نترات الأمونيوم هي أحد الأنواع الرئيسية للأسمدة النيتروجينية. يحتوي على ما لا يقل عن 34.2٪ نيتروجين. المواد الخام للحبيبات نترات الأمونيومغير مركزة 30-40٪ حمض النيتريك والأمونيا الغازية.

كعامل تكييف ، يستخدم حمض الكبريتيك 92.5٪ في بعض الأحيان ، والذي يتم تحييده بالأمونيا مع حمض النيتريك لتكوين كبريتات الأمونيوم. لرش الحبيبات النهائية ، يتم استخدام عامل خافض للتوتر السطحي - محلول مائي بنسبة 40٪ من مشتت "NF".

المراحل الرئيسية لإنتاج نترات الأمونيوم هي: تحييد حمض النيتريك بالأمونيا الغازية ؛ الحصول على ذوبان عالي التركيز من نترات الأمونيوم ؛ تحبيب تذوب تبريد حبيبات نترات الأمونيوم ؛ معالجة الحبيبات بالمواد الخافضة للتوتر السطحي "NF" ؛ تنقية الهواء وبخار العصير قبل إطلاقه في الغلاف الجوي ؛ تعبئة وتخزين المنتج النهائي.

مخطط الإنتاج التكنولوجي

نترات الأمونيوم هي واحدة من أكثر الأسمدة النيتروجينية شيوعًا. يتم الحصول عليها عن طريق معادلة حامض النيتريك المخفف (40-50٪) بالأمونيا الغازية.

يمر حمض النيتريك من خزان الاستقبال 1 (الشكل 9.8) عبر المبادل الحراري 2 ويدخل في المحايد 3. كما يتم توفير الأمونيا الغازية المسخنة مسبقًا في المبادل الحراري 5 هناك. تأتي الكمية الرئيسية من الأمونيا في حالة غازية من ورشة تصنيع الأمونيا. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توفير الأمونيا السائلة من المستودع ، والتي تتبخر في الجهاز 4.

في المعادل 3 ، عند الضغط الجوي ودرجة حرارة معينة ، تحدث عملية التعادل

بالتوازي مع ذلك ، يحدث تبخر جزئي للمحلول بسبب حرارة المعادلة. جزئيًا ، يتم تجريد محلول ضعيف الحمضية من نترات الأمونيوم بتركيز 60-80 ٪ (ما يسمى بالغسول الضعيف) يدخل الخزان باستخدام محرض - جهاز محفز 6 ، حيث يتم تحييده أخيرًا باستخدام الأمونيا. تتم إزالة البخار المتولد أثناء تبخر المحلول (بخار العصير) من الجزء العلوي للمحايد. إذا لم يتم تنفيذ العملية بشكل صحيح ، فيمكن نقل جزء من الأمونيا وحمض النيتريك بعيدًا عن المحايد باستخدام بخار العصير.

يتم تبخير المحلول الضعيف إلى 98.5٪ NH4NO3 تحت التفريغ على مرحلتين. مبدئيًا ، في المبخر 8 ، يتم رفع تركيز السائل إلى 82٪ NH4NO3 ، ثم في المبخر 12 إلى المحدد مسبقًا.

يتم إدخال سائل ضعيف إلى الجزء السفلي من المبخر 8. يستخدم بخار العصير بشكل أساسي كعامل تسخين في مبخر المرحلة الأولى. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توفير بخار الماء لها. مع زيادة تركيز بخار العصير ، تتراكم الغازات الخاملة في غرفة التسخين بالمبخر ، مما يضعف انتقال الحرارة. لضمان التشغيل الطبيعي للجهاز 8 ، يتم تطهير الفراغ الحلقي بإطلاق غازات خاملة في الغلاف الجوي.

يتم نقل السائل المنزوع من الجهاز 8 إلى المجمع 10. هنا ، لتحسين جودة الملح الصخري الناتج ، يضاف محلول من الدولوميت إلى السائل ، مما يقلل من تكتل الملح الصخري.

من المجمع 10 ، يتم ضخ السائل في المبخر 12. في الفاصل 13 ، يتم فصل المحلول المبخر إلى بخار عصير ومحلول مركز - تذوب. يمر بخار العصير في المكثف البارومتري 14 ، ويتم تغذية الذوبان في برج التحبيب 15. تتم إزالة نترات الأمونيوم الحبيبية (المنتج النهائي) من البرج عبر أنبوب المخرج 16 بواسطة الناقل 17.

نترات الأمونيوم ، أو نترات الأمونيوم ، NH 4 NO 3 - مادة بلورية لون أبيض، التي تحتوي على 35٪ نيتروجين في شكلي الأمونيوم والنترات ، يتم امتصاص كلا الشكلين من النيتروجين بسهولة بواسطة النباتات. تستخدم نترات الأمونيوم الحبيبية على نطاق واسع قبل البذر ولجميع أنواع الضمادات العلوية. على نطاق أصغر ، يتم استخدامه لإنتاج المتفجرات.

تذوب نترات الأمونيوم جيدًا في الماء ولها استرطابية عالية (القدرة على امتصاص الرطوبة من الهواء) ، مما يتسبب في انتشار حبيبات الأسمدة ، وفقدان شكلها البلوري ، ويحدث تكتل الأسمدة - تتحول المادة السائبة إلى كتلة صلبة متجانسة.

مخطط الرسم البيانيإنتاج نترات الأمونيوم

للحصول على نترات أمونيوم غير قابلة للتكتل عمليًا ، يتم استخدام عدد من الأساليب التكنولوجية. علاج فعالالحد من معدل امتصاص الرطوبة بواسطة أملاح استرطابية هو تحبيبها. السطح الكلي للحبيبات المتجانسة أقل من سطح نفس الكمية من الملح البلوري الناعم ، لذلك فإن الأسمدة الحبيبية تمتص الرطوبة بشكل أبطأ من

كما تستخدم فوسفات الأمونيوم وكلوريد البوتاسيوم ونترات المغنيسيوم كإضافات تعمل بالمثل. تعتمد عملية إنتاج نترات الأمونيوم على تفاعل غير متجانس لتفاعل الأمونيا الغازية مع محلول حمض النيتريك:

NH 3 + HNO 3 \ u003d NH 4 NO 3 ؛ ΔН = -144.9 كيلو جول

يحدث التفاعل الكيميائي بمعدل مرتفع ؛ في المفاعل الصناعي ، يتم تقييده من خلال إذابة الغاز في السائل. يعتبر خلط المواد المتفاعلة ذا أهمية كبيرة لتقليل تأخر الانتشار.

العملية التكنولوجيةيشمل إنتاج نترات الأمونيوم ، بالإضافة إلى مرحلة معادلة حامض النيتريك بالأمونيا ، أيضًا مراحل تبخر محلول النترات ، وتحبيب المصهور ، وتبريد الحبيبات ، ومعالجة الحبيبات بالمواد الخافضة للتوتر السطحي ، والتعبئة ، وتخزين وتحميل النترات ، وتنقية انبعاثات الغازات ومياه الصرف. على التين. يوضح الشكل 8.8 مخططًا لوحدة حديثة ذات سعة كبيرة لإنتاج نترات الأمونيوم AS-72 بسعة 1360 طن / يوم. يتم تسخين حمض النيتريك الأصلي بنسبة 58-60٪ في المدفأة إلى 70-80 درجة مئوية باستخدام بخار العصير من الجهاز ITN 3 ويتم تغذيته بالتعادل. قبل الأجهزة 3 ، الفوسفوريك و حامض الكبريتيكبكميات أن المنتج النهائي يحتوي على 0.3-0.5٪ P 2 O 5 و 0.05-0.2٪ كبريتات الأمونيوم. الوحدة مجهزة بجهازي ITN يعملان بالتوازي. بالإضافة إلى حمض النيتريك ، يتم توفير الأمونيا الغازية لهم ، مسخنًا مسبقًا في السخان 2 مع مكثف بخار إلى 120-130 درجة مئوية. يتم تنظيم كميات حمض النيتريك والأمونيا الموردة بطريقة تجعل المحلول عند مخرج جهاز الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات فائضًا طفيفًا من الحمض (2-5 جم / لتر) ، مما يضمن الامتصاص الكامل للأمونيا.

في الجزء السفلي من الجهاز ، يحدث تفاعل التعادل عند درجة حرارة 155-170 درجة مئوية ؛ ينتج عن هذا محلول مركز يحتوي على 91-92٪ NH 4 NO 3. في الجزء العلوي من الجهاز ، يتم غسل بخار الماء (ما يسمى بخار العصير) من رذاذ نترات الأمونيوم وبخار حمض النيتريك. يستخدم جزء من حرارة بخار العصير لتسخين حامض النيتريك. ثم يتم إرسال بخار العصير للتنقية وإطلاقه في الغلاف الجوي.

الشكل 8.8 مخطط وحدة نترات الأمونيوم AS-72:

1 - سخان حامض 2 - سخان الأمونيا. 3 - أجهزة ITN ؛ 4 - بعد التعادل ؛ 5 - المبخر 6 - خزان الضغط 7.8 - المحببات. 9.23 - المشجعين ؛ 10 - غسل الغسيل ؛ 11 - طبل 12.14 - الناقلات ؛ 13 - مصعد 15 - جهاز الطبقة المميعة ؛ 16 - برج التحبيب. 17 - جمع 18 ، 20 - مضخات ؛ 19 - خزان للسباحة ؛ 21 - مرشح للسباحة. 22- سخان الهواء.

يتم إرسال محلول حمضي من نترات الأمونيوم إلى المعادل 4 ؛ حيث تدخل الأمونيا ، ضروري للتفاعل مع حمض النيتريك المتبقي. ثم يتم إدخال المحلول في المبخر 5. المادة المنصهرة الناتجة ، المحتوية على 99.7-99.8٪ نترات ، عند 175 مضخة غاطسةيتم إدخال 20 في خزان الضغط 6 ثم في برج التحبيب المعدني المستطيل 16.

يوجد في الجزء العلوي من البرج محببات 7 و 8 ، يتم تزويد الجزء السفلي منها بالهواء ، مما يبرد قطرات الملح الصخري المتساقطة من الأعلى. أثناء سقوط قطرات الملح الصخري من ارتفاع 50-55 مترًا ، تتشكل حبيبات الأسمدة عندما يتدفق الهواء حولها. درجة حرارة الكريات عند مخرج البرج 90-110 درجة مئوية ؛ يتم تبريد الحبيبات الساخنة في جهاز ذو قاعدة مميعة 15. هذا جهاز مستطيل يحتوي على ثلاثة أقسام ومجهز بشبكة ذات فتحات. المراوح تزود الهواء تحت الشبكة ؛ هذا يخلق طبقة مميعة من حبيبات النترات القادمة من خلال الناقل من برج التحبيب. يدخل الهواء بعد التبريد إلى برج التحبيب. يتم تقديم حبيبات ناقل نترات الأمونيوم 14 للمعالجة بالمواد الخافضة للتوتر السطحي في أسطوانة دوارة. ثم يتم إرسال الأسمدة النهائية إلى العبوة بواسطة الناقل 12.

يتلوث الهواء الخارج من برج التحبيب بجزيئات نترات الأمونيوم ، ويحتوي بخار العصير من المحايد وخليط بخار الهواء من المبخر على أمونيا غير متفاعلة وحمض النيتريك ، بالإضافة إلى جزيئات نترات الأمونيوم المحمولة.

لتنظيف هذه التيارات في الجزء العلوي من برج التحبيب ، توجد ستة أجهزة غسل تعمل بالتوازي من نوع صينية الغسيل 10 ، مروية بمحلول 20-30٪ من نترات الأمونيوم ، والذي يتم توفيره بواسطة مضخة 18 من المجمع 17. يتم تحويل جزء من هذا المحلول إلى معادل الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات لغسيل بخار العصير ، ثم يتم خلطه بمحلول النترات ، وبالتالي يتم استخدامه لإنتاج المنتجات. يتم امتصاص الهواء النقي من برج التحبيب بواسطة مروحة 9 ويتم إطلاقه في الغلاف الجوي.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru/

• مقدمة
• 1. إنتاج نترات الأمونيوم
• 2. المواد الخام
• 3. تخليق الأمونيا
• 4. خصائص المنتج المستهدف
• 5. الإثبات الفيزيائي والكيميائي للعمليات الرئيسية لإنتاج المنتج المستهدف والسلامة البيئية للإنتاج

مقدمة

أهم منظر الأسمدة المعدنيةنيتروجين: نترات الأمونيوم ، كرباميد ، كبريتات الأمونيوم ، المحاليل المائية للأمونيا ، إلخ. يلعب النيتروجين دورًا مهمًا للغاية في حياة النباتات: فهو جزء من الكلوروفيل ، وهو متقبل للطاقة الشمسية ، والبروتين الضروري لبناء خلية حية. يمكن للنباتات أن تستهلك فقط النيتروجين المرتبط - في شكل نترات أو أملاح أمونيوم أو أميدات. تتشكل كميات صغيرة نسبيًا من النيتروجين المرتبط من النيتروجين الجوي بسبب نشاط الكائنات الحية الدقيقة في التربة. ومع ذلك ، لم يعد من الممكن أن توجد الزراعة المكثفة الحديثة دون الاستخدام الإضافي للأسمدة النيتروجينية في التربة ، والتي يتم الحصول عليها نتيجة التثبيت الصناعي للنيتروجين في الغلاف الجوي.

تختلف الأسمدة النيتروجينية عن بعضها البعض في محتواها من النيتروجين ، في شكل مركبات نيتروجين (نترات ، أمونيوم ، أميد) ، وحالة المرحلة (صلبة وسائلة) ، والأسمدة الفسيولوجية الحمضية والقلوية.

1. إنتاج نترات الأمونيوم

نترات الأمونيوم ، أو نترات الأمونيوم ، NH 4 NO 3 - مادة بلورية بيضاء تحتوي على 35٪ نيتروجين في صورة أمونيوم ونترات , يتم استيعاب كلا شكلي النيتروجين بسهولة بواسطة النباتات. تستخدم نترات الأمونيوم الحبيبية على نطاق واسع قبل البذر ولجميع أنواع الضمادات العلوية. على نطاق أصغر ، يتم استخدامه لإنتاج المتفجرات.

نترات الأمونيوم عالية الذوبان في الماء ولها استرطابية عالية (القدرة على امتصاص الرطوبة من الهواء). هذا هو سبب انتشار حبيبات الأسمدة ، وفقدان شكلها البلوري ، وتكتل الأسمدة - تتحول المادة السائبة إلى كتلة صلبة متجانسة.

يتم إنتاج نترات الأمونيوم في ثلاثة أنواع:

A و B - تستخدم في الصناعة ؛ تستخدم في المخاليط المتفجرة (الأمونيت ، الأمونيال)

ب - الأسمدة النيتروجينية الفعالة والأكثر شيوعًا التي تحتوي على حوالي 33-34٪ نيتروجين ؛ لديه حموضة فسيولوجية.

2. المواد الخام

المادة الأولية في إنتاج نترات الأمونيوم هي الأمونيا وحمض النيتريك.

حمض النيتريك . حمض النيتريك النقي HNO عبارة عن سائل عديم اللون بكثافة 1.51 جم / سم 3 عند - 42 درجة مئوية ، ويتحول إلى كتلة بلورية شفافة. في الهواء ، مثل حمض الهيدروكلوريك المركز ، "يدخن" ، لأن أبخرته تشكل قطرات ضباب صغيرة مع "رطوبة في الهواء. حمض النيتريك لا يختلف في القوة ، بالفعل تحت تأثير الضوء ، يتحلل تدريجياً:

كلما ارتفعت درجة الحرارة وكلما زاد تركيز الحمض ، زادت سرعة التحلل. يذوب ثاني أكسيد النيتروجين المنطلق في الحمض ويعطيه اللون البني.

حمض النيتريك من أقوى الأحماض. في المحاليل المخففة ، يتحلل تمامًا إلى أيونات H و NO. حمض النيتريك هو واحد من أهم الروابطالنيتروجين: في كميات كبيرةآه ، يتم استهلاكه في إنتاج الأسمدة النيتروجينية والمتفجرات والأصباغ العضوية ، ويعمل كعامل مؤكسد في العديد من العمليات الكيميائية ، ويستخدم في إنتاج حامض الكبريتيك بطريقة النيتروز ، ويستخدم لتصنيع ورنيش السليلوز ، فيلم .

الإنتاج الصناعي لحمض النيتريك . تعتمد الطرق الصناعية الحديثة لإنتاج حمض النيتريك على الأكسدة التحفيزية للأمونيا مع الأكسجين الجوي. عند وصف خصائص الأمونيا ، تم الإشارة إلى أنها تحترق في الأكسجين ، ونواتج التفاعل هي الماء والنيتروجين الحر ، ولكن في وجود المحفزات ، يمكن أن تستمر أكسدة الأمونيا بالأكسجين بشكل مختلف.

يمر التكوين بسهولة ، والذي يعطي حمض النيتريك بالماء في وجود الأكسجين الجوي.

تستخدم السبائك التي أساسها البلاتين كمحفزات في أكسدة الأمونيا.

حامض النيتريك الناتج عن أكسدة الأمونيا بتركيز لا يزيد عن 60٪. إذا لزم الأمر ، ركز

تنتج الصناعة حامض النيتريك المخفف بتركيز 55 و 47 و 45٪ ومركّز - 98 و 97٪ ، وينقل الحمض المركز في خزانات ألومنيوم ، مخفف - في خزانات فولاذية مقاومة للأحماض.

3. تخليق الأمونيا

نترات الأمونيا المواد الخام

الأمونيا منتج رئيسي للعديد من المواد المحتوية على النيتروجين المستخدمة في الصناعة و زراعة. ن. دعا بريانيشنيكوف الأمونيا "ألفا وأوميغا" في استقلاب المواد النيتروجينية في النباتات.

يوضح الرسم التخطيطي التطبيقات الرئيسية للأمونيا. تم إنشاء تركيبة الأمونيا من قبل C.

