Amonijum nitrat je jedan od glavnih tipova azotnih đubriva; sadrži najmanje 34,2% dušika. Sirovina za granulat amonijum nitrat su nekoncentrisana 30-40% azotna kiselina i gasoviti amonijak.

Kao sredstvo za kondicioniranje ponekad se koristi 92,5% sumporna kiselina, koja se neutralizira s amonijakom zajedno sa dušičnom kiselinom kako bi se formirao amonijum sulfat. Za prskanje gotovih granula koristi se surfaktant - 40% vodeni rastvor disperzanta "NF".

Glavne faze proizvodnje amonijum nitrata su: neutralizacija azotne kiseline gasovitim amonijakom; dobijanje visokokoncentrovane taline amonijum nitrata; granulacija taline; hlađenje granula amonijum nitrata; tretman granula surfaktantom - disperzantom "NF"; pročišćavanje para zraka i sokova prije ispuštanja u atmosferu; pakovanje i skladištenje gotovog proizvoda.

Tehnološka shema proizvodnje

Amonijum nitrat je jedno od najčešćih azotnih đubriva. Dobija se neutralizacijom razblažene azotne kiseline (40--50%) sa gasovitim amonijakom.

Dušična kiselina iz prijemnog rezervoara 1 (slika 9.8) prolazi kroz izmjenjivač topline 2 i ulazi u neutralizator 3. Tu se također dovodi plinoviti amonijak prethodno zagrijan u izmjenjivaču topline 5. Glavna količina amonijaka dolazi u gasovitom stanju iz radnje za sintezu amonijaka. Dodatno, iz skladišta se dobavlja tečni amonijak koji isparava u aparatu 4.

U neutralizatoru 3, pri atmosferskom pritisku i određenoj temperaturi, odvija se proces neutralizacije

paralelno s njim dolazi do djelomičnog isparavanja otopine zbog topline neutralizacije. Djelomično očišćeni slabo kiseli rastvor amonijum nitrata koncentracije 60--80% (tzv. slaba lužina) ulazi u rezervoar sa mešalicom - doneutralizatorom 6, gde se konačno neutrališe amonijakom. Para nastala tokom isparavanja rastvora (pare soka) uklanja se iz gornjeg dela neutralizatora. Ako se proces ne izvede kako treba, dio amonijaka i dušične kiseline može se odnijeti iz neutralizatora parom soka.

Isparavanje slabe tekućine do 98,5% NH4NO3 vrši se pod vakuumom u dvije faze. U početku se u isparivaču 8 koncentracija tekućine dovodi do 82% NH4NO3, a zatim u isparivaču 12 na unaprijed određenu.

Slaba tečnost se dovodi u donji deo isparivača 8. Sokova para se uglavnom koristi kao sredstvo za zagrevanje u isparivaču prvog stepena. Dodatno, na njega se dovodi vodena para. Kako se koncentracija pare soka povećava, inertni plinovi se nakupljaju u komori za grijanje isparivača, koji ometaju prijenos topline. Da bi se osigurao normalan rad aparata 8, prstenasti prostor se pročišćava ispuštanjem inertnih plinova u atmosferu.

Jedna odstranjena tečnost iz aparata 8 se pomera u kolektor 10. Ovde se radi poboljšanja kvaliteta dobijene salitre dodaje rastvor dolomita, koji smanjuje zgrušavanje salitre.

Iz kolektora 10 tečnost se pumpa u isparivač 12. U separatoru 13, ispareni rastvor se odvaja na paru soka i koncentrovanu otopinu - taljenje. Pare soka prolaze u barometarski kondenzator 14, a talina se dovodi u granulacioni toranj 15. Granulirani amonijum nitrat (gotovi proizvod) se odvodi iz tornja kroz izlaznu cev 16 transporterom 17.

Amonijum nitrat, ili amonijum nitrat, NH 4 NO 3 - kristalna supstanca bijele boje, koji sadrži 35% azota u obliku amonijuma i nitrata, oba oblika azota biljke lako apsorbuju. Amonijum nitrat u granulama se u velikoj meri koristi pre setve i za sve vrste prihranjivanja. U manjem obimu koristi se za proizvodnju eksploziva.

Amonijum nitrat se dobro otapa u vodi i ima visoku higroskopnost (sposobnost da apsorbuje vlagu iz vazduha), zbog čega se granule đubriva šire, gube kristalni oblik, dolazi do zgrušavanja đubriva - rasuti materijal se pretvara u čvrstu monolitnu masu.

dijagram strujnog kola proizvodnja amonijum nitrata

Da bi se dobio amonijum nitrat koji se praktično ne zgrušava, koriste se brojne tehnološke metode. Efikasan lijek smanjenje brzine apsorpcije vlage higroskopnim solima je njihova granulacija. Ukupna površina homogenih granula je manja od površine iste količine fine kristalne soli, stoga zrnasta đubriva sporije upijaju vlagu iz

Amonijum fosfati, kalijum hlorid, magnezijum nitrat se takođe koriste kao aditivi sličnog delovanja. Proces proizvodnje amonijum nitrata temelji se na heterogenoj reakciji interakcije plinovitog amonijaka s otopinom dušične kiseline:

NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3; ΔN = -144,9kJ

Hemijska reakcija se odvija velikom brzinom; u industrijskom reaktoru, ograničeno je otapanjem gasa u tečnosti. Miješanje reaktanata je od velike važnosti za smanjenje usporavanja difuzije.

Tehnološki proces Proizvodnja amonijum nitrata obuhvata, pored faze neutralizacije azotne kiseline amonijakom, i faze isparavanja rastvora nitrata, granulacije taline, hlađenja granula, tretmana granula surfaktantima, pakovanja, skladištenja i utovar nitrata, prečišćavanje emisija gasova i otpadnih voda. Na sl. 8.8 prikazuje dijagram moderne jedinice velikog kapaciteta za proizvodnju amonijum nitrata AS-72 kapaciteta 1360 tona / dan. Originalna 58-60% azotna kiselina se zagreva u grejaču na 70 - 80°C sa parama soka iz aparata ITN 3 i dovodi do neutralizacije. Prije aparata 3, fosforne i sumporna kiselina u takvim količinama da gotov proizvod sadrži 0,3-0,5% P 2 O 5 i 0,05-0,2% amonijum sulfata. Jedinica je opremljena sa dva ITN uređaja koja rade paralelno. Uz azotnu kiselinu, njima se isporučuje plinoviti amonijak, prethodno zagrijan u grijaču 2 kondenzatom pare na 120-130°C. Količina unesene azotne kiseline i amonijaka regulirana je na način da na izlazu iz ITN aparata otopina ima blagi višak kiseline (2-5 g/l), što osigurava potpunu apsorpciju amonijaka.

U donjem dijelu aparata odvija se reakcija neutralizacije na temperaturi od 155-170°C; ovo proizvodi koncentrirani rastvor koji sadrži 91-92% NH 4 NO 3 . U gornjem dijelu aparata vodena para (tzv. para sokova) se ispere od prskanja para amonijum nitrata i dušične kiseline. Dio topline pare soka koristi se za zagrijavanje dušične kiseline. Zatim se para soka šalje na pročišćavanje i pušta u atmosferu.

Slika 8.8 Šema jedinice za amonijum nitrat AS-72:

1 – kiselinski grejač; 2 – grijač amonijaka; 3 – ITN uređaji; 4 - naknadni neutralizator; 5 – isparivač; 6 - rezervoar pod pritiskom; 7.8 - granulatori; 9.23 - ventilatori; 10 – perač za pranje; 11 - bubanj; 12.14 - transporteri; 13 - lift; 15 – aparat sa fluidizovanim slojem; 16 - granulacioni toranj; 17 - zbirka; 18, 20 - pumpe; 19 - rezervoar za plivanje; 21 - filter za plivanje; 22 - grijač zraka.

Kiseli rastvor amonijum nitrata se šalje u neutralizator 4; gdje ulazi amonijak, neophodan za interakciju sa preostalom dušičnom kiselinom. Zatim se rastvor ubacuje u isparivač 5. Dobijena talina, koja sadrži 99,7-99,8% nitrata, na 175 potapajuća pumpa 20 se dovodi u rezervoar pod pritiskom 6, a zatim u pravougaoni toranj za granulaciju metala 16.

U gornjem dijelu tornja nalaze se granulatori 7 i 8, čiji se donji dio napaja zrakom koji hladi kapljice šalitre koje padaju odozgo. Prilikom pada salitrenih kapi sa visine od 50-55 m formiraju se granule đubriva pri strujanju zraka oko njih. Temperatura peleta na izlazu iz tornja je 90-110°C; vruće granule se hlade u aparatu sa fluidizovanim slojem 15. Ovo je pravougaoni aparat sa tri sekcije i opremljen rešetkom sa rupama. Ventilatori dovode zrak ispod rešetke; ovo stvara fluidizirani sloj granula nitrata koje dolaze kroz transporter iz tornja za granulaciju. Vazduh nakon hlađenja ulazi u granulacioni toranj. Granule transportera amonijum nitrata 14 služe za obradu tenzima u rotirajućem bubnju. Zatim se gotovo đubrivo transporterom 12 šalje u ambalažu.

Vazduh koji izlazi iz granulacionog tornja kontaminiran je česticama amonijum nitrata, a pare soka iz neutralizatora i parno-vazdušna mešavina iz isparivača sadrže neizreagovani amonijak i azotnu kiselinu, kao i čestice odnesenog amonijum nitrata.

Za čišćenje ovih tokova u gornjem delu granulacionog tornja postoji šest paralelno delujućih perača tacnog tipa 10, navodnjavanih 20-30% rastvorom amonijum nitrata, koji se napaja pumpom 18 iz kolekcije 17. Deo ova otopina se preusmjerava u ITN neutralizator za pranje sokova parom, a zatim se miješa sa otopinom šalitre i stoga se koristi za izradu proizvoda. Pročišćeni vazduh se ventilatorom 9 usisava iz granulacionog tornja i ispušta u atmosferu.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

• Uvod
• 1. Proizvodnja amonijum nitrata
• 2. Sirovine
• 3. Sinteza amonijaka
• 4. Karakteristike ciljanog proizvoda
• 5. Fizičko-hemijsko obrazloženje glavnih procesa za proizvodnju ciljnog proizvoda i ekološka sigurnost proizvodnje

Uvod

Najvažniji pogled mineralna đubriva azotni su: amonijum nitrat, urea, amonijum sulfat, vodeni rastvori amonijaka i dr. Azot igra izuzetno važnu ulogu u životu biljaka: deo je hlorofila, koji je akceptor sunčeve energije, i proteina neophodnog za izgradnju živa ćelija. Biljke mogu konzumirati samo vezani azot - u obliku nitrata, amonijumovih soli ili amida. Relativno male količine vezanog dušika nastaju iz atmosferskog dušika zbog aktivnosti mikroorganizama u tlu. Međutim, moderna intenzivna poljoprivreda više ne može postojati bez dodatne primjene dušičnih gnojiva u tlo, dobivenih kao rezultat industrijske fiksacije atmosferskog dušika.

Dušična đubriva se međusobno razlikuju po sadržaju azota, po obliku azotnih jedinjenja (nitrat, amonijum, amid), faznom stanju (čvrsto i tekuće), razlikuju se i fiziološki kisela i fiziološki alkalna đubriva.

1. Proizvodnja amonijum nitrata

Amonijum nitrat, ili amonijum nitrat, NH 4 NO 3 - bijela kristalna supstanca koja sadrži 35% dušika u obliku amonijuma i nitrata , oba oblika dušika biljke lako asimiliraju. Amonijum nitrat u granulama se u velikoj meri koristi pre setve i za sve vrste prihranjivanja. U manjem obimu koristi se za proizvodnju eksploziva.

Amonijum nitrat je visoko rastvorljiv u vodi i ima visoku higroskopnost (sposobnost da apsorbuje vlagu iz vazduha). To je razlog da se granule gnojiva šire, gube kristalni oblik, dolazi do zgrušavanja gnojiva - rastresiti materijal se pretvara u čvrstu monolitnu masu.

Amonijum nitrat se proizvodi u tri vrste:

A i B - koriste se u industriji; koristi se u eksplozivnim smjesama (amoniti, amonijali)

B - efikasno i najčešće azotno đubrivo koje sadrži oko 33-34% azota; ima fiziološku kiselost.

2. Sirovine

Sirovina za proizvodnju amonijum nitrata je amonijak i azotna kiselina.

Azotna kiselina . Čista dušična kiselina HNO je bezbojna tekućina gustoće od 1,51 g/cm3 na -42 °C, koja se skrućuje u prozirnu kristalnu masu. U zraku se, kao i koncentrirana hlorovodonična kiselina, "puši", jer njene pare stvaraju male kapljice magle sa "vlagom u vazduhu. Dušična kiselina se ne razlikuje po jačini, već pod uticajem svetlosti postepeno se raspada:

Što je viša temperatura i što je kiselina više koncentrisana, to je brža razgradnja. Oslobođeni dušikov dioksid otapa se u kiselini i daje joj smeđu boju.

Dušična kiselina je jedna od najjačih kiselina; u razrijeđenim otopinama potpuno se raspada na H i -NO ione.Azotna kiselina je jedna od njih najvažnije veze azot: in velike količine ah, troši se u proizvodnji azotnih đubriva, eksploziva i organskih boja, služi kao oksidant u mnogim hemijskim procesima, koristi se u proizvodnji sumporne kiseline azotnom metodom, koristi se za proizvodnju celuloznih lakova, filma .

Industrijska proizvodnja dušične kiseline . Moderne industrijske metode za proizvodnju dušične kiseline temelje se na katalitičkoj oksidaciji amonijaka atmosferskim kisikom. Prilikom opisa svojstava amonijaka naznačeno je da gori u kisiku, a produkti reakcije su voda i slobodni dušik.Ali u prisustvu katalizatora oksidacija amonijaka kisikom može teći drugačije.Ako se prođe mješavina amonijaka sa zrakom preko katalizatora, zatim na 750°C i određenom sastavu smjese dolazi do gotovo potpune transformacije

Nastalo lako prelazi u, što sa vodom u prisustvu atmosferskog kiseonika daje azotnu kiselinu.

Legure na bazi platine koriste se kao katalizatori u oksidaciji amonijaka.

Dušična kiselina dobijena oksidacijom amonijaka ima koncentraciju koja ne prelazi 60%. Ako je potrebno, koncentrišite se

Industrija proizvodi razrijeđenu dušičnu kiselinu u koncentraciji 55, 47 i 45%, a koncentriranu - 98 i 97%.Koncentrirana kiselina se transportuje u aluminijskim cisternama, razrijeđena - u kiselootpornim čeličnim tankovima.

3. Sinteza amonijaka

sirovina amonijak nitrat nitrata

Amonijak je ključni proizvod različitih tvari koje sadrže dušik koji se koriste u industriji i poljoprivreda. D.N. Pryanishnikov je amonijak nazvao "alfa i omega" u metabolizmu dušičnih tvari u biljkama.

Dijagram prikazuje glavne primjene amonijaka. Sastav amonijaka utvrdio je C. Berthollet 1784. Amonijak NH 3 je baza, umjereno jak redukcioni agens i efikasan agens za kompleksiranje u odnosu na katjone sa slobodnim orbitalama vezivanja.

Fizičke i hemijske osnove procesa . Sinteza amonijaka iz elemenata vrši se prema jednadžbi reakcije

N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3; ?H<0

Reakcija je reverzibilna, egzotermna, karakterizirana velikim negativnim entalpijskim efektom (?H = -91,96 kJ/mol) i postaje još egzotermnija na visokim temperaturama (?H = -112,86 kJ/mol). Prema Le Chatelierovom principu, kada se zagrije, ravnoteža se pomiče ulijevo, prema smanjenju prinosa amonijaka. Promjena entropije u ovom slučaju je također negativna i ne ide u prilog reakciji. Uz negativnu vrijednost?S, povećanje temperature smanjuje vjerovatnoću da će se reakcija dogoditi,

Reakcija sinteze amonijaka se odvija sa smanjenjem volumena. Prema jednadžbi reakcije, 4 mola početnih plinovitih reaktanata formiraju 2 mola plinovitog proizvoda. Na osnovu Le Chatelierovog principa, može se zaključiti da će u ravnotežnim uslovima sadržaj amonijaka u smeši biti veći pri visokom nego pri niskom pritisku.

4. Karakteristike ciljanog proizvoda

Fizičko-hemijske karakteristike . Amonijum nitrat (amonijum nitrat) NH4NO3 ima molekulsku težinu od 80,043; čisti proizvod - bezbojna kristalna tvar koja sadrži 60% kisika, 5% vodika i 35% dušika (po 17,5% u obliku amonijaka i nitrata). Tehnički proizvod sadrži najmanje 34,0% dušika.

Osnovna fizička i hemijska svojstva amonijum nitratas:

Amonijum nitrat, zavisno od temperature, postoji u pet kristalnih modifikacija koje su termodinamički stabilne na atmosferskom pritisku (tabela). Svaka modifikacija postoji samo u određenom temperaturnom rasponu, a prijelaz (polimorfni) iz jedne modifikacije u drugu praćen je promjenama kristalne strukture, oslobađanjem (ili apsorpcijom) topline, kao i naglom promjenom specifične zapremine, toplinskog kapaciteta. , entropija itd. Polimorfni prelazi su reverzibilni - enantiotropni.

Table. Kristalne modifikacije amonijum nitrata

Sistem NH 4 NO 3 -H 2 O (Sl. 11-2) spada u sisteme sa jednostavnom eutektikom. Eutektička tačka odgovara koncentraciji od 42,4% MH 4 MO 3 i temperaturi od -16,9 °C. Leva grana dijagrama, likvidus linija vode, odgovara uslovima za oslobađanje leda u sistemu HH 4 MO 3 -H 2 O. Desna grana likvidus krive je kriva rastvorljivosti MH 4 MO 3 u vodi. Ova kriva ima tri lomne tačke koje odgovaraju temperaturama modifikacionih prelaza NH 4 NO 3 1=11 (125,8 °C), II=III (84,2 °C) i 111 = IV (32,2 "C). Tačka topljenja (kristalizacija) bezvodnog amonijum nitrata je 169,6 °C. Smanjuje se sa povećanjem sadržaja vlage soli.

Ovisnost temperature kristalizacije NH 4 NO 3 (Tcryst, "C) od sadržaja vlage (X,%) do 1,5% opisano je jednadžbom:

t crist = 169,6 - 13, 2x (11.6)

Ovisnost temperature kristalizacije amonijum nitrata sa dodatkom amonijum sulfata o sadržaju vlage (X,%) do 1,5% i amonijum sulfata (U, %) do 3,0% izražava se jednadžbom:

t crist \u003d 169,6 - 13,2X + 2, OU. (11.7).

Amonijum nitrat se rastvara u vodi uz apsorpciju toplote. Ispod su vrijednosti topline rastvaranja (Qsolv) amonijum nitrata različitih koncentracija u vodi na 25°C:

C (NH 4 NO 3) % mase 59,69 47.05 38,84 30,76 22,85 15,09 2,17
Q rastvor kJ/kg. -202,8 -225,82 -240,45 -256,13 -271,29 -287,49 -320,95

Amonijum nitrat je visoko rastvorljiv u vodi, etil i metil alkoholima, piridinu, acetonu, tečnom amonijaku.

Rice. 11-2. Dijagram stanja sistemaNH4 N03 - H20

termička razgradnja . Amonijum nitrat je oksidaciono sredstvo koje može da podrži sagorevanje. Kada se zagrije u skučenom prostoru, kada se proizvodi termičke razgradnje ne mogu slobodno ukloniti, nitrat može eksplodirati (detonirati) pod određenim uvjetima. Također može eksplodirati pod utjecajem snažnih udara, na primjer, kada je pokrenut eksplozivom.

U početnom periodu zagrijavanja na 110°C postupno dolazi do endotermne disocijacije nitrata na amonijak i dušičnu kiselinu:

NH 4 NO 3 > NH 3 + HNO 3 - 174,4 kJ / mol. (11.9)

Na 165°C gubitak težine ne prelazi 6% dnevno. Brzina disocijacije ne zavisi samo od temperature, već i od odnosa površine šalitre i njenog volumena, sadržaja nečistoća itd.

Amonijak je manje rastvorljiv u talini od azotne kiseline, pa se brže uklanja; koncentracija dušične kiseline raste do ravnotežne vrijednosti određene temperaturom. Prisustvo azotne kiseline u talini određuje autokatalitički karakter termičke razgradnje.

U temperaturnom rasponu od 200-270 ° C, uglavnom se javlja slabo egzotermna reakcija razgradnje nitrata u dušikov oksid i vodu:

NH 4 NO 3 > N 2 O+ 2H 2 O + 36,8 kJ / mol. (11.10)

Dušikov dioksid, koji nastaje tokom termičke razgradnje azotne kiseline, koja je proizvod disocijacije amonijum nitrata, ima primetan uticaj na brzinu termičke razgradnje.

Kada dušikov dioksid reagira s nitratom, nastaju dušična kiselina, voda i dušik:

NH 4 NO 3 + 2NO 2 > N 2 + 2HNO 3 + H 2 O + 232 kJ / mol (11.11. )

Toplotni efekat ove reakcije je više od 6 puta veći od toplotnog efekta reakcije razgradnje salitre na N 2 O i H 2 O. amonijum nitrat može dovesti do njenog brzog raspadanja.

Kada se salitra zagreva u zatvorenom sistemu na 210-220°C, amonijak se akumulira, koncentracija azotne kiseline se smanjuje, pa je reakcija razgradnje snažno inhibirana.Proces termičke razgradnje se praktično zaustavlja, uprkos činjenici da većina soli ima još nije razloženo. Na višim temperaturama amonijak brže oksidira, azotna kiselina se akumulira u sistemu, a reakcija se odvija značajnim samoubrzavanjem, što može dovesti do eksplozije.

Dodatak za amonijev nitrat tvari koje se mogu razgraditi oslobađanjem amonijaka (na primjer, urea i acetamid), inhibira termičku razgradnju. Soli sa kationima srebra ili talijuma značajno povećavaju brzinu reakcije zbog stvaranja kompleksa sa nitratnim ionima u talini. Joni hlora imaju snažan katalitički učinak na proces termičke razgradnje. Kada se mješavina koja sadrži hlorid i amonijum nitrat zagrije na 220-230 °C, počinje vrlo brzo raspadanje uz oslobađanje velikih količina plina. Zbog topline reakcije, temperatura smjese se jako povećava, a razgradnja se završava za kratko vrijeme.

Ako se smjesa koja sadrži klorid održava na temperaturi od 150-200 ° C, tada će se u prvom vremenskom periodu, koji se naziva period indukcije, razgradnja odvijati brzinom koja odgovara razgradnji salitre na datoj temperaturi. U tom periodu, osim raspadanja, odvijat će se i drugi procesi čiji je rezultat, posebno, povećanje sadržaja kiseline u smjesi i oslobađanje male količine hlora. Nakon perioda indukcije, razgradnja se odvija velikom brzinom i praćena je snažnim oslobađanjem topline i stvaranjem velike količine toksičnih plinova. At odličan sadržaj raspadanje hlorida celokupne mase amonijum nitrata brzo se završava. S obzirom na to, sadržaj klorida u proizvodu je strogo ograničen.

Prilikom rada mehanizama koji se koriste u proizvodnji amonijum nitrata, treba koristiti maziva koja ne stupaju u interakciju s proizvodom i ne smanjuju početnu temperaturu termičke razgradnje. U tu svrhu, na primjer, može se koristiti VNIINP-282 mast (GOST 24926-81).

Temperatura proizvoda koji se šalje na skladištenje u rasutom stanju ili na pakovanje u vreće ne smije biti veća od 55 °C. Kao kontejner koriste se vrećice od polietilena ili kraft papira. Temperature na kojima počinju aktivni procesi oksidacije polietilena i kraft papira amonijum nitratom su 270–280, odnosno 220–230 °C. Prazne kese od polietilena i kraft papira moraju se očistiti od ostataka proizvoda i, ako nisu upotrebljive, spaliti.

U smislu energije eksplozije, amonijum nitrat je tri puta slabiji od većine eksploziva. Zrnasti proizvod u principu može detonirati, ali iniciranje detonatorskom kapsulom je nemoguće, za to su potrebna velika punjenja snažnog eksploziva.

Eksplozivno raspadanje salitre odvija se prema jednadžbi:

NH 4 NO 3 > N 2 + 0,5O 2 + 2H 2 O + 118 kJ / mol. (11.12)

Prema jednačini (11.12), toplota eksplozije je trebala biti 1,48 MJ/kg. Međutim, zbog nuspojava, od kojih je jedna endotermna (11,9), stvarna toplina eksplozije je 0,96 MJ/kg, što je malo u odnosu na toplinu eksplozije RDX-a (5,45 MJ). Ali za takav proizvod velike tonaže kao što je amonijum nitrat, uzimanje u obzir njegovih eksplozivnih svojstava (iako slabih) važno je za osiguranje sigurnosti.

Zahtjevi potrošača za kvalitetom amonijevog nitrata koji proizvodi industrija ogledaju se u GOST 2-85, prema kojem se proizvodi komercijalni proizvod dva razreda.

Snaga granula se određuje u skladu sa GOST-21560.2-82 pomoću uređaja IPG-1, MIP-10-1 ili OSPG-1M.

Krvljivost granuliranog amonijum nitrata upakovanog u vreće određuje se u skladu sa GOST-21560.5-82.

GOST 14702-79-" vodootporan"

5. Fizičko-hemijsko obrazloženje glavnih procesa za proizvodnju ciljnog proizvoda i ekološka sigurnost proizvodnje

Da bi se dobio amonijum nitrat koji se praktično ne zgrušava, koriste se brojne tehnološke metode. Efikasno sredstvo za smanjenje brzine apsorpcije vlage higroskopnim solima je njihova granulacija. Ukupna površina homogenih granula je manja od površine iste količine fine kristalne soli, pa zrnasta đubriva sporije upijaju vlagu iz vazduha. Ponekad se amonijum nitrat legira sa manje higroskopnim solima, kao što je amonijum sulfat.

Amonijum fosfati, kalijum hlorid, magnezijum nitrat se takođe koriste kao aditivi sličnog delovanja. Proces proizvodnje amonijum nitrata temelji se na heterogenoj reakciji interakcije plinovitog amonijaka s otopinom dušične kiseline:

NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3

?H = -144,9 kJ (VIII)

Hemijska reakcija se odvija velikom brzinom; u industrijskom reaktoru, ograničeno je rastvaranjem gasa u tečnosti.Mješanje reaktanata je od velike važnosti za smanjenje otpora difuzije.

Intenzivni uslovi za izvođenje procesa mogu se u velikoj meri obezbediti razvojem dizajna aparata. Reakcija (VIII) se izvodi u neprekidnom radu ITN aparata (koristeći toplotu neutralizacije). Reaktor je vertikalni cilindrični aparat koji se sastoji od reakcijske i separacijske zone. U reakcionoj zoni nalazi se staklo /, u čijem donjem dijelu se nalaze rupe za cirkulaciju otopine. Mjehur je postavljen malo iznad rupa unutar stakla. 2 za dovod gasovitog amonijaka, iznad njega - balon 3 za snabdevanje azotnom kiselinom. Reakciona smeša para-tečnost izlazi na vrh reakcione čaše; dio otopine se uklanja iz ITN aparata i ulazi u naknadni neutralizator, a ostatak (kruži) se ponovo spušta. Pare soka koje se oslobađaju iz mješavine para i tekućine se ispiru na zatvorene ploče 6 od prskanja rastvora amonijum nitrata i para azotne kiseline sa 20% rastvorom nitrata, a zatim kondenzatom pare soka.

Toplota reakcije (VIII) se koristi za djelimično isparavanje vode reakcijska smjesa(otuda naziv aparata - ITN). Temperaturna razlika u različitim dijelovima aparata dovodi do intenzivnije cirkulacije reakcione smjese.

Tehnološki proces proizvodnje amonijum nitrata obuhvata, pored faze neutralizacije azotne kiseline amonijakom, i faze isparavanja rastvora nitrata, granulacije taline, hlađenja granula, tretmana granula tenzidima, pakovanje, skladištenje i utovar nitrata, prečišćavanje emisija gasova i otpadnih voda.

Na sl. dat je dijagram moderne jedinice velikog kapaciteta za proizvodnju amonijum nitrata AS-72 kapaciteta 1360 tona / dan. Početnih 58-60% azotne kiseline se zagreva u grejaču / do 70-80 sa parom soka iz ITN aparata 3 i poslat na neutralizaciju. Ispred mašina 3 fosforna i sumporna kiselina se dodaju dušičnoj kiselini u takvim količinama da gotov proizvod sadrži 0,3-0,5% P 2 O 5 i 0,05-0,2% amonijum sulfata.

Jedinica je opremljena sa dva ITN uređaja koja rade paralelno. Osim azotne kiseline, opskrbljuju se plinovitim amonijakom, prethodno zagrijanim u grijaču. 2 kondenzat pare do 120-130 °S. Količina unesene dušične kiseline i amonijaka regulirana je na način da na izlazu iz ITN aparata otopina ima blagi višak kiseline (2-5 g/l), što osigurava potpunu apsorpciju amonijaka.

U aparatu se zagreva azotna kiselina (58-60%) 2 do 80-90 °S sa parom soka iz ITN aparata 8. Gasni amonijak u grijaču 1 zagrijana kondenzatom pare na 120-160°C. Dušična kiselina i gasoviti amonijak u automatski kontrolisanom odnosu ulaze u reakcione delove dva ITN 5 aparata koji rade paralelno. 89-92% otopina NH 4 NO 3 koja izlazi iz ITN uređaja na 155-170 ° C ima višak dušične kiseline u rasponu od 2-5 g / l, što osigurava potpunu apsorpciju amonijaka.

U gornjem dijelu aparata, pare soka iz reakcionog dijela se ispiru od prskanja amonijum nitrata; pare HNO 3 i NH 3 sa 20% rastvorom amonijum nitrata iz mašine za pranje 18 i kondenzat pare soka iz grijača dušične kiseline 2, koji se serviraju na poklopcima gornjeg dijela aparata. Dio pare soka koristi se za zagrijavanje dušične kiseline u grijaču 2, a najveći dio se šalje u perač za pranje. 18, gde se meša sa vazduhom iz granulacionog tornja, sa mešavinom pare i vazduha iz isparivača 6 i oprati na pločama za pranje perača. Isprana mješavina pare i zraka ispušta se u atmosferu pomoću ventilatora 19.

Rješenje sa ITN uređaja 8 sekvencijalno prolazi nakon neutralizatora 4 i upravljački pretvarač 5. Do neutralizatora 4 dozirati sumpornu i fosfornu kiselinu u količini koja osigurava sadržaj u gotovom proizvodu 0,05-0,2% amonijum sulfata i 0,3-0,5% P20s. Doziranje kiselina pomoću klipnih pumpi se reguliše u zavisnosti od opterećenja jedinice.

Nakon neutralizacije viška NMO3 u rastvoru amonijum nitrata iz ITN aparata i uvedene sumporne i fosforne kiseline u naknadni neutralizator 4, rastvor prolazi kontrolni naknadni neutralizator 5 (gdje se amonijak automatski isporučuje samo u slučaju probijanja kiseline iz naknadnog neutralizatora 4) i ulazi u isparivač 6. Za razliku od jedinice AC-67, gornji dio isparivača 6 opremljen sa dve ploče za ispiranje sita, koje se snabdevaju kondenzatom pare, ispiraju mešavinu pare i vazduha iz isparivača od amonijum nitrata

Saltitra se otopi iz isparivača 6, nakon prolaska vodene plombe 9 i filter 10, ulazi u rezervoar 11, odakle je njegova potopna pumpa 12 kroz cjevovod sa antidetonskom mlaznicom se dovodi u rezervoar pod pritiskom 15, a zatim u granulatore 16 ili 17. Sigurnost pumpne jedinice taline osigurana je sistemom automatskog održavanja temperature taline tokom njenog isparavanja u isparivaču (ne više od 190 °C), kontrolom i regulacijom okruženja taline nakon postneutralizatora 9 (unutar 0,1-0,5 g/l NH 3), kontrola temperature taline u rezervoaru 11, kućište pumpe 12 i potisnog cjevovoda. Ako regulatorni parametri procesa odstupaju, pumpanje taline automatski prestaje, a talina u rezervoarima 11 i isparivač 6 kada temperatura poraste, razrijediti kondenzatom.

Za granulaciju se koriste dvije vrste granulatora: vibroakustični 16 i monodisperzna 17. Vibroakustični granulatori, koji rade na jedinicama velikog kapaciteta, pokazali su se pouzdanijim i praktičnijim u radu.

Talina je granulirana u pravougaonom metalnom tornju 20 sa dimenzijama u smislu 8x11 m Visina leta granula od 55 m omogućava kristalizaciju i hlađenje granula prečnika 2-3 mm do 90-120°C sa protivstrujanjem vazduha ljeti do 500 hiljada m/h a zimi (pri niskim temperaturama) do 300 - 400 hiljada m/h. U donjem dijelu tornja nalaze se prihvatni konusi iz kojih se granule transportuju trakastim transporterom. 21 poslat u CS rashladni aparat 22.

Aparati za hlađenje 22 podijeljen u tri sekcije sa autonomnim dovodom zraka ispod svake sekcije rešetke fluidiziranog sloja. U njegovom glavnom dijelu je ugrađeno sito na koje se izbacuju grudvice šalitre nastale kao posljedica kršenja rada granulatora. Grudvice se šalju na otapanje. Vazduh se dovodi u hladnjače od strane ventilatora 23, zagrejan u aparatu 24 zbog topline pare soka iz ITN aparata. Grijanje se vrši pri vlažnosti atmosferskog zraka iznad 60% i u zimsko vrijeme kako bi se izbjeglo naglo hlađenje peleta. Granule amonijum nitrata uzastopno prolaze kroz jednu, dve ili tri sekcije rashladnog aparata, u zavisnosti od opterećenja jedinice i temperature atmosferskog vazduha. Preporučena temperatura za hlađenje zrnastog proizvoda zimi je ispod 27 °C, ljeti je do 40-50 °C. Kada rade jedinice u južnim regijama, gdje značajan broj dana temperatura zraka prelazi 30 ° C, treći dio rashladnog uređaja radi na prethodno ohlađenom zraku (u evaporativnom izmjenjivaču topline amonijaka). Količina vazduha koja se dovodi u svaku sekciju je 75-80 hiljada m3/h. Pritisak ventilatora je 3,6 kPa. Izduvni vazduh iz delova aparata na temperaturi od 45-60°C, koji sadrži do 0,52 g/m 3 prašine amonijum nitrata, šalje se u granulacioni toranj, gde se meša sa atmosferski vazduh i ulazi u perač za pranje 18.

Ohlađeni proizvod šalje se u skladište ili na preradu tenzida (disperzant NF), a zatim za otpremu u rinfuzi ili pakiranje u vreće. Obrada NF disperzantom se vrši u šupljoj aparaturi 27 sa centralno postavljenom mlaznicom koja raspršuje prstenasti vertikalni tok granula, ili u rotirajućem bubnju. Kvaliteta obrade zrnastog proizvoda u svim korištenim uređajima zadovoljava zahtjeve GOST 2-85.

Granulirani amonijum nitrat se skladišti u skladištu u gomilama visine do 11 m. Pre slanja potrošaču, nitrat iz skladišta služi za prosijavanje. Nestandardni proizvod se rastvara, rastvor se vraća u park. Standardni proizvod se tretira sa NF disperzantom i šalje potrošačima.

Rezervoari za sumpornu i fosfornu kiselinu i pumpna oprema za njihovo doziranje raspoređeni u samostalnu jedinicu. Centralna kontrolna tačka, električna trafostanica, laboratorija, servisni i uslužni prostori nalaze se u posebnom objektu.

Hostirano na Allbest.ru

...

Slični dokumenti

Fizička i hemijska svojstva amonijum nitrata. Glavne faze proizvodnje amonijum nitrata iz amonijaka i dušične kiseline. Postrojenja za neutralizaciju koja rade na atmosferskom pritisku i rade pod vakuumom. Korištenje i odlaganje otpada.

seminarski rad, dodan 31.03.2014


Karakteristike proizvoda, sirovina i materijala za proizvodnju. Tehnološki postupak za dobijanje amonijum nitrata. Neutralizacija azotne kiseline gasovitim amonijakom i isparavanje do stanja visokokoncentrovane taline.

seminarski rad, dodan 19.01.2016


Automatizacija proizvodnje granuliranog amonijum nitrata. Krugovi stabilizacije tlaka u dovodu pare soka i kontrola temperature kondenzata pare iz barometrijskog kondenzatora. Kontrola pritiska u izlaznom vodu do vakuum pumpe.

seminarski rad, dodan 09.01.2014


Amonijum nitrat kao uobičajeno i jeftino azotno đubrivo. Pregled postojećih tehnoloških šema za njegovu proizvodnju. Modernizacija proizvodnje amonijum nitrata sa proizvodnjom kompleksnog azotno-fosfatnog đubriva u OAO Cherepovetsky Azot.

teze, dodato 22.02.2012


Karakteristike sirovine, pomoćnih materijala za proizvodnju dušične kiseline. Izbor i opravdanje usvojene proizvodne šeme. Opis tehnološka šema. Proračuni materijalnih bilansa procesa. Automatizacija tehnološkog procesa.

teza, dodana 24.10.2011


Industrijske metode za dobivanje razrijeđene dušične kiseline. Katalizatori oksidacije amonijaka. Compound gasna mešavina. Optimalni sadržaj amonijaka u mješavini amonijaka i zraka. Vrste sistema azotne kiseline. Proračun materijalnog i toplotnog bilansa reaktora.

seminarski rad, dodan 14.03.2015


Pregled savremenim metodama proizvodnja azotne kiseline. Opis tehnološke šeme instalacije, dizajn glavnog uređaja i pomoćne opreme. Karakteristike sirovine i gotovih proizvoda, nusproizvodi i otpadni proizvodi.

teza, dodana 01.11.2013


Proizvodnja i primjena katalizatora za sintezu amonijaka. Struktura oksidnog katalizatora, uticaj na aktivnost uslova za njegovu redukciju. Mehanizam i kinetika oporavka. Termogravimetrijska instalacija za rekuperaciju katalizatora za sintezu amonijaka.

disertacije, dodato 16.05.2011


Opisi granulatora za granuliranje i miješanje rasutih materijala, navlaženih prahova i pasta. Proizvodnja kompleksnih đubriva na bazi amonijum nitrata i uree. Jačanje veza između čestica sušenjem, hlađenjem i polimerizacijom.

seminarski rad, dodan 11.03.2015


Tehnologija i hemijske reakcije faze proizvodnje amonijaka. Sirovina, proizvod sinteze. Analiza tehnologije prečišćavanja konvertovanog gasa od ugljen-dioksida, postojećih problema i razvoj metoda za rešavanje identifikovanih proizvodnih problema.

Amonijum nitrat se dobija neutralizacijom azotne kiseline gasovitim amonijakom prema reakciji:

NH 3 (g) + NNO 3 (l) NH 4 NO 3 +144,9 kJ

Ova gotovo ireverzibilna reakcija se odvija velikom brzinom i oslobađanjem značajne količine topline. Obično se izvodi pod pritiskom blizu atmosferskog; u nekim zemljama postrojenja za neutralizaciju rade pod pritiskom od 0,34 MPa. U proizvodnji amonijum nitrata koristi se razrijeđena 47-60% dušična kiselina.

Toplina reakcije neutralizacije koristi se za isparavanje vode i koncentriranje otopine.

Industrijska proizvodnja obuhvata sledeće faze: neutralizaciju azotne kiseline gasovitim amonijakom u ITN aparatu (upotreba neutralizacione toplote); isparavanje otopine salitre, granulacija taline salitre, hlađenje granula, obrada granula surfaktanta, pakovanje salitre, skladištenje i utovar, emisije plinova i tretman otpadnih voda. Aditivi se uvode prilikom neutralizacije azotne kiseline.

Na slici 1 prikazan je dijagram moderne velike tonažne jedinice AS-72 kapaciteta 1360 t/dan.

Rice. 1.

1 - kiselinski grijač; 2 - grijač amonijaka; 3 - ITN uređaji; 4 - neutralizator; 5 - isparivač; 6 - rezervoar pod pritiskom; 7, 8 - granulatori; 9, 23-ventila; 10 - perač za pranje; 11 - bubanj; 12.14 - transporteri; 13 - lift; 15-aparat s fluidiziranim slojem; 16 - granulacioni toranj; 17 - zbirka; 18, 20 - pumpe; 19 - rezervoar za plivanje; 21-filter za plivanje; 22 - grijač zraka

Dolazeća 58-60% azotna kiselina se zagreva u grejaču 1 do 70-80 o C sa parama soka iz aparata ITN 3 i dovodi do neutralizacije. Prije aparata 3 dušičnoj kiselini se dodaju termalna fosforna i sumporna kiselina u količini od 0,3-0,5% P 2 O 5 i 0,05-0,2% amonijum sulfata, računajući na gotov proizvod.

Sumporna i fosforna kiselina se isporučuju pomoću klipnih pumpi, čiji se rad lako i precizno reguliše. Jedinica je opremljena sa dva uređaja za neutralizaciju koji rade paralelno. Ovdje se dobavlja i plinoviti amonijak, zagrijan u grijaču 2 kondenzatom pare na 120-130°C. Količina isporučene dušične kiseline i amonijaka regulirana je tako da otopina ima blagi višak dušične kiseline na izlazu iz ITN aparata , osiguravajući potpunu apsorpciju amonijaka.

U donjem delu aparata vrši se neutralizacija kiselina na temperaturi od 155-170°C da bi se dobio rastvor koji sadrži 91-92% NH 4 NO 3 . U gornjem dijelu aparata vodena para (tzv. sokova para) se ispere od prskanja amonijum nitrata i para HN0 3 . Dio topline iz pare soka koristi se za zagrijavanje dušične kiseline. Zatim se sokova para šalje na čišćenje u perače i zatim ispušta u atmosferu.

Kiseli rastvor amonijum nitrata šalje se u neutralizator 4, gde se amonijak dovodi u količini potrebnoj za neutralizaciju rastvora. Zatim se otopina dovodi u isparivač 5 na douparu, koji se vodi vodenom parom pod pritiskom od 1,4 MPa i zrakom zagrijanim na oko 180°C. Dobivena talina, koja sadrži 99,8-99,7% šalitre, prolazi kroz filter 21 na 175°C i centrifugalnom potopnom pumpom 20 se dovodi u tlačni rezervoar 5, a zatim u pravougaoni metalni granulacioni toranj 16 dužine 11 m. , širine 8 m i visine vrha do konusa 52,8 m.

U gornjem dijelu tornja su granulatori 7 i 8; vazduh se dovodi u donji deo tornja, hladeći kapi salitre, koje se pretvaraju u granule. Visina pada čestica šalitre je 50--55m. Dizajn granulatora osigurava proizvodnju granula ujednačenog granulometrijskog sastava sa minimalnim sadržajem sitnih granula, što smanjuje unošenje prašine iz tornja zrakom. Temperatura granula na izlazu iz tornja je 90--110°C, pa se šalju na hlađenje u aparat sa fluidizovanim slojem 15. Aparat sa fluidizovanim slojem je pravougaoni aparat sa tri dela i opremljen rešetkom sa rupama. . Vazduh se dovodi ispod rešetke pomoću ventilatora, čime se stvara fluidizovani sloj granula salitre visine 100--150 mm, koji kroz transporter dolaze iz granulacionog tornja. Dolazi do intenzivnog hlađenja granula do temperature od 40°C (ali ne više od 50°C), što odgovara uslovima za postojanje modifikacije IV. Ako je temperatura rashladnog vazduha ispod 15°C, tada se pre ulaska u aparat sa fluidizovanim slojem vazduh zagreva u izmenjivaču toplote na 20°C. U hladnom periodu mogu biti u funkciji 1-2 sekcije.

Vazduh iz aparata 15 ulazi u granulacioni toranj za formiranje granula i njihovo hlađenje.

Granule amonijum nitrata iz aparata sa fluidizovanim slojem dovode se transporterom 14 za tretman surfaktantom u rotirajući bubanj 11. Ovde se granule prskaju raspršenim 40% vodenim rastvorom NF disperzanta. Nakon toga, salitra prolazi kroz elektromagnetski separator za odvajanje slučajno zarobljenih metalnih predmeta i šalje se u bunker, a zatim na vaganje i pakovanje u papirne ili plastične vrećice. Vreće se transporterom transportuju za utovar u vagone ili u skladište.

