لم تعد طريقة الحصول على نترات الأمونيوم من غاز الأمونيا بفرن الكوك وحمض النيتريك المخفف تستخدم على أنها غير مربحة اقتصاديًا.

تشتمل تقنية إنتاج نترات الأمونيوم على معادلة حمض النيتريك بالأمونيا الغازية باستخدام حرارة التفاعل (145 كيلو جول / مول) لتبخير محلول النترات. بعد تكوين المحلول ، عادةً بتركيز 83٪ ، يتبخر الماء الزائد إلى حالة الذوبان ، حيث يكون محتوى نترات الأمونيوم 95-99.5٪ ، اعتمادًا على درجة المنتج النهائي. للاستخدام كسماد ، يتم تحبيب المصهور في مرشات ، وتجفيفه وتبريده وتغطيته بمركبات مقاومة للتكتل. يختلف لون الحبيبات من الأبيض إلى عديم اللون. عادة ما تكون نترات الأمونيوم المستخدمة في الكيمياء مجففة ، لأنها شديدة الرطوبة ، ومن المستحيل تقريبًا الحصول على نسبة الماء فيها (ω (H 2 O)).

في المصانع الحديثة التي تنتج نترات أمونيوم عمليا غير قابلة للتكتل ، يتم تبريد الحبيبات الساخنة التي تحتوي على 0.4٪ رطوبة أو أقل في جهاز الطبقة المميعة. تصل الحبيبات المبردة عند التعبئة في أكياس البولي إيثيلين الورقية البيتومينية أو ذات الخمس طبقات. لإعطاء الحبيبات قوة أكبر ، وتمكين النقل السائب ، وللحفاظ على ثبات التعديل البلوري مع عمر تخزين أطول ، والمواد المضافة مثل المغنسيت ، وكبريتات الكالسيوم الهيدراتية ، ومنتجات التحلل للمواد الخام الكبريتية مع حمض النيتريك وغيرها (عادة ليس أكثر 0.5٪ بالوزن).

في إنتاج نترات الأمونيوم ، يستخدم حمض النيتريك بتركيز أكثر من 45٪ (45-58٪) ، ويجب ألا يتجاوز محتوى أكاسيد النيتروجين 0.1٪. في إنتاج نترات الأمونيوم ، يمكن أيضًا استخدام نفايات إنتاج الأمونيا ، على سبيل المثال ، مياه الأمونيا والخزانات وغازات التطهير التي تمت إزالتها من مخازن الأمونيا السائلة والتي يتم الحصول عليها عن طريق نفخ أنظمة تخليق الأمونيا. بالإضافة إلى ذلك ، في إنتاج نترات الأمونيوم ، تستخدم أيضًا غازات التقطير من إنتاج الكارباميد.

في استخدام عقلانييمكن الحصول على حرارة المعادلة المنبعثة عن طريق تبخير الماء والمحاليل المركزة وحتى إذابة نترات الأمونيوم. وفقًا لهذا ، تتميز المخططات بالحصول على محلول نترات الأمونيوم مع تبخره اللاحق (عملية متعددة المراحل) والحصول على ذوبان (عملية أحادية الطور أو غير تبخر).

المخططات المختلفة جوهريًا التالية لإنتاج نترات الأمونيوم باستخدام حرارة المعادلة ممكنة:

المنشآت التي تعمل تحت الضغط الجوي (الضغط الزائد لبخار العصير 0.15-0.2 ضغط جوي) ؛

تركيبات مع مبخر فراغ ؛

مصانع تعمل تحت الضغط ، باستخدام حرارة بخار العصير مرة واحدة ؛

مصانع تعمل تحت الضغط ، مع الاستخدام المزدوج لحرارة بخار العصير (الحصول على ذوبان مركز).

في الممارسة الصناعية ، يتم استخدامها على نطاق واسع باعتبارها أكثر التركيبات كفاءة التي تعمل تحت الضغط الجوي ، باستخدام حرارة المعادلة ، وجزئيًا ، التركيبات التي تحتوي على مبخر تفريغ.

يتكون الحصول على نترات الأمونيوم بهذه الطريقة من المراحل الرئيسية التالية:

1. الحصول على محلول من نترات الأمونيوم عن طريق تحييد حمض النيتريك مع الأمونيا.

2. تبخر محلول نترات الأمونيوم إلى حالة الذوبان ؛

3. تبلور الملح من الذوبان.

4. تجفيف وتبريد الملح.

5. التعبئة.

تتم عملية التحييد في معادل ، والذي يسمح باستخدام حرارة التفاعل للتبخر الجزئي للمحلول - ITN. إنه مصمم للحصول على محلول من نترات الأمونيوم عن طريق معادلة 58-60٪ من حمض النيتريك مع الأمونيا الغازية باستخدام حرارة التفاعل لتبخر الماء جزئيًا من المحلول تحت الضغط الجوي وفقًا للتفاعل:

NH 3 + HNO 3 \ u003d NH 4 NO 3 + Qkcal

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 لون أبيضيحتوي 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 أحد أهم مركبات النيتروجين: يتم استهلاكه بكميات كبيرة في إنتاج الأسمدة النيتروجينية والمتفجرات والأصباغ العضوية ، ويعمل كعامل مؤكسد في العديد من العمليات الكيميائية ، ويستخدم في إنتاج حامض الكبريتيك.حمض بطريقة النيتروز ، يستخدم 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 ، أشير إلى أنها تحترق في الأكسجين ، ونواتج التفاعل هي الماء والنيتروجين الحر. ولكن في وجود المحفزات ، يمكن أن تستمر أكسدة الأمونيا بالأكسجين بشكل مختلف. إذا مررت خليطًا من الأمونيا مع الهواء فوق المحفز ، ثم عند 750 درجة مئوية وتركيبة معينة من الخليط ، يحدث التحول الكامل تقريبًا

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 والزراعة. 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 في MH 4 MO 3 في الماء. يحتوي هذا المنحنى على ثلاث نقاط كسر 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). نقطة الانصهار (التبلور) تبلغ نسبة نترات الأمونيوم اللامائية 169.6 درجة مئوية وتتناقص 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 الملح الصخري إلى N 2 O و H 2 O. 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 حمض النيتريك ، وبالتالي ، يتم تثبيط تفاعل التحلل بشدة. تتوقف عملية التحلل الحراري عمليًا ، على الرغم من حقيقة أن معظم الملح يحتوي على لم تتحلل 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 ، يتم تقييده من خلال إذابة الغاز في السائل ، وخلط الكواشف 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.

العملية التكنولوجيةيشمل إنتاج نترات الأمونيوم ، بالإضافة إلى مرحلة معادلة حامض النيتريك بالأمونيا ، أيضًا مراحل تبخر محلول النترات ، وتحبيب المصهور ، وتبريد الحبيبات ، ومعالجة الحبيبات بمواد خافضة للتوتر السطحي ، والتعبئة ، والتخزين ، و تحميل النترات وتنقية انبعاثات الغازات والمياه العادمة.

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 حمض الفوسفوريك إلى حمض النيتريك 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 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 اين هي مضخة غاطسة 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 بأبعاد تبلغ 8x11 م. يوفر ارتفاع طيران الحبيبات البالغ 55 م تبلورًا وتبريدًا للحبيبات بقطر 2-3 مم إلى 90-120 درجة مئوية مع تدفق هواء مضاد في الصيف يصل إلى 500 ألف م / ساعة وفي الشتاء (في درجات حرارة منخفضة) ما يصل إلى 300-400 ألف متر مكعب / ساعة. 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 الشتاء لتجنب التبريد المفاجئ للحبيبات. 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 المخطط التكنولوجي. 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 المصطلح ، تمت إضافته في 03/11/2015


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

إعادة تدوير البوليمر

الميزة الأكثر أهمية للمواد الجديدة التي تم الحصول عليها على أساس البوليمرات المختلفة هي البساطة النسبية لتحولها إلى منتجات تامة الصنع في مرحلة حالة التدفق اللزج ، حيث تكون خصائصها البلاستيكية أكثر وضوحًا. هذه القدرة على التشكيل بسهولة (في ظل ظروف معينة ، بطريقة أو بأخرى مرتبطة بالتسخين) ، ثم في درجة الحرارة العادية للحفاظ على الشكل المكتسب بثبات ، أعطت كتل بلاستيكية اسمها.

من وجهة نظر معالجة البوليمر ، يمكن (ومع ذلك ، بشروط شديدة) تقسيمها إلى مجموعتين رئيسيتين: اللدائن الحرارية ، والتي تشمل المواد التي تغير من اللدونة فقط تحت تأثير التسخين ، ولكنها تحتفظ بهيكلها ، والبلاستيك الحراري ، في التي ، تحت تأثير التسخين ، الجزيئات الخطية التي سيتم تخييطها معًا ، لتشكيل هياكل مكانية معقدة.

تشمل اللدائن الحرارية جميع الكتل البلاستيكية تقريبًا ، والتي يتم الحصول عليها عن طريق تضفير المونومرات في سلاسل طويلة عن طريق البلمرة. دعونا نسمي بعض الكتل البلاستيكية الشائعة من هذا النوع. من بينها ، يبرز البولي إيثيلين ، أو البولي إيثيلين ، والذي ليس بدون سبب يسمى "ملك البلاستيك". باستثناء البلاستيك المسامي والرغوي ، يعتبر البوليثين أخف كتلة بلاستيكية. تختلف جاذبيتها النوعية قليلاً عن جاذبية الجليد ، مما يسمح لها بالطفو على سطح الماء. إنه مقاوم بشكل استثنائي للقلويات والأحماض الكاوية وفي نفس الوقت قوي وسهل الانحناء ولا يفقد المرونة حتى عند الصقيع الستين. يفسح البوليثين نفسه للحفر ، والخراطة ، والختم ، - باختصار ، أي نوع من المعالجة على تلك الآلات المستخدمة في معالجة المعادن. يتم تسخين البوليثين إلى 115-120 درجة ، يصبح طريًا وبلاستيكيًا ، ومن ثم بالضغط أو الحقن ، يمكن إنتاج أي نوع من الأطباق منه - من زجاجات العطور إلى الزجاجات الضخمة للأحماض والقلويات. عند تسخينها ، يمكن دحرجة البولي إيثيلين بسهولة إلى أغشية رقيقة تُستخدم في تغليف المنتجات التي تخشى الرطوبة. مزيج من القوة والمرونة يجعل البوليثين مادة مريحةلتصنيع التروس الصامتة ومعدات التهوية وأنابيب المصانع الكيماوية والصمامات والجوانات.

ينتمي كلوريد البوليفينيل (غالبًا ما لا يُطلق عليه اسم البولي فينيل كلوريد) أيضًا إلى اللدائن الحرارية الشائعة. على أساسه ، يتم إنتاج نوعين رئيسيين من البلاستيك: النوع الصلب الشبيه بالسيليلويد - ما يسمى بالبلاستيك الفينيل والمركبات البلاستيكية اللينة.

البوليسترين مجاور هنا أيضًا - عازل قيِّم للأجهزة عالية التردد ومعدات الراديو الخاصة - يذكرنا بـ مظهرزجاج عديم اللون ، وبولي ميثيل ميثاكريلات (زجاج عضوي).

تشتمل اللدائن الحرارية على البلاستيك المصنوع من بوليمرات طبيعية مُعالجة بشكل مناسب (على سبيل المثال ، النيتروسليلوز الذي يتم الحصول عليه عن طريق معالجة السليلوز القطني بمزيج من أحماض النيتريك والكبريتيك وخلات السليلوز) ، وكاستثناء ، راتنجات البولي أميد التي يتم الحصول عليها عن طريق عملية التكثيف المتعدد و- تسمى البلمرة "المتدرجة" أو المتعددة.

الفرق بين هذه المجموعات الرئيسية من المواد كبير جدا. يمكن سحق المنتجات البلاستيكية الحرارية وإعادة تدويرها. لتصنيع منتجات معينة منها ، يتم استخدام قولبة الحقن على نطاق واسع. يتصلب المنتج في قالب مبرد في بضع ثوانٍ ؛ نتيجة لذلك ، فإن إنتاجية آلات القولبة بالحقن الحديثة عالية جدًا: في اليوم يمكنها إنتاج ما بين 15 إلى 40 ألف منتج متوسط ​​الحجم وعدة مئات الآلاف من المنتجات الصغيرة.