الأسس الفيزيائية والكيميائية للعملية . يتم تصنيع الأمونيا من العناصر وفقًا لمعادلة التفاعل

N 2 + 3H 2 \ u003d 2NH 3 ؛ ؟ ح<0

التفاعل قابل للانعكاس ، طارد للحرارة ، يتميز بتأثير حراري سلبي كبير (؟ H = -91.96 kJ / mol) ويصبح أكثر طاردًا للحرارة عند درجات الحرارة العالية (؟ H = -112.86 kJ / mol). وفقًا لمبدأ Le Chatelier ، عند تسخينه ، يتحول التوازن إلى اليسار ، نحو انخفاض في إنتاج الأمونيا. التغيير في الانتروبيا في هذه الحالة هو أيضًا سلبي ولا يفضل التفاعل. مع قيمة سالبة؟ S ، تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى تقليل احتمالية حدوث تفاعل ،

يستمر تفاعل تخليق الأمونيا بانخفاض في الحجم. وفقًا لمعادلة التفاعل ، تشكل 4 مول من المواد المتفاعلة الغازية الأولية 2 مول من المنتج الغازي. استنادًا إلى مبدأ Le Chatelier ، يمكن الاستنتاج أنه في ظل ظروف التوازن ، سيكون محتوى الأمونيا في الخليط أكبر عند الضغط العالي منه عند الضغط المنخفض.

4. خصائص المنتج المستهدف

الخصائص الفيزيائية والكيميائية . نترات الأمونيوم (نترات الأمونيوم) NH4NO3 لها وزن جزيئي 80.043 ؛ منتج نقي - مادة بلورية عديمة اللون تحتوي على 60٪ أكسجين ، 5٪ هيدروجين و 35٪ نيتروجين (17.5٪ كل منها في صور الأمونيا والنترات). يحتوي المنتج التقني على 34.0٪ نيتروجين على الأقل.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية الأساسية لنترات الأمونيومس:

توجد نترات الأمونيوم ، اعتمادًا على درجة الحرارة ، في خمسة تعديلات بلورية مستقرة ديناميكيًا حراريًا عند الضغط الجوي (جدول). كل تعديل موجود فقط في نطاق درجة حرارة معينة ، والانتقال (متعدد الأشكال) من تعديل إلى آخر يكون مصحوبًا بتغييرات في التركيب البلوري ، أو إطلاق (أو امتصاص) للحرارة ، بالإضافة إلى تغير مفاجئ في الحجم المحدد ، السعة الحرارية ، الانتروبيا ، إلخ. التحولات متعددة الأشكال قابلة للانعكاس - enantiotropic.

طاولة. تعديلات الكريستال من نترات الأمونيوم

ينتمي نظام NH 4 NO 3 -H 2 O (الشكل 11-2) إلى أنظمة بسيطة سهلة الانصهار. نقطة الانصهار تقابل تركيز 42.4٪ MH 4 MO 3 ودرجة حرارة -16.9 درجة مئوية. يتوافق الفرع الأيسر من الرسم البياني ، خط السائل من الماء ، مع شروط إطلاق الجليد في نظام HH 4 MO 3 -H 2 O. الفرع الأيمن من منحنى السائل هو منحنى قابلية الذوبان لـ MH 4 MO 3 في الماء. يحتوي هذا المنحنى على ثلاث نقاط توقف تقابل درجات حرارة انتقالات التعديل NH 4 NO 3 1 = 11 (125.8 درجة مئوية) ، II = III (84.2 درجة مئوية) و 111 = IV (32.2 درجة مئوية). درجة حرارة انصهار (تبلور) نترات الأمونيوم اللامائية هي 169.6 درجة مئوية ، وتقل مع زيادة محتوى رطوبة الملح.

اعتماد درجة حرارة التبلور لـ NH 4 NO 3 (Tcryst، "C) على محتوى الرطوبة (X ،٪) إلى 1.5٪ موصوفة بالمعادلة:

ر كريست = 169.6 - 13 ، 2x (11.6)

اعتماد درجة حرارة تبلور نترات الأمونيوم مع إضافة كبريتات الأمونيوم على محتوى الرطوبة (X ،٪) تصل إلى 1.5٪ وكبريتات الأمونيوم (U،٪) حتى 3.0٪ معبر عنها بالمعادلة:

تي كريست \ u003d 169.6 - 13.2X + 2 ، OU. (11.7).

نترات الأمونيوم تذوب في الماء مع امتصاص الحرارة. فيما يلي قيم درجات حرارة الذوبان (Qsolv) لنترات الأمونيوم بتركيزات مختلفة في الماء عند 25 درجة مئوية:

C (NH 4 NO 3) % الجماهير 59,69 47.05 38,84 30,76 22,85 15,09 2,17
س حل كج / كغ. -202.8 -225.82 -240.45 -256.13 -271.29 -287.49 -320.95

نترات الأمونيوم قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء ، كحول الإيثيل والميثيل ، البيريدين ، الأسيتون ، الأمونيا السائلة.

أرز. 11-2. مخطط حالة النظامنيو هامبشاير4 ن03 - ح20

التحلل الحراري . نترات الأمونيوم عامل مؤكسد قادر على دعم الاحتراق. عندما يتم تسخينها في مكان مغلق ، عندما لا يمكن إزالة منتجات التحلل الحراري بحرية ، يمكن أن تنفجر النترات (تنفجر) في ظل ظروف معينة. يمكن أن تنفجر أيضًا تحت تأثير التأثيرات القوية ، على سبيل المثال ، عندما تبدأ بالمتفجرات.

في الفترة الأولية للتسخين عند 110 درجة مئوية ، يحدث التفكك الماص للحرارة للنترات إلى الأمونيا وحمض النيتريك تدريجياً:

NH 4 NO 3> NH 3 + HNO 3 - 174.4 كيلوجول / مول. (11.9)

عند 165 درجة مئوية ، لا يتجاوز فقدان الوزن 6٪ / يوم. لا يعتمد معدل التفكك على درجة الحرارة فحسب ، بل يعتمد أيضًا على النسبة بين سطح الملح الصخري وحجمه ومحتوى الشوائب وما إلى ذلك.

الأمونيا أقل قابلية للذوبان في الذوبان من حمض النيتريك ، لذلك يتم إزالتها بشكل أسرع ؛ يزيد تركيز حمض النيتريك إلى قيمة توازن تحددها درجة الحرارة. يحدد وجود حمض النيتريك في الذوبان الصفة التحفيزية الذاتية للتحلل الحراري.

في نطاق درجة حرارة 200-270 درجة مئوية ، يحدث تفاعل طارد للحرارة ضعيف لتحلل النترات إلى أكسيد النيتروز والماء بشكل رئيسي:

NH 4 NO 3> N 2 O + 2H 2 O + 36.8 كيلوجول / مول. (11.10)

ثاني أكسيد النيتروجين ، الذي يتشكل أثناء التحلل الحراري لحمض النيتريك ، وهو نتاج لتفكك نترات الأمونيوم ، له تأثير ملحوظ على معدل التحلل الحراري.

عندما يتفاعل ثاني أكسيد النيتروجين مع النترات ، يتكون حمض النيتريك والماء والنيتروجين:

NH 4 NO 3 + 2NO 2> N 2 + 2HNO 3 + H 2 O + 232 كيلو جول / مول (11.11 )

التأثير الحراري لهذا التفاعل أكبر من 6 مرات من التأثير الحراري لتفاعل تحلل النترات إلى N 2 O و H 2 O. وهكذا ، في النترات المحمضة ، حتى في درجات الحرارة العادية ، بسبب تفاعل طارد للحرارة مع ثاني أكسيد النيتروجين ، يحدث التحلل الحراري التلقائي ، والذي ، مع وجود كتلة كبيرة من نترات الأمونيوم ، يمكن أن يؤدي إلى تحللها السريع.

عندما يتم تسخين الملح الصخري في نظام مغلق عند 210-220 درجة مئوية ، تتراكم الأمونيا ، وينخفض ​​تركيز حامض النيتريك ، وبالتالي يتم تثبيط تفاعل التحلل بشدة.تتوقف عملية التحلل الحراري عمليًا ، على الرغم من حقيقة أن معظم الملح لم يتحلل بعد. في درجات الحرارة المرتفعة ، تتأكسد الأمونيا بشكل أسرع ، ويتراكم حمض النيتريك في النظام ، ويستمر التفاعل مع تسارع ذاتي كبير ، مما قد يؤدي إلى حدوث انفجار.

مضاف إلى نترات الأمونيوم من المواد التي يمكن أن تتحلل مع إطلاق الأمونيا (على سبيل المثال ، اليوريا والأسيتاميد) ، يمنع التحلل الحراري. تعمل الأملاح مع كاتيونات الفضة أو الثاليوم على زيادة معدل التفاعل بشكل كبير بسبب تكوين معقدات مع أيونات النترات في الذوبان. أيونات الكلور لها تأثير تحفيزي قوي على عملية التحلل الحراري. عندما يتم تسخين خليط يحتوي على كلوريد ونترات الأمونيوم إلى 220-230 درجة مئوية ، يبدأ التحلل السريع جدًا بإطلاق كميات كبيرة من الغاز. بسبب حرارة التفاعل ، تزداد درجة حرارة الخليط بشكل كبير ، ويكتمل التحلل في غضون فترة زمنية قصيرة.