Vazduh koji izlazi iz gornjeg dela granulacionog tornja kontaminiran je česticama amonijum nitrata, a pare soka iz neutralizatora i parno-vazdušna mešavina iz isparivača sadrže neizreagovani amonijak i azotnu kiselinu i čestice unesenog amonijum nitrata. Za čišćenje u gornjem delu granulacionog tornja ugrađeno je šest paralelno delujućih perača pločastih perača 10, koje se navodnjavaju 20-30% rastvorom amonijum nitrata, koji se napaja pumpom 18 iz rezervoara. Dio ove otopine se preusmjerava u ITN neutralizator za ispiranje sokova parom, a zatim se miješa sa otopinom amonijum nitrata i stoga ide u proizvodnju proizvoda.

Dio otopine (20-30%) se kontinuirano povlači iz ciklusa, pa se ciklus iscrpljuje i dopunjuje dodatkom vode. Na izlazu svake prečistača ugrađen je ventilator 9 kapaciteta 100.000 m3/h koji usisava zrak iz granulacionog tornja i ispušta ga u atmosferu.

Proizvodnja amonijum nitrata

Amonijum nitrat je đubrivo bez balasta koje sadrži 35% azota u obliku amonijaka i nitrata, tako da se može koristiti na bilo kom tlu i za bilo koju kulturu. Međutim, ovo đubrivo ima nepovoljna fizička svojstva za skladištenje i upotrebu. Kristali i granule amonijum nitrata šire se u vazduhu ili se zgušnjavaju u krupne agregate zbog svoje higroskopnosti i dobre rastvorljivosti u vodi. Osim toga, kada se temperatura i vlažnost zraka mijenjaju tokom skladištenja amonijum nitrata, može doći do polimorfnih transformacija. Za suzbijanje polimorfnih transformacija i povećanje čvrstoće granula amonijum nitrata koriste se aditivi koji se uvode tokom njegove proizvodnje - amonijum fosfati i sulfati, borna kiselina, magnezijum nitrat, itd. Eksplozivna priroda amonijum nitrata otežava njegovu proizvodnju, skladištenje i transport.

Amonijum nitrat se proizvodi u fabrikama koje proizvode sintetički amonijak i dušičnu kiselinu. Proces proizvodnje sastoji se od faza neutralizacije slabe azotne kiseline gasovitim amonijakom, isparavanja nastalog rastvora i granulacije amonijum nitrata. Korak neutralizacije se zasniva na reakciji

NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3 +148, 6 kJ

Ovaj proces hemisorpcije, u kojem je apsorpcija plina tekućinom praćena brzom kemijskom reakcijom, odvija se u području difuzije i vrlo je egzoterman. Toplina neutralizacije se racionalno koristi za isparavanje vode iz rastvora amonijum nitrata. Korišćenjem azotne kiseline visoke koncentracije i zagrevanjem početnih reagensa moguće je direktno dobiti talog amonijum nitrata (sa koncentracijom iznad 95-96% NH 4 NO 3) bez upotrebe isparavanja.

Najčešće sheme s nepotpunim isparavanjem otopine amonijum nitrata zbog topline neutralizacije (slika 2).

Najveći dio vode se isparava u hemijskom reaktoru-neutralizatoru ITN (koristeći toplinu neutralizacije). Ovaj reaktor je cilindrična posuda od nerđajućeg čelika, unutar koje se nalazi još jedan cilindar u koji se direktno uvode amonijak i dušična kiselina. Unutrašnji cilindar služi kao neutralizacijski dio reaktora (zona hemijska reakcija), a prstenasti prostor između unutrašnjeg cilindra i reaktorske posude je dio za isparavanje. Dobijeni rastvor amonijum nitrata se iz unutrašnjeg cilindra dovodi u evaporacioni deo reaktora, gde dolazi do isparavanja vode usled razmene toplote između zona neutralizacije i isparavanja kroz zid unutrašnjeg cilindra. Nastala para soka se uklanja iz HP neutralizatora i zatim se koristi kao sredstvo za grijanje.

Sulfat-fosfatni aditiv se dozira u azotnu kiselinu u obliku koncentrirane sumporne i fosforne kiseline, koje se zajedno sa dušičnim amonijakom neutraliziraju u ITN neutralizatoru. Prilikom neutralizacije originalne azotne kiseline, 58% rastvor amonijum nitrata na izlazu iz ITN sadrži 92-93% NH 4 NO 3; ova otopina se šalje u naknadni neutralizator, u koji se dovodi plinoviti amonijak na način da otopina sadrži višak amonijaka (oko 1 g/dm 3 slobodnog NH 3), što osigurava sigurnost daljnjeg rada s NH 4 NO 3 rastopiti. Neutralizovani rastvor se koncentriše u kombinovanom pločastom cevastom isparivaču da bi se dobila talina koja sadrži 99,7-99,8% NH 4 NO 3 . Za granulaciju visoko koncentriranog amonijum nitrata, talina se pumpa potopljenim pumpama na vrh granulacionog tornja visine 50-55m. Granulacija se vrši prskanjem taline uz pomoć akustičnih ćelijskih vibrogranulatora, koji osiguravaju ujednačenu distribuciju veličine čestica proizvoda. Granule se hlade vazduhom u hladnjaku sa fluidizovanim slojem, koji se sastoji od nekoliko uzastopnih faza hlađenja. Ohlađene granule se prskaju surfaktantima u bubnju sa mlaznicama i prenose u ambalažu.

S obzirom na nedostatke amonijum nitrata, preporučljivo je proizvoditi složena i miješana gnojiva na njegovoj osnovi. Miješanjem amonijum nitrata sa krečnjakom dobijaju se amonijum sulfat, kreč-amonijum nitrat, amonijum sulfat nitrat itd. Nitrofoska se može dobiti spajanjem NH 4 NO 3 sa solima fosfora i kalijuma.

Proizvodnja uree

Karbamid (urea) među azotnim đubrivima zauzima drugo mesto po proizvodnji posle amonijum nitrata. Rast proizvodnje karbamida je rezultat širokog obima njegove primjene u poljoprivredi. Ima veliku otpornost na ispiranje u odnosu na druga azotna đubriva, tj. manje podložan ispiranju iz tla, manje higroskopan, može se koristiti ne samo kao gnojivo, već i kao dodatak hrani za stoku. Urea se također široko koristi u složenim gnojivima, vremenski kontroliranim gnojivima, te u plastici, ljepilima, lakovima i premazima.

Karbamid CO(NH 2) 2 je bijela kristalna supstanca koja sadrži 46,6% dušika. Njegova proizvodnja temelji se na reakciji interakcije amonijaka s ugljičnim dioksidom

2NH 3 + CO 2 \u003d CO (NH 2) 2 + H 2 O H=-110,1 kJ (1)

Dakle, sirovina za proizvodnju uree je amonijak i ugljen dioksid koji se dobijaju kao nusproizvod u proizvodnji procesnog gasa za sintezu amonijaka. Stoga se proizvodnja uree u hemijskim postrojenjima obično kombinuje sa proizvodnjom amonijaka.

Reakcija (1) - ukupno; odvija se u dvije faze. U prvoj fazi dolazi do sinteze karbamata:

2NH 3 + CO 2 = NH 2 COONH 4 H = -125,6 kJ (2)

gas gas tečnost

U drugoj fazi dolazi do endotermnog procesa odvajanja vode od molekula karbamata, uslijed čega nastaje karbamid:

NH 2 COONH 4 = CO (NH 2) 2 + H 2 O H = 15,5 (3)

tečnost tečna tečnost

Reakcija stvaranja amonijevog karbamata je reverzibilna egzotermna, teče smanjenjem volumena. Da bi se ravnoteža pomaknula prema proizvodu, to se mora izvesti pri povišenom pritisku. Da bi se proces odvijao dovoljno velikom brzinom, potrebne su i povišene temperature. Povećanje tlaka kompenzira negativan utjecaj visokih temperatura na pomak reakcijske ravnoteže u suprotnom smjeru. U praksi se sinteza uree vrši na temperaturama od 150-190 C i pritisak 15-20 MPa. Pod ovim uslovima, reakcija se odvija velikom brzinom i do kraja.