مع المواد المتصلبة بالحرارة ، يكون الوضع أكثر تعقيدًا: بعد أن تصلب ، يكاد يكون من المستحيل إعادتها إلى حالة التدفق اللزج حيث يمكن أن تصبح بلاستيكية مرة أخرى. لذلك ، من الصعب الخروج منهم. يتم ضغطها في الغالب تحت الحرارة ، ويتم الاحتفاظ بالمنتجات الناتجة في القالب طالما كان ذلك ضروريًا حتى ينتقل الراتنج إلى حالة غير قابلة للانصهار على المقطع العرضي الكامل للمنتج. لكن المنتج لم يعد بحاجة إلى التبريد.

على الرغم من أن طريقة الضغط الساخن أقل إنتاجية إلى حد ما من القولبة بالحقن ، إلا أنها أسرع بعدة مرات من العمليات التكنولوجية التقليدية لتصنيع المنتجات المعدنية. يوفر هذا فائدة إضافية كبيرة عند استبدال المعادن بالبلاستيك. بعد كل شيء ، تتطلب العديد من المنتجات المعدنية المعقدة سلسلة طويلة من عمليات الإنتاج لإنهائها. ومن الأمثلة النموذجية تصنيع القوالب التي تتطلب جهودًا طويلة الأمد من قبل صانعي الأدوات الأكثر مهارة. تستخدم صناعة السيارات السوفيتية الآن قوالب مصنوعة من ما يسمى راتنجات الايبوكسيمع حشو مناسب. يتم إنشاؤها بمساعدة عملية رئيسية واحدة - الصب وأخرى مساعدة - تنظيف المخالفات الفردية المكونة بشكل عشوائي. اقتربت الصناعة من حل مشكلة تشكيل منتجات كبيرة الحجم ، مثل هياكل السيارات والقوارب ذات المحركات وما إلى ذلك.

باستخدام مثال الكتلة البلاستيكية التي تم الحصول عليها بطريقة البلمرة التدريجية - polycaprolactam (كما يسمى راتنجات النايلون بلغة الكيميائيين) - يمكن للمرء أن يرى بوضوح كيف أن الحدود مشروطة بفصل الكتل البلاستيكية عن الألياف الاصطناعية عمليًا.

يتم الحصول على راتينج الكابرون من حمض أمينوكابرويك لاكتام - كابرولاكتام ، والذي يتم الحصول عليه بدوره من الفينول والبنزين والفورفورال (مادة خام واعدة جدًا ، تتشكل على وجه الخصوص أثناء معالجة النفايات الزراعية) والأسيتيلين الذي يتم الحصول عليه بفعل الماء على كربيد الكالسيوم. بعد اكتمال البلمرة ، يتم تحرير البولي كابرولاكتام من المفاعل من خلال فتحة رفيعة. في الوقت نفسه ، يتجمد على شكل شريط ، ثم يتم طحنه إلى فتات. بعد تنقية إضافية من بقايا المونومر ، يتم الحصول على راتينج البولي أميد الذي نحتاجه. من هذا الراتينج ، تكون درجة انصهاره عالية جدًا (216-218 درجة) ، تصنع براغي الباخرة ، وأغلفة المحامل ، وتروس الماكينة ، وما إلى ذلك. ولكن راتنجات البولي أميد تستخدم على نطاق واسع في إنتاج الخيوط التي لا تتعفن منها تصنع شباك الصيد وجوارب النايلون ، إلخ.

تتكون الخيوط من ذوبان الراتنج الذي يمر عبر ثقوب صغيرة ، مكونًا تيارات تتصلب عند التبريد إلى خيوط. يتم ربط العديد من الخيوط الأولية في واحدة وتخضع للالتواء والرسم.

الكيمياء هي الحليف الأكثر موثوقية لعامل حاسم في التقدم الصناعي مثل الأتمتة. تعتبر التكنولوجيا الكيميائية ، بحكم أهم ميزاتها ، والتي تم التأكيد عليها بشكل خاص في تقرير N. S. معتبرا ، بالإضافة إلى ذلك ، أن إنتاج كيميائيفي اتجاهاتها الرئيسية - هذه حمولة كبيرة وإنتاج ضخم ، ثم يمكن للمرء أن يتخيل بوضوح ما هي المصادر الهائلة لتوفير العمالة والتوسع في الإنتاج التي تحتوي على الكيمياء ، وخاصة كيمياء وتكنولوجيا البوليمرات.

التعرف على الروابط العميقة بين هيكل أهم مواد البوليمر التقنية وخصائصها وتعلم "التصميم" مواد البوليمروفقًا لـ "المخططات الكيميائية" الغريبة ، يمكن لعلماء الكيمياء أن يقولوا بأمان: "لقد بدأ عصر المواد ذات الاختيار اللامحدود".

استخدام الأسمدة

تواجه الزراعة الاشتراكية مهمة خلق وفرة من المواد الغذائية في بلادنا وتزويد الصناعة بالمواد الخام إلى أقصى حد.

في السنوات القادمة ، سيزداد إنتاج منتجات الحبوب ، وبنجر السكر ، والبطاطس ، والمحاصيل الصناعية ، والفواكه ، والخضروات ، ونباتات الأعلاف زيادة كبيرة. سيزداد إنتاج المنتجات الحيوانية الأساسية: اللحوم والحليب والصوف وما إلى ذلك زيادة كبيرة.

في هذا النضال من أجل وفرة الكيمياء الغذائية تلعب دورًا كبيرًا.

هناك طريقتان لزيادة إنتاج المنتجات الزراعية: أولاً ، من خلال توسيع المساحة المزروعة بالمحاصيل ؛ ثانياً ، عن طريق زيادة العائد على مساحات الأراضي المزروعة بالفعل. هذا هو المكان الذي تأتي فيه الكيمياء لمساعدة الزراعة.

لا تزيد الأسمدة من الكمية فحسب ، بل تعمل أيضًا على تحسين جودة المحاصيل المزروعة بمساعدتهم. فهي تزيد من محتوى السكر في البنجر والنشا في البطاطس ، وتزيد من قوة ألياف الكتان والقطن ، إلخ. تزيد الأسمدة من مقاومة النباتات للأمراض والجفاف والبرد.

في السنوات القادمة ، ستحتاج زراعتنا إلى الكثير من الأسمدة المعدنية والعضوية. تستقبل الأسمدة المعدنية من الصناعة الكيماوية. بالإضافة إلى الأسمدة المعدنية المختلفة ، توفر الصناعة الكيميائية للزراعة مبيدات الآفات لمكافحة الحشرات الضارة وأمراض النبات والأعشاب - مبيدات الأعشاب ، وكذلك وسائل تنظيم النمو والإثمار - محفزات النمو ، وسائل سقوط أوراق القطن قبل الحصاد ، إلخ. . (المزيد عن التطبيق والعمل موصوف في v. 4 DE).

ما هي الأسمدة

تنقسم الأسمدة المستخدمة في الزراعة إلى مجموعتين رئيسيتين: عضوية ومعدنية. تشمل الأسمدة العضوية: السماد الطبيعي ، والجفت ، السماد الأخضر(نباتات تمتص النيتروجين الجوي) والعديد من السماد العضوي. يشمل تكوينها ، بالإضافة إلى المعادن ، المواد العضوية.

يتم إنتاج الأسمدة المعقدة أو متعددة الأطراف أيضًا في بلدنا. لا تحتوي على بطارية واحدة ، بل بطاريتين أو ثلاث بطاريات. يتطور استخدام الأسمدة الدقيقة في الزراعة بشكل ملحوظ. وهي تشمل البورون والنحاس والمنغنيز والموليبدينوم والزنك وعناصر أخرى ، بكميات صغيرة منها (عدة كيلوغرامات لكل هكتار) ضرورية لنمو النباتات وإثمارها.

بالإضافة إلى ذلك ، تُستخدم أيضًا ما يسمى بالأسمدة غير المباشرة في الزراعة: الجير ، والجبس ، وما إلى ذلك ، فهي تغير خصائص التربة: فهي تقضي على الحموضة الضارة بالنباتات ، وتعزز نشاط الكائنات الحية الدقيقة المفيدة ، وتحول العناصر الغذائية الموجودة في التربة نفسها في شكل يسهل الوصول إليه للنباتات ، والتربة ، وما إلى ذلك.

الأسمدة النيتروجينية

مادة البداية لإنتاج معظم الأسمدة النيتروجينية هي الأمونيا. يتم الحصول عليها عن طريق التوليف من النيتروجين والهيدروجين أو كمنتج ثانوي (منتج ثانوي) أثناء تكويك الفحم والجفت.

أكثر الأسمدة النيتروجينية شيوعًا هي نترات الأمونيوم ، كبريتات الأمونيوم ، نترات الكالسيوم ، نترات الصوديوم ، اليوريا ، الأسمدة النيتروجينية السائلة (الأمونيا السائلة ، الأمونيا ، ماء الأمونيا).

تختلف هذه الأسمدة عن بعضها البعض في شكل مركبات النيتروجين. يحتوي بعضها على النيتروجين في شكل أمونيا. هذه هي أسمدة الأمونيا. وتشمل هذه كبريتات الأمونيوم. في حالات أخرى ، يكون النيتروجين في شكل نترات ، أي في شكل أملاح حمض النيتريك. هذه هي أسمدة نترات. وتشمل نترات الصوديوم ونترات الكالسيوم. في نترات الأمونيوم ، يتم احتواء النيتروجين في وقت واحد في كل من صور النترات والأمونيوم. تحتوي اليوريا على النيتروجين في شكل مركب أميد.

أشكال النترات من الأسمدة النيتروجينية قابلة للذوبان في الماء بسهولة ، ولا تمتصها التربة ويمكن غسلها بسهولة. تمتصها النباتات أسرع من الأشكال الأخرى لمركبات النيتروجين.

كما أن أسمدة الأمونيا قابلة للذوبان في الماء بسهولة وتمتصها النباتات جيدًا ، ولكنها تعمل بشكل أبطأ من سماد النترات. تمتص التربة الأمونيا جيدًا وتغسلها بشكل ضعيف. لذلك ، توفر سماد الأمونيا للنباتات تغذية النيتروجين لفترة أطول. كما أنها أرخص. هذه هي ميزتها على أسمدة النترات.

كيف تصنع نترات الأمونيوم

نترات الأمونيوم هي واحدة من أكثر الأسمدة شيوعًا.

يتم الحصول على نترات الأمونيوم (خلاف ذلك - نترات الأمونيوم) في المصانع من حمض النيتريك والأمونيا عن طريق التفاعل الكيميائي لهذه المركبات.

تتكون عملية الإنتاج من المراحل التالية:

1. تحييد حامض النيتريك مع غاز الأمونيا.
2. تبخر محلول نترات الأمونيوم.
3. تبلور نترات الأمونيوم.
4. ملح التجفيف.

يوضح الشكل في شكل مبسط المخطط التكنولوجي لإنتاج نترات الأمونيوم. كيف تستمر هذه العملية؟

يدخل المادة الأولية - الأمونيا الغازية وحمض النيتريك (محلول مائي) - في المعادل. هنا ، نتيجة للتفاعل الكيميائي لكلا المادتين ، يحدث تفاعل عنيف مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. في هذه الحالة ، يتبخر جزء من الماء ، ويتم تفريغ بخار الماء الناتج (ما يسمى بخار العصير) من خلال المصيدة إلى الخارج.

يأتي محلول واحد غير مكتمل من نترات الأمونيوم من المحايد إلى الجهاز التالي - المعادل. في ذلك ، بعد إضافة محلول مائي من الأمونيا ، تنتهي عملية تحييد حمض النيتريك.

من المحايد ، يتم ضخ محلول نترات الأمونيوم في المبخر - جهاز تفريغ يعمل باستمرار. يتم تبخير المحلول في مثل هذه الأجهزة تحت ضغط منخفض ، في هذه الحالة - عند ضغط 160-200 ملم زئبق. فن. يتم نقل حرارة التبخر إلى المحلول من خلال جدران الأنابيب المسخنة بالبخار.

يتم التبخير حتى يصل تركيز المحلول إلى 98٪. بعد ذلك ، يذهب المحلول إلى التبلور.

وفقًا لإحدى الطرق ، يحدث تبلور نترات الأمونيوم على سطح الأسطوانة ، والتي يتم تبريدها من الداخل. تدور الأسطوانة ، وتتشكل قشرة من نترات الأمونيوم المتبلورة حتى سمك 2 مم على سطحها. تُقطع القشرة بسكين وتُرسل إلى المزلق للتجفيف.