إذا تم الحفاظ على الخليط المحتوي على الكلوريد عند درجة حرارة 150-200 درجة مئوية ، فسيستمر التحلل في الفترة الزمنية الأولى ، التي تسمى فترة التحريض ، بمعدل يتوافق مع تحلل الملح الصخري عند درجة حرارة معينة. خلال هذه الفترة ، بالإضافة إلى التحلل ، ستحدث أيضًا عمليات أخرى ، ونتيجة لذلك ، على وجه الخصوص ، هي زيادة المحتوى الحمضي في الخليط وإطلاق كمية صغيرة من الكلور. بعد فترة الحث ، يستمر التحلل بمعدل مرتفع ويرافقه إطلاق قوي للحرارة وتكوين كمية كبيرة من الغازات السامة. في محتوى رائعينتهي تحلل الكلوريد لكتلة نترات الأمونيوم بسرعة. في ضوء ذلك ، فإن محتوى الكلوريدات في المنتج محدود للغاية.

عند استخدام آليات التشغيل في إنتاج نترات الأمونيوم ، يجب استخدام مواد التشحيم التي لا تتفاعل مع المنتج ولا تقلل درجة الحرارة الأولية للتحلل الحراري. لهذا الغرض ، على سبيل المثال ، يمكن استخدام شحم VNIINP-282 (GOST 24926-81).

يجب ألا تتجاوز درجة حرارة المنتج المرسل للتخزين بكميات كبيرة أو للتعبئة في أكياس 55 درجة مئوية. كحاوية ، يتم استخدام الأكياس المصنوعة من البولي إيثيلين أو ورق الكرافت. درجات الحرارة التي تبدأ عندها عمليات أكسدة البولي إيثيلين وورق الكرافت مع نترات الأمونيوم هي 270-280 و 220-230 درجة مئوية ، على التوالي. يجب تنظيف أكياس البولي إيثيلين وورق الكرافت الفارغة من بقايا المنتج ، وإذا لم تكن قابلة للاستخدام ، فيجب حرقها.

من حيث طاقة الانفجار ، نترات الأمونيوم أضعف بثلاث مرات من معظم المتفجرات. يمكن أن ينفجر المنتج الحبيبي من حيث المبدأ ، لكن البدء بواسطة كبسولة مفجر أمر مستحيل ، وهذا يتطلب شحنات كبيرة من المتفجرات القوية.

يستمر التحلل المتفجر للملح الصخري وفقًا للمعادلة:

NH 4 NO 3> N 2 + 0.5O 2 + 2H 2 O + 118 kJ / mol. (11.12)

وفقًا للمعادلة (11.12) ، يجب أن تكون حرارة الانفجار 1.48 ميجا جول / كجم. ومع ذلك ، نظرًا للتفاعلات الجانبية ، أحدها ماص للحرارة (11.9) ، فإن الحرارة الفعلية للانفجار هي 0.96 ميجا جول / كجم ، وهي صغيرة مقارنة بالحرارة الناتجة عن انفجار RDX (5.45 ميجا جول). ولكن بالنسبة لمنتج كبير الحجم مثل نترات الأمونيوم ، فإن مراعاة خصائصه المتفجرة (وإن كانت ضعيفة) أمر مهم لضمان السلامة.

تنعكس متطلبات المستهلك لجودة نترات الأمونيوم التي تنتجها الصناعة في GOST 2-85 ، والذي يتم بموجبه إنتاج منتج تجاري من درجتين.

يتم تحديد قوة الحبيبات وفقًا لـ GOST-21560.2-82 باستخدام أجهزة IPG-1 أو MIP-10-1 أو OSPG-1M.

يتم تحديد تفتيت نترات الأمونيوم المحببة المعبأة في أكياس وفقًا لـ GOST-21560.5-82.

GOST 14702-79-" ضد للماء"

5. الإثبات الفيزيائي والكيميائي للعمليات الرئيسية لإنتاج المنتج المستهدف والسلامة البيئية للإنتاج

للحصول على نترات أمونيوم غير قابلة للتكتل عمليًا ، يتم استخدام عدد من الأساليب التكنولوجية. وسيلة فعالة للحد من معدل امتصاص الرطوبة بواسطة الأملاح استرطابية هو تحبيبها. السطح الكلي للحبيبات المتجانسة أقل من سطح نفس الكمية من الملح البلوري الناعم ، لذا فإن الأسمدة الحبيبية تمتص الرطوبة من الهواء بشكل أبطأ. في بعض الأحيان يتم خلط نترات الأمونيوم بأملاح أقل استرطابية ، مثل كبريتات الأمونيوم.

كما تستخدم فوسفات الأمونيوم وكلوريد البوتاسيوم ونترات المغنيسيوم كإضافات تعمل بالمثل. تعتمد عملية إنتاج نترات الأمونيوم على تفاعل غير متجانس لتفاعل الأمونيا الغازية مع محلول حمض النيتريك:

NH 3 + HNO 3 \ u003d NH 4 NO 3

؟ H = -144.9 كيلو جول (الثامن)

يحدث التفاعل الكيميائي بمعدل مرتفع ؛ في المفاعل الصناعي ، يكون محدودًا بسبب انحلال الغاز في السائل ، وخلط المواد المتفاعلة له أهمية كبيرة لتقليل مقاومة الانتشار.

يمكن ضمان الظروف المكثفة لتنفيذ العملية إلى حد كبير من خلال تطوير تصميم الجهاز. يتم إجراء التفاعل (VIII) في جهاز ITN يعمل باستمرار (باستخدام حرارة المعادلة). المفاعل عبارة عن جهاز أسطواني رأسي ، يتكون من مناطق تفاعل وفصل. يوجد في منطقة التفاعل زجاج / يوجد في الجزء السفلي منه ثقوب لتدوير المحلول. يتم وضع فقاعة فوق الثقوب الموجودة داخل الزجاج بقليل. 2 لتزويد الأمونيا الغازية ، وفوقها - فقاعة 3 لتزويد حامض النيتريك. يخرج خليط بخار-سائل التفاعل من الجزء العلوي من دورق التفاعل ؛ تتم إزالة جزء من المحلول من جهاز ITN ويدخل في المعادل اللاحق ، والباقي (المتداول) ينخفض ​​مرة أخرى. يُغسل بخار العصير المنبعث من خليط البخار والسائل على ألواح مغطاة 6 من رذاذ محلول نترات الأمونيوم وأبخرة حمض النيتريك بمحلول 20٪ من النترات ، ثم مكثف بخار العصير.

تُستخدم حرارة التفاعل (VIII) لتبخير الماء جزئيًا منه تفاعل مزيجي(ومن هنا جاء اسم الجهاز - ITN). فرق درجة الحرارة في اجزاء مختلفةيؤدي الجهاز إلى مزيد من التدوير المكثف لخليط التفاعل.

تشمل العملية التكنولوجية لإنتاج نترات الأمونيوم ، بالإضافة إلى مرحلة معادلة حامض النيتريك بالأمونيا ، أيضًا مراحل تبخر محلول النترات ، وتحبيب الذوبان ، وتبريد الحبيبات ، ومعالجة الحبيبات بالمواد الخافضة للتوتر السطحي ، والتعبئة ، وتخزين وتحميل النترات ، وتنقية انبعاثات الغازات ومياه الصرف.

على التين. يوجد رسم تخطيطي لوحدة حديثة ذات سعة كبيرة لإنتاج نترات الأمونيوم AS-72 بسعة 1360 طن / يوم. يتم تسخين حمض النيتريك الأولي بنسبة 58-60٪ في المدفأة / حتى 70-80 باستخدام بخار العصير من جهاز ITN 3 وأرسلت للتحييد. أمام الآلات 3 يضاف الفوسفوريك وحمض الكبريتيك إلى حمض النيتريك بكميات بحيث يحتوي المنتج النهائي على 0.3-0.5٪ P 2 O 5 و 0.05-0.2٪ كبريتات الأمونيوم.

الوحدة مجهزة بجهازي ITN يعملان بالتوازي. بالإضافة إلى حمض النيتريك ، يتم تزويدهم بالأمونيا الغازية ، مسخنة مسبقًا في سخان. 2 مكثف بخار يصل إلى 120-130 درجة مئوية. يتم تنظيم كمية حامض النيتريك والأمونيا المزودين بطريقة تجعل المحلول عند مخرج جهاز الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات فائضًا طفيفًا من الحمض (2-5 جم / لتر) ، مما يضمن الامتصاص الكامل للأمونيا.

حامض النيتريك (58-60٪) يسخن في الجهاز 2 حتى 80-90 درجة مئوية مع بخار عصير من جهاز ITN 8. الأمونيا الغازية في السخان 1 يسخن بواسطة البخار المتكثف إلى 120-160 درجة مئوية. يدخل حمض النيتريك والأمونيا الغازية في نسبة يتم التحكم فيها تلقائيًا إلى أجزاء التفاعل لجهازين من ITN 5 يعملان بالتوازي. يحتوي محلول 89-92٪ من NH4 NO 3 الذي يترك أجهزة ITN عند 155-170 درجة مئوية على فائض من حمض النيتريك في نطاق 2-5 جم / لتر ، مما يضمن الامتصاص الكامل للأمونيا.

