Metoda dobivanja amonijum nitrata iz koksnog plina amonijaka i razrijeđene dušične kiseline više se nije koristila kao ekonomski neisplativa.

Tehnologija proizvodnje amonijum nitrata uključuje neutralizaciju azotne kiseline gasovitim amonijakom korišćenjem toplote reakcije (145 kJ/mol) za isparavanje rastvora nitrata. Nakon formiranja rastvora, obično sa koncentracijom od 83%, višak vode se isparava do stanja taline, u kome je sadržaj amonijum nitrata 95 - 99,5%, u zavisnosti od kvaliteta gotovog proizvoda. Za upotrebu kao đubrivo, talina se granulira u prskalicama, suši, hladi i premazuje jedinjenjima protiv zgrušavanja. Boja granula varira od bijele do bezbojne. Amonijum nitrat za upotrebu u hemiji obično je dehidriran, jer je vrlo higroskopan i postotak vode u njemu (ω(H 2 O)) je gotovo nemoguće dobiti.

U savremenim postrojenjima koja proizvode amonijum nitrat koji se praktično ne zgrušava, vruće granule koje sadrže 0,4% vlage ili manje se hlade u aparatu sa fluidizovanim slojem. Ohlađene granule stižu na pakovanje u polietilenske ili petoslojne papirne bitumenske vreće. Da bi granule dobile veću čvrstoću, omogućile transport u rasutom stanju, te da bi se održala stabilnost kristalne modifikacije uz duži rok trajanja koriste se aditivi poput magnezita, hemihidrata kalcijum sulfata, produkata razgradnje sulfatnih sirovina sa dušičnom kiselinom i drugi (obično ne više). od 0,5 % po masi).

U proizvodnji amonijum nitrata koristi se azotna kiselina u koncentraciji većoj od 45% (45-58%), sadržaj azotnih oksida ne bi trebao biti veći od 0,1%. U proizvodnji amonijum nitrata može se koristiti i otpad od proizvodnje amonijaka, na primer, amonijačna voda i gasovi iz rezervoara i pročišćavanja koji se uklanjaju iz skladišta tečnog amonijaka i dobijaju uduvavanjem sistema za sintezu amonijaka. Osim toga, u proizvodnji amonijum nitrata koriste se i destilacioni gasovi iz proizvodnje karbamida.

At racionalno korišćenje oslobođena toplota neutralizacije može se dobiti isparavanjem vode, koncentriranih rastvora, pa čak i taline amonijum nitrata. U skladu s tim, razlikuju se sheme dobivanja otopine amonijum nitrata s njegovim naknadnim isparavanjem (višestepeni proces) i dobivanjem taline (jednostepeni ili neisparavajući proces).

Moguće su sljedeće fundamentalno različite sheme za proizvodnju amonijevog nitrata pomoću neutralizacijske topline:

Instalacije koje rade na atmosferskom pritisku (preveliki pritisak pare soka 0,15-0,2 atm);

Instalacije s vakuumskim isparivačem;

Postrojenja koja rade pod pritiskom, sa jednom upotrebom toplote pare soka;

Postrojenja rade pod pritiskom, uz dvostruku upotrebu toplote pare soka (dobija se koncentrovana talina).

U industrijskoj praksi imaju široku primjenu kao najefikasnije instalacije koje rade na atmosferskom pritisku, koristeći neutralizaciju topline i, djelimično, instalacije s vakuumskim isparivačem.

Dobivanje amonijum nitrata ovom metodom sastoji se od sljedećih glavnih faza:

1. dobijanje rastvora amonijum nitrata neutralizacijom azotne kiseline amonijakom;

2. isparavanje rastvora amonijum nitrata do stanja rastopljenog;

3. kristalizacija soli iz taline;

4. sušenje i hlađenje soli;

5. pakovanje.

Proces neutralizacije se provodi u neutralizatoru, koji omogućava korištenje topline reakcije za djelomično isparavanje otopine - ITN. Dizajniran je za dobivanje otopine amonijum nitrata neutralizacijom 58 - 60% dušične kiseline s plinovitim amonijakom korištenjem topline reakcije za djelomično isparavanje vode iz otopine pod atmosferskim pritiskom prema reakciji:

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

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 su azotni: amonijum nitrat, karbamid, 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 - kristalna supstanca bijele boje, koji 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 ione H i -NO Dušična kiselina je jedno od najvažnijih dušičnih jedinjenja: u velikim količinama se troši u proizvodnji dušičnih đubriva, eksploziva i organskih boja, služi kao oksidant u mnogim hemijskim procesima, a 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 azotnu kiselinu u koncentraciji 55, 47 i 45 % i koncentriranu - 98 i 97 % Koncentrovana kiselina se transportuje u aluminijskim cisternama, razrijeđena - u čeličnim cisternama otpornim na kiseline.

3. Sinteza amonijaka

sirovina amonijak nitrat nitrata

Amonijak je ključni proizvod različitih supstanci koje sadrže dušik i koriste se u industriji i poljoprivredi. 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 između površine nitrata i njegovog 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 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. 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 kiselina se dodaje dušičnoj kiselini 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. 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 potapajuća 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 medija 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. Zagrijavanje se vrši pri vlažnosti atmosferskog zraka iznad 60%, a zimi kako bi se izbjeglo naglo hlađenje granula. Granule amonijum nitrata uzastopno prolaze kroz jednu, dve ili tri sekcije rashladnog aparata, u zavisnosti od opterećenja jedinice i temperature atmosferskog vazduha. Preporučena temperatura hlađenja granuliranog 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 tehnološke šeme. 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.

Recikliranje polimera

Najvažnija karakteristika novih materijala dobijenih na bazi različitih polimera je komparativna jednostavnost njihove transformacije u gotove proizvode u fazi viskoznog tečnog stanja, u kojem su njihova plastična svojstva najizraženija. Ova sposobnost da se lako formiraju (pod određenim uslovima, na ovaj ili onaj način povezani sa zagrevanjem), a zatim na običnoj temperaturi da se postojano održe stečeni oblik, dala je ime plastičnim masama.

Sa stajališta prerade polimera, mogu se (međutim, vrlo uvjetno) podijeliti u dvije glavne grupe: termoplaste, koje uključuju materijale koji pod utjecajem zagrijavanja mijenjaju samo svoju plastičnost, ali zadržavaju strukturu, i termoreaktivne plastike, u koji bi pod uticajem zagrevanja linearni molekuli bili spojeni, formirajući složene prostorne strukture.

Termoplasti uključuju gotovo sve plastične mase, koje se dobijaju spajanjem monomera u dugačke lance polimerizacijom. Navedimo neke uobičajene plastične mase ove vrste. Među njima se ističe polietilen, odnosno polietilen, koji se ne bez razloga naziva "kraljem plastike". Sa izuzetkom porozne i pjenaste plastike, polietilen je najlakša plastična masa. Njegova specifična težina se malo razlikuje od one kod leda, što mu omogućava da pluta na površini vode. Izuzetno je otporan na lužine i kaustične kiseline, a istovremeno jak, lako se savija, ne gubi fleksibilnost čak ni pri mrazu od šezdeset stepeni. Polietilen je pogodan za bušenje, tokarenje, štancanje, jednom rečju, bilo koju vrstu obrade na onim mašinama koje se koriste za obradu metala. Zagrijan na 115-120°, polietilen postaje mekan i plastičan, a zatim prešanjem ili brizganjem od njega je moguće proizvesti bilo koje vrste jela - od parfemskih bočica do ogromnih boca za kiseline i lužine. Kada se zagrije, polietilen se lako može umotati u tanke filmove koji se koriste za omotavanje proizvoda koji se boje vlage. Kombinacija čvrstoće i elastičnosti čini polietilen udoban materijal za proizvodnju tihih zupčanika, ventilacijske opreme i cijevi za kemijska postrojenja, ventila, zaptivki.

Polivinil hlorid (koji se često ne baš ispravno naziva polivinil hlorid) također pripada uobičajenim termoplastima. Na njegovoj osnovi se proizvode dvije glavne vrste plastike: kruta celuloidna vrsta - takozvana vinilna plastika i meka plastična jedinjenja.

Ovdje se nalazi i polistiren - vrijedan izolator za visokofrekventne uređaje i specijalnu radio opremu - koji podsjeća na izgled bezbojno staklo i polimetil metakrilat (organsko staklo).

Termoplastika uključuje plastiku izrađenu od odgovarajuće obrađenih prirodnih polimera (na primjer, nitrocelulozu dobivenu obradom pamučne celuloze mješavinom dušične i sumporne kiseline i celuloznog acetata), te, kao izuzetak, poliamidne smole dobivene postupkom polikondenzacije i tzv. nazvana "stepena" ili višestruka polimerizacija.

Razlika između ovih glavnih grupa materijala je vrlo značajna. Termoplastični proizvodi se mogu drobiti i reciklirati. Za proizvodnju određenih proizvoda od njih, brizganje se široko koristi. Proizvod se stvrdne u ohlađenom kalupu za nekoliko sekundi; kao rezultat toga, produktivnost modernih mašina za brizganje je vrlo visoka: u danu mogu proizvesti od 15 do 40 hiljada proizvoda srednje veličine i nekoliko stotina hiljada malih.

S termoreaktivnim materijalima situacija je složenija: nakon što se stvrdnu, gotovo ih je nemoguće vratiti u viskozno teče stanje u kojem bi mogli ponovo postati plastični. Stoga je odbacivanje od njih teško; uglavnom se prešaju pod toplinom, a nastali proizvodi se drže u kalupu onoliko dugo koliko je potrebno da smola prijeđe u netopivo stanje po cijelom poprečnom presjeku proizvoda. Ali proizvod više ne zahtijeva hlađenje.

Iako je metoda vrućeg prešanja nešto manje produktivna od brizganja, čak je i višestruko brža od konvencionalnih tehnoloških procesa za proizvodnju metalnih proizvoda. Ovo pruža ogromnu dodatnu korist pri zamjeni metala plastikom. Uostalom, mnogi složeni metalni proizvodi zahtijevaju dugi niz proizvodnih operacija za njihovu doradu. Tipičan primjer je izrada matrica koje zahtijevaju dugoročne napore najvještijih alatničara. Sovjetska automobilska industrija sada koristi matrice napravljene od tzv epoksidne smole sa odgovarajućim punilom. Nastaju uz pomoć jedne glavne operacije - livenja i jedne pomoćne - čišćenja pojedinačnih, nasumično formiranih nepravilnosti. Industrija se približila rješavanju problema formiranja proizvoda velikih dimenzija, kao što su trupovi automobila, motorni čamci itd.

