Ammooniumnitraat on üks peamisi lämmastikväetiste liike; sisaldab vähemalt 34,2% lämmastikku. Tooraine granuleerimiseks ammooniumnitraat on kontsentreerimata 30-40% lämmastikhapet ja gaasilist ammoniaaki.

Konditsioneeriva ainena kasutatakse mõnikord 92,5% väävelhapet, mis neutraliseeritakse ammoniaagiga koos lämmastikhappega, moodustades ammooniumsulfaadi. Valmis graanulite pihustamiseks kasutatakse pindaktiivset ainet - dispergeeriva aine "NF" 40% vesilahust.

Ammooniumnitraadi tootmise peamised etapid on: lämmastikhappe neutraliseerimine gaasilise ammoniaagiga; ammooniumnitraadi väga kontsentreeritud sulandi saamine; sulatatud granuleerimine; ammooniumnitraadi graanulite jahutamine; graanulite töötlemine pindaktiivse ainega - dispergeeriva ainega "NF"; õhu ja mahlaauru puhastamine enne atmosfääri laskmist; valmistoote pakendamine ja ladustamine.

Tootmise tehnoloogiline skeem

Ammooniumnitraat on üks levinumaid lämmastikväetisi. See saadakse lahjendatud lämmastikhappe (40–50%) neutraliseerimisel gaasilise ammoniaagiga.

Lämmastikhape vastuvõtupaagist 1 (joonis 9.8) läbib soojusvaheti 2 ja siseneb neutralisaatorisse 3. Sinna tarnitakse ka soojusvahetis 5 eelsoojendatud gaasilist ammoniaaki. