Нитрат калия

 

 

 

 

 

Рис. 1.3 – Изотермы растворимости в системе NH4NО3 + KCl = KNО3 + NH4Cl

при 0 и 100°.

 

4. Технологическая схема

 

Раствор натриевой селитры предварительно фильтруют, выпаривают до содержания NaNО3 600–700 г/л и затем направляют на обменное разложение, которое проводят в стальном реакторе 1, обогреваемом паром. В реактор постепенно вводят измельченный хлорид калия или раствор его в слабых горячих щелоках, содержащих нитрат натрия. Избыток NaNО3 сверх стехиометрического количества составляет 90–20 г/л.

Для ускорения процесса конверсии и предотвращения забивания реактора осадком хлорида натрия в нижнюю часть аппарата

Подают сжатый воздух или перемешивают раствор механической мешалкой. Благодаря интенсивному перемешиванию почти весь образующийся хлорид натрия находится в реакторе во взвешенном состоянии.

Процесс конверсии продолжается около 4 ч. В начале реакции температура раствора в аппарате 80–90°С, к концу процесса ее повышают до 119–122°С. Для уменьшения пенообразования в реактор добавляют небольшое количество минерального масла. Поваренную соль отделяют от раствора на тканевых фильтрах 2, работающих под давлением 4 атм.; плотность раствора перед спуском на фильтры должна составлять 1,54–1,6 г/см3. Поваренную соль, содержащую после фильтрации 15–20% KNО3, промывают на фильтре холодной водой, при этом содержание KNО3 в шламе снижается до 1–3%. Удаляемый из аппарата хлорид натрия можно использовать для технических целей. Раствор нитрата калия и промывные воды направляют в приемные баки 3. Во избежание кристаллизации KNО3 температуру в баках поддерживают в пределах 90–105°С при помощи парового обогрева. Для разложения примесей (Na2CО3, NaNО2) в раствор нитрата калия вводят небольшое количество нитрата аммония; при этом протекают следующие реакции:

Na2CО3 + 2NH4NО3 = (NH4)2CО3 + 2NaNO3

NaNO2 + NH4NО3 = NH4NО2 + NaNО3

Образующиеся аммонийные соли разлагаются с выделением газов, которые удаляются в атмосферу:

(NH4)2CО3 = 2NH3 + СО2 + Н2О

NH4NО2 = N2 + 2Н2О

Горячий раствор нитрата калия и промывные воды направляют в кристаллизатор 6. Здесь при охлаждении раствора до 25–30°С выделяются кристаллы KNО3 (первая кристаллизация). Кристаллический продукт после отделения на центрифуге 7 от маточного раствора, возвращаемого в реактор, содержит 94–96% KNО3 и до 6% NaCl.

Для получения более чистой калиевой селитры (1-го сорта) кристаллический нитрат калия после первой кристаллизации обычно промывают холодной водой, растворяют в паровом конденсате («распарка») и подвергают повторной кристаллизации. Распарку проводят в аппарате 9, куда подают острый пар. Концентрированный раствор KNО3, получаемый при растворении соли в паровом конденсате, отфильтровывают на фильтрпрессе 11 и направляют в кристаллизатор 10. Содержание NaCl в растворе перед второй кристаллизацией не должно превышать 1–2%. После отделения от маточного раствора на центрифуге 12 кристаллический нитрат калия сушат горячим воздухом (105–110°С) во вращающемся барабане 13. Маточные растворы, получаемые после вторичной кристаллизации KNО3, используют для получения калиевой селитры 2-го сорта.

 Технологическая схема получения KNО3 конверсионным способом представлена на рис. 4.1.

 

Рис. 4.1 – Схема получения KNО3 конверсионным способом:

1 – реактор; 2 – фильтр; 3 – приемный бак растворов нитрата калия;

4 – центробежный насос; 5 – напорный бак; 6 и 10 – кристаллизаторы;

7 и 12 – центрифуги; 8 – сборник для первого маточного раствора; 9 – аппарат для «распарки»; 11 – фильтрпресс; 13 – сушильный барабан.

Список литературы

 

1. Основы химической технологии, Под. ред. И.П. Мухленова. – М.: Высшая школа, 1991

2. Мельников Е.А. и др. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений. – М.: Химия, 1983.

3. Кошкарев О.Д., Соколов И.Д. Технология калийных удобрений. – М.-Л.: Химия, 1978.

4. Головков Б.Ю., Ломакин А.Г., Рейбман Л.А. Калий в прошлом, настоящем и будущем. – Санкт-Петербург: ИПК «НП-Принт», 2001. – 180 с.

5. Головков Б.Ю. ОАО «ВНИИГалургии» — 70 лет научно-технической деятельности в становлении и развитии горно-химической промышленности//Обогащение руд. – 2001. — №5. С.45-48.

6. Путешествие в страну элементов. М.: Молодая гвардия, 1963. – 368 с.

7. Рич В.И. В поисках элементов. – М: Химия, 1985. – 167 с.