Na primjeru plastične mase dobivene metodom postupne polimerizacije - polikaprolaktama (kako se najlonska smola naziva u jeziku kemičara) - jasno se vidi koliko su uvjetne granice koje u praksi razdvajaju plastične mase od sintetičkih vlakana.

Kapronska smola se dobija od laktama aminokaproične kiseline - kaprolaktama, koji se dobija od fenola, benzena, furfurala (veoma perspektivne sirovine, koja nastaje, posebno pri preradi poljoprivrednog otpada) i acetilena dobijenog dejstvom vode na kalcijum karbida. Nakon što je polimerizacija završena, polikaprolaktam se oslobađa iz reaktora kroz tanki prorez. Istovremeno se učvršćuje u obliku trake, koja se zatim melje u mrvice. Nakon dodatnog pročišćavanja od ostataka monomera, dobija se poliamidna smola koja nam je potrebna. Od ove smole, čija je tačka topljenja prilično visoka (216-218°), izrađuju se vijci za parobrod, školjke ležajeva, zupčanici mašina itd. Ali poliamidne smole se najviše koriste u proizvodnji niti od kojih ne trule. izrađuju se ribarske mreže i najlonske čarape itd.

Filamenti se formiraju od taline smole koja prolazi kroz male rupice, formirajući tokove koji se nakon hlađenja učvršćuju u filamente. Nekoliko elementarnih filamenata spojeno je u jednu i podvrgnuto torziji i izvlačenju.

Hemija je najpouzdaniji saveznik tako odlučujućeg faktora industrijskog napretka kao što je automatizacija. Hemijska tehnologija je, po svojoj najvažnijoj osobini, posebno naglašenoj u izvještaju N. S. Hruščova na 21. kongresu KPSS, a to je kontinuitet, najefikasniji i najpoželjniji predmet automatizacije. Uzimajući u obzir, pored toga, da hemijska proizvodnja u svojim glavnim pravcima - ovo je velika tonaža i masovna proizvodnja, onda se jasno može zamisliti kakve ogromne izvore uštede radne snage i proširenja proizvodnje sadrži hemija, posebno hemija i tehnologija polimera.

Prepoznavanje dubokih veza između strukture najvažnijih tehničkih polimernih materijala i njihovih svojstava i učenje "dizajniranja" polimernih materijala prema neobičnim "hemijskim nacrtima", hemijski naučnici mogu sa sigurnošću reći: "Počelo je doba materijala neograničenog izbora."

Primjena gnojiva

Pred socijalističkom poljoprivredom je zadatak da u našoj zemlji stvori obilje životnih namirnica i da industriju u punoj meri snabde sirovinama.

U narednim godinama značajno će porasti proizvodnja proizvoda od žitarica, šećerne repe, krompira, industrijskih bilja, voća, povrća i krmnog bilja. Značajno će se povećati proizvodnja osnovnih stočarskih proizvoda: mesa, mlijeka, vune itd.

U ovoj borbi za obilje hrane hemija igra ogromnu ulogu.

Postoje dva načina da se poveća proizvodnja poljoprivrednih proizvoda: prvo, proširenjem površina pod usjevima; drugo, povećanjem prinosa na već obrađenim zemljišnim masama. Tu hemija priskače u pomoć poljoprivredi.

Gnojiva ne samo da povećavaju količinu, već i poboljšavaju kvalitetu uzgojenih usjeva uz njihovu pomoć. Povećavaju sadržaj šećera u repi i škroba u krompiru, povećavaju čvrstoću lanenih i pamučnih vlakana itd. Đubriva povećavaju otpornost biljaka na bolesti, sušu i hladnoću.

U narednim godinama našoj poljoprivredi biće potrebno mnogo mineralnih i organskih đubriva. Dobija mineralna đubriva iz hemijske industrije. Pored raznih mineralnih đubriva, hemijska industrija snabdeva poljoprivredu pesticidima za suzbijanje štetnih insekata, biljnih bolesti i korova - herbicidima, kao i sredstvima za regulisanje rasta i plodonošenja - stimulansima rasta, sredstvima za predžetveno opadanje listova pamuka itd. (više o njihovoj primjeni i djelovanju opisano je u v. 4 DE).

Šta su đubriva

Gnojiva koja se koriste u poljoprivredi dijele se u dvije glavne grupe: organska i mineralna. Organska đubriva uključuju: stajnjak, treset, zeleno đubrivo(biljke koje upijaju atmosferski dušik) i razni komposti. Njihov sastav, osim minerala, uključuje i organske tvari.

U našoj zemlji se proizvode i kompleksna, odnosno multilateralna đubriva. Ne sadrže jednu, već dvije ili tri baterije. Značajno se razvija i upotreba mikrođubriva u poljoprivredi. Uključuju bor, bakar, mangan, molibden, cink i druge elemente od kojih su male količine (nekoliko kilograma po hektaru) neophodne za razvoj i plodonošenje biljaka.

Osim toga, u poljoprivredi se koriste i takozvana indirektna gnojiva: kreč, gips itd. Oni mijenjaju svojstva tla: uklanjaju kiselost štetnu za biljke, pojačavaju aktivnost korisnih mikroorganizama i pretvaraju hranjive tvari sadržane u samom tlu. u pristupačniji oblik za biljke, tlo itd.

DUŠIČNA ĐUBRIVA

Početni materijal za proizvodnju većine dušičnih gnojiva je amonijak. Dobija se sintezom iz dušika i vodonika ili kao nusproizvod (nusproizvod) prilikom koksovanja uglja i treseta.

Najčešća azotna đubriva su amonijum nitrat, amonijum sulfat, kalcijum nitrat, natrijum nitrat, urea, tečna azotna đubriva (tečni amonijak, amonijak, amonijačna voda).

Ova đubriva se međusobno razlikuju po obliku azotnih jedinjenja. Neki sadrže dušik u obliku amonijaka. Ovo su amonijačna đubriva. To uključuje amonijum sulfat. Kod drugih je dušik u nitratnom obliku, odnosno u obliku soli dušične kiseline. Ovo su nitratna đubriva. To uključuje natrijum nitrat i kalcijum nitrat. U amonijum nitratu, azot se istovremeno nalazi u nitratnom i amonijumskom obliku. Urea sadrži dušik u obliku amida.

Nitratni oblici azotnih đubriva su lako rastvorljivi u vodi, ne upijaju se u zemljište i lako se ispiru iz njega. Biljke ih apsorbuju brže od drugih oblika azotnih jedinjenja.

Amonijačna đubriva su takođe lako rastvorljiva u vodi i biljke ih dobro apsorbuju, ali deluju sporije od nitratnih đubriva. Amonijak dobro apsorbira tlo i slabo se ispire iz njega. Stoga amonijačna gnojiva osiguravaju biljkama ishranu dušikom na duže vrijeme. Oni su takođe jeftiniji. To je njihova prednost u odnosu na nitratna đubriva.

Kako se pravi amonijum nitrat

Amonijum nitrat je jedno od najčešćih đubriva.

Amonijum nitrat (inače - amonijum nitrat) se u fabrikama dobija od azotne kiseline i amonijaka hemijskom interakcijom ovih jedinjenja.

Proizvodni proces se sastoji od sljedećih faza:

1. Neutralizacija azotne kiseline gasovitim amonijakom.
2. Isparavanje rastvora amonijum nitrata.
3. Kristalizacija amonijum nitrata.
4. So za sušenje.

Na slici je u pojednostavljenom obliku prikazana tehnološka shema za proizvodnju amonijum nitrata. Kako se ovaj proces odvija?

Sirovina - plinoviti amonijak i dušična kiselina (vodeni rastvor) - ulazi u neutralizator. Ovdje, kao rezultat kemijske interakcije obje tvari, dolazi do burne reakcije s oslobađanjem velike količine topline. U tom slučaju dio vode isparava, a nastala vodena para (tzv. sokova para) se ispušta kroz sifon prema van.

Nepotpuno jedan očišćeni rastvor amonijum nitrata dolazi iz neutralizatora u sledeći aparat - neutralizator. U njemu se, nakon dodavanja vodene otopine amonijaka, završava proces neutralizacije dušične kiseline.

Iz neutralizatora se otopina amonijum nitrata upumpava u isparivač - vakuumski aparat koji neprekidno radi. Otopina u takvim uređajima se isparava pod sniženim tlakom, u ovom slučaju - pod pritiskom od 160-200 mm Hg. Art. Toplota za isparavanje se prenosi na rastvor kroz zidove cevi zagrejanih parom.

Isparavanje se vrši sve dok koncentracija otopine ne dostigne 98%. Nakon toga otopina ide na kristalizaciju.

Prema jednoj metodi, kristalizacija amonijum nitrata se dešava na površini bubnja, koja se hladi iznutra. Bubanj se okreće, a na njegovoj površini se formira kora kristalizirajućeg amonijum nitrata debljine do 2 mm. Kora se odseca nožem i šalje u otvor na sušenje.

Amonijum nitrat se suši vrućim vazduhom u rotirajućim bubnjevima za sušenje na temperaturi od 120°. Nakon sušenja, gotov proizvod se šalje na pakovanje. Amonijum nitrat sadrži 34-35% azota. Kako bi se smanjilo zgrušavanje, tokom proizvodnje se u njegov sastav unose različiti aditivi.

Amonijum nitrat se proizvodi u tvornicama u granuliranom obliku iu obliku pahuljica. Slalinarna pahuljica jako upija vlagu iz vazduha, pa se tokom skladištenja širi i gubi na lomljivosti. Granulirani amonijum nitrat ima oblik zrna (granula).

Granulacija amonijum nitrata se uglavnom vrši u stubovima (vidi sliku). Jedan odstranjeni rastvor amonijum nitrata - talina - raspršuje se centrifugom postavljenom na plafonu tornja.