Razgradnja amonijum karbamata je reverzibilna endotermna reakcija koja se intenzivno odvija u tečnoj fazi. Kako bi se spriječila kristalizacija čvrstih proizvoda u reaktoru, proces se mora odvijati na temperaturi ispod 98C (eutektička tačka za sistem CO (NH 2) 2 - NH 2 COONH 4).

Više visoke temperature pomjeriti ravnotežu reakcije udesno i povećati njenu brzinu. Maksimalni stepen konverzije karbamata u karbamid postiže se na 220C. Da bi se pomaknula ravnoteža ove reakcije, uvodi se i višak amonijaka koji ga, vezanjem reakcione vode, uklanja iz reakcijske sfere. Međutim, još uvijek nije moguće postići potpunu konverziju karbamata u ureu. Reakciona smjesa, osim produkta reakcije (karbamida i vode), sadrži i amonijum karbamat i produkte njegovog raspadanja, amonijak i CO 2 .

Za potpunu upotrebu sirovine potrebno je ili predvidjeti povratak neizreagiranog amonijaka i ugljičnog dioksida, kao i soli ugljiko-amonijuma (međuprodukti reakcije) u kolonu za sintezu, tj. stvaranje reciklaže, odnosno odvajanje karbamida iz reakcione smjese i slanje preostalih reagensa u druge industrije, na primjer, u proizvodnju amonijum nitrata, tj. vođenje otvorenog procesa.

U jedinici velikog kapaciteta za sintezu uree sa tečnim reciklažom i upotrebom procesa strippinga (slika 3), može se razlikovati jedinica visokog pritiska, agregat nizak pritisak i sistem granulacije. Vodeni rastvor amonijum karbamata i ugljen-amonijum soli, kao i amonijak i ugljen dioksid, ulaze u donji deo sintezne kolone 1 iz kondenzatora karbamata visokog pritiska 4. U koloni za sintezu na temperaturi od 170-190C i pritisak od 13-15 MPa, formiranje karbamatnih krajeva i nastavlja se reakcija sinteze uree. Potrošnja reagensa je odabrana tako da molarni odnos NH 3:CO 2 u reaktoru bude 2,8-2,9. Tekuća reakciona smeša (talina) iz kolone za sintezu uree ulazi u kolonu za uklanjanje 5, gde teče niz cevi. Ugljični dioksid komprimiran u kompresoru do tlaka od 13-15 MPa dovodi se protivstrujno u talinu, kojoj se dodaje zrak u količini koja osigurava koncentraciju kisika od 0,5-0,8% u smjesi kako bi se formirao pasivizirajući film i smanjila oprema korozija. Stub za odstranjivanje se zagrijava parom. Smjesa plina i pare iz kolone 5, koja sadrži svježi ugljični dioksid, ulazi u kondenzator visokog pritiska 4. U njega se uvodi i tekući amonijak. Istovremeno služi kao radna struja u injektoru 3, koja opskrbljuje kondenzator otopinom amonijevih ugljičnih soli iz visokotlačnog skrubera 2 i, po potrebi, dijelom taline iz kolone za sintezu. U kondenzatoru nastaje karbamat. Toplota koja se oslobađa tokom reakcije koristi se za proizvodnju pare.

Iz gornjeg dijela kolone za sintezu, neizreagirani plinovi kontinuirano izlaze, ulaze u visokotlačni skruber 2, u kojem se većina kondenzira uslijed hlađenja vodom, stvarajući otopinu karbamata i ugljen-amonijum soli.

Vodeni rastvor karbamida koji izlazi iz kolone 5 sadrži 4-5% karbamata. Za konačnu razgradnju otopina se guši do tlaka od 0,3-0,6 MPa i zatim šalje u gornji dio destilacijske kolone 8.

Tečna faza teče u koloni niz pakovanje u suprotnom smjeru prema mješavini pare i plina koja se diže odozdo prema gore. NH 3 , CO 2 i vodena para izlaze sa vrha kolone. Vodena para se kondenzuje u kondenzatoru niskog pritiska 7, dok se glavni deo amonijaka i ugljen-dioksida rastvara. Dobijeni rastvor se šalje u skruber 2. Završno prečišćavanje gasova koji se emituju u atmosferu vrši se apsorpcionim metodama.

70% rastvor uree koji napušta dno destilacione kolone 8 se odvaja od mešavine gasa i pare i šalje nakon sniženja pritiska na atmosferski, prvo na isparavanje, a zatim na granulaciju. Prije prskanja taline u granulacionom tornju 12, dodaju joj se aditivi za kondicioniranje, kao što je urea-formaldehidna smola, kako bi se dobilo gnojivo koje se ne zgrušava i koje se ne kvari tokom skladištenja.

Zaštita životne sredine u proizvodnji đubriva

U proizvodnji fosfornih đubriva postoji visok rizik od zagađenja atmosfere gasovima fluora. Hvatanje jedinjenja fluora važno je ne samo sa stanovišta zaštite okruženje, ali i zato što je fluor vrijedna sirovina za proizvodnju freona, fluoroplasta, fluorokaučuka itd. Jedinjenja fluora mogu dospjeti u otpadne vode u fazama pranja gnojiva, čišćenja plina. Količinu takve otpadne vode svrsishodno je smanjiti kako bi se u procesima stvorili zatvoreni ciklusi cirkulacije vode. Za prečišćavanje otpadnih voda od jedinjenja fluora mogu se koristiti metode jonske izmjene, taloženje gvožđem i aluminijum hidroksidima, sorpcija na aluminijum oksidu itd.

Otpadne vode iz proizvodnje azotnih đubriva, koje sadrže amonijum nitrat i karbamid, šalju se na biološki tretman, prethodno mešajući ih sa drugim. kanalizacija u takvim omjerima da koncentracija karbamida ne prelazi 700 mg / l, a amonijaka - 65-70 mg / l.

Važan zadatak u proizvodnji mineralnih đubriva je prečišćavanje gasova od prašine. Mogućnost zagađivanja atmosfere prašinom đubriva u fazi granulacije je posebno velika. Zbog toga se gas koji izlazi iz granulacionih tornjeva nužno podvrgava čišćenju od prašine suhim i mokrim metodama.

Bibliografija

A.M. Kutepov i drugi.

Opšta hemijska tehnologija: Proc. za univerzitete / A.M. Kutepov,

T.I. Bondareva, M.G. Berengarten - 3. izdanje, revidirano. - M.: ICC "Akademkniga". 2003. - 528s.

I.P. Mukhlenov, A.Ya. Averbukh, D.A. Kuznjecov, E.S. Tumarkin,

I.E. Furmer.

Opšta hemijska tehnologija: Proc. za hemijsko inženjerstvo. specijalista. univerziteti.

U 2 toma. T.2. Najvažnija hemijska proizvodnja / I.P. Mukhlenov, A.Ya. Kuznjecov i drugi; Ed. I.P. Mukhlenov. – 4. izd., revidirano. i dodatne - M .: „Više. škola”, 1984.-263 str., ilustr.

Beskov V.S.

Opšta hemijska tehnologija: Udžbenik za univerzitete. - M.: ICC "Akademkniga", 2005. -452 str.: ilustr.