في الجزء العلوي من الجهاز ، يُغسل بخار العصير من جزء التفاعل من رذاذ نترات الأمونيوم ؛ أبخرة HNO 3 و NH 3 مع محلول 20٪ من نترات الأمونيوم من جهاز غسيل 18 ومكثفات بخار العصير من سخان حامض النيتريك 2, التي يتم تقديمها على لوحات الغطاء في الجزء العلوي من الجهاز. يستخدم جزء من بخار العصير لتسخين حامض النيتريك في السخان 2 ، ويتم إرسال الجزء الأكبر منه إلى جهاز الغسيل. 18, حيث يتم مزجه مع الهواء من برج التحبيب ، مع خليط البخار والهواء من المبخر 6 وغسلها على ألواح الغسيل في جهاز التنظيف. يتم إطلاق خليط البخار والهواء المغسول في الغلاف الجوي بواسطة مروحة 19.

حل من أجهزة ITN 8 يمر بالتتابع بعد التعادل 4 ومحول التحكم 5. إلى المحايد 4 جرعة حامض الكبريتيك والفوسفوريك بكمية تضمن المحتوى في المنتج النهائي من 0.05-0.2٪ كبريتات الأمونيوم و 0.3-0.5٪ P20s. يتم تنظيم جرعة الأحماض بواسطة مضخات الغطاس اعتمادًا على حمل الوحدة.

بعد معادلة NMO3 الزائدة في محلول نترات الأمونيوم من جهاز ITN وحمض الكبريتيك والفوسفوريك المُدخَل في المعادل اللاحق 4 ، يمر المحلول بالتحكم اللاحق 5 (حيث يتم توفير الأمونيا تلقائيًا فقط في حالة اختراق الحمض من المعادل اللاحق 4) ويدخل المبخر 6. على عكس وحدة AC-67 ، الجزء العلوي من المبخر 6 مزودة بصفيحتين للغسيل ، مزودتين بمكثف بخار ، لغسل خليط البخار والهواء من المبخر من نترات الأمونيوم

يذوب الملح الصخري من المبخر 6, بعد اجتياز ختم الماء 9 وفلتر 10, يدخل الخزان 11, من حيث المضخة الغاطسة 12 من خلال خط أنابيب مع فوهة مضادة للخبط يتم إدخالها في خزان الضغط 15, ثم إلى المحببات 16 أو 17. يتم ضمان سلامة وحدة ضخ المصهور من خلال نظام الصيانة التلقائية لدرجة حرارة المصهور أثناء تبخره في المبخر (لا يزيد عن 190 درجة مئوية) ، والتحكم في وسيط الذوبان وتنظيمه بعد المعادل اللاحق 9 (في حدود 0.1-0.5 جم / لتر NH 3) ، التحكم في درجة حرارة الذوبان في الخزان 11, الإسكان مضخة 12 وخط أنابيب الضغط. إذا انحرفت المعلمات التنظيمية للعملية ، فإن ضخ المصهور يتوقف تلقائيًا ويذوب في الخزانات 11 والمبخر 6 عندما ترتفع درجة الحرارة ، خفف بالمكثفات.

يتم توفير التحبيب بواسطة نوعين من المحببات: اهتزازي صوتي 16 و monodisperse 17. تبين أن المحببات الاهتزازية الصوتية ، التي تعمل على وحدات ذات سعة كبيرة ، أكثر موثوقية وملاءمة في التشغيل.

يتم تحبيب المصهور في برج معدني مستطيل 20 مع أبعاد الخطة 8x11 م. يوفر ارتفاع الطيران للحبيبات 55 م تبلور وتبريد الحبيبات بقطر 2-3 مم إلى 90-120 درجة مئوية مع تدفق هواء مضاد يصل إلى 500 ألف م 3 / ساعة في الصيف وما يصل إلى 300-400 ألف م 3 / ساعة في الشتاء (في درجات حرارة منخفضة). يوجد في الجزء السفلي من البرج مخاريط استقبال ، يتم نقل الحبيبات منها بواسطة حزام ناقل 21 يتم إرسالها إلى جهاز التبريد CS 22.

جهاز التبريد 22 مقسمة إلى ثلاثة أقسام مع مصدر هواء مستقل تحت كل قسم من شبكة القاعدة المميعة. يوجد في الجزء العلوي شاشة مدمجة ، حيث يتم فحص كتل من الملح الصخري نتيجة لانتهاك عملية المحبب. يتم إرسال الكتل للحل. يتم تزويد الهواء إلى أقسام المبرد بواسطة المراوح 23, يسخن في الجهاز 24 بسبب حرارة بخار العصير من جهاز ITN. يتم التسخين في درجة رطوبة الهواء فوق 60٪ وفي وقت الشتاءلتجنب التبريد المفاجئ للكريات. تمر حبيبات نترات الأمونيوم بالتسلسل في قسم أو قسمين أو ثلاثة أقسام من جهاز التبريد ، اعتمادًا على حمل الوحدة ودرجة حرارة الهواء الجوي. درجة الحرارة الموصى بها لتبريد المنتج الحبيبي في الشتاء أقل من 27 درجة مئوية ، وفي الصيف تصل إلى 40-50 درجة مئوية. عند تشغيل الوحدات في المناطق الجنوبية ، حيث تتجاوز درجة حرارة الهواء 30 درجة مئوية لعدد كبير من الأيام ، يعمل القسم الثالث من جهاز التبريد على هواء مبرد مسبقًا (في مبادل حراري للأمونيا التبخيري). كمية الهواء المزودة لكل قسم 75-80 ألف متر مكعب / ساعة. ضغط المراوح 3.6 كيلو باسكال. يتم إرسال هواء العادم من أقسام الجهاز عند درجة حرارة 45-60 درجة مئوية ، والتي تحتوي على ما يصل إلى 0.52 جم / م 3 من غبار نترات الأمونيوم ، إلى برج التحبيب ، حيث يتم خلطها مع الهواء الجويويدخل الغسيل الغسيل 18.

يتم إرسال المنتج المبرد إلى المستودع أو إلى معالجة المواد الخافضة للتوتر السطحي (مشتت NF) ، ثم يتم شحنه بكميات كبيرة أو للتعبئة في أكياس. تتم المعالجة باستخدام مشتت NF في جهاز مجوف 27 بفوهة مركزية ترش تدفقًا رأسيًا حلقيًا من الحبيبات ، أو في أسطوانة دوارة. تلبي جودة معالجة المنتج الحبيبي في جميع الأجهزة المستخدمة متطلبات GOST 2-85.

يتم تخزين نترات الأمونيوم الحبيبية في مستودع في أكوام يصل ارتفاعها إلى 11 مترًا ، قبل إرسالها إلى المستهلك ، يتم تقديم النترات من المستودع للنخل. يتم إذابة المنتج غير القياسي ، ويعاد المحلول إلى الحديقة. يتم معالجة المنتج القياسي بمشتت NF وشحنه إلى المستهلكين.

خزانات لأحماض الكبريتيك والفوسفوريك و معدات المضخةلجرعاتهم مرتبة في كتلة مستقلة. تقع نقطة التحكم المركزية والمحطة الكهربائية الفرعية والمختبر والخدمات والمرافق في مبنى منفصل.

استضافت على Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

الخصائص الفيزيائية والكيميائية لنترات الأمونيوم. المراحل الرئيسية لإنتاج نترات الأمونيوم من الأمونيا وحمض النيتريك. محطات التحييد التي تعمل تحت ضغط جوي وتعمل في ظل تفريغ. استخدام النفايات والتخلص منها.

ورقة مصطلح ، تمت إضافة 2014/03/31


خصائص المنتجات والمواد الخام والمواد للإنتاج. عملية تكنولوجية للحصول على نترات الأمونيوم. تحييد حامض النيتريك بالأمونيا الغازية والتبخر إلى حالة الذوبان عالي التركيز.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 01/19/2016


أتمتة إنتاج نترات الأمونيوم الحبيبية. دوائر تثبيت الضغط في خط إمداد بخار العصير والتحكم في درجة حرارة مكثف البخار من المكثف البارومتري. التحكم في الضغط في خط مخرج مضخة التفريغ.

ورقة مصطلح ، تمت إضافة 01/09/2014


نترات الأمونيوم كسماد نيتروجين شائع ورخيص. مراجعة المخططات التكنولوجية القائمة لإنتاجه. تحديث إنتاج نترات الأمونيوم من خلال إنتاج سماد معقد من النيتروجين والفوسفات في OAO Cherepovetsky Azot.

أطروحة ، تمت إضافة 02/22/2012


خصائص المادة الأولية والمواد المساعدة لإنتاج حامض النيتريك. اختيار وتبرير مخطط الإنتاج المعتمد. وصف مخطط تكنولوجي. حسابات موازين المواد للعمليات. أتمتة العملية التكنولوجية.

أطروحة تمت إضافة 10/24/2011


الطرق الصناعية للحصول على حامض النتريك المخفف. محفزات أكسدة الأمونيا. مُجَمَّع خليط الغاز. محتوى الأمونيا الأمثل في خليط الهواء والأمونيا. أنواع أنظمة حمض النيتريك. حساب المواد والتوازن الحراري للمفاعل.

ورقة المصطلح ، تمت إضافة 2015/03/14


مراجعة الأساليب الحديثةإنتاج حامض النيتريك. وصف المخطط التكنولوجي للتركيب وتصميم الجهاز الرئيسي والمعدات المساعدة. خصائص المادة الأولية و المنتجات النهائيةوالمنتجات الثانوية والنفايات.

أطروحة تمت إضافتها في 11/01/2013


إنتاج واستخدام محفزات تخليق الأمونيا. هيكل محفز الأكسيد ، التأثير على نشاط الظروف من أجل تقليله. آلية وحركية الانتعاش. تركيب قياس الوزن الحراري لاستعادة المحفزات لتخليق الأمونيا.

تمت إضافة أطروحة بتاريخ 16/05/2011


أوصاف المحببات لتحبيب وخلط المواد السائبة والمساحيق والمعاجين المبللة. إنتاج الأسمدة المعقدة القائمة على نترات الأمونيوم واليوريا. تقوية الروابط بين الجسيمات عن طريق التجفيف والتبريد والبلمرة.

ورقة مصطلح ، تمت إضافتها في 03/11/2015


التكنولوجيا والتفاعلات الكيميائية لمرحلة إنتاج الأمونيا. المواد الأولية ، المنتج التوليفي. تحليل تكنولوجيا تنقية الغاز المحول من ثاني أكسيد الكربون ، المشاكل القائمة وتطوير طرق لحل مشاكل الإنتاج المحددة.

يتم الحصول على نترات الأمونيوم عن طريق معادلة حمض النيتريك بالأمونيا الغازية وفقًا للتفاعل:

NH 3 (ز) + НNO 3 (لتر) NH 4 NO 3 +144.9 كيلوجول

يستمر هذا التفاعل الذي لا رجوع فيه تقريبًا بمعدل مرتفع مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. عادة ما يتم إجراؤه عند ضغط قريب من الغلاف الجوي ؛ في بعض البلدان ، تعمل محطات التحييد بضغط 0.34 ميجا باسكال. في إنتاج نترات الأمونيوم ، يتم استخدام حمض النيتريك المخفف بنسبة 47-60٪.

تُستخدم حرارة تفاعل التعادل لتبخير الماء وتركيز المحلول.

يشمل الإنتاج الصناعي المراحل التالية: معادلة حامض النيتريك بالأمونيا الغازية في جهاز الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات (استخدام الحرارة المعادلة) ؛ تبخر محلول الملح الصخري ، تحبيب ذوبان الملح الصخري ، تبريد الحبيبات ، معالجة حبيبات الفاعل بالسطح ، تعبئة الملح الصخري ، التخزين والتحميل ، انبعاثات الغازات ومعالجة مياه الصرف الصحي. يتم إدخال المواد المضافة أثناء معادلة حامض النيتريك.

يوضح الشكل 1 مخططًا لوحدة AS-72 ذات حمولة كبيرة حديثة بسعة 1360 طن / يوم.

أرز. 1.

1 - سخان حامض 2 - سخان الأمونيا. 3 - أجهزة ITN ؛ 4 - محايد 5 - المبخر 6 - خزان الضغط 7 ، 8 - المحببات. 9 ، 23 مشجعًا ؛ 10 - غسل الغسيل ؛ 11 - طبل 12.14 - الناقلات ؛ 13 - مصعد جهاز ذو 15 طبقة مميعة ؛ 16 - برج التحبيب. 17 - جمع 18 ، 20 - مضخات ؛ 19 - خزان للسباحة ؛ 21 مرشح للسباحة. 22- سخان الهواء

يتم تسخين حامض النيتريك الوارد بنسبة 58-60٪ في السخان من 1 إلى 70-80 درجة مئوية مع بخار العصير من الجهاز ITN 3 ويتم تغذيته بالتعادل. قبل الجهاز 3 ، تمت إضافة أحماض الفوسفوريك والكبريتيك الحرارية إلى حمض النيتريك بكمية 0.3-0.5٪ P 2 O 5 و 0.05-0.2٪ كبريتات الأمونيوم ، مع احتساب المنتج النهائي.

يتم توفير أحماض الكبريتيك والفوسفوريك عن طريق مضخات الغطاس ، والتي يتم تنظيم أدائها بسهولة ودقة. الوحدة مجهزة بجهازي تحييد يعملان بالتوازي. يتم أيضًا توفير الأمونيا الغازية هنا ، حيث يتم تسخينها في السخان 2 بواسطة مكثف البخار إلى 120-130 درجة مئوية. يتم تنظيم كمية حمض النيتريك والأمونيا الموردة بحيث يحتوي المحلول على فائض طفيف من حمض النيتريك عند مخرج جهاز ITN ، مما يضمن الامتصاص الكامل للأمونيا.

في الجزء السفلي من الجهاز ، يتم معادلة الأحماض عند درجة حرارة 155-170 درجة مئوية للحصول على محلول يحتوي على 91-92٪ NH 4 NO 3. في الجزء العلوي من الجهاز ، يتم غسل بخار الماء (ما يسمى بخار العصير) من رذاذ نترات الأمونيوم وبخار HN0 3. يستخدم جزء من حرارة بخار العصير لتسخين حامض النيتريك. بعد ذلك ، يتم إرسال بخار العصير للتنظيف في أجهزة غسل الغاز ثم إطلاقه في الغلاف الجوي.

يتم إرسال محلول حمضي من نترات الأمونيوم إلى المعادل 4 ، حيث يتم توفير الأمونيا بالكمية اللازمة لتحييد المحلول. ثم يتم إدخال المحلول في المبخر 5 على الدوبار ، والذي يتم إجراؤه بواسطة بخار الماء عند ضغط 1.4 ميجا باسكال ويتم تسخين الهواء إلى حوالي 180 درجة مئوية. يمر المصهور الناتج ، الذي يحتوي على 99.8-99.7٪ من الملح الصخري ، عبر المرشح 21 عند 175 درجة مئوية ويتم تغذيته بواسطة مضخة غاطسة طرد مركزي 20 في خزان الضغط 5 ، ثم إلى برج تحبيب معدني مستطيل بطول 16 11 مترًا وعرض 8 مترًا وارتفاعًا 52.8 مترًا من الأعلى إلى المخروط.

في الجزء العلوي من البرج توجد حبيبات 7 و 8 ؛ يتم توفير الهواء للجزء السفلي من البرج ، حيث يتم تبريد قطرات الملح الصخري ، والتي تتحول إلى حبيبات. يبلغ ارتفاع جسيمات الملح الصخري المتساقط من 50 إلى 55 مترًا. يضمن تصميم المحببات إنتاج حبيبات ذات تركيبة حبيبية موحدة مع الحد الأدنى من محتوى الحبيبات الصغيرة ، مما يقلل من سحب الغبار من البرج عن طريق الهواء. درجة حرارة الحبيبات عند مخرج البرج هي 90-110 درجة مئوية ، لذلك يتم إرسالها للتبريد إلى جهاز الطبقة المميعة 15. جهاز الطبقة المميعة عبارة عن جهاز مستطيل به ثلاثة أقسام ومجهز بشبكة ذات فتحات. يتم توفير الهواء أسفل الشبكة بواسطة المراوح ، مما يؤدي إلى تكوين طبقة مميعة من حبيبات الملح الصخري بارتفاع 100-150 مم ، والتي تأتي من خلال الناقل من برج التحبيب. هناك تبريد مكثف للحبيبات إلى درجة حرارة 40 درجة مئوية (ولكن ليس أعلى من 50 درجة مئوية) ، بما يتوافق مع شروط وجود التعديل الرابع. إذا كانت درجة حرارة هواء التبريد أقل من 15 درجة مئوية ، فقبل دخول جهاز الطبقة المميعة ، يتم تسخين الهواء في المبادل الحراري إلى 20 درجة مئوية. في الفترة الباردة ، يمكن تشغيل قسم إلى قسمين.

يدخل الهواء من الجهاز 15 برج التحبيب لتشكيل الحبيبات وتبريدها.

يتم تغذية حبيبات نترات الأمونيوم من جهاز الطبقة المميعة بواسطة ناقل 14 للمعالجة بمادة خافضة للتوتر السطحي في أسطوانة دوارة 11. هنا ، يتم رش الحبيبات بمحلول مائي رش 40٪ من مشتت NF. بعد ذلك ، يمر مقياس الملح الصخري عبر فاصل كهرومغناطيسي لفصل الأجسام المعدنية المحاصرة عن طريق الخطأ ويتم إرساله إلى القبو ، ثم لوزنه وتعبئته في أكياس ورقية أو بلاستيكية. يتم نقل الأكياس بواسطة ناقل لتحميلها في العربات أو إلى المستودع.

يتلوث الهواء الذي يخرج من الجزء العلوي من برج التحبيب بجزيئات نترات الأمونيوم ، ويحتوي بخار العصير من المحايد وخليط بخار الهواء من المبخر على أمونيا غير متفاعلة وحمض النيتريك وجزيئات نترات الأمونيوم المحبوسة. لتنظيف الجزء العلوي من برج التحبيب ، يتم تركيب ستة أجهزة غسل تعمل بالتوازي من نوع لوحة الغسيل 10 ، مروية بمحلول 20-30٪ من نترات الأمونيوم ، والذي يتم توفيره بواسطة مضخة 18 من الخزان. يتم تحويل جزء من هذا المحلول إلى معادل الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات لغسل بخار العصير ، ثم يخلط مع محلول نترات الأمونيوم ، وبالتالي يذهب إلى إنتاج المنتجات.

يتم سحب جزء من المحلول (20-30٪) باستمرار من الدورة ، لذلك يتم استنفاد الدورة وتجديدها بإضافة الماء. عند مخرج كل جهاز تنقية الغاز ، يتم تركيب مروحة 9 بسعة 100000 م 3 / ساعة ، والتي تمتص الهواء من برج التحبيب وتطلقه في الغلاف الجوي.

إنتاج نترات الأمونيوم

نترات الأمونيوم سماد خالٍ من الصابورة يحتوي على 35٪ نيتروجين في صورة الأمونيا والنترات ، لذلك يمكن استخدامه على أي تربة ولأي محصول. ومع ذلك ، فإن هذا السماد له خصائص فيزيائية غير مواتية لتخزينه واستخدامه. تنتشر بلورات وحبيبات نترات الأمونيوم في الهواء أو تتكتل في مجاميع كبيرة نتيجة لاسترطابها وقابليتها للذوبان الجيد في الماء. بالإضافة إلى ذلك ، عندما تتغير درجة الحرارة والرطوبة في الهواء أثناء تخزين نترات الأمونيوم ، يمكن أن تحدث تحولات متعددة الأشكال. لقمع التحولات متعددة الأشكال وزيادة قوة حبيبات نترات الأمونيوم ، يتم استخدام المواد المضافة التي يتم إدخالها أثناء تصنيعها - فوسفات وكبريتات الأمونيوم ، حمض البوريك، نترات المغنيسيوم ، إلخ. الطبيعة المتفجرة لنترات الأمونيوم تعقد إنتاجها وتخزينها ونقلها.

يتم إنتاج نترات الأمونيوم في مصانع تنتج الأمونيا الاصطناعية وحمض النيتريك. تتكون عملية الإنتاج من مراحل معادلة حمض النيتريك الضعيف بالأمونيا الغازية ، وتبخر المحلول الناتج وتحبيب نترات الأمونيوم. تعتمد خطوة التحييد على التفاعل

NH 3 + HNO 3 \ u003d NH 4 NO 3 +148 ، 6 كيلو جول

عملية الامتصاص الكيميائي هذه ، التي يكون فيها امتصاص الغاز بواسطة سائل مصحوبًا بتفاعل كيميائي سريع ، تحدث في منطقة الانتشار وتكون شديدة الحرارة. يتم استخدام حرارة المعادلة بشكل منطقي لتبخير الماء من محاليل نترات الأمونيوم. باستخدام حمض النيتريك عالي التركيز وتسخين الكواشف الأولية ، يمكن الحصول مباشرة على ذوبان نترات الأمونيوم (بتركيز أعلى من 95-96٪ NH 4 NO 3) دون استخدام التبخر.

المخططات الأكثر شيوعًا مع التبخر غير الكامل لمحلول نترات الأمونيوم بسبب حرارة المعادلة (الشكل 2).

يتبخر الجزء الأكبر من الماء في مفاعل كيميائي معادل النيتروجين (باستخدام حرارة المعادلة). هذا المفاعل عبارة عن وعاء أسطواني من الصلب غير القابل للصدأ ، يوجد بداخله أسطوانة أخرى ، حيث يتم إدخال الأمونيا وحمض النيتريك مباشرة. تعمل الأسطوانة الداخلية بمثابة جزء تحييد للمفاعل (المنطقة تفاعل كيميائي) ، والمسافة الحلقية بين الأسطوانة الداخلية ووعاء المفاعل هي الجزء التبخيري. يتم توفير محلول نترات الأمونيوم الناتج من الأسطوانة الداخلية إلى الجزء التبخيري للمفاعل ، حيث يحدث تبخر الماء بسبب التبادل الحراري بين مناطق التعادل والتبخر عبر جدار الأسطوانة الداخلية. تتم إزالة بخار العصير الناتج من محايد HP ثم استخدامه كعامل تسخين.

يتم حقن مادة الكبريتات والفوسفات المضافة في حمض النيتريك على شكل أحماض كبريتية وحمض فوسفوريك مركزة ، والتي يتم تحييدها مع أمونيا النيتريك في معادل الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات. عند تحييد حمض النيتريك الأصلي ، يحتوي محلول 58٪ من نترات الأمونيوم عند مخرج الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات على 92-93٪ NH 4 NO 3 ؛ يتم إرسال هذا المحلول إلى معادل لاحق ، حيث يتم توفير الأمونيا الغازية بطريقة تحتوي على فائض من الأمونيا (حوالي 1 جم / دسم 3 حر NH 3) ، مما يضمن سلامة العمل الإضافي مع NH 4 NO 3 ذوبان. يتم تركيز المحلول المتعادل في مبخر أنبوبي ذو لوحة مدمجة للحصول على ذوبان يحتوي على 99.7-99.8٪ NH 4 NO 3. لتحبيب نترات الأمونيوم عالية التركيز ، يتم ضخ المصهور بواسطة مضخات غاطسة إلى أعلى برج تحبيب يبلغ ارتفاعه 50-55 مترًا. يتم إجراء عملية التحبيب عن طريق رش المصهور بمساعدة المحببات الاهتزازية من نوع الخلية الصوتية ، والتي توفر توزيعًا موحدًا لحجم الجسيمات للمنتج. يتم تبريد الحبيبات بالهواء في مبرد الطبقة المميعة ، والذي يتكون من عدة مراحل تبريد متتالية. يتم رش الحبيبات المبردة بمواد خافضة للتوتر السطحي في أسطوانة بها فوهات ونقلها إلى عبوات.

في ضوء أوجه القصور في نترات الأمونيوم ، فمن المستحسن تصنيع الأسمدة المعقدة والمختلطة على أساسها. عن طريق خلط نترات الأمونيوم مع الحجر الجيري ، وكبريتات الأمونيوم ، ونترات الجير الأمونيوم ، ونترات كبريتات الأمونيوم ، وما إلى ذلك يمكن الحصول على النيتروفوسكا بدمج NH4 NO 3 مع أملاح الفوسفور والبوتاسيوم.

إنتاج اليوريا

تحتل الكارباميد (اليوريا) بين الأسمدة النيتروجينية المرتبة الثانية من حيث الإنتاج بعد نترات الأمونيوم. يرجع نمو إنتاج الكارباميد إلى النطاق الواسع لتطبيقه في الزراعة. تتميز بمقاومة عالية للنض مقارنة بأسمدة النيتروجين الأخرى ، أي أقل عرضة للرشح من التربة ، وأقل استرطابية ، ويمكن استخدامها ليس فقط كسماد ، ولكن أيضًا كإضافة لتغذية الماشية. تستخدم اليوريا أيضًا على نطاق واسع في الأسمدة المركبة والأسمدة التي يتم التحكم فيها عن طريق الوقت وفي البلاستيك والمواد اللاصقة والورنيش والطلاء.

كرباميد CO (NH 2) 2 مادة بلورية بيضاء تحتوي على 46.6٪ نيتروجين. يعتمد إنتاجه على تفاعل تفاعل الأمونيا مع ثاني أكسيد الكربون

2NH 3 + CO 2 \ u003d CO (NH 2) 2 + H 2 O H = -110.1 كيلو جول (1)

وبالتالي ، فإن المادة الخام لإنتاج اليوريا هي الأمونيا وثاني أكسيد الكربون التي يتم الحصول عليها كمنتج ثانوي في إنتاج غاز المعالجة لتخليق الأمونيا. لذلك ، عادة ما يتم الجمع بين إنتاج اليوريا في المصانع الكيميائية وإنتاج الأمونيا.

رد فعل (1) - المجموع ؛ يتم على مرحلتين. في المرحلة الأولى ، يحدث تخليق الكربامات:

2NH 3 + CO 2 \ u003d NH 2 COONH 4 H \ u003d -125.6 kJ (2)

غاز غاز سائل

في المرحلة الثانية ، تحدث عملية ماصة للحرارة لانفصال الماء عن جزيئات الكربامات ، ونتيجة لذلك يتم تكوين الكارباميد:

NH 2 COONH 4 \ u003d CO (NH 2) 2 + H 2 O H \ u003d 15.5 (3)

سائل سائل

تفاعل تكوين كربامات الأمونيوم هو طارد للحرارة عكسي ، يستمر مع انخفاض في الحجم. لتحويل التوازن نحو المنتج ، يجب تنفيذه عند ضغط مرتفع. لكي تستمر العملية بسرعة عالية بما فيه الكفاية ، فإن درجات الحرارة المرتفعة ضرورية أيضًا. تعوض الزيادة في الضغط عن التأثير السلبي لدرجات الحرارة المرتفعة على انزياح توازن التفاعل في الاتجاه المعاكس. في الممارسة العملية ، يتم تصنيع اليوريا عند درجات حرارة 150-190 C والضغط 15-20 ميجا باسكال. في ظل هذه الظروف ، يستمر التفاعل بمعدل مرتفع وحتى النهاية.