يتم تجفيف نترات الأمونيوم بالهواء الساخن في براميل تجفيف دوارة عند درجة حرارة 120 درجة. بعد التجفيف ، يتم إرسال المنتج النهائي للتغليف. تحتوي نترات الأمونيوم على 34-35٪ نيتروجين. لتقليل التكتل ، يتم إدخال العديد من الإضافات في تكوينها أثناء الإنتاج.

يتم إنتاج نترات الأمونيوم في المصانع في شكل حبيبات وفي شكل رقائق. يمتص الملح الصخري الرطوبة بقوة من الهواء ، لذلك أثناء التخزين ينتشر ويفقد قابليته للتفتت. نترات الأمونيوم الحبيبية لها شكل حبيبات (حبيبات).

يتم تحبيب نترات الأمونيوم في الغالب في الأبراج (انظر الشكل). يتم رش محلول واحد منزوع من نترات الأمونيوم - ذائب - بجهاز طرد مركزي مركب في سقف البرج.

يُسكب المصهور في الأسطوانة المثقبة الدوارة لجهاز الطرد المركزي في تيار مستمر. بالمرور عبر فتحات الأسطوانة ، يتحول الرذاذ إلى كرات من القطر المناسب وتتصلب أثناء السقوط.

تتميز نترات الأمونيوم الحبيبية بخصائص فيزيائية جيدة ، ولا تتكتل أثناء التخزين ، وتتشتت جيدًا في الحقل ، وتمتص الرطوبة ببطء من الهواء.

كبريتات الأمونيوم - (خلاف ذلك - كبريتات الأمونيوم) تحتوي على 21٪ نيتروجين. يتم إنتاج معظم كبريتات الأمونيوم بواسطة صناعة الكوك.

في السنوات القادمة ، سيتم تطوير إنتاج الأسمدة النيتروجينية الأكثر تركيزًا ، الكرباميد ، أو اليوريا ، والتي تحتوي على 46٪ نيتروجين ، بشكل كبير.

يتم الحصول على اليوريا تحت ضغط عالي من الأمونيا وثاني أكسيد الكربون. يتم استخدامه ليس فقط كسماد ، ولكن أيضًا لتغذية الماشية (مكمل التغذية البروتينية) وكوسيط لإنتاج البلاستيك.

الأسمدة النيتروجينية السائلة ذات أهمية كبيرة - الأمونيا السائلة والأمونيا وماء الأمونيا.

يتم إنتاج الأمونيا السائلة من الأمونيا الغازية عن طريق التسييل عالي الضغط. يحتوي على 82٪ نيتروجين. الأمونيا هي محاليل نترات الأمونيوم أو نترات الكالسيوم أو اليوريا في الأمونيا السائلة مع إضافة صغيرة من الماء. تحتوي على ما يصل إلى 37٪ نيتروجين. ماء الأمونيا هو محلول مائي من الأمونيا. يحتوي على 20٪ نيتروجين. من حيث تأثيرها على المحصول ، فإن الأسمدة النيتروجينية السائلة ليست أدنى من الأسمدة الصلبة. وإنتاجها أرخص بكثير من المواد الصلبة ، حيث لا توجد عمليات لتبخير المحلول والتجفيف والتحبيب. من بين الأنواع الثلاثة للأسمدة النيتروجينية السائلة ، تعتبر مياه الأمونيا هي الأكثر استخدامًا. بالطبع ، يتطلب استخدام الأسمدة السائلة في التربة ، وكذلك تخزينها ونقلها ، آلات ومعدات خاصة.

تشمل العملية التكنولوجية لإنتاج نترات الأمونيوم ، بالإضافة إلى مرحلة معادلة حامض النيتريك بالأمونيا ، أيضًا مراحل تبخر محلول النترات ، وتحبيب المصهور ، وتبريد الحبيبات ، ومعالجة الحبيبات بمواد خافضة للتوتر السطحي ، تعبئة وتخزين وتحميل النترات وتنقية انبعاثات الغازات والمياه العادمة.

يتم تسخين حمض النيتريك الأولي بنسبة 58-60٪ في السخان / 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٪ P2O5 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 الموردة بطريقة بحيث يكون للمحلول عند مخرج جهاز ITN فائض طفيف 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 NH4NO3 الذي يترك جهاز ITN عند 155-170 درجة مئوية على فائض من حمض النيتريك في حدود 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 HNO3 و NH3 مع 20٪ محلول 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 حدوث اختراق حمضي للمعادل 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 NНз) ، 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 كبيرة السعة ، أكثر موثوقية وملاءمة في التشغيل.

يتم تحبيب المصهور في برج معدني مستطيل 20 بأبعاد في مخطط 8x11 م. يضمن ارتفاع طيران الحبيبات البالغ 55 مترًا تبلور وتبريد الحبيبات بقطر 2-3 مم إلى 90-120 درجة مئوية مع تدفق هواء مضاد في الصيف يصل إلى 500 ألف متر مكعب وفي الشتاء (في درجات حرارة منخفضة) تصل إلى 300-400 ألف متر مكعب في الساعة. 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 الشتاء لتجنب التبريد المفاجئ للحبيبات. تمر حبيبات نترات الأمونيوم بالتسلسل في قسم أو قسمين أو ثلاثة أقسام من جهاز التبريد ، اعتمادًا على حمل الوحدة ودرجة حرارة الهواء الجوي. درجة حرارة التبريد الموصى بها للمنتج 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 التي يتم توفيرها لكل قسم هي 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 ، ويحتوي على ما يصل إلى 0.52 جم / م 3 من غبار نترات الأمونيوم ، إلى برج التحبيب ، حيث يختلط مع الهواء الجوي ويدخل في الغسيل جهاز غسيل للغسيل 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.

يتم ترتيب خزانات أحماض الكبريتيك والفوسفوريك ومعدات الضخ لجرعاتهم في وحدة مستقلة. تقع نقطة التحكم المركزية والمحطة الكهربائية الفرعية والمختبر والخدمات والمرافق في مبنى منفصل.

وزارة التربية والتعليم والعلوم في الاتحاد الروسي

مؤسسة تعليمية حكومية

التعليم المهني العالي

"جامعة ولاية تفير التقنية"

قسم TPM

عمل الدورة

الانضباط: "التكنولوجيا الكيميائية العامة"

إنتاج نترات الأمونيوم

• محتوى

مقدمة

1. الخصائص الفيزيائية والكيميائية لنترات الأمونيوم

2. طرق الإنتاج

3. المراحل الرئيسية لإنتاج نترات الأمونيوم من الأمونيا وحمض النيتريك

3.1 الحصول على محاليل نترات الأمونيوم

3.1.1 أساسيات عملية التحييد

3.1.2 توصيف مصانع التحييد

3. 1 5 المعدات الأساسية

4. حسابات المواد والطاقة

5. حساب الديناميكا الحرارية

6. الاستفادة من النفايات والتخلص منها في إنتاج نترات الأمونيوم

خاتمة

قائمة المصادر المستخدمة

المرفق ألف

مقدمة

النيتروجين مهم للغاية في الطبيعة وفي حياة الإنسان. وهو جزء من مركبات البروتين (16-18٪) ، التي تشكل أساس عالم النبات والحيوان. يستهلك الشخص يوميًا 80-100 جم من البروتين ، وهو ما يعادل 12-17 جم من النيتروجين.

للتطور الطبيعي للنباتات ، كثير العناصر الكيميائية. أهمها الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والفوسفور والمغنيسيوم والكبريت والكالسيوم والبوتاسيوم والحديد. يتم الحصول على العناصر الثلاثة الأولى من النبات من الهواء والماء ، ويتم استخراج الباقي من التربة.

يلعب النيتروجين دورًا كبيرًا بشكل خاص في التغذية المعدنية للنباتات ، على الرغم من أن متوسط ​​محتواه في كتلة النبات لا يتجاوز 1.5 ٪. لا يمكن لأي نبات أن يعيش ويتطور بشكل طبيعي بدون النيتروجين.

النيتروجين جزء لا يتجزأليس فقط البروتينات النباتية ، ولكن أيضًا الكلوروفيل ، بمساعدة النباتات ، تحت تأثير الطاقة الشمسية ، تمتص الكربون من ثاني أكسيد الكربون CO2 في الغلاف الجوي.

تتشكل مركبات النيتروجين الطبيعية نتيجة العمليات الكيميائية لتحلل المخلفات العضوية ، أثناء تصريفات البرق ، وأيضًا كيميائيًا حيويًا نتيجة نشاط بكتيريا خاصة - Azotobacter ، التي تمتص النيتروجين مباشرة من الهواء. تتمتع بكتيريا العقيدات التي تعيش في جذور النباتات البقولية (البازلاء ، والبرسيم ، والفاصوليا ، والبرسيم ، وما إلى ذلك) بنفس القدرة.

تتم إزالة كمية كبيرة من النيتروجين والعناصر الغذائية الأخرى اللازمة لتنمية المحاصيل سنويًا من التربة مع المحصول الناتج. بالإضافة إلى ذلك ، يتم فقدان جزء من العناصر الغذائية نتيجة غسلها بالمياه الجوفية ومياه الأمطار. لذلك ، لمنع انخفاض المحصول واستنزاف التربة ، من الضروري تجديدها. العناصر الغذائيةبجعل أنواع مختلفةاسمدة.

من المعروف أن كل سماد تقريبًا له حموضة فسيولوجية أو قلوية. بناءً على ذلك ، يمكن أن يكون لها تأثير حامضي أو قلوي على التربة ، والذي يؤخذ في الاعتبار عند استخدامه لمحاصيل معينة.

تتسبب الأسمدة ، وهي الكاتيونات القلوية التي تستخرجها النباتات بسرعة أكبر من التربة ، في تحمضها ؛ تساهم النباتات التي تستهلك الأنيونات الحمضية للأسمدة بسرعة أكبر في قلونة التربة.

الأسمدة النيتروجينية التي تحتوي على كاتيون الأمونيوم NH4 (نترات الأمونيوم ، كبريتات الأمونيوم) ومجموعة الأميد NH2 (كارباميد) تعمل على تحمض التربة. تأثير التحميض لنترات الأمونيوم أضعف من تأثير كبريتات الأمونيوم.

اعتمادًا على طبيعة التربة والظروف المناخية وغيرها من الظروف ، فإن كميات مختلفة من النيتروجين مطلوبة للمحاصيل المختلفة.

تحتل نترات الأمونيوم (نترات الأمونيوم أو نترات الأمونيوم) مكانًا مهمًا في مجموعة الأسمدة النيتروجينية ، ويقدر حجم الإنتاج العالمي منها بملايين الأطنان سنويًا.

في الوقت الحاضر ، تستخدم نترات الأمونيوم حوالي 50٪ من الأسمدة النيتروجينية المستخدمة في الزراعة.

نترات الأمونيوم لها عدد من المزايا مقارنة بالأسمدة النيتروجينية الأخرى. يحتوي على 34-34.5٪ نيتروجين وفي هذا الصدد يأتي في المرتبة الثانية بعد كرباميد CO (NH2) 2 الذي يحتوي على 46٪ نيتروجين. تحتوي الأسمدة الأخرى المحتوية على النيتروجين والنيتروجين على نسبة أقل من النيتروجين (يُعطى محتوى النيتروجين على أساس المادة الجافة):

الجدول 1 - محتوى النيتروجين في المركبات

نترات الأمونيوم عبارة عن سماد نيتروجين عالمي ، حيث تحتوي في نفس الوقت على أشكال نترات الأمونيوم والنيتروجين. إنه فعال في جميع المناطق ، تقريبًا تحت جميع المحاصيل.

من المهم جدًا أن تستخدم النباتات أشكال النيتروجين من نترات الأمونيوم في أوقات مختلفة. نيتروجين الأمونيوم ، الذي يشارك مباشرة في تخليق البروتين ، تمتصه النباتات بسرعة خلال فترة النمو ؛ يتم امتصاص النترات نيتروجين ببطء نسبيًا ، لذلك فهو يعمل بشكل أكبر منذ وقت طويل. وقد ثبت أيضًا أنه يمكن استخدام النيتروجين في شكل الأمونيا من قبل النباتات بدون أكسدة أولية.

هذه الخصائص لنترات الأمونيوم لها تأثير إيجابي للغاية على زيادة غلة جميع المحاصيل تقريبًا.