Talina se kontinuirano sipa u rotirajući perforirani bubanj centrifuge. Prolazeći kroz otvore bubnja, sprej se pretvara u kuglice odgovarajućeg prečnika i stvrdnjava prilikom pada.

Granulirani amonijum nitrat ima dobra fizička svojstva, ne zgrušava se tokom skladištenja, dobro se raspršuje u polju i polako upija vlagu iz vazduha.

Amonijum sulfat - (inače - amonijum sulfat) sadrži 21% azota. Većina amonijum sulfata proizvodi se u koksnoj industriji.

U narednim godinama značajno će se razviti proizvodnja najkoncentrovanijeg azotnog đubriva, karbamida ili uree, koja sadrži 46% azota.

Urea se dobija sintezom pod visokim pritiskom iz amonijaka i ugljen-dioksida. Koristi se ne samo kao gnojivo, već i za ishranu stoke (dopuna proteinske ishrane) i kao međuprodukt za proizvodnju plastike.

Od velikog značaja su tečna azotna đubriva - tečni amonijak, amonijak i amonijačna voda.

Tečni amonijak se proizvodi od plinovitog amonijaka ukapljivanjem pod visokim pritiskom. Sadrži 82% azota. Amonijak je rastvor amonijum nitrata, kalcijum nitrata ili uree u tekućem amonijaku uz mali dodatak vode. Sadrže do 37% dušika. Amonijačna voda je vodeni rastvor amonijaka. Sadrži 20% azota. Po svom uticaju na usev, tečna azotna đubriva nisu inferiorna u odnosu na čvrsta. A njihova proizvodnja je mnogo jeftinija od čvrstih, jer nema operacija isparavanja otopine, sušenja i granuliranja. Od tri vrste tečnog azotnog đubriva, amonijačna voda se najviše koristi. Naravno, primena tečnih đubriva u zemljište, kao i njihovo skladištenje i transport zahtevaju posebne mašine i opremu.

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.

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% P2O5 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% rastvor NH4NO3 koji izlazi iz ITN aparata na 155--170°C ima višak azotne 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; HNO3 i NH3 pare 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 u naknadni neutralizator 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 medija taline nakon postneutralizatora 9 (unutar 0,1-0,5 g/l NNz), 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 tlocrtu 8x11 m Visina leta granula od 55 m obezbeđuje kristalizaciju i hlađenje granula prečnika 2--3 mm do 90--120°C sa protivstrujanjem vazduha ljeti do 500 hiljada m?h, a zimi (na 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. Zagrijavanje se vrši pri vlažnosti atmosferskog zraka iznad 60%, a zimi kako bi se izbjeglo naglo hlađenje granula. Granule amonijum nitrata uzastopno prolaze kroz jednu, dve ili tri sekcije rashladnog aparata, u zavisnosti od opterećenja jedinice i temperature atmosferskog vazduha. Preporučena temperatura hlađenja zrnatog 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 m s / 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 atmosferskim vazduhom i ulazi u pranje. 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. Kvalitet 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 su u samostalnu celinu. Centralna kontrolna tačka, električna trafostanica, laboratorija, servisni i uslužni prostori nalaze se u posebnom objektu.

Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije

Državna obrazovna ustanova

Visoko stručno obrazovanje

"Tver državni tehnički univerzitet"

Odjel za TPM

Rad na kursu

disciplina: "Opća hemijska tehnologija"

Proizvodnja amonijum nitrata

• Sadržaj

Uvod

1. Fizička i hemijska svojstva amonijum nitrata

2. Metode proizvodnje

3. Glavne faze proizvodnje amonijum nitrata iz amonijaka i azotne kiseline

3.1 Dobijanje rastvora amonijum nitrata

3.1.1 Osnove procesa neutralizacije

3.1.2 Karakterizacija postrojenja za neutralizaciju

3. 1 5 Osnovna oprema

4. Proračun materijala i energije

5. Termodinamički proračun

6. Korištenje i odlaganje otpada u proizvodnji amonijum nitrata

Zaključak

Spisak korištenih izvora

Aneks A

Uvod

U prirodi i ljudskom životu azot je izuzetno važan. Dio je proteinskih jedinjenja (16--18%), koja su osnova biljnog i životinjskog svijeta. Čovjek dnevno konzumira 80-100 g proteina, što odgovara 12-17 g dušika.

Za normalan razvoj biljaka, mnoge hemijski elementi. Glavni su ugljenik, kiseonik, vodonik, azot, fosfor, magnezijum, sumpor, kalcijum, kalijum i gvožđe. Prva tri elementa biljke dobijaju se iz vazduha i vode, ostali se ekstrahuju iz tla.

Posebno veliku ulogu u mineralnoj ishrani biljaka ima dušik, iako njegov prosječni sadržaj u biljnoj masi ne prelazi 1,5%. Nijedna biljka ne može normalno živjeti i razvijati se bez dušika.

Azot je sastavni dio ne samo biljni proteini, već i hlorofil, uz pomoć kojeg biljke pod utjecajem sunčeve energije apsorbiraju ugljik iz ugljičnog dioksida CO2 u atmosferi.

Prirodna azotna jedinjenja nastaju kao rezultat hemijskih procesa razgradnje organskih ostataka, tokom grmljavinskih pražnjenja, a takođe i biohemijski kao rezultat delovanja posebnih bakterija - Azotobacter, koje direktno asimiluju azot iz vazduha. Istu sposobnost imaju i bakterije kvržica koje žive u korijenu mahunarki (grašak, lucerna, grah, djetelina itd.).

Sa nastalim usjevom iz tla se godišnje uklanja značajna količina dušika i drugih hranjivih tvari potrebnih za razvoj usjeva. Osim toga, dio nutrijenata se gubi kao rezultat njihovog ispiranja podzemnim i kišnim vodama. Stoga, kako bi se spriječilo smanjenje prinosa i iscrpljivanje tla, potrebno ga je nadopuniti. hranljive materije izradom razne vrsteđubriva.

Poznato je da skoro svako đubrivo ima fiziološku kiselost ili alkalnost. Ovisno o tome, može imati zakiseljavajući ili alkalizirajući učinak na tlo, što se uzima u obzir kada se koristi za određene kulture.

Gnojiva, čije alkalne katione biljke brže izvlače iz tla, uzrokuju njegovo zakiseljavanje; biljke koje brže troše kisele anjone gnojiva doprinose alkalizaciji tla.

Dušična đubriva koja sadrže amonijum kation NH4 (amonijum nitrat, amonijum sulfat) i amidnu grupu NH2 (karbamid) zakiseljuju tlo. Zakiseljavajući efekat amonijum nitrata je slabiji od amonijum sulfata.

U zavisnosti od prirode zemljišta, klimatskih i drugih uslova, različite količine azota su potrebne za različite useve.

Amonijum nitrat (amonijum nitrat, ili amonijum nitrat) zauzima značajno mesto u asortimanu azotnih đubriva, čija se svetska proizvodnja procenjuje na milione tona godišnje.

Trenutno oko 50% azotnih đubriva koja se koriste u poljoprivredi u našoj zemlji otpada na amonijum nitrat.

Amonijum nitrat ima niz prednosti u odnosu na druga azotna đubriva. Sadrži 34--34,5% azota i po tom pitanju je drugi posle karbamida CO(NH2)2 koji sadrži 46% azota. Ostala đubriva koja sadrže dušik i dušik imaju znatno manje dušika (sadržaj dušika je dat na bazi suhe tvari):

Tabela 1 - Sadržaj azota u jedinjenjima

Amonijum nitrat je univerzalno azotno đubrivo, jer istovremeno sadrži amonijum i nitratne oblike azota. Efikasan je u svim zonama, skoro pod svim kulturama.

Vrlo je važno da se azotni oblici amonijum nitrata koriste u biljkama u različito vrijeme. Amonijum azot, koji je direktno uključen u sintezu proteina, biljke brzo apsorbuju tokom perioda rasta; nitratni dušik se apsorbira relativno sporo, pa djeluje više dugo vrijeme. Također je utvrđeno da amonijačni oblik dušika biljke mogu koristiti bez prethodne oksidacije.

Ova svojstva amonijum nitrata imaju veoma pozitivan efekat na povećanje prinosa gotovo svih useva.

Amonijum nitrat je deo velike grupe stabilnih eksploziva. Za miniranje se koriste eksplozivi na bazi amonijum nitrata i čistog amonijum nitrata ili tretirani nekim aditivima.

Mala količina salitre se koristi za proizvodnju dušikovog oksida, koji se koristi u medicini.

Uporedo sa povećanjem proizvodnje amonijum nitrata kroz modernizaciju postojećih i izgradnju novih objekata, preduzimaju se mere za dalje poboljšanje kvaliteta gotovog proizvoda (dobivanje proizvoda 100% lomljivosti i očuvanje granula nakon dugotrajnog skladištenja). proizvoda).

1. Fizička i hemijska svojstva amonijum nitrata

IN čista forma amonijum nitrat je bijela kristalna supstanca koja sadrži 35% dušika, 60% kisika i 5% vodika. Tehnički proizvod je bijele boje sa žućkastim nijansama, sadrži najmanje 34,2% dušika.

Amonijum nitrat je jako oksidaciono sredstvo za niz neorganskih i organskih jedinjenja. S topljenjem nekih supstanci burno reagira do eksplozije (na primjer, s natrijum nitritom NaNO2).

Ako se plinoviti amonijak propušta preko čvrstog amonijum nitrata, tada se brzo formira vrlo pokretna tekućina - amonijak 2NH4NO3 * 2Np ili NH4NO3 * 3Np.

Amonijum nitrat je visoko rastvorljiv u vodi, etil i metil alkoholima, piridinu, acetonu i tečnom amonijaku. Sa povećanjem temperature, rastvorljivost amonijum nitrata značajno raste.

Kada se amonijum nitrat rastvori u vodi, apsorbuje se velika količina toplote. Na primjer, kada se 1 mol kristalnog NH4NO3 otopi u 220-400 mola vode i na temperaturi od 10-15 ° C, apsorbira se 6,4 kcal topline.

Amonijum nitrat ima sposobnost sublimacije. Prilikom skladištenja amonijum nitrata na povišenoj temperaturi i vlažnosti, njegov volumen se povećava za oko polovinu, što obično dovodi do pucanja posude.

Pod mikroskopom, pore i pukotine su jasno vidljive na površini granula amonijum nitrata. Povećana poroznost nitratnih granula ima veoma negativan uticaj na fizička svojstva gotovog proizvoda.

Amonijum nitrat je visoko higroskopan. Na otvorenom, u tankom sloju, salitra se vrlo brzo navlaži, gubi kristalni oblik i počinje da se zamućuje. Stepen apsorpcije vlage iz vazduha od strane soli zavisi od njene vlažnosti i pritiska pare nad zasićenim rastvorom date soli na datoj temperaturi.

Razmjena vlage se odvija između zraka i higroskopne soli. Odlučujući uticaj na ovaj proces ima relativna vlažnost vazduha.

Kalcijum i krečno-amonijum nitrat imaju relativno nizak pritisak vodene pare u odnosu na zasićene rastvore; na određenoj temperaturi odgovaraju najnižoj relativnoj vlažnosti. Ovo su najhigroskopnije soli među navedenim azotnim đubrivima. Amonijum sulfat je najmanje higroskopan, a kalijum nitrat je skoro potpuno nehigroskopan.

Vlagu apsorbuje samo relativno mali sloj soli koji se nalazi direktno u blizini okolnog vazduha. Međutim, čak i takvo vlaženje salitre uvelike narušava fizička svojstva gotovog proizvoda. Brzina apsorpcije vlage iz zraka amonijum nitratom naglo raste s povećanjem njegove temperature. Dakle, na 40 °C stopa apsorpcije vlage je 2,6 puta veća nego na 23 °C.

Predložene su mnoge metode za smanjenje higroskopnosti amonijum nitrata. Jedna od ovih metoda temelji se na miješanju ili spajanju amonijum nitrata s drugom soli. Prilikom odabira druge soli polaze od sljedećeg pravila: da bi se smanjila higroskopnost, pritisak vodene pare nad zasićenom otopinom mješavine soli mora biti veći od njihovog tlaka nad zasićenom otopinom čistog amonijevog nitrata.

Utvrđeno je da je higroskopnost mješavine dvije soli koje imaju zajednički ion veća od one najhigroskopnije od njih (osim mješavina ili legura amonijum nitrata sa amonijum sulfatom i nekih drugih). Miješanje amonijum nitrata sa nehigroskopnim, ali vodonetopivim supstancama (na primjer, vapnenačka prašina, fosfatni kamen, dikalcij fosfat, itd.) ne smanjuje njegovu higroskopnost. Brojni eksperimenti su pokazali da sve soli koje imaju istu ili veću topljivost u vodi od amonijevog nitrata imaju svojstvo povećanja njegove higroskopnosti.

Soli koje mogu smanjiti higroskopnost amonijum nitrata moraju se dodati u velikim količinama (na primjer, kalijev sulfat, kalijev hlorid, diamonijum fosfat), što naglo smanjuje sadržaj dušika u proizvodu.

Većina efikasan način kako bi se smanjila apsorpcija vlage iz zraka je premazivanje čestica šalitre zaštitnim filmovima organskih tvari koje ne vlaži voda. Zaštitni film smanjuje brzinu apsorpcije vlage za 3-5 puta i poboljšava fizička svojstva amonijum nitrata.

Negativno svojstvo amonijum nitrata je njegova sposobnost zgrušavanja - da tokom skladištenja izgubi tečnost (krhkost). U ovom slučaju, amonijum nitrat se pretvara u čvrstu monolitnu masu, koju je teško samljeti. Zgušnjavanje amonijum nitrata je uzrokovano mnogim razlozima.

Povećan sadržaj vlage u gotovom proizvodu. Čestice amonijum nitrata bilo kojeg oblika uvijek sadrže vlagu u obliku zasićene (matične) otopine. Sadržaj NH4NO3 u takvom rastvoru odgovara rastvorljivosti soli na temperaturama njenog punjenja u posudu. Tokom hlađenja gotovog proizvoda, matična tečnost često prelazi u prezasićeno stanje. Daljnjim smanjenjem temperature, veliki broj kristala veličine 0,2-0,3 mm taloži se iz prezasićene otopine. Ovi novi kristali cementiraju prethodno nevezane čestice šalitre, uzrokujući da ona postane gusta masa.

Mala mehanička čvrstoća čestica šalitre. Amonijum nitrat se proizvodi u obliku okruglih čestica (granula), ploča ili malih kristala. Čestice granuliranog amonijum nitrata imaju manju specifičnu površinu i pravilniji oblik od ljuskastih i fino kristalnih, pa su granule manje zgrušane. Međutim, tokom procesa granulacije nastaje određena količina šupljih čestica koje se odlikuju niskom mehaničkom čvrstoćom.

Prilikom skladištenja vreća sa granuliranom salitrom, one se slažu u hrpe visine 2,5 m. Pod pritiskom gornjih vreća uništavaju se najmanje izdržljive granule sa stvaranjem čestica prašine, koje zbijaju masu salitre, povećavajući njeno zgrušavanje. Praksa pokazuje da uništavanje šupljih čestica u sloju zrnastog proizvoda dramatično ubrzava proces njegovog zgrušavanja. Ovo se primjećuje čak i ako je proizvod ohlađen na 45 °C kada se ubaci u posudu i kada je većina granula imala dobru mehaničku čvrstoću. Utvrđeno je da se i šuplje granule uništavaju rekristalizacijom.

S povećanjem temperature okoline, granule šalitre gotovo potpuno gube snagu, a takav proizvod postaje vrlo stvrdnut.

Termička razgradnja amonijum nitrata. Eksplozivnost. Otpornost na vatru. Amonijum nitrat je, sa stanovišta bezbednosti od eksplozije, relativno neosetljiv na udarce, trenje, udarce i ostaje stabilan pri udaru varnica različitog intenziteta. Nečistoće pijeska, stakla i metala ne povećavaju osjetljivost amonijum nitrata na mehanička opterećenja. Može eksplodirati samo pod dejstvom jakog detonatora ili termičkog raspadanja pod određenim uslovima.

Dužim zagrijavanjem amonijev nitrat se postupno razlaže na amonijak i dušičnu kiselinu:

NH4NO3=Np+HNO3 - 174598,32 J (1)

Ovaj proces, nastavljajući sa apsorpcijom toplote, počinje na temperaturi iznad 110°C.

Daljnjim zagrijavanjem dolazi do razgradnje amonijum nitrata sa stvaranjem azot-oksida i vode:

NH4NO3 \u003d N2O + 2H2O + 36902,88 J (2)

Termička razgradnja amonijum nitrata se odvija kroz sledeće uzastopne faze:

hidroliza (ili disocijacija) molekula NH4NO3;

termička razgradnja dušične kiseline koja nastaje tijekom hidrolize;

· interakcija dušikovog dioksida i amonijaka nastala u prva dva stupnja.

Uz intenzivno zagrijavanje amonijum nitrata na 220--240 ° C, njegovo raspadanje može biti praćeno bljeskovima rastaljene mase.

Zagrijavanje amonijum nitrata u zatvorenoj zapremini ili u zapremini sa ograničenim izlazom gasova nastalih tokom termičke razgradnje nitrata je veoma opasno.

U tim slučajevima, razgradnja amonijum nitrata može se odvijati kroz mnoge reakcije, posebno kroz sljedeće:

NH4NO3 \u003d N2 + 2H2O + S 02 + 1401,64 J / kg (3)

2NH4NO3 = N2 + 2NO+ 4N20 + 359,82 J/kg (4)

ZNH4NO3= 2N2 + N0 + N02 + 6H20 + 966,50 J/kg (5)

Iz navedenih reakcija može se vidjeti da amonijak, koji nastaje u početnom periodu termičke razgradnje salitre, često nema u plinskim mješavinama; U njima se odvijaju sekundarne reakcije tokom kojih se amonijak potpuno oksidira u elementarni dušik. Kao rezultat sekundarnih reakcija, pritisak mješavine plina u zatvorenom volumenu naglo raste, a proces raspadanja može završiti eksplozijom.

Bakar, sulfidi, magnezijum, pirit i neke druge nečistoće aktiviraju proces razgradnje amonijum nitrata kada se zagreje. Kao rezultat interakcije ovih tvari sa zagrijanom šalitrom, nastaje nestabilni amonijev nitrit, koji se na 70--80 ° C brzo raspada uz eksploziju:

NH4NO3=N2+ 2H20 (6)

Amonijum nitrat ne reaguje sa gvožđem, kalajem i aluminijumom čak ni u rastopljenom stanju.

S povećanjem vlažnosti i povećanjem veličine čestica amonijum nitrata, njegova osjetljivost na eksploziju uvelike opada. U prisustvu oko 3% vlage, salitra postaje neosjetljiva na eksploziju čak i uz jak detonator.

Termička razgradnja amonijum nitrata sa povećanjem pritiska do određene granice se pojačava. Utvrđeno je da se pri pritisku od oko 6 kgf/cm2 i odgovarajućoj temperaturi čitava rastopljena salitra raspada.

Od odlučujućeg značaja za smanjenje ili sprečavanje termičke razgradnje amonijum nitrata je održavanje alkalne sredine tokom isparavanja rastvora. Stoga je u novoj tehnološkoj shemi za proizvodnju amonijevog nitrata bez zgrušavanja preporučljivo dodati malu količinu amonijaka u vrući zrak.

S obzirom da, pod određenim uslovima, amonijum nitrat može biti eksplozivan proizvod, prilikom njegove proizvodnje, skladištenja i transporta treba striktno poštovati utvrđeni tehnološki režim i bezbednosna pravila.

Amonijum nitrat je nezapaljiv proizvod. Samo dušikov oksid, koji nastaje tokom termičke razgradnje soli, podržava sagorijevanje.

Mješavina amonijum nitrata sa drobljenim ugljem može se spontano zapaliti kada se snažno zagrije. Neki lako oksidirani metali (kao što je cink u prahu) u dodiru sa vlažnim amonijum nitratom uz blago zagrijavanje također mogu uzrokovati njegovo paljenje. U praksi je bilo slučajeva spontanog paljenja mješavine amonijum nitrata sa superfosfatom.

