислоты очищают, предпочтительно осаждением примесей, отделяют примеси, очищенный раствор разбавленной серной кислоты упаривают до получения товарной серной кислоты, двойной сульфат разлагают на сульфат аммония, который возвращают на термическое разложение, и на вспомогательный сульфат, который возвращают для получения раствора гидросульфата аммония и вспомогательного сульфата, образующего с сульфатом аммония двойной сульфат. Изобретение позволяет расширить возможности утилизации сульфата аммония, упростить производство аммиака и серной кислоты из сульфата аммония, исключить образование при производстве серной кислоты экологически опасного сернистого газа. 17 з.п. ф-лы, 5 пр.

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к производству сульфата аммония, который может быть использован в качестве азотного удобрения в сельском хозяйстве. Способ получения сульфата аммония путем нейтрализации подотвальной и карьерной вод отработанных месторождений железо-медно-цинковых сульфидных руд, содержащих сульфат железа (III), серную кислоту и сульфаты металлов, аммиаком до достижения pH реакционной смеси 4,5-5, выделения полученного осадка гидроксида железа Fе(ОН)3, донейтрализации фильтрата аммиаком до достижения pH среды 6,5-7; доочистки раствора сульфата аммония при температуре 15-45°C в течение 0,5-1 часа адсорбцией модифицированной углеродной тканью, взятой в массовом соотношении к раствору сульфата аммония, равном 1: 90-100; упаривания раствора сульфата аммония и выделения кристаллов, их сушки с получением сухого продукта. Модификацию углеродной ткани осуществляют при температуре 80-90°C в течение 1-1,5 часа 55-60%-ной азотной кислотой, взятой в массовом соотношении углеродная ткань: азотная кислота, равном 1:2. Изобретение позволяет повысить качество продукта за счет снижения содержания тяжелых металлов. 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к получению применимых в качестве удобрений композиций сульфата-нитрата аммония (ASN). Способ получения двойной соли сульфата-нитрата аммония 1:2 включает объединение сульфата аммония, азотной кислоты и источника аммиака в водном растворе с образованием реакционной смеси; нагревание реакционной смеси до температуры от приблизительно 160°C до приблизительно 180°C; обеспечение протекания реакции в реакционной смеси с формированием промежуточной смеси; нагревание промежуточной смеси до конечной температуры от приблизительно 175°C до приблизительно 190°C и удержание промежуточной смеси при конечной температуре для удаления достаточного количества воды из промежуточной смеси с образованием двойной соли сульфата-нитрата аммония 1:2. Изобретение позволяет получить двойные соли сульфата-нитрата аммония без усложнений и без высокой стоимости двухстадийной нейтрализации, а также без возможных рисков работы с расплавленным нитратом аммония. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.
Наверх