نترات الأمونيوم جزء من مجموعة كبيرة من المتفجرات المستقرة. يتم استخدام المتفجرات القائمة على نترات الأمونيوم ونترات الأمونيوم النقية أو المعالجة ببعض المواد المضافة في عملية التفجير.

يتم استخدام كمية صغيرة من الملح الصخري لإنتاج أكسيد النيتروز الذي يستخدم في الطب.

إلى جانب الزيادة في إنتاج نترات الأمونيوم من خلال تحديث المنشآت القائمة وبناء منشآت جديدة ، يتم اتخاذ تدابير لزيادة تحسين جودة المنتج النهائي (الحصول على منتج قابل للتفتت بنسبة 100٪ والحفاظ على الحبيبات بعد تخزين طويل الأجل للمنتج).

1. الخصائص الفيزيائية والكيميائية لنترات الأمونيوم

في شكل نقينترات الأمونيوم هي مادة بلورية بيضاء تحتوي على 35٪ نيتروجين و 60٪ أكسجين و 5٪ هيدروجين. المنتج التقني أبيض مع صبغة صفراء ، يحتوي على ما لا يقل عن 34.2٪ نيتروجين.

نترات الأمونيوم عامل مؤكسد قوي لعدد من المركبات العضوية وغير العضوية. مع ذوبان بعض المواد ، يتفاعل بعنف مع حدوث انفجار (على سبيل المثال ، مع نتريت الصوديوم NaNO2).

إذا تم تمرير الأمونيا الغازية فوق نترات الأمونيوم الصلبة ، فسيتم تكوين سائل شديد الحركة بسرعة - الأمونيا 2NH4NO3 * 2Np أو NH4NO3 * 3Np.

نترات الأمونيوم قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء ، وكحولات الإيثيل والميثيل ، والبيريدين ، والأسيتون ، والأمونيا السائلة. مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد قابلية نترات الأمونيوم للذوبان بشكل ملحوظ.

عندما يتم إذابة نترات الأمونيوم في الماء ، يتم امتصاص كمية كبيرة من الحرارة. على سبيل المثال ، عند إذابة 1 مول من NH4NO3 المتبلور في 220-400 مول من الماء وعند درجة حرارة 10-15 درجة مئوية ، يتم امتصاص 6.4 كيلو كالوري من الحرارة.

نترات الأمونيوم لديها القدرة على التسامي. عند تخزين نترات الأمونيوم في درجات حرارة ورطوبة مرتفعة ، يزداد حجمها بمقدار النصف تقريبًا ، مما يؤدي عادةً إلى تمزق الحاوية.

تحت المجهر ، تظهر المسام والشقوق بوضوح على سطح حبيبات نترات الأمونيوم. المسامية المتزايدة لحبيبات النترات لها تأثير سلبي للغاية على الخصائص الفيزيائية للمنتج النهائي.

نترات الأمونيوم شديدة الرطوبة. في الهواء الطلق ، في طبقة رقيقة ، يتم ترطيب الملح الصخري بسرعة كبيرة ، ويفقد شكله البلوري ويبدأ في التمويه. تعتمد درجة امتصاص الملح للرطوبة من الهواء على رطوبته وضغط البخار فوق محلول مشبع من ملح معين عند درجة حرارة معينة.

يحدث تبادل الرطوبة بين الهواء والملح الاسترطابي. التأثير الحاسم على هذه العملية هو الرطوبة النسبية للهواء.

تحتوي نترات الكالسيوم والجير والأمونيوم على ضغط بخار ماء منخفض نسبيًا فوق المحاليل المشبعة ؛ عند درجة حرارة معينة ، فإنها تتوافق مع أدنى رطوبة نسبية. هذه هي الأملاح الأكثر استرطابًا بين الأسمدة النيتروجينية المذكورة أعلاه. كبريتات الأمونيوم هي الأقل استرطابًا ونترات البوتاسيوم تكاد تكون غير رطبة تمامًا.

تُمتص الرطوبة فقط من خلال طبقة صغيرة نسبيًا من الملح مجاورة مباشرة للهواء المحيط. ومع ذلك ، حتى ترطيب الملح الصخري يضعف بشكل كبير الخصائص الفيزيائية للمنتج النهائي. يزداد معدل امتصاص نترات الأمونيوم للرطوبة من الهواء بشكل حاد مع زيادة درجة حرارتها. وبالتالي ، عند 40 درجة مئوية ، يكون معدل امتصاص الرطوبة 2.6 مرة أكبر من 23 درجة مئوية.

تم اقتراح العديد من الطرق لتقليل استرطاب نترات الأمونيوم. تعتمد إحدى هذه الطرق على خلط أو دمج نترات الأمونيوم مع ملح آخر. عند اختيار الملح الثاني ، فإنها تنطلق من القاعدة التالية: لتقليل الرطوبة ، يجب أن يكون ضغط بخار الماء فوق محلول مشبع من خليط من الأملاح أكبر من ضغطها فوق محلول مشبع من نترات الأمونيوم النقية.

لقد ثبت أن استرطاب خليط من ملحين لهما أيون مشترك أكبر من أكثرها ترطيبًا (باستثناء الخلائط أو السبائك من نترات الأمونيوم مع كبريتات الأمونيوم والبعض الآخر). لا يقلل خلط نترات الأمونيوم مع المواد غير المسترطبة ، ولكن غير القابلة للذوبان في الماء (على سبيل المثال ، غبار الحجر الجيري ، وصخور الفوسفات ، وفوسفات ثنائي الكالسيوم ، وما إلى ذلك) من استرطابيتها. أظهرت العديد من التجارب أن جميع الأملاح التي لها نفس القابلية للذوبان في الماء أو أكبر من نترات الأمونيوم لها خاصية زيادة استرطابها.

يجب إضافة الأملاح التي يمكن أن تقلل من استرطاب نترات الأمونيوم بكميات كبيرة (على سبيل المثال ، كبريتات البوتاسيوم وكلوريد البوتاسيوم وفوسفات ثنائي الأمونيوم) ، مما يقلل بشكل حاد من محتوى النيتروجين في المنتج.

معظم على نحو فعاللتقليل امتصاص الرطوبة من الهواء ، يتم طلاء جزيئات الملح الصخري بأغشية واقية من المواد العضوية التي لا يبللها الماء. يقلل الفيلم الواقي من معدل امتصاص الرطوبة بمقدار 3-5 مرات ويحسن الخصائص الفيزيائية لنترات الأمونيوم.

الخاصية السلبية لنترات الأمونيوم هي قدرتها على التكتل - فقدان قابلية التدفق (الهشاشة) أثناء التخزين. في هذه الحالة ، تتحول نترات الأمونيوم إلى كتلة صلبة متجانسة يصعب طحنها. يحدث تكتل نترات الأمونيوم لأسباب عديدة.

زيادة محتوى الرطوبة في المنتج النهائي. تحتوي جزيئات نترات الأمونيوم من أي شكل دائمًا على رطوبة في شكل محلول مشبع (أم). يتوافق محتوى NH4NO3 في مثل هذا المحلول مع قابلية ذوبان الملح في درجات حرارة تحميله في الحاوية. أثناء تبريد المنتج النهائي ، ينتقل السائل الأم غالبًا إلى حالة مفرطة التشبع. مع مزيد من الانخفاض في درجة الحرارة ، يترسب عدد كبير من البلورات بحجم 0.2-0.3 مم من محلول مفرط التشبع. تعمل هذه البلورات الجديدة على ترسيخ جزيئات الملح الصخري التي لم تكن مرتبطة سابقًا ، مما يجعلها كتلة كثيفة.

قوة ميكانيكية منخفضة لجزيئات الملح الصخري. يتم إنتاج نترات الأمونيوم على شكل جسيمات دائرية (حبيبات) أو ألواح أو بلورات صغيرة. تتميز جزيئات نترات الأمونيوم الحبيبية بسطح محدد أصغر وشكل أكثر انتظامًا من الحبيبات المتقشرة والبلورية ، لذلك تكون الحبيبات أقل تكتلًا. ومع ذلك ، أثناء عملية التحبيب ، تتشكل كمية معينة من الجسيمات المجوفة ، والتي تتميز بقوة ميكانيكية منخفضة.

عند تخزين الأكياس ذات الملح الصخري المحبب ، يتم تكديسها في أكوام بارتفاع 2.5 متر.تحت ضغط الأكياس العلوية ، يتم تدمير الحبيبات الأقل متانة بتكوين جزيئات الغبار ، التي تضغط كتلة الملح الصخري ، مما يزيد من تكتلها. تدل الممارسة على أن تدمير الجسيمات المجوفة في طبقة المنتج الحبيبي يسرع بشكل كبير من عملية تكتلها. يتم ملاحظة ذلك حتى إذا تم تبريد المنتج إلى 45 درجة مئوية عند تحميله في حاوية وكان الجزء الأكبر من الحبيبات يتمتع بقوة ميكانيكية جيدة. ثبت أن الحبيبات المجوفة تتلف أيضًا بسبب إعادة التبلور.

مع زيادة درجة الحرارة المحيطة ، تفقد حبيبات الملح الصخري قوتها بالكامل تقريبًا ، ويصبح مثل هذا المنتج متكتلًا للغاية.

التحلل الحراري لنترات الأمونيوم. المتفجرة. مقاوم النار. نترات الأمونيوم ، من وجهة نظر سلامة الانفجار ، غير حساسة نسبيًا للصدمات ، والاحتكاك ، والتأثيرات ، وتظل مستقرة عندما تضرب شرارات مختلفة الشدة. لا تزيد شوائب الرمل والزجاج والمعادن من حساسية نترات الأمونيوم للإجهاد الميكانيكي. يمكن أن ينفجر فقط تحت تأثير مفجر قوي أو تحلل حراري في ظل ظروف معينة.

مع التسخين المطول ، تتحلل نترات الأمونيوم تدريجياً إلى أمونيا وحمض النيتريك:

NH4NO3 = Np + HNO3 - 174598.32 J (1)

تبدأ هذه العملية ، التي تبدأ بامتصاص الحرارة ، عند درجة حرارة أعلى من 110 درجة مئوية.

مع مزيد من التسخين ، يحدث تحلل نترات الأمونيوم مع تكوين أكسيد النيتروز والماء:

NH4NO3 \ u003d N2O + 2H2O + 36902.88 J (2)

يمر التحلل الحراري لنترات الأمونيوم بالمراحل التالية:

التحلل المائي (أو التفكك) لجزيئات NH4NO3 ؛

التحلل الحراري لحمض النيتريك المتكون أثناء التحلل المائي ؛

· تفاعل ثاني أكسيد النيتروجين مع الأمونيا المتكونة في المرحلتين الأوليين.

مع التسخين المكثف لنترات الأمونيوم إلى 220-240 درجة مئوية ، يمكن أن يترافق تحللها مع ومضات من الكتلة المنصهرة.

من الخطورة جدًا تسخين نترات الأمونيوم في حجم مغلق أو في حجم ذي مخرج محدود من الغازات المتكونة أثناء التحلل الحراري للنترات.

في هذه الحالات ، يمكن أن يستمر تحلل نترات الأمونيوم من خلال العديد من التفاعلات ، على وجه الخصوص ، من خلال ما يلي:

NH4NO3 \ u003d N2 + 2H2O + S 02 + 1401.64 J / كجم (3)

2NH4NO3 = N2 + 2NO + 4Н20 + 359.82 جول / كجم (4)

ZNH4NO3 = 2N2 + N0 + N02 + 6H20 + 966.50 جول / كجم (5)

يمكن أن نرى من التفاعلات المذكورة أعلاه أن الأمونيا ، التي تتشكل خلال الفترة الأولية من التحلل الحراري للملح الصخري ، غالبًا ما تكون غائبة في مخاليط الغاز ؛ تحدث تفاعلات ثانوية فيها ، يتم خلالها أكسدة الأمونيا تمامًا إلى عنصر النيتروجين. نتيجة للتفاعلات الثانوية ، يزداد ضغط خليط الغاز في الحجم المغلق بشكل حاد ، ويمكن أن تنتهي عملية التحلل بانفجار.

ينشط النحاس والكبريتيدات والمغنيسيوم والبيريت وبعض الشوائب الأخرى عملية تحلل نترات الأمونيوم عند تسخينها. نتيجة لتفاعل هذه المواد مع الملح الصخري المسخن ، يتم تكوين نتريت الأمونيوم غير المستقر ، والذي يتحلل بسرعة عند 70-80 درجة مئوية مع انفجار:

NH4NO3 = N2 + 2Н20 (6)

لا تتفاعل نترات الأمونيوم مع الحديد والقصدير والألمنيوم حتى في الحالة المنصهرة.

مع زيادة الرطوبة وزيادة حجم جزيئات نترات الأمونيوم ، تقل حساسيتها للانفجار بشكل كبير. في وجود حوالي 3٪ رطوبة ، يصبح الملح الصخري غير حساس للانفجار حتى مع وجود صاعق قوي.

تم تحسين التحلل الحراري لنترات الأمونيوم مع زيادة الضغط إلى حد معين. لقد ثبت أنه عند ضغط حوالي 6 كجم / سم 2 ودرجة الحرارة المقابلة ، يتحلل الملح الصخري المصهور بالكامل.

من الأهمية بمكان لتقليل أو منع التحلل الحراري لنترات الأمونيوم الحفاظ على بيئة قلوية أثناء تبخر المحاليل. لذلك ، في المخطط التكنولوجي الجديد لإنتاج نترات الأمونيوم غير المتكتلة ، يُنصح بإضافة كمية صغيرة من الأمونيا إلى الهواء الساخن.

بالنظر إلى أنه في ظل ظروف معينة ، يمكن أن تكون نترات الأمونيوم منتجًا متفجرًا ، أثناء إنتاجها وتخزينها ونقلها ، يجب التقيد الصارم بالنظام التكنولوجي وقواعد السلامة المعمول بها.

نترات الأمونيوم منتج غير قابل للاحتراق. فقط أكسيد النيتروز ، الذي يتشكل أثناء التحلل الحراري للملح ، يدعم الاحتراق.

يمكن لمزيج من نترات الأمونيوم مع الفحم المسحوق أن يشتعل تلقائيًا عند تسخينه بقوة. بعض المعادن التي تتأكسد بسهولة (مثل مسحوق الزنك) التي تتلامس مع نترات الأمونيوم الرطبة مع تسخين طفيف يمكن أن تتسبب أيضًا في اشتعالها. من الناحية العملية ، كانت هناك حالات اشتعال تلقائي لمخاليط من نترات الأمونيوم مع السوبر فوسفات.

الأكياس الورقية أو البراميل الخشبية التي تحتوي على نترات الأمونيوم يمكن أن تشتعل فيها النيران حتى عند تعرضها لأشعة الشمس. عندما تشتعل حاوية بها نترات الأمونيوم ، يمكن إطلاق أكاسيد النيتروجين وأبخرة حمض النيتريك. في حالة نشوب حرائق من لهب مكشوف أو بسبب انفجار ، تذوب نترات الأمونيوم وتتحلل جزئيًا. لا ينتشر اللهب في عمق كتلة الملح الصخري.

2 . أساليب الانتاج

حمض معادلة نترات الأمونيوم

في الصناعة ، يتم استخدام طريقة الحصول على نترات الأمونيوم فقط من الأمونيا الاصطناعية (أو الغازات المحتوية على الأمونيا) وحمض النيتريك المخفف على نطاق واسع.

يعد إنتاج نترات الأمونيوم من الأمونيا الاصطناعية (أو الغازات المحتوية على الأمونيا) وحمض النيتريك عملية متعددة المراحل. في هذا الصدد ، حاولوا الحصول على نترات الأمونيوم مباشرة من الأمونيا وأكاسيد النيتروجين والأكسجين وبخار الماء عن طريق التفاعل.

4Np + 4NO2 + 02 + 2Н20 = 4NH4NO3 (7)

ومع ذلك ، كان لا بد من التخلي عن هذه الطريقة ، حيث تم تكوين نتريت الأمونيوم مع نترات الأمونيوم - وهو منتج غير مستقر ومتفجر.

تم إدخال عدد من التحسينات على إنتاج نترات الأمونيوم من الأمونيا وحمض النيتريك ، مما أدى إلى خفض التكاليف الرأسمالية لبناء مصانع جديدة وخفض تكلفة المنتج النهائي.

من أجل تحسين جذري في إنتاج نترات الأمونيوم ، كان من الضروري التخلي عن الأفكار التي تطورت على مدى سنوات عديدة حول استحالة العمل بدون الاحتياطيات المقابلة للمعدات الرئيسية (على سبيل المثال ، المبخرات ، أبراج التحبيب ، إلخ) ، حول خطر الحصول على ذوبان نترات الأمونيوم شبه اللامائي من أجل التحبيب.

لقد ثبت بقوة في روسيا وخارجها أن إنشاء وحدات عالية السعة فقط ، باستخدام الإنجازات الحديثة في العلوم والتكنولوجيا ، يمكن أن يوفر مزايا اقتصادية كبيرة مقارنة بمصانع نترات الأمونيوم الحالية.

يتم حاليًا إنتاج كمية كبيرة من نترات الأمونيوم من الغازات المنبعثة المحتوية على الأمونيا من بعض أنظمة تصنيع اليوريا. وفقًا لإحدى طرق إنتاجه ، يتم الحصول على 1 إلى 1.4 طن من الأمونيا لكل طن من اليوريا. من هذه الكمية من الأمونيا ، يمكن إنتاج 4.6-6.5 طن من نترات الأمونيوم. على الرغم من وجود مخططات أكثر تقدمًا لتخليق اليوريا أيضًا ، فإن الغازات المحتوية على الأمونيا - نفايات هذا الإنتاج - ستعمل كمواد خام لإنتاج نترات الأمونيوم لبعض الوقت.

تختلف طريقة إنتاج نترات الأمونيوم من الغازات المحتوية على الأمونيا عن طريقة إنتاجها من الأمونيا الغازية فقط في مرحلة التعادل.

بكميات صغيرة ، يتم الحصول على نترات الأمونيوم عن طريق التحلل التبادلي للأملاح (طرق التحويل).

تعتمد هذه الطرق للحصول على نترات الأمونيوم على ترسيب أحد الأملاح المتكونة في راسب أو على إنتاج أملاحين مع قابلية ذوبان مختلفة في الماء. في الحالة الأولى ، يتم فصل محاليل نترات الأمونيوم عن الرواسب على مرشحات دوارة ومعالجتها إلى منتج صلب وفقًا للمخططات المعتادة. في الحالة الثانية ، يتم تبخير المحاليل إلى تركيز معين وفصلها عن طريق التبلور الجزئي ، والذي يتلخص في ما يلي: عندما يتم تبريد المحاليل الساخنة ، يتم عزل معظم نترات الأمونيوم النقية ، ثم يتم إجراء التبلور في وحدة منفصلة جهاز من الخمور الأم للحصول على منتج ملوث بالشوائب.

جميع طرق الحصول على نترات الأمونيوم عن طريق التحلل التبادلي للأملاح معقدة ، وترتبط باستهلاك بخار مرتفع وفقدان النيتروجين المرتبط. تستخدم عادة في الصناعة فقط إذا كان من الضروري التخلص من مركبات النيتروجين التي تم الحصول عليها كمنتجات ثانوية.

يتم باستمرار تحسين الطريقة الحديثة لإنتاج نترات الأمونيوم من غاز الأمونيا (أو الغازات المحتوية على الأمونيا) وحمض النيتريك.

3 . المراحل الرئيسية لإنتاج نترات الأمونيوم من الأمونيا وحمض النيتريك

تتكون عملية إنتاج نترات الأمونيوم من المراحل الرئيسية التالية:

1. الحصول على محاليل نترات الأمونيوم عن طريق معادلة حمض النيتريك بالأمونيا الغازية أو الغازات المحتوية على الأمونيا.

2. تبخر محاليل نترات الأمونيوم إلى حالة الذوبان.

3. التبلور من ذوبان الملح على شكل جزيئات مستديرة (حبيبات) ورقائق (ألواح) وبلورات صغيرة.

4. تبريد أو تجفيف الملح.

5. التعبئة في حاويات للمنتج النهائي.

من أجل الحصول على نترات الأمونيوم منخفضة التكتل ومقاومة للماء ، بالإضافة إلى المراحل المشار إليها ، من الضروري إجراء مرحلة أخرى من تحضير المواد المضافة المقابلة.

3.1 ص تحضير محاليل نترات الأمونيوم

3.1.1 أساسيات عملية التحييد

محاليل سيليت الأمونيوميتم الحصول عليها نتيجة تفاعل الأمونيا مع حمض النيتريك وفقًا للتفاعل:

4NH3 + HNO3 = NH4NO3 + Q J (8)

يستمر تكوين نترات الأمونيوم بشكل لا رجعة فيه ويصاحبه إطلاق حرارة. تعتمد كمية الحرارة المنبعثة أثناء تفاعل التعادل على تركيز حمض النيتريك المستخدم ودرجة حرارته ، وكذلك على درجة حرارة الأمونيا الغازية (أو الغازات المحتوية على الأمونيا). كلما زاد تركيز حمض النيتريك ، زادت الحرارة المنبعثة. في هذه الحالة ، يحدث تبخر للماء ، مما يجعل من الممكن الحصول على محاليل مركزة أكثر من نترات الأمونيوم. للحصول على محاليل من نترات الأمونيوم ، يتم استخدام 42-58٪ حمض النيتريك.

لا يمكن استخدام حامض النيتريك بتركيز أعلى من 58٪ للحصول على محاليل نترات الأمونيوم بالتصميم الحالي للعملية ، لأنه في هذه الحالة تتطور درجة الحرارة في أجهزة التعادل ، والتي تتجاوز بدرجة كبيرة درجة غليان حامض النيتريك ، مما يؤدي إلى تحللها مع إطلاق أكاسيد النيتروجين. عند تبخير محاليل نترات الأمونيوم ، بسبب حرارة التفاعل في معادلات الجهاز ، يتشكل بخار العصير ، بدرجة حرارة 110-120 درجة مئوية ،.

عند الحصول على محاليل من نترات الأمونيوم بأعلى تركيز ممكن ، يلزم وجود أسطح تبادل حراري صغيرة نسبيًا للمبخرات ، ويتم استهلاك كمية صغيرة من البخار الطازج لمزيد من تبخر المحاليل. في هذا الصدد ، يميلون إلى جانب المواد الخام إلى توفير حرارة إضافية للمعادل ، حيث يقومون بتسخين الأمونيا إلى 70 درجة مئوية وحمض النيتريك إلى 60 درجة مئوية مع بخار العصير (عند درجة حرارة أعلى ، يتحلل حمض النيتريك بشكل كبير ، و تتعرض أنابيب السخان تآكل شديدما لم تكن مصنوعة من التيتانيوم).

يجب ألا يحتوي حمض النيتريك المستخدم في إنتاج نترات الأمونيوم على أكثر من 0.20٪ من أكاسيد النيتروجين المذابة. إذا لم يتم نفخ الحمض بالهواء بشكل كافٍ لإزالة أكاسيد النيتروجين المذابة ، فإنها تشكل نتريت الأمونيوم مع الأمونيا ، والتي تتحلل بسرعة إلى نيتروجين وماء. في هذه الحالة ، يمكن أن تكون خسائر النيتروجين حوالي 0.3 كجم لكل 1 طن من المنتج النهائي.

يحتوي بخار العصير ، كقاعدة عامة ، على شوائب NH3 و NHO3 و NH4NO3. تعتمد كمية هذه الشوائب بشدة على ثبات الضغوط التي يجب عندها توفير الأمونيا وحمض النيتريك للمعادل. للحفاظ على ضغط معين ، يتم توفير حمض النيتريك من خزان ضغط مزود بأنبوب فائض ، ويتم توفير الأمونيا الغازية باستخدام منظم ضغط.

يحدد حمل المعادل أيضًا بشكل كبير فقدان النيتروجين المرتبط ببخار العصير. في ظل الحمل العادي ، يجب ألا يتجاوز الفاقد مع مكثف بخار العصير 2 جم / لتر (من حيث النيتروجين). عندما يتم تجاوز حمل المعادل ، تحدث تفاعلات جانبية بين الأمونيا وبخار حمض النيتريك ، ونتيجة لذلك ، على وجه الخصوص ، تتشكل نترات الأمونيوم الضبابية في الطور الغازي ، مما يؤدي إلى تلويث بخار العصير ، وزيادة فقدان النيتروجين المرتبط. تتراكم محاليل نترات الأمونيوم التي يتم الحصول عليها في المعادلات في خزانات وسيطة مع أدوات تحريك ، ويتم تحييدها باستخدام الأمونيا أو حمض النيتريك ، ثم يتم إرسالها للتبخر.

3.1.2 توصيف مصانع التحييد

حسب التطبيقالضغط ، التركيبات الحديثة لإنتاج محاليل نترات الأمونيوم باستخدام حرارة التعادل ، تنقسم إلى منشآت تعمل تحت الضغط الجوي ؛ تحت الخلخلة (فراغ) ؛ عند ضغط مرتفع (عدة أجواء) وعلى نباتات مشتركة تعمل تحت ضغط في منطقة التعادل وتحت تخلخل في منطقة فصل أبخرة العصير عن محلول (ذوبان) من نترات الأمونيوم.

تتميز التركيبات التي تعمل تحت الضغط الجوي أو الضغط الزائد الطفيف ببساطة التكنولوجيا والتصميم. كما يسهل صيانتها وبدء تشغيلها وإيقافها ؛ عادة ما يتم التخلص بسرعة من الانتهاكات العرضية لطريقة تشغيل معينة. المنشآت من هذا النوع هي الأكثر استخدامًا. الجهاز الرئيسي لهذه التركيبات هو ITN (استخدام الحرارة المعادلة). يعمل جهاز ITN تحت ضغط مطلق من 1.15 إلى 1.25 ضغط جوي. من الناحية الهيكلية ، تم تصميمه بطريقة لا يوجد بها أي فوران تقريبًا من الحلول - مع تكوين نترات الأمونيوم الضبابية.

إن وجود الدورة الدموية في أجهزة الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات يزيل ارتفاع درجة الحرارة في منطقة التفاعل ، مما يسمح بإجراء عملية التعادل بأقل قدر من الخسائر في النيتروجين المرتبط.

اعتمادًا على ظروف العمل لإنتاج نترات الأمونيوم ، يتم استخدام بخار العصير لأجهزة ITN للتبخير الأولي لمحاليل الملح الصخري ، وتبخر الأمونيا السائلة ، وتسخين حامض النيتريك والأمونيا الغازية المرسلة إلى أجهزة ITN ، وللحصول على تبخر الأمونيا السائلة عند الحصول على الأمونيا الغازية المستخدمة في إنتاج حامض النيتريك المخفف.

يتم الحصول على محاليل نترات الأمونيوم من الغازات المحتوية على الأمونيا في المنشآت التي تعمل أجهزتها الرئيسية تحت التفريغ (المبخر) وعند الضغط الجوي (جهاز تحييد الغسل). هذه التركيبات ضخمة ويصعب الحفاظ على وضع تشغيل مستقر فيها بسبب تباين تكوين الغازات المحتوية على الأمونيا. يؤثر الظرف الأخير سلبًا على دقة التحكم في الفائض من حمض النيتريك ، ونتيجة لذلك غالبًا ما تحتوي المحاليل الناتجة من نترات الأمونيوم على كمية متزايدة من الحمض أو الأمونيا.

محطات التحييد التي تعمل تحت ضغط مطلق من 5-6 ضغط جوي ليست شائعة جدًا. إنها تتطلب كمية كبيرة من الكهرباء لضغط غاز الأمونيا وتزويد المعادلات بحمض النيتريك المضغوط. بالإضافة إلى ذلك ، في هذه المصانع ، من الممكن زيادة الخسائر في نترات الأمونيوم بسبب دخول رذاذ المحاليل (حتى في الفواصل ذات التصميم المعقد ، لا يمكن التقاط البقع تمامًا).

في التركيبات القائمة على الطريقة المدمجة ، يتم الجمع بين عمليات تحييد حمض النيتريك بالأمونيا والحصول على صهر نترات الأمونيوم ، والتي يمكن توجيهها مباشرة إلى التبلور (على سبيل المثال ، يتم استبعاد المبخرات لتركيز محاليل الملح الصخري من هذه التركيبات). تتطلب المنشآت من هذا النوع 58-60٪ حمض النيتريك ، الذي تنتجه الصناعة حتى الآن بكميات صغيرة نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون جزء من المعدات مصنوعًا من التيتانيوم باهظ الثمن. يجب إجراء عملية التعادل مع إنتاج ذوبان الملح الصخري في درجات حرارة عالية جدًا (200-220 درجة مئوية). مع الأخذ في الاعتبار خصائص نترات الأمونيوم ، من أجل إجراء العملية في درجات حرارة عالية ، من الضروري خلق ظروف خاصة تمنع التحلل الحراري لذوبان الملح الصخري.

3.1.3 محطات التحييد التي تعمل تحت الضغط الجوي

وتشمل هذه التركيباتأجهزة dat- معادلات ITN (استخدام حرارة المعادلة) والمعدات المساعدة.

يوضح الشكل 1 أحد تصميمات جهاز ITN المستخدم في العديد من مصانع نترات الأمونيوم الحالية.

Z1 - دوامة BC1 - وعاء خارجي (خزان) ؛ ВЦ1 - الاسطوانة الداخلية (جزء التحييد) ؛ U1 - جهاز لتوزيع حامض النيتريك ؛ Ш1 - تركيب حلول التصريف ؛ O1 - النوافذ U2 - جهاز لتوزيع الأمونيا ؛ G1 - ختم الماء ؛ C1 - فاصل الملاءمة

الشكل 1 - جهاز معادل الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات مع الدوران الطبيعي للمحاليل

جهاز ITN عبارة عن وعاء أسطواني رأسي (خزان) 2 ، حيث يتم وضع أسطوانة (زجاجية) 3 مع أرفف 1 (دوامة) لتحسين خلط المحاليل. ترتبط خطوط الأنابيب لإدخال حمض النيتريك والأمونيا الغازية بالأسطوانة 3 (يتم تغذية الكواشف بشكل معاكس) ؛ تنتهي الأنابيب بالجهازين 4 و 7 لتوزيع أفضل للحمض والغاز. يتفاعل حمض النيتريك مع الأمونيا في الأسطوانة الداخلية. تسمى هذه الأسطوانة بغرفة التعادل.

يتم استخدام الفراغ الحلقي بين الوعاء 2 والأسطوانة 3 لتدوير مغلي محاليل نترات الأمونيوم. يوجد في الجزء السفلي من الأسطوانة ثقوب 6 (نوافذ) تربط غرفة التعادل بالجزء التبخيري من HPP. نظرًا لوجود هذه الثقوب ، يتم تقليل أداء أجهزة ITN إلى حد ما ، ولكن يتم تحقيق تداول طبيعي مكثف للحلول ، مما يؤدي إلى انخفاض في فقدان النيتروجين المرتبط.

يتم تفريغ بخار العصير المنطلق من المحلول من خلال تركيب في غطاء جهاز الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات ومن خلال فاصل مصيدة 9. محاليل النترات المتكونة في الأسطوانة 3 في شكل مستحلب - تدخل الخلائط مع بخار العصير إلى الفاصل من خلال مانع تسرب الماء 5. من تركيب الجزء السفلي من فاصل المصيدة ، يتم إرسال محاليل نترات الأمونيا إلى خلاط المعادل اللاحق لمزيد من المعالجة. يسمح مانع تسرب الماء في الجزء التبخيري من الجهاز بالحفاظ على مستوى ثابت من المحلول فيه ويمنع بخار العصير من الهروب دون أن يتدفق من رذاذ المحلول الذي يحمله.

يتشكل البخار المتكثف على ألواح الفاصل بسبب التكثيف الجزئي لبخار العصير. في هذه الحالة ، تتم إزالة حرارة التكثيف بواسطة الماء المتداول الذي يمر عبر الملفات الموضوعة على الألواح. نتيجة للتكثيف الجزئي لبخار العصير ، يتم الحصول على محلول 15-20٪ من NH4NO3 ، والذي يتم إرساله للتبخر مع التيار الرئيسي لمحلول نترات الأمونيوم.

يوضح الشكل 2 مخططًا لإحدى وحدات التعادل التي تعمل عند ضغط قريب من الغلاف الجوي.

NB1 - خزان الضغط C1 - فاصل I1 - مبخر P1 - سخان SK1 - جامع المكثفات ؛ جهاز ITN1 - ITN ؛ M1 - النمام TsN1 - مضخة طرد مركزي

الشكل 2 - رسم تخطيطي لمحطة تحييد تعمل عند الضغط الجوي

يتم تغذية حمض النيتريك النقي أو المضاف إليه في خزان ضغط مزود بفيضان دائم من الأحماض الزائدة في المخزن.

من خزان الضغط 1 ، يتم إرسال حمض النيتريك مباشرة إلى زجاج جهاز ITN 6 أو من خلال سخان (غير موضح في الشكل) ، حيث يتم تسخينه بواسطة حرارة بخار العصير الذي يتم تفريغه من خلال الفاصل 2.

تدخل الأمونيا الغازية في مبخر الأمونيا السائلة 3 ، ثم في السخان 4 ، حيث يتم تسخينها بواسطة حرارة البخار الثانوي من الموسع أو بواسطة المكثف الساخن لبخار التسخين للمبخرات ، ثم يتم إرسالها من خلال اثنين متوازيين أنابيب على زجاج جهاز ITN 6.

في المبخر 3 ، يتبخر احتجاز الأمونيا السائلة ويتم فصل الملوثات المرتبطة عادةً بالأمونيا الغازية. في هذه الحالة ، يتشكل ماء الأمونيا الضعيف بمزيج من زيت التشحيم وغبار المحفز من ورشة تصنيع الأمونيا.

يدخل محلول نترات الأمونيوم الذي يتم الحصول عليه في المعادل من خلال مانع تسرب هيدروليكي ومصيدة رش باستمرار إلى خلاط المعادل 7 ، حيث يتم إرساله للتبخر بعد معادلة الحمض الزائد.

يتم توجيه بخار العصير المنطلق في جهاز الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات ، والذي يمر عبر الفاصل 2 ، ليتم استخدامه كبخار تسخين في مبخرات المرحلة الأولى.

يتم جمع مكثف بخار العصير من السخان 4 في المجمع 5 ، حيث يتم استخدامه لاحتياجات الإنتاج المختلفة.

قبل بدء المعادل ، يتم تنفيذ الأعمال التحضيرية المنصوص عليها في تعليمات العمل. نلاحظ فقط بعض العمل التحضيريالمرتبطة بالسير العادي لعملية التحييد وبضمان السلامة.

بادئ ذي بدء ، يلزم ملء المحايد بمحلول نترات الأمونيوم أو مكثف البخار حتى وعاء أخذ العينات.

ثم من الضروري إنشاء إمداد مستمر بحمض النيتريك لخزان الضغط وتدفقه في مستودع التخزين. بعد ذلك ، يلزم استلام الأمونيا الغازية من ورشة تصنيع الأمونيا ، والتي من الضروري فتح الصمامات لفترة قصيرة على الخط لإزالة بخار العصير في الغلاف الجوي وصمام مخرج المحلول. في خلاط ما بعد التعادل. هذا يمنع تكوين الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات في الجهاز ضغط دم مرتفعوتشكيل خليط من الأمونيا والهواء غير آمن أثناء بدء تشغيل الجهاز.

للأغراض نفسها ، يتم تطهير المعادل والاتصالات المرتبطة به بالبخار قبل بدء التشغيل.

بعد الوصول إلى الوضع الطبيعي للتشغيل ، يتم إرسال بخار العصير من جهاز ITN لاستخدامه كبخار للتدفئة ،].

3.1.4 محطات تحييد الفراغ

التجهيز المشترك لـ AMMوالأمونيا الغازية غير عملية ، لأنها مرتبطة بخسائر كبيرة في نترات الأمونيوم والحمض والأمونيا بسبب وجود كمية كبيرة من الشوائب في الغازات المحتوية على الأمونيا (النيتروجين والميثان والهيدروجين وما إلى ذلك) - هذه الشوائب ، فقاعات من خلال محاليل الغليان الناتجة من نترات الأمونيوم ، ستحمل النيتروجين المرتبط مع بخار العصير. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن استخدام بخار العصير الملوث بالشوائب كبخار للتدفئة. لذلك ، عادةً ما تتم معالجة الغازات المحتوية على الأمونيا بشكل منفصل عن غاز الأمونيا.

في المنشآت التي تعمل في ظل فراغ ، يتم استخدام حرارة التفاعل خارج المعادل - في مبخر فراغ. هنا ، تغلي المحاليل الساخنة لنترات الأمونيوم القادمة من المعادل عند درجة حرارة تقابل الفراغ في الجهاز. وتشمل هذه التركيبات: معادل من نوع جهاز التنظيف ، ومبخر فراغ ، ومعدات مساعدة.