Papirne kese ili drvene bačve koje sadrže amonijum nitrat mogu se zapaliti čak i kada su izložene sunčevoj svetlosti. Kada se posuda s amonijum nitratom zapali, mogu se osloboditi dušikovi oksidi i pare dušične kiseline. U slučaju požara nastalog od otvorenog plamena ili uslijed detonacije, amonijum nitrat se topi i djelomično se raspada. Plamen se ne širi u dubinu mase salitre, .

2 . Metode proizvodnje

kiselina za neutralizaciju amonijum nitrata

U industriji se široko koristi samo metoda dobivanja amonijevog nitrata iz sintetičkog amonijaka (ili plinova koji sadrže amonijak) i razrijeđene dušične kiseline.

Proizvodnja amonijum nitrata iz sintetičkog amonijaka (ili gasova koji sadrže amonijak) i azotne kiseline je proces u više faza. S tim u vezi, pokušali su dobiti amonijum nitrat direktno iz amonijaka, dušikovih oksida, kisika i vodene pare reakcijom

4Np + 4NO2 + 02 + 2N20 = 4NH4NO3 (7)

Međutim, ova metoda je morala biti napuštena, jer je zajedno s amonijevim nitratom nastao amonijev nitrit - nestabilan i eksplozivan proizvod.

U proizvodnju amonijevog nitrata iz amonijaka i dušične kiseline uveden je niz poboljšanja, čime su smanjeni kapitalni troškovi za izgradnju novih pogona i smanjena cijena gotovog proizvoda.

Za radikalno poboljšanje proizvodnje amonijum nitrata bilo je potrebno napustiti ideje koje su se razvijale dugi niz godina o nemogućnosti rada bez odgovarajućih rezervi glavne opreme (na primjer, isparivači, granulacijski tornjevi itd.), o opasnosti od dobijanja gotovo bezvodne taline amonijum nitrata za granulaciju.

Čvrsto je utvrđeno u Rusiji i inostranstvu da samo izgradnja blokova velikog kapaciteta, koristeći savremena dostignuća nauke i tehnologije, može pružiti značajne ekonomske prednosti u odnosu na postojeća postrojenja za proizvodnju amonijum nitrata.

Značajna količina amonijum nitrata trenutno se proizvodi iz otpadnih gasova koji sadrže amonijak iz nekih sistema za sintezu uree. Prema jednom od načina njegove proizvodnje, po 1 toni ureje dobije se od 1 do 1,4 tone amonijaka. Od ove količine amonijaka može se proizvesti 4,6--6,5 tona amonijum nitrata. Iako su u funkciji i naprednije sheme za sintezu uree, plinovi koji sadrže amonijak - otpadni proizvodi ove proizvodnje - će neko vrijeme služiti kao sirovina za proizvodnju amonijum nitrata.

Način proizvodnje amonijevog nitrata iz plinova koji sadrže amonijak razlikuje se od načina proizvodnje iz plinovitog amonijaka samo u fazi neutralizacije.

U malim količinama amonijum nitrat se dobija razmenom razgradnje soli (metode konverzije).

Ove metode dobijanja amonijum nitrata zasnivaju se na taloženju jedne od soli koja se formira u talog ili na proizvodnji dve soli različite rastvorljivosti u vodi. U prvom slučaju, otopine amonijum nitrata se odvajaju od sedimenata na rotirajućim filterima i prerađuju u čvrsti proizvod prema uobičajenim shemama. U drugom slučaju, otopine se isparavaju do određene koncentracije i razdvajaju frakcijskom kristalizacijom, koja se svodi na sljedeće: kada se vrući rastvori ohlade, izoluje se veći deo čistog amonijum nitrata, zatim se kristalizacija vrši u posebnom aparata iz matičnih tečnosti za dobijanje proizvoda kontaminiranog nečistoćama.

Sve metode dobijanja amonijum nitrata razmenom razgradnje soli su složene, povezane sa velikom potrošnjom pare i gubitkom vezanog azota. Obično se koriste u industriji samo ako je potrebno koristiti jedinjenja dušika dobivena kao nusproizvode.

Moderna metoda za proizvodnju amonijum nitrata iz gasovitog amonijaka (ili gasova koji sadrže amonijak) i azotne kiseline se kontinuirano usavršava.

3 . Glavne faze proizvodnje amonijum nitrata iz amonijaka i dušične kiseline

Proces proizvodnje amonijum nitrata sastoji se od sljedećih glavnih faza:

1. Dobivanje rastvora amonijum nitrata neutralizacijom azotne kiseline gasovitim amonijakom ili gasovima koji sadrže amonijak.

2. Isparavanje rastvora amonijum nitrata do stanja rastopljenog.

3. Kristalizacija iz taline soli u obliku zaobljenih čestica (granula), pahuljica (pločica) i malih kristala.

4. Sol za hlađenje ili sušenje.

5. Pakovanje u kontejnere gotovog proizvoda.

Da bi se dobio amonijum nitrat sa niskim zgrušavanjem i vodootpornim, pored navedenih faza, neophodna je još jedna faza pripreme odgovarajućih aditiva.

3.1 P priprema rastvora amonijum nitrata

3.1.1 Osnove procesa neutralizacije

Rastvori amonijum selita ry se dobivaju kao rezultat interakcije amonijaka s dušičnom kiselinom prema reakciji:

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

Stvaranje amonijum nitrata se odvija nepovratno i praćeno je oslobađanjem toplote. Količina toplote koja se oslobađa tokom reakcije neutralizacije zavisi od koncentracije upotrijebljene dušične kiseline i njene temperature, kao i od temperature plinovitog amonijaka (ili plinova koji sadrže amonijak). Što je veća koncentracija dušične kiseline, oslobađa se više topline. U tom slučaju dolazi do isparavanja vode, što omogućava dobivanje koncentriranijih otopina amonijum nitrata. Za dobijanje rastvora amonijum nitrata koristi se 42--58% azotne kiseline.

Upotreba dušične kiseline s koncentracijom iznad 58% za dobivanje otopina amonijum nitrata sa postojećim dizajnom procesa nije moguća, jer se u tom slučaju razvija temperatura u aparatima za neutralizator, koja značajno prelazi tačku ključanja dušične kiseline, što može dovesti do njegovog raspadanja uz oslobađanje dušikovih oksida. Prilikom isparavanja rastvora amonijum nitrata, usled toplote reakcije u aparatima-neutralizatorima, nastaje para soka, koja ima temperaturu od 110--120°C.

Prilikom dobivanja otopina amonijum nitrata najveće moguće koncentracije potrebne su relativno male površine za izmjenu topline isparivača, a za dalje isparavanje otopina se troši mala količina svježe pare. S tim u vezi, zajedno sa sirovinom, teže da dovode dodatnu toplotu u neutralizator, za šta parom soka zagrijavaju amonijak do 70°C i dušičnu kiselinu na 60°C (na višoj temperaturi dušična kiselina se značajno razgrađuje, a cijevi grijača su izložene jaka korozija osim ako su napravljeni od titanijuma).

Dušična kiselina koja se koristi u proizvodnji amonijum nitrata ne sme da sadrži više od 0,20% rastvorenih azotnih oksida. Ako kiselina nije dovoljno uduvana zrakom da ukloni otopljene dušikove okside, oni sa amonijakom stvaraju amonijum nitrit koji se brzo razlaže na dušik i vodu. U tom slučaju gubici dušika mogu biti oko 0,3 kg po 1 toni gotovog proizvoda.

Sokova para, po pravilu, sadrži nečistoće NH3, NHO3 i NH4NO3. Količina ovih nečistoća u velikoj mjeri ovisi o stabilnosti pritisaka pri kojima se amonijak i dušična kiselina moraju dovoditi u neutralizator. Za održavanje određenog tlaka, dušična kiselina se dovodi iz tlačnog spremnika opremljenog preljevnom cijevi, a plinoviti amonijak se opskrbljuje pomoću regulatora tlaka.

Opterećenje neutralizatora također u velikoj mjeri određuje gubitak vezanog dušika s parama soka. Pri normalnom opterećenju, gubici sa kondenzatom pare soka ne bi trebali biti veći od 2 g/l (u smislu dušika). Kada je opterećenje neutralizatora prekoračeno, javljaju se nuspojave između amonijaka i para dušične kiseline, zbog čega se posebno stvara maglovit amonijev nitrat u plinskoj fazi, zagađujući pare soka, a gubitak vezanog dušika se povećava. Otopine amonijum nitrata dobijene u neutralizatorima akumuliraju se u međurezervoarima s mješalicama, neutraliziraju amonijakom ili dušičnom kiselinom, a zatim šalju na isparavanje.

3.1.2 Karakterizacija postrojenja za neutralizaciju

Ovisno o primjeni tlaka, moderne instalacije za proizvodnju otopina amonijum nitrata pomoću neutralizacijske topline podijeljene su na instalacije koje rade na atmosferskom pritisku; pod razrjeđivanjem (vakuum); na povišenom pritisku (nekoliko atmosfera) i na kombinovanim postrojenjima koja rade pod pritiskom u zoni neutralizacije i uz razrjeđivanje u zoni odvajanja para soka od otopine (taline) amonijum nitrata.

Instalacije koje rade na atmosferskom ili malom nadpritisku odlikuju se jednostavnošću tehnologije i dizajna. Takođe su laki za održavanje, pokretanje i zaustavljanje; slučajna kršenja datog načina rada obično se brzo eliminišu. Instalacije ovog tipa su najčešće korištene. Glavni aparat ovih instalacija je aparat-neutralizator ITN (upotreba topline neutralizacije). ITN aparat radi pod apsolutnim pritiskom od 1,15--1,25 atm. Strukturno je dizajniran tako da gotovo da nema efervescencije rastvora - sa stvaranjem maglovitog amonijum nitrata.

Prisustvo cirkulacije u ITN uređajima eliminiše pregrijavanje u reakcionoj zoni, što omogućava da se proces neutralizacije izvede uz minimalne gubitke vezanog dušika.

U zavisnosti od uslova rada proizvodnje amonijum nitrata, sočna para ITN aparata se koristi za prethodno isparavanje rastvora šalitre, za isparavanje tečnog amonijaka, zagrevanje azotne kiseline i gasovitog amonijaka koji se šalje u ITN aparate i za isparavanje tekućeg amonijaka pri dobivanju plinovitog amonijaka koji se koristi u proizvodnji razrijeđene dušične kiseline.

Rastvori amonijum nitrata iz gasova koji sadrže amonijak dobijaju se u instalacijama čiji glavni aparati rade pod vakuumom (isparivač) i atmosferskim pritiskom (scruber-neutralizator). Takve instalacije su glomazne i u njima je teško održati stabilan način rada zbog varijabilnosti sastava plinova koji sadrže amonijak. Posljednja okolnost negativno utječe na točnost kontrole viška dušične kiseline, zbog čega rezultirajuće otopine amonijevog nitrata često sadrže povećanu količinu kiseline ili amonijaka.

Postrojenja za neutralizaciju koja rade pod apsolutnim pritiskom od 5-6 atm nisu baš česta. Oni zahtijevaju značajnu količinu električne energije za komprimiranje plina amonijaka i opskrbu dušičnom kiselinom pod pritiskom neutralizatora. Osim toga, u ovim postrojenjima mogući su povećani gubici amonijum nitrata zbog uvlačenja prskanja rastvora (čak i u separatorima složenog dizajna, prskanje se ne može u potpunosti uhvatiti).

U postrojenjima zasnovanim na kombinovanoj metodi kombinuju se procesi neutralizacije azotne kiseline amonijakom i dobijanja taline amonijum nitrata, koji se može direktno usmeriti na kristalizaciju (tj. isparivači za koncentriranje rastvora šalitre su isključeni iz takvih instalacija). Instalacije ovog tipa zahtevaju 58-60% azotne kiseline, koju industrija do sada proizvodi u relativno malim količinama. Osim toga, dio opreme mora biti izrađen od skupog titanijuma. Proces neutralizacije sa proizvodnjom taline šalitre mora se odvijati na veoma visokim temperaturama (200--220°C). Uzimajući u obzir svojstva amonijum nitrata, za izvođenje procesa na visokim temperaturama potrebno je stvoriti posebne uslove koji sprečavaju termičku razgradnju taline salitre.

3.1.3 Postrojenja za neutralizaciju koja rade na atmosferskom pritisku

Ove instalacije uključuju dat uređaji-neutralizatori ITN (upotreba topline neutralizacije) i pomoćna oprema.

Slika 1 prikazuje jedan od dizajna ITN aparata koji se koristi u mnogim postojećim postrojenjima za proizvodnju amonijum nitrata.

Z1 - vrtlog; BC1 - eksterna posuda (rezervoar); VC1 - unutrašnji cilindar (neutralizacijski dio); U1 - uređaj za distribuciju azotne kiseline; Š1 - armatura za odvodnjavanje rastvora; O1 - prozori; U2 - uređaj za distribuciju amonijaka; G1 - vodeni pečat; C1 - separator zamka

Slika 1 - Aparat-neutralizator ITN sa prirodnom cirkulacijom rastvora

ITN aparat je vertikalna cilindrična posuda (rezervoar) 2, u koju je postavljen cilindar (staklo) 3 sa policama 1 (vrtlog) radi poboljšanja mešanja rastvora. Cjevovodi za uvođenje dušične kiseline i plinovitog amonijaka spojeni su na cilindar 3 (reagensi se dovode protivstrujno); cijevi se završavaju uređajima 4 i 7 za bolju distribuciju kiseline i plina. U unutrašnjem cilindru dušična kiselina reagira s amonijakom. Ovaj cilindar se zove neutralizaciona komora.

Prstenasti prostor između posude 2 i cilindra 3 služi za cirkulaciju ključajućih rastvora amonijum nitrata. U donjem dijelu cilindra nalaze se otvori 6 (prozori) koji povezuju komoru za neutralizaciju sa evaporativnim dijelom HE. Zbog prisustva ovih rupa, performanse ITN uređaja su donekle smanjene, ali se postiže intenzivna prirodna cirkulacija rastvora, što dovodi do smanjenja gubitka vezanog azota.

Pare soka koje se oslobađaju iz rastvora odvode se kroz priključak u poklopcu ITN aparata i kroz separator-trap 9. Otopine nitrata formirane u cilindru 3 u obliku emulzije - smeše sa parama soka ulaze u separator kroz vodenu zaptivku. 5. Sa priključka donjeg dela trap-separatora, rastvori amonijačne salitre se šalju u naknadni neutralizator-mikser na dalju obradu. Vodeni zatvarač u dijelu aparata za isparavanje omogućava održavanje konstantnog nivoa rastvora u njemu i sprečava da para soka izađe bez ispiranja od prskanja rastvora koje je zahvatila.

Parni kondenzat nastaje na pločama separatora zbog djelomične kondenzacije pare soka. U tom slučaju, toplina kondenzacije se uklanja cirkulirajućom vodom koja prolazi kroz zavojnice položene na ploče. Kao rezultat djelomične kondenzacije pare soka, dobiva se 15-20% otopina NH4NO3, koja se šalje na isparavanje zajedno sa glavnom strujom otopine amonijum nitrata.

Na slici 2 prikazan je dijagram jedne od jedinica za neutralizaciju koja radi na pritisku bliskom atmosferskom.

NB1 - rezervoar pod pritiskom; C1 - separator; I1 - isparivač; P1 - grijač; SK1 - kolektor za kondenzat; ITN1 - ITN aparat; M1 - mešalica; TsN1 - centrifugalna pumpa

Slika 2 - Šema postrojenja za neutralizaciju koja radi na atmosferskom pritisku

Čista ili sa aditivima azotna kiselina se dovodi u rezervoar pod pritiskom opremljen trajnim prelivanjem viška kiseline u skladište.

Iz tlačnog rezervoara 1 azotna kiselina se šalje direktno u staklo ITN 6 aparata ili kroz grijač (nije prikazan na slici), gdje se zagrijava toplinom pare soka koja se ispušta kroz separator 2.

Plinoviti amonijak ulazi u isparivač tekućeg amonijaka 3, zatim u grijač 4, gdje se zagrijava toplinom sekundarne pare iz ekspandera ili vrućim kondenzatom grijaće pare isparivača, a zatim se šalje kroz dva paralelna cijevi do stakla ITN 6 aparata.

U isparivaču 3 tečni amonijak koji se uvlači isparava i zagađivači koji su obično povezani s plinovitim amonijakom se odvajaju. U tom slučaju nastaje slaba amonijačna voda s primjesom ulja za podmazivanje i prašine katalizatora iz radionice za sintezu amonijaka.

Rastvor amonijum nitrata dobijen u neutralizatoru preko hidrauličkog zaptivača i sifona za prskanje kontinuirano ulazi u neutralizatorski mikser 7, odakle se nakon neutralizacije viška kiseline šalje na isparavanje.

Sokova para koja se oslobađa u ITN aparatu, prolazeći kroz separator 2, usmerava se da se koristi kao grejna para u isparivačima prvog stepena.

Kondenzat pare soka iz grijača 4 sakuplja se u kolektor 5, odakle se koristi za različite proizvodne potrebe.

Prije pokretanja neutralizatora obavljaju se pripremni radovi predviđeni uputama za rad. Napominjemo samo neke od pripremni rad povezano sa normalnim vođenjem procesa neutralizacije i osiguranjem sigurnosti.

Prije svega, potrebno je napuniti neutralizator otopinom amonijum nitrata ili kondenzatom pare do slavine za uzorkovanje.

Zatim je potrebno uspostaviti kontinuirano dovod azotne kiseline u tlačni rezervoar i njeno prelivanje u skladište. Nakon toga potrebno je primiti plinoviti amonijak iz radnje za sintezu amonijaka, za šta je potrebno nakratko otvoriti ventile na liniji za odvođenje pare soka u atmosferu i ventil za izlaz otopine. u mikser posle neutralizatora. Ovo sprečava stvaranje ITN-a u aparatu visok krvni pritisak i stvaranje nesigurne mješavine amonijaka i zraka tokom pokretanja aparata.

U iste svrhe, neutralizator i s njim povezane komunikacije se pročišćavaju parom prije pokretanja.

Nakon postizanja normalnog režima rada, para soka iz ITN aparata se šalje za upotrebu kao grejna para,].

3.1.4 Postrojenja za vakuum neutralizaciju

Zajednička obrada AMM a plinoviti amonijak je nepraktičan, jer je povezan s velikim gubicima amonijum nitrata, kiseline i amonijaka zbog prisustva značajne količine nečistoća u plinovima koji sadrže amonijak (dušik, metan, vodonik itd.) - Ove nečistoće, mehurići kroz rezultirajuće ključale otopine amonijum nitrata, odnio bi vezani dušik sa parom soka. Osim toga, para sokova kontaminirana nečistoćama ne može se koristiti kao para za grijanje. Stoga se plinovi koji sadrže amonijak obično tretiraju odvojeno od plina amonijaka.

U instalacijama koje rade pod vakuumom, korištenje topline reakcije vrši se izvan neutralizatora - u vakuumskom isparivaču. Ovdje vrući rastvori amonijum nitrata koji dolaze iz neutralizatora ključaju na temperaturi koja odgovara vakuumu u aparatu. Takve instalacije uključuju: neutralizator tipa scrubber, vakuumski isparivač i pomoćnu opremu.

Na slici 3 prikazan je dijagram postrojenja za neutralizaciju koja radi sa vakuumskim isparivačem.

HP1 - neutralizator tipa scrubber; H1 - pumpa; B1 - vakuumski isparivač; B2 - vakuum separator; HB1 - rezervoar pod pritiskom azotne kiseline; B1 - rezervoar (mješalica za zatvaranje); P1 - podloška; DN1 - naknadni neutralizator

Slika 3 - Šema postrojenja za neutralizaciju sa vakuum isparivačem

Gasovi koji sadrže amonijak na temperaturi od 30--90°C pod pritiskom od 1,2--1,3 atm dovode se u donji deo čistača-neutralizatora 1. Cirkulacioni rastvor nitrata se dovodi u gornji deo skrubera iz rezervoara zatvarača 6, koji se obično kontinuirano napaja iz rezervoara 5 azotne kiseline, ponekad prethodno zagrijane na temperaturu koja ne prelazi 60 °C. Proces neutralizacije se provodi sa viškom kiseline u rasponu od 20-50 g/l. Scruber 1 se obično održava na temperaturi od 15--20°C ispod tačke ključanja rastvora, što pomaže da se spreči razlaganje kiseline i stvaranje magle amonijum nitrata. Zadata temperatura se održava prskanjem perača rastvorom iz vakuumskog isparivača, koji radi pri vakuumu od 600 mmHg. čl., pa rješenje u njemu ima više niske temperature nego u čistaču.

Rastvor šalitre dobijen u skruberu se usisava u vakuum isparivač 5, gdje se pri razrjeđivanju od 560–600 mm Hg. Art. dolazi do djelomičnog isparavanja vode (isparavanja) i povećanja koncentracije otopine.

Iz vakuumskog isparivača otopina teče u rezervoar vodene brave 6, odakle se najveći dio ponovo dovodi u čistač 1, a ostatak se šalje u naknadni neutralizator 8. Pare soka koje nastaju u vakuumskom isparivaču 3 su šalje se kroz vakuumski separator 4 u površinski kondenzator (nije prikazan na slici) ili u kondenzator za miješanje. U prvom slučaju, kondenzat pare soka koristi se u proizvodnji dušične kiseline, u drugom - u razne druge svrhe. Vakuum u vakuumskom isparivaču nastaje zbog kondenzacije pare soka. Nekondenzirane pare i gasovi se usisavaju iz kondenzatora pomoću vakuum pumpe i ispuštaju u atmosferu.

Izduvni gasovi iz skrubera 1 ulaze u aparat 7, gde se ispiru kondenzatom radi uklanjanja kapi rastvora nitrata, nakon čega se takođe odvode u atmosferu. Rastvori se neutralizuju u neutralizatorskom mikseru do sadržaja 0,1-0,2 g/l slobodnog amonijaka i zajedno sa protokom rastvora nitrata dobijenog u ITN aparatu šalju na isparavanje.

Slika 4 prikazuje napredniju šemu neutralizacije vakuuma.

XK1 - hladnjak-kondenzator; CH1 - čistač-neutralizator; C1, C2 - kolekcije; TsN1, TsN2, TsN3 - centrifugalne pumpe; P1 - gas za pranje; G1 - vodeni pečat; L1 - zamka; B1 - vakuumski isparivač; BD1 - rezervoar za neutralizaciju; B2 - vakuum pumpa; P2 - mašina za pranje sokova; K1 - površinski kondenzator

Slika 4 - Šema neutralizacije vakuuma:

Destilacioni gasovi se šalju u donji deo pročistača neutralizatora 2, koji se pomoću cirkulacijske pumpe 4 navodnjava rastvorom iz kolektora 3.

Rastvori iz čistača-neutralizatora 2, kao i rastvori nakon sifona vakuumskog isparivača 10 i uređaja za pranje sokova pare 14, ulaze u kolektor 3 kroz vodeni zatvarač 6.

Kroz rezervoar pod pritiskom (nije prikazan na slici), rastvor azotne kiseline iz gasnog perača 5, navodnjavan kondenzatom pare soka, kontinuirano teče u zbirku 7. Odavde rešenja cirkulacijska pumpa 8 se ubacuju u mašinu za pranje 5, nakon čega se vraćaju u sakupljanje 7.

Vrući plinovi nakon perilice 5 se hlade u hladnjaku-kondenzatoru 1 i ispuštaju u atmosferu.

Vruće otopine amonijum nitrata iz vodenog zatvarača 6 usisavaju se vakuum pumpom 13 u vakuum isparivač 10, gdje se koncentracija NH4NO3 povećava za nekoliko posto.

Pare soka koje se oslobađaju u vakuumskom isparivaču 10, nakon što prođu zamku 9, podlošku 14 i površinski kondenzator 15, ispuštaju se u atmosferu pomoću vakuum pumpe 13.

Rastvor amonijum nitrata sa zadatom kiselinom ispušta se iz potisnog voda pumpe 4 u rezervoar za neutralizaciju. Ovdje se otopina neutralizira plinovitim amonijakom i pumpa 12 se šalje u isparivačku stanicu.

3.1. 5 Osnovna oprema

Neutralizatori ITN. Koristi se nekoliko vrsta neutralizatora, koji se uglavnom razlikuju po veličini i dizajnu uređaja za distribuciju amonijaka i dušične kiseline unutar aparata. Često se koriste aparati sledećih veličina: prečnik 2400 mm, visina 7155 mm, staklo - prečnik 1000 mm, visina 5000 mm. U radu su i aparati prečnika 2440 mm i visine 6294 mm i aparati sa kojih je uklonjen prethodno obezbeđen mikser (slika 5).

LK1 - otvor; P1 - police; L1 - linija za uzorkovanje; L2 - izlazna linija rješenja; BC1 - unutrašnje staklo; C1 - eksterna posuda; Š1 - armatura za odvodnjavanje rastvora; P1 - distributer amonijaka; P2 - distributer dušične kiseline

Slika 5 - Aparat-neutralizator ITN

U nekim slučajevima, za preradu malih količina plinova koji sadrže amonijak, koriste se ITN aparati promjera 1700 mm i visine 5000 mm.

Grijač plinovitog amonijaka je aparat sa školjkom i cijevi napravljen od ugljičnog čelika. Prečnik kućišta 400--476 mm, visina 3500--3280 mm. Cev se često sastoji od 121 cevi (prečnik cevi 25x3 mm) sa ukupnom površinom razmene toplote od 28 m2. Plinoviti amonijak ulazi u cijevi, a grijaća para ili vrući kondenzat ulazi u prsten.

Ako se za grijanje koristi sočna para iz ITN uređaja, tada je grijač izrađen od nehrđajućeg čelika 1X18H9T.

Isparivač tekućeg amonijaka je aparat od ugljičnog čelika, u čijem se donjem dijelu nalazi parni kalem, au srednjem dijelu nalazi se tangencijalni ulaz plinovitog amonijaka.

U većini slučajeva, isparivač radi na svježu paru pri pritisku (prekomernom) od 9 atm. Na dnu isparivača amonijaka nalazi se priključak za periodično čišćenje od nakupljenih zagađivača.

Grijač azotne kiseline je aparat sa školjkom i cijevi prečnika 400 mm i dužine 3890 mm. Prečnik cevi 25x2 mm, dužina 3500 mm; ukupna površina razmjene topline 32 m2. Zagrijavanje se vrši parom soka sa apsolutnim pritiskom od 1,2 atm.

Neutralizator tipa scrubber je vertikalni cilindrični aparat prečnika 1800-2400 mm, visine 4700-5150 mm. Koriste se i uređaji prečnika 2012 mm i visine 9000 mm. Unutar aparata za ravnomjernu raspodjelu cirkulirajućih otopina po poprečnom presjeku nalazi se nekoliko perforiranih ploča ili mlaznica od keramičkih prstenova. U gornjem dijelu aparata opremljenog tacnama položen je sloj prstenova veličine 50x50x3 mm, koji je graničnik za prskanje otopina.

Brzina gasova u slobodnom delu skrubera prečnika 1700 mm i visine 5150 mm iznosi oko 0,4 m/sec. Navodnjavanje aparata za pročišćavanje rastvorima vrši se pomoću centrifugalnih pumpi kapaciteta 175--250 m3 / h.

Vakumski isparivač je vertikalni cilindrični aparat prečnika 1000-1200 mm i visine 5000-3200 mm. Mlaznica - keramički prstenovi dimenzija 50x50x5 mm, složeni u pravilne redove.

Plinski perač je vertikalni cilindrični aparat od nerđajućeg čelika prečnika 1000 mm, visine 5000 mm. Mlaznica - keramički prstenovi dimenzija 50x50x5 mm.

Mješalica-neutralizator - cilindrični aparat s mješalicom koja se okreće brzinom od 30 o/min. Pogon se vrši od elektromotora preko mjenjača (slika 6).

Š1 - armatura za ugradnju mjerača nivoa; B1 - ventilacioni otvor; E1 - elektromotor; P1 - mjenjač; VM1 - osovina mešalice; L1 - šaht

Slika 6 - Mešalica-neutralizator

Prečnik često korišćenih uređaja je 2800 mm, visina 3200 mm. Rade pod atmosferskim pritiskom, služe za neutralizaciju rastvora amonijum nitrata i kao međukontejneri za rastvore koji se šalju na isparavanje.

Površinski kondenzator je vertikalni dvosmjerni izmjenjivač topline s školjkom i cijevi (za vodu) dizajniran za kondenzaciju pare soka koja dolazi iz vakuumskog isparivača. Prečnik uređaja 1200 mm, visina 4285 mm; površina prijenosa topline 309 m2. Radi u vakuumu od približno 550-600 mm Hg. Art.; ima cijevi: prečnika 25x2 mm, dužine 3500 m, ukupan broj 1150 kom.; težina takvog kondenzatora je oko 7200 kg

U nekim slučajevima, da bi se eliminisale emisije u atmosferu pare soka koje se ispuštaju tokom isparenja iz isparivača, sifona ITN uređaja i vodenih zatvarača, ugrađuje se površinski kondenzator sledećih karakteristika: prečnik tela 800 mm, visina 4430 mm, ukupan broj cevi 483 kom., prečnika 25x2, ukupne površine 125 m2.

Vakum pumpe. Koriste se razne vrste pumpi. Pumpa tipa VVN-12 ima kapacitet od 66 m3/h, brzinu rotacije osovine od 980 o/min. Pumpa je dizajnirana za stvaranje vakuuma u postrojenju za neutralizaciju vakuuma.

Centrifugalne pumpe. Za cirkulaciju otopine amonijum nitrata u jedinici za vakuumsku neutralizaciju često se koriste pumpe marke 7KhN-12 kapaciteta 175-250 m3 / h. Instalisana snaga elektromotora je 55 kW.

4 . Proračun materijala i energije

Izračunajmo materijalnu i toplinsku ravnotežu procesa. Proračuni neutralizacije dušične kiseline plinovitim amonijakom vrše se za 1 tonu proizvoda. Početne podatke uzimam iz tabele 2, koristeći metodologiju beneficija , , .

Prihvatamo da će se proces neutralizacije odvijati pod sljedećim uslovima:

Početna temperatura, °S

gasoviti amonijak ................................................................ ...................................50

azotna kiselina ................................................................ ................................................................ ....20

Tabela 2 - Početni podaci

proračun materijala

1 Za dobijanje 1 tone salitre reakcijom:

Np+HNO3=NH4NO3 +Q J (9)

teoretski je potrebna sljedeća količina sirovine (u kg):

17 - 80 x \u003d 1000 * 17/80 \u003d 212,5

azotne kiseline

63 - 80 x \u003d 1000 * 63/80 \u003d 787,5

Gdje su 17, 63 i 80 molekulske težine amonijaka, dušične kiseline i amonijum nitrata, respektivno.

Praktična potrošnja Np i HNO3 je nešto veća od teorijske, jer je u procesu neutralizacije neizbježan gubitak reagensa sa parama soka kroz curenje komunikacija uslijed blagog raspadanja reagujućih komponenti i salitre itd. .

2. Odredite količinu amonijum nitrata u komercijalnom proizvodu: 0,98*1000=980 kg/h

980/80=12,25 kmol/h,

kao i količina vode:

1000-980=20kg/h

3. Izračunat ću potrošnju dušične kiseline (100%) da dobijem 12,25 kmol/h šalitre. Prema stehiometriji, troši istu količinu (kmol / h) kao što je nastala salitra: 12,25 kmol / h, ili 12,25 * 63 = 771, 75 kg / h

Pošto je potpuna (100%) konverzija kiseline navedena u uslovima, to će biti njena isporučena količina.

Proces uključuje razrijeđenu kiselinu - 60%:

771,75/0,6=1286,25 kg/h,

uključujući vodu:

1286,25-771,25=514,5 kg/h

4. Slično, potrošnja amonijaka (100%) za dobivanje 12,25 kmol / h, ili 12,25 * 17 = 208,25 kg / h

Što se tiče 25% amonijačne vode, to će biti 208,25 / 0,25 = 833 kg / h, uključujući vodu 833-208,25 = 624,75 kg / h.

5. Pronađite ukupnu količinu vode u neutralizatoru koji ste dobili s reagensima:

514,5+624,75=1139,25 kg/h

6. Odredimo količinu vodene pare koja nastaje tijekom isparavanja otopine šalitre (20 kg / h ostaje u komercijalnom proizvodu): 1139,25 - 20 \u003d 1119,25 kg / h.

7. Napravimo tabelu materijalnog bilansa procesa proizvodnje amonijum nitrata.

Tabela 3 - Materijalni bilans procesa neutralizacije

8. Izračunajte tehnološke pokazatelje.

Teoretski koeficijenti potrošnje:

za kiselinu - 63/80=0,78 kg/kg

za amonijak - 17/80=0,21 kg/kg

Stvarni omjeri troškova:

za kiselinu - 1286,25/1000=1,28 kg/kg

za amonijak - 833/1000=0,83 kg/kg

U procesu neutralizacije odvijala se samo jedna reakcija, konverzija sirovine je bila jednaka 1 (tj. došlo je do potpune konverzije), gubitaka nije bilo, što znači da je prinos zapravo jednak teoretskom:

Qf/Qt*100=980/980*100=100%

Proračun energije

Dolazak topline. U procesu neutralizacije, unesena toplina je zbir topline koju unose amonijak i dušična kiselina i topline oslobođene tokom neutralizacije.

1. Toplota koju unosi plinoviti amonijak je:

Q1=208,25*2,18*50=22699,25 kJ,

gdje 208,25 - potrošnja amonijaka, kg/h

2.18 - toplotni kapacitet amonijaka, kJ / (kg * ° C)

50 - temperatura amonijaka, °S

2. Toplota koju uvodi azotna kiselina:

Q2=771,75*2,76*20=42600,8 kJ,

gdje je 771,25 potrošnja dušične kiseline, kg/h

2,76 - toplinski kapacitet dušične kiseline, kJ / (kg * ° C)

20 - temperatura kiseline, °S

3. Toplota neutralizacije je unaprijed izračunata na 1 mol formiranog amonijum nitrata prema jednačini:

HNO3*3,95pO(tečnost) +Np(gas) =NH4NO3*3,95pO(tečnost)

gdje HNO3*3,95pO odgovara dušičnoj kiselini.

Toplotni efekat Q3 ove reakcije nalazi se iz sljedećih veličina:

a) toplota rastvaranja azotne kiseline u vodi:

HNO3+3,95pO=HNO3*3,95pO (10)

b) toplota stvaranja čvrstog NH4NO3 iz 100% azotne kiseline i 100% amonijaka:

HNO3 (tečnost) + Np (gas) = ​​NH4NO3 (čvrsta) (11)

c) toplota rastvaranja amonijum nitrata u vodi, uzimajući u obzir utrošak reakcione toplote za isparavanje dobijenog rastvora od 52,5% (NH4NO3 *pO) do 64% (NH4NO3 *2,5pO)

NH4NO3 +2,5pO= NH4NO3*2,5pO, (12)

gdje NH4NO3*4pO odgovara koncentraciji od 52,5% NH4NO3

Vrijednost NH4NO3*4pO se izračunava iz omjera

80*47,5/52,5*18=4pO,

gdje je 80 molarna težina NH4NO3

47,5 - Koncentracija HNO3, %

52,5 - Koncentracija NH4NO3, %

18 je molarna težina pO

Slično, izračunava se vrijednost NH4NO3 * 2,5pO, što odgovara 64% otopini NH4NO3

80*36/64*18=2,5pO

Prema reakciji (10), toplina rastvaranja q dušične kiseline u vodi iznosi 2594,08 J/mol. Za određivanje toplotnog efekta reakcije (11) potrebno je od toplote stvaranja amonijum nitrata oduzeti zbir toplota stvaranja Np (gas) i HNO3 (tečnost).

Toplota formiranja ovih jedinjenja iz jednostavne supstance na 18°C ​​i 1 atm ima sljedeće vrijednosti (u J/mol):

Np(gas):46191,36

HNO3 (tečnost): 174472.8

NH4NO3(tv):364844.8

Ukupni toplinski učinak kemijskog procesa ovisi samo o toplini stvaranja početnih interakcijskih supstanci i konačnih proizvoda. Iz ovoga slijedi da će toplinski efekat reakcije (11) biti:

q2=364844.8-(46191.36+174472.8)=144180.64 J/mol

Toplota q3 rastvaranja NH4NO3 prema reakciji (12) je 15606,32 J/mol.

Otapanje NH4NO3 u vodi odvija se uz apsorpciju topline. U tom smislu, toplina rastvaranja uzima se u energetski bilans sa predznakom minus. Koncentracija otopine NH4NO3 se odvija uz oslobađanje topline.

Dakle, toplotni efekat Q3 reakcije

HNO3 + * 3,95pO (tečnost) + Np (plin) \u003d NH4NO3 * 2,5pO (tečnost) + 1,45 pO (para)

bice:

Q3=q1+q2+q3= -25940,08+144180,64-15606,32=102633,52 J/mol

Prilikom proizvodnje 1 tone amonijum nitrata, toplota reakcije neutralizacije će biti:

102633,52*1000/80=1282919 kJ,

gdje je 80 molekulska težina NH4NO3

Iz navedenih proračuna se vidi da će ukupni uloženi toplotni unos biti: sa amonijakom 22699,25, sa azotnom kiselinom 42600,8, usled toplote neutralizacije 1282919 i ukupno 1348219,05 kJ.

Potrošnja toplote. Prilikom neutralizacije dušične kiseline amonijakom, dobivenom otopinom amonijevog nitrata iz aparata se uklanja toplina, troši se na isparavanje vode iz ove otopine i gubi se u okoliš.

Količina topline koju nosi otopina amonijum nitrata je:

Q=(980+10)*2,55 tbp,

gdje je 980 količina rastvora amonijum nitrata, kg

10 - gubitak Np i HNO3, kg

temperatura ključanja rastvora amonijum nitrata, °C

Tačka ključanja rastvora amonijum nitrata se određuje pri apsolutnom pritisku u neutralizatoru od 1,15 - 1,2 atm; ovaj pritisak odgovara temperaturi zasićene vodene pare od 103 °C. pri atmosferskom pritisku, tačka ključanja rastvora NH4NO3 je 115,2 °C. temperaturna depresija je:

T=115,2 - 100=15,2 °C

Izračunavamo tačku ključanja 64% rastvora NH4NO3

tboil = tset para +? t * z \u003d 103 + 15,2 * 1,03 \u003d 118,7 ° C,

Slični dokumenti

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


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


Namjena, uređaj i funkcionalni dijagram amonijaka rashladna jedinica. Konstrukcija u termodinamičkom dijagramu ciklusa za dati i optimalni režimi. Određivanje rashladnog kapaciteta, potrošnje energije i potrošnje električne energije.

test, dodano 25.12.2013


Suština procesa sušenja i opis njegove tehnološke sheme. Bubanj atmosferske sušare, njihova struktura i osnovni proračun. Parametri dimnih gasova koji se dovode u sušaru, automatska kontrola vlažnosti. Transport sredstva za sušenje.

seminarski rad, dodan 24.06.2012


Pregled savremenih metoda za proizvodnju azotne kiseline. Opis tehnološke šeme instalacije, dizajn glavnog uređaja i pomoćne opreme. Karakteristike sirovina i gotovih proizvoda, nusproizvoda i proizvodnog otpada.

teza, dodana 01.11.2013


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

seminarski rad, dodan 14.03.2015


Tehnološki proces, norme tehnološkog režima. Fizička i hemijska svojstva diamonijum fosfata. Tehnološki sistem. Prijem, distribucija fosforne kiseline. Prva i druga faza neutralizacije fosforne kiseline. Granulacija i sušenje proizvoda.

seminarski rad, dodan 18.12.2008


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