إن تحلل كربامات الأمونيوم هو تفاعل ماص للحرارة قابل للانعكاس يستمر بشكل مكثف في الطور السائل. لمنع تبلور المنتجات الصلبة في المفاعل ، يجب إجراء العملية عند درجة حرارة أقل من 98 درجة مئوية (نقطة الانصهار لنظام CO (NH 2) 2 - NH 2 COONH 4).

أكثر درجات حرارة عاليةتحويل توازن رد الفعل إلى اليمين وزيادة معدله. يتم الوصول إلى أقصى درجة لتحويل الكربامات إلى كرباميد عند 220 درجة مئوية. لتغيير توازن هذا التفاعل ، يتم أيضًا إدخال فائض من الأمونيا ، والذي ، من خلال ربط ماء التفاعل ، يزيله من مجال التفاعل. ومع ذلك ، لا يزال من غير الممكن تحقيق التحويل الكامل للكاربامات إلى يوريا. يحتوي خليط التفاعل ، بالإضافة إلى نواتج التفاعل (الكارباميد والماء) ، أيضًا على كربامات الأمونيوم ونواتج التحلل والأمونيا وثاني أكسيد الكربون.

من أجل الاستخدام الكامل للمادة الأولية ، من الضروري إما توفير عودة الأمونيا غير المتفاعلة وثاني أكسيد الكربون ، وكذلك أملاح أمونيوم الكربون (منتجات تفاعل وسيطة) إلى عمود التخليق ، أي إنشاء إعادة تدوير أو فصل الكارباميد عن خليط التفاعل وإرسال الكواشف المتبقية إلى صناعات أخرى ، على سبيل المثال ، لإنتاج نترات الأمونيوم ، أي إجراء عملية مفتوحة.

في الوحدة ذات السعة الكبيرة لتخليق اليوريا مع إعادة تدوير السائل واستخدام عملية الفصل (الشكل 3) ، يمكن للمرء أن يميز وحدة الضغط العالي ، الوحدة ضغط منخفضونظام التحبيب. يدخل محلول مائي من كربامات الأمونيوم وأملاح الأمونيوم الكربونية ، وكذلك الأمونيا وثاني أكسيد الكربون ، إلى الجزء السفلي من عمود التركيب 1 من مكثف الكربامات عالي الضغط 4. في عمود التركيب عند درجة حرارة 170-190 درجة مئوية وضغط 13-15 ميجا باسكال ، ينتهي تكوين الكربامات ويستمر تفاعل تخليق اليوريا. يتم تحديد استهلاك الكواشف بحيث تكون النسبة المولية لـ NH 3: CO 2 في المفاعل 2.8-2.9. يدخل خليط التفاعل السائل (الذوبان) من عمود تصنيع اليوريا إلى عمود الفصل 5 ، حيث يتدفق إلى أسفل الأنابيب. يتم تغذية ثاني أكسيد الكربون المضغوط في الضاغط إلى ضغط 13-15 ميجا باسكال بشكل معاكس للذوبان ، حيث يضاف إليه الهواء بكمية توفر تركيز أكسجين بنسبة 0.5-0.8٪ في الخليط لتشكيل فيلم تخميل وتقليل تآكل المعدات. عمود التجريد يسخن بالبخار. يدخل خليط الغاز والبخار من العمود 5 ، الذي يحتوي على ثاني أكسيد الكربون الطازج ، إلى مكثف الضغط العالي 4. كما يتم إدخال الأمونيا السائلة فيه. يعمل في نفس الوقت كتيار عمل في الحاقن 3 ، الذي يزود المكثف بمحلول أملاح كربون الأمونيوم من جهاز التنظيف عالي الضغط 2 ، وإذا لزم الأمر ، جزء من المصهور من عمود التخليق. يتكون الكربامات في المكثف. يتم استخدام الحرارة المنبعثة أثناء التفاعل لإنتاج البخار.

من الجزء العلوي لعمود التخليق ، تخرج الغازات غير المتفاعلة باستمرار ، لتدخل جهاز التنظيف عالي الضغط 2 ، حيث يتم تكثيف معظمها بسبب تبريد الماء ، مما يشكل محلولًا من أملاح الكربامات والكربون الأمونيوم.

يحتوي المحلول المائي للكارباميد الذي يترك عمود الفصل 5 على 4-5٪ كربامات. لتحللها النهائي ، يتم خنق المحلول إلى ضغط 0.3-0.6 ميجا باسكال ثم إرساله إلى الجزء العلوي من عمود التقطير 8.

يتدفق الطور السائل في العمود أسفل التعبئة في تيار معاكس إلى خليط بخار الغاز المتصاعد من الأسفل إلى الأعلى. يخرج NH 3 و CO 2 وبخار الماء من أعلى العمود. يتكثف بخار الماء في مكثف الضغط المنخفض 7 ، بينما يذوب الجزء الرئيسي من الأمونيا وثاني أكسيد الكربون. يتم إرسال المحلول الناتج إلى جهاز التنظيف 2. يتم إجراء التنقية النهائية للغازات المنبعثة في الغلاف الجوي عن طريق طرق الامتصاص.

يتم فصل محلول اليوريا بنسبة 70٪ الذي يترك قاع عمود التقطير 8 عن خليط بخار الغاز وإرساله بعد تقليل الضغط إلى الغلاف الجوي ، أولاً للتبخر ، ثم إلى التحبيب. قبل رش المصهور في برج التحبيب 12 ، تضاف إليه إضافات التكييف ، مثل راتينج اليوريا فورمالدهيد ، للحصول على سماد غير قابل للتكتل لا يتلف أثناء التخزين.

حماية البيئة في إنتاج الأسمدة

في إنتاج الأسمدة الفوسفورية ، هناك مخاطر عالية لتلوث الغلاف الجوي بغازات الفلور. يعد التقاط مركبات الفلور أمرًا مهمًا ليس فقط من وجهة نظر الحماية بيئة، ولكن أيضًا لأن الفلور مادة خام قيمة لإنتاج الفريونات ، والبلاستيدات الفلورية ، والفلوروبر ، إلخ. يمكن أن تدخل مركبات الفلور في مياه الصرف الصحي في مراحل غسل الأسمدة وتنظيف الغاز. من الملائم تقليل كمية مياه الصرف الصحي لإنشاء دورات دورة مياه مغلقة في العمليات. لمعالجة مياه الصرف الصحي من مركبات الفلورين ، يمكن استخدام طرق التبادل الأيوني ، والترسيب مع هيدروكسيدات الحديد والألمنيوم ، وامتصاص أكسيد الألومنيوم ، وما إلى ذلك.

يتم إرسال مياه الصرف الناتجة عن إنتاج الأسمدة النيتروجينية ، والتي تحتوي على نترات الأمونيوم والكارباميد ، للمعالجة البيولوجية ، وخلطها مسبقًا مع الآخرين. مياه المجاريبنسب لا يتجاوز تركيز الكارباميد 700 مجم / لتر ، والأمونيا - 65-70 مجم / لتر.

مهمة مهمة في إنتاج الأسمدة المعدنية هي تنقية الغازات من الغبار. إن إمكانية تلويث الغلاف الجوي بغبار السماد في مرحلة التحبيب كبيرة بشكل خاص. لذلك ، فإن الغاز الذي يخرج من أبراج التحبيب يخضع بالضرورة لتنظيف الغبار بالطرق الجافة والرطبة.

فهرس

أكون. كوتيبوف وآخرين.

التكنولوجيا الكيميائية العامة: Proc. للجامعات / أ. كوتيبوف ،

تي. بوندريفا ، إم جي. Berengarten. - الطبعة الثالثة ، منقحة. - م: المحكمة الجنائية الدولية "Akademkniga". 2003. - 528 ثانية.

ا. موخلينوف ، أ. أفربوخ ، د. كوزنتسوف ، إ. توماركين ،

أي. فورمر.

التكنولوجيا الكيميائية العامة: Proc. للهندسة الكيميائية. متخصص. الجامعات.

في مجلدين. T.2. أهم إنتاج كيميائي / I.P. موخلينوف ، أ. كوزنتسوف وآخرون ؛ إد. ا. موخلينوف. - الطبعة الرابعة ، المنقحة. وإضافية - م: "العالي. المدرسة "، 1984. - 263 ص.

بيسكوف في.

التكنولوجيا الكيميائية العامة: كتاب مدرسي للجامعات. - م: ICC "Akademkniga" 2005. -452 ص: مريض.