يوضح الشكل 3 مخططًا لمحطة تحييد تعمل بمبخر تفريغ.

HP1 - معادل من نوع جهاز التنظيف ؛ H1 - مضخة B1 - مبخر الفراغ ؛ B2 - فاصل الفراغ ؛ HB1 - خزان ضغط حمض النيتريك ؛ B1 - خزان (خلاط مصراع) ؛ P1 - غسالة DN1 - المعادل اللاحق

الشكل 3 - رسم تخطيطي لمحطة تحييد بمبخر تفريغ

يتم تغذية الغازات المحتوية على الأمونيا عند درجة حرارة 30-90 درجة مئوية تحت ضغط 1.2-1.3 ضغط جوي في الجزء السفلي من جهاز تحييد الغسل 1. يتم توفير محلول نترات دائري للجزء العلوي من جهاز التنظيف من خزان المصراع 6 ، والذي عادة ما يتم إمداده باستمرار من الخزان 5 حمض النيتريك ، وأحيانًا يتم تسخينه مسبقًا إلى درجة حرارة لا تزيد عن 60 درجة مئوية. يتم إجراء عملية التحييد مع وجود فائض من الحمض في حدود 20-50 جم / لتر. عادةً ما يتم الاحتفاظ بجهاز التنظيف 1 عند درجة حرارة 15-20 درجة مئوية أقل من نقطة غليان المحاليل ، مما يساعد على منع التحلل الحمضي وتكوين رذاذ نترات الأمونيوم. يتم الحفاظ على درجة الحرارة المحددة عن طريق رش جهاز التنظيف بمحلول من مبخر تفريغ يعمل عند تفريغ 600 مم زئبق. الفن ، لذا فإن الحل فيه يحتوي على المزيد درجة حرارة منخفضةمن جهاز الغسيل.

يُمتص محلول الملح الصخري الذي تم الحصول عليه في جهاز الغسل في المبخر الفراغي 5 ، حيث يتم امتصاصه بمقدار 560-600 مم زئبق. فن. هناك تبخر جزئي للماء (تبخر) وزيادة في تركيز المحلول.

من المبخر الفراغي ، يتدفق المحلول إلى خزان مانع التسرب المائي 6 ، حيث يدخل معظمه مرة أخرى إلى جهاز التنظيف 1 للري ، ويتم إرسال الباقي إلى جهاز التعادل اللاحق 8. بخار العصير المتولد في المبخر الفراغي 3 يتم إرسالها من خلال فاصل الفراغ 4 إلى مكثف السطح (غير موضح في الشكل) أو إلى مكثف الخلط. في الحالة الأولى ، يتم استخدام مكثف بخار العصير في إنتاج حمض النيتريك ، في الحالة الثانية - لأغراض أخرى مختلفة. يتم إنشاء الفراغ في مبخر الفراغ بسبب تكثيف بخار العصير. يتم امتصاص الأبخرة والغازات غير المكثفة من المكثفات بواسطة مضخة تفريغ ويتم تصريفها في الغلاف الجوي.

تدخل غازات العادم من جهاز التنظيف 1 إلى الجهاز 7 ، حيث يتم غسلها بمكثفات لإزالة قطرات محلول النترات ، وبعد ذلك يتم إزالتها أيضًا في الغلاف الجوي. يتم تحييد المحاليل في الخلاط المعادل إلى محتوى يتراوح من 0.1-0.2 جم / لتر من الأمونيا الحرة ، ويتم إرسالها جنبًا إلى جنب مع تدفق محلول النترات الذي تم الحصول عليه في جهاز ITN للتبخير.

يوضح الشكل 4 مخططًا أكثر تقدمًا لتحييد الفراغ.

XK1 - ثلاجة مكثف ؛ CH1 - جهاز تحييد جهاز التنظيف ؛ C1 ، C2 - المجموعات ؛ TsN1 ، TsN2 ، TsN3 - مضخات طرد مركزي ؛ P1 - غسالة الغاز G1 - ختم الماء ؛ L1 - فخ ؛ B1 - مبخر الفراغ ؛ BD1 - خزان تحييد ؛ B2 - مضخة تفريغ ؛ P2 - غسالة آلة العصير ؛ K1 - مكثف السطح

الشكل 4 - مخطط تحييد الفراغ:

يتم إرسال غازات التقطير إلى الجزء السفلي من جهاز التنظيف المعادل 2 ، والذي يتم ريه بمحلول من المجمع 3 باستخدام مضخة الدوران 4.

الحلول من جهاز تحييد الغسل 2 ، وكذلك المحاليل بعد مصيدة مبخر الفراغ 10 وغسالة بخار العصير 14 ، تدخل المجمع 3 من خلال مانع تسرب الماء 6.

من خلال خزان ضغط (غير موضح في الشكل) ، يتدفق محلول حمض النيتريك من غسالة الغاز 5 ، المروي بمكثف بخار العصير ، بشكل مستمر إلى المجموعة 7. من هنا ، الحلول مضخة الدورة الدمويةيتم تغذية 8 في الغسالة 5 ، وبعد ذلك يعودون إلى المجموعة 7.

يتم تبريد الغازات الساخنة بعد الغسالة 5 في مكثف الثلاجة 1 ويتم إطلاقها في الغلاف الجوي.

يتم امتصاص المحاليل الساخنة من نترات الأمونيوم من سدادة الماء 6 بواسطة مضخة تفريغ 13 في مبخر الفراغ 10 ، حيث يزداد تركيز NH4NO3 بعدة بالمائة.

يتم تفريغ أبخرة العصير المنبعثة في المبخر الفراغي 10 ، بعد أن اجتازت المصيدة 9 والغسالة 14 ومكثف السطح 15 ، في الغلاف الجوي بواسطة مضخة التفريغ 13.

يتم تفريغ محلول من نترات الأمونيوم بدرجة حموضة معينة من خط تفريغ المضخة 4 إلى خزان التعادل. هنا يتم تحييد المحلول باستخدام الأمونيا الغازية وإرسال المضخة 12 إلى محطة المبخر.

3.1. 5 المعدات الأساسية

المحايدة ITN.يتم استخدام عدة أنواع من المعادلات ، تختلف بشكل رئيسي في حجم وتصميم الأجهزة لتوزيع الأمونيا وحمض النيتريك داخل الجهاز. غالبًا ما تستخدم الأجهزة ذات الأحجام التالية: قطر 2400 مم ، ارتفاع 7155 مم ، زجاج - قطر 1000 مم ، ارتفاع 5000 مم. كما يتم تشغيل الأجهزة التي يبلغ قطرها 2440 مم وارتفاعها 6294 مم والأجهزة التي تم إزالة الخلاط الموفر مسبقًا منها (الشكل 5).

LK1 - فتحة ؛ P1 - الرفوف L1 - خط لأخذ العينات ؛ L2 - خط إخراج الحل ؛ BC1 - الزجاج الداخلي C1 - وعاء خارجي Ш1 - تركيب حلول التصريف ؛ P1 - موزع الأمونيا ؛ P2 - موزع حامض النيتريك

الشكل 5 - جهاز معادل الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات

في بعض الحالات ، لمعالجة كميات صغيرة من الغازات المحتوية على الأمونيا ، يتم استخدام أجهزة ITN بقطر 1700 ملم وارتفاع 5000 ملم.

سخان الأمونيا الغازي عبارة عن جهاز مصنوع من غلاف وأنبوب مصنوع من الفولاذ الكربوني. قطر العلبة 400-476 ملم ، الارتفاع 3500 - 3280 ملم. يتكون الأنبوب غالبًا من 121 أنبوبًا (قطر الأنبوب 25x3 مم) بسطح تبادل حراري إجمالي يبلغ 28 مترًا مربعًا. تدخل الأمونيا الغازية الأنابيب ، ويدخل بخار التسخين أو ناتج التكثيف الساخن الحلقة.

إذا تم استخدام بخار العصير من أجهزة ITN للتدفئة ، فإن السخان مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 1X18H9T.

مبخر الأمونيا السائلة عبارة عن جهاز من الصلب الكربوني ، يوجد في الجزء السفلي منه ملف بخار ، وفي الجزء الأوسط يوجد مدخل عرضي للأمونيا الغازية.

في معظم الحالات ، يعمل المبخر على بخار جديد بضغط (زائد) يبلغ 9 ضغط جوي. يوجد في الجزء السفلي من مبخر الأمونيا جهاز للتطهير الدوري من الملوثات المتراكمة.

سخان حامض النيتريك عبارة عن جهاز ذو غلاف وأنبوب يبلغ قطره 400 مم ويبلغ طوله 3890 مم. قطر الأنبوب 25x2 مم ، الطول 3500 مم ؛ يبلغ إجمالي مساحة التبادل الحراري 32 مترًا مربعًا. يتم التسخين بواسطة بخار العصير بضغط مطلق يبلغ 1.2 ضغط جوي.

المعادل من نوع جهاز التنظيف عبارة عن جهاز أسطواني رأسي بقطر 1800-2400 مم ، بارتفاع 4700-5150 مم. كما تستخدم الأجهزة التي يبلغ قطرها 2012 ملم وارتفاعها 9000 ملم. يوجد داخل الجهاز للتوزيع المنتظم لمحاليل التدوير عبر المقطع العرضي العديد من الصفائح المثقبة أو الفوهة المصنوعة من الحلقات الخزفية. في الجزء العلوي من الجهاز المجهز بصواني ، يتم وضع طبقة من الحلقات بحجم 50x50x3 مم ، وهي سدادة لحلول الرش.

تبلغ سرعة الغازات في القسم الحر من جهاز التنظيف بقطر 1700 مم وارتفاع 5150 مم حوالي 0.4 م / ث. يتم ري الجهاز من نوع جهاز التنظيف بالحلول باستخدام مضخات طرد مركزي بسعة 175-250 متر مكعب / ساعة.

المبخر الفراغي عبارة عن جهاز أسطواني عمودي يبلغ قطره 1000-1200 مم وارتفاعه من 5000 إلى 3200 مم. فوهة - حلقات سيراميك مقاس 50x50x5 مم ، مكدسة في صفوف منتظمة.

غسالة الغاز عبارة عن جهاز أسطواني رأسي مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ بقطر 1000 مم وارتفاع 5000 مم. فوهة - حلقات سيراميك مقاس 50x50x5 مم.

محرض النمام - جهاز أسطواني مزود بمحرك يدور بسرعة 30 دورة في الدقيقة. يتم تنفيذ القيادة من المحرك الكهربائي عبر علبة التروس (الشكل 6).

Ш1 - تركيب عداد المستوى ؛ B1 - فتحة تهوية ؛ E1 - محرك كهربائي P1 - علبة التروس ؛ VM1 - عمود المحرض ؛ L1 - فتحة

الشكل 6 - محرض النمام

يبلغ قطر الأجهزة المستخدمة بكثرة 2800 مم وارتفاع 3200 مم. تعمل تحت الضغط الجوي ، وتعمل على تحييد محاليل نترات الأمونيوم وكحاويات وسيطة للحلول المرسلة للتبخر.

مكثف السطح عبارة عن مبادل حراري عمودي ثنائي الاتجاه (للمياه) ذو اتجاهين (للمياه) مصمم لتكثيف بخار العصير القادم من المبخر الفراغي. قطر الجهاز 1200 مم ، ارتفاع 4285 مم ؛ سطح نقل الحرارة 309 م 2. تعمل في فراغ يبلغ حوالي 550-600 مم زئبق. فن.؛ لها أنابيب: قطر 25x2 مم ، طول 3500 م ، العدد الإجمالي 1150 قطعة ؛ يبلغ وزن هذا المكثف حوالي 7200 كجم

في بعض الحالات ، للقضاء على انبعاثات بخار العصير في الغلاف الجوي أثناء تفريغ المبخرات ، ومصائد أجهزة الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات وموانع تسرب المياه ، يتم تثبيت مكثف سطحي بالخصائص التالية: قطر الجسم 800 مم ، الارتفاع 4430 مم ، العدد الإجمالي للأنابيب 483 قطعة ، القطر 25x2 ، المساحة الإجمالية 125 م 2.

مضخات التفريغ. يتم استخدام أنواع مختلفة من المضخات. تبلغ سعة المضخة من النوع VVN-12 66 م 3 / ساعة ، وسرعة دوران المحور 980 دورة في الدقيقة. تم تصميم المضخة لإنشاء فراغ في مصنع تحييد الفراغ.

مضخات الطرد المركزي. لتدوير محلول نترات الأمونيوم في وحدة تحييد الفراغ ، غالبًا ما يتم استخدام مضخات ماركة 7KhN-12 بسعة 175-250 متر مكعب / ساعة. الطاقة المركبة للمحرك الكهربائي 55 كيلو واط.

4 . حسابات المواد والطاقة

دعونا نحسب توازن المواد والحرارة للعملية. يتم إجراء حسابات معادلة حامض النيتريك مع الأمونيا الغازية لطن واحد من المنتج. أخذت البيانات الأولية من الجدول 2 ، باستخدام منهجية الفوائد ، ،.

نحن نقبل أن تستمر عملية التحييد وفقًا للشروط التالية:

درجة الحرارة الأولية ، درجة مئوية

الأمونيا الغازية ................................................ ........................... 50

حمض النيتريك ................................................ ................ .................................. .... 20

الجدول 2 - البيانات الأولية

حساب المواد

1 للحصول على 1 طن من الملح الصخري عن طريق التفاعل:

Np + HNO3 = NH4NO3 + Q J (9)

من الناحية النظرية ، فإن الكمية التالية من المواد الخام مطلوبة (بالكيلوغرام):

17-80 × \ u003d 1000 * 17/80 = 212.5

حمض النيتريك

63-80 × = 1000 * 63/80 = 787.5

حيث 17 و 63 و 80 هي الأوزان الجزيئية للأمونيا وحمض النيتريك ونترات الأمونيوم على التوالي.

الاستهلاك العملي لـ Np و HNO3 أعلى قليلاً من نظري ، لأنه في عملية التحييد ، فإن فقدان الكواشف مع بخار العصير من خلال تسرب الاتصالات بسبب التحلل الطفيف للمكونات المتفاعلة والملح ، وما إلى ذلك أمر لا مفر منه .

2. تحديد كمية نترات الأمونيوم في المنتج التجاري: 0.98 * 1000 = 980 كجم / ساعة

980/80 = 12.25 كلم / ساعة ،

وكمية الماء ايضا:

1000-980 = 20 كجم / ساعة

3. سأحسب استهلاك حمض النيتريك (100٪) للحصول على 12.25 كمول / ساعة من الملح الصخري. وفقًا لقياسات العناصر الكيميائية ، فإنه يستهلك نفس الكمية (كمول / ساعة) كما تم تكوين نترات الصوديوم: 12.25 كمول / ساعة ، أو 12.25 * 63 \ u003d 771 ، 75 كجم / ساعة

نظرًا لأن التحويل الكامل (100٪) للحمض محدد بالشروط ، فستكون هذه هي الكمية التي يتم توفيرها.

تتضمن العملية حمض مخفف - 60٪:

771.75 / 0.6 = 1286.25 كجم / ساعة ،

بما في ذلك الماء:

1286.25-771.25 = 514.5 كجم / ساعة

4. وبالمثل ، فإن استهلاك الأمونيا (100٪) للحصول على 12.25 كمول / ساعة ، أو 12.25 * 17 \ u003d 208.25 كجم / ساعة

من حيث نسبة 25٪ من ماء الأمونيا ، سيكون هذا 208.25 / 0.25 = 833 كجم / ساعة ، بما في ذلك الماء 833-208.25 = 624.75 كجم / ساعة.

5. أوجد إجمالي كمية الماء في المحايد الذي يأتي مع الكواشف:

514.5 + 624.75 = 1139.25 كجم / ساعة

6. لنحدد كمية بخار الماء المتكون أثناء تبخر محلول الملح الصخري (20 كجم / ساعة متبقية في المنتج التجاري): 1139.25 - 20 \ u003d 1119.25 كجم / ساعة.

7. لنضع جدولاً لميزان المواد لعملية إنتاج نترات الأمونيوم.

الجدول 3 - توازن المواد لعملية التعادل

8. حساب المؤشرات التكنولوجية.

معاملات الاستهلاك النظري:

للحمض - 63/80 = 0.78 كجم / كجم

للأمونيا - 17/80 = 0.21 كجم / كجم

نسب التكلفة الفعلية:

للحمض - 1286.25 / 1000 = 1.28 كجم / كجم

للأمونيا - 833/1000 = 0.83 كجم / كجم

في عملية التحييد ، حدث تفاعل واحد فقط ، وكان تحويل المادة الخام يساوي 1 (أي حدث تحويل كامل) ، ولم تكن هناك خسائر ، مما يعني أن العائد يساوي فعليًا الناتج النظري:

Qf / Qt * 100 = 980/980 * 100 = 100٪

حساب الطاقة

وصول الدفء. في عملية التعادل ، تكون مدخلات الحرارة عبارة عن مجموع الحرارة الناتجة عن الأمونيا وحمض النيتريك والحرارة المنبعثة أثناء التحييد.

1. الحرارة التي تدخلها الأمونيا الغازية هي:

Q1 = 208.25 * 2.18 * 50 = 22699.25 كيلوجول ،

حيث 208.25 - استهلاك الأمونيا ، كجم / ساعة

2.18 - السعة الحرارية للأمونيا ، كيلوجول / (كجم * درجة مئوية)

50 - درجة حرارة الأمونيا ، درجة مئوية

2. الحرارة الناتجة عن حمض النيتريك:

Q2 = 771.75 * 2.76 * 20 = 42600.8 كيلوجول ،

حيث 771.25 هو استهلاك حمض النيتريك كجم / ساعة

2.76 - السعة الحرارية لحمض النيتريك ، كيلو جول / (كجم * درجة مئوية)

20 - درجة حرارة الحمض درجة مئوية

3. يتم حساب حرارة التعادل مسبقًا لكل 1 مول من نترات الأمونيوم المتكونة وفقًا للمعادلة:

HNO3 * 3.95pO (سائل) + Np (غاز) = NH4NO3 * 3.95pO (سائل)

حيث يقابل HNO3 * 3.95pO حمض النيتريك.

تم العثور على التأثير الحراري Q3 لهذا التفاعل من الكميات التالية:

أ) حرارة إذابة حامض النيتريك في الماء:

HNO3 + 3.95pO = HNO3 * 3.95pO (10)

ب) حرارة تكوين NH4NO3 الصلب من حمض النيتريك بنسبة 100٪ والأمونيا بنسبة 100٪:

HNO3 (سائل) + Np (غاز) = NH4NO3 (صلب) (11)

ج) حرارة إذابة نترات الأمونيوم في الماء ، مع مراعاة استهلاك حرارة التفاعل لتبخير المحلول الناتج من 52.5٪ (NH4NO3 * pO) إلى 64٪ (NH4NO3 * 2.5pO)

NH4NO3 + 2.5pO = NH4NO3 * 2.5pO ، (12)

حيث يتوافق NH4NO3 * 4pO مع تركيز 52.5٪ NH4NO3

يتم حساب قيمة NH4NO3 * 4pO من النسبة

80 * 47.5 / 52.5 * 18 = 4pO ،

حيث 80 هو الوزن المولي لـ NH4NO3

47.5 - تركيز HNO3٪

تركيز 52.5 - NH4NO3٪

18 هو الوزن المولي لـ p O

وبالمثل ، يتم حساب قيمة NH4NO3 * 2.5pO ، المقابلة لمحلول 64٪ من NH4NO3

80 * 36/64 * 18 = 2.5pO

وفقًا للتفاعل (10) ، تبلغ حرارة انحلال حمض النيتريك في الماء 2594.08 جول / مول. لتحديد التأثير الحراري للتفاعل (11) ، يلزم طرح مجموع درجات حرارة تكوين Np (الغاز) و HNO3 (السائل) من حرارة تكوين نترات الأمونيوم.

حرارة تكوين هذه المركبات من مواد بسيطةعند 18 درجة مئوية و 1 atm لها القيم التالية (J / mol):

Np (غاز): 46191.36

HNO3 (سائل): 174472.8

NH4NO3 (تلفزيون): 364844.8

يعتمد التأثير الحراري الكلي للعملية الكيميائية فقط على درجات حرارة تكوين المواد المتفاعلة الأولية والنواتج النهائية. ويترتب على ذلك أن التأثير الحراري للتفاعل (11) سيكون:

q2 = 364844.8- (46191.36 + 174472.8) = 144180.64 جول / مول

تساوي الحرارة q3 لانحلال NH4NO3 وفقًا للتفاعل (12) 15606.32 J / mol.

يستمر انحلال NH4NO3 في الماء بامتصاص الحرارة. في هذا الصدد ، يتم أخذ حرارة الذوبان في ميزان الطاقة بعلامة ناقص. يستمر تركيز محلول NH4NO3 ، على التوالي ، مع إطلاق الحرارة.

وبالتالي ، فإن التأثير الحراري لتفاعل Q3

HNO3 + * 3.95pO (سائل) + Np (غاز) \ u003d NH4NO3 * 2.5pO (سائل) + 1.45 pO (بخار)

سوف يكون:

Q3 = q1 + q2 + q3 = -25940.08 + 144180.64-15606.32 = 102633.52 جول / مول

عند إنتاج طن واحد من نترات الأمونيوم ، ستكون حرارة تفاعل التعادل:

102633.52 * 1000/80 = 1282919 كيلوجول ،

حيث 80 هو الوزن الجزيئي لـ NH4NO3

يتضح من الحسابات المذكورة أعلاه أن إجمالي المدخلات الحرارية سيكون: مع الأمونيا 22699.25 ، وحمض النيتريك 42600.8 ، بسبب حرارة التعادل 1282919 وإجمالي 1348219.05 كيلو جول.

استهلاك الحرارة. عند تحييد حمض النيتريك بالأمونيا ، تتم إزالة الحرارة من الجهاز بواسطة المحلول الناتج من نترات الأمونيوم ، ويتم إنفاقها على تبخر الماء من هذا المحلول ويتم فقدانها في البيئة.

كمية الحرارة التي يحملها محلول نترات الأمونيوم هي:

س = (980 + 10) * 2.55 طن متري ،

حيث 980 هي كمية محلول نترات الأمونيوم ، كجم

10- فقدان Np و HNO3 كجم

غليان درجة حرارة محلول نترات الأمونيوم ، درجة مئوية

يتم تحديد نقطة غليان محلول نترات الأمونيوم عند الضغط المطلق في المعادل 1.15 - 1.2 ضغط جوي ؛ يتوافق هذا الضغط مع درجة حرارة بخار الماء المشبع 103 درجة مئوية. عند الضغط الجوي ، تبلغ درجة غليان محلول NH4NO3 115.2 درجة مئوية. انخفاض درجة الحرارة هو:

T = 115.2 - 100 = 15.2 درجة مئوية

نحسب نقطة الغليان لمحلول 64٪ من NH4NO3

tboil = tset بخار +؟ t * z \ u003d 103 + 15.2 * 1.03 \ u003d 118.7 درجة مئوية ،

وثائق مماثلة

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


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 المصطلح ، تمت إضافته في 03/11/2015


الغرض والجهاز والرسم الوظيفي للأمونيا وحدة التبريد. البناء في الرسم التخطيطي الديناميكي الحراري لدورة معينة و الأوضاع المثلى. تحديد سعة التبريد واستهلاك الطاقة واستهلاك الكهرباء.

اختبار ، تمت إضافة 12/25/2013


جوهر عملية التجفيف ووصف مخططها التكنولوجي. مجففات الأسطوانة الجوية ، هيكلها وحسابها الأساسي. معلمات غازات المداخن الموردة إلى المجفف ، التحكم التلقائي في الرطوبة. نقل عامل التجفيف.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة 06/24/2012


مراجعة الطرق الحديثة لإنتاج حامض النيتريك. وصف المخطط التكنولوجي للتركيب وتصميم الجهاز الرئيسي والمعدات المساعدة. خصائص المواد الخام والمنتجات النهائية والمنتجات الثانوية ومخلفات الإنتاج.

أطروحة تمت إضافتها في 11/01/2013


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

ورقة المصطلح ، تمت إضافة 2015/03/14


العملية التكنولوجية ، معايير النظام التكنولوجي. الخواص الفيزيائية والكيميائية لثنائي فوسفات الأمونيوم. نظام التكنولوجيا. استقبال وتوزيع حامض الفوسفوريك. المرحلتان الأولى والثانية من معادلة حامض الفوسفوريك. التحبيب والتجفيف للمنتج.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 12/18/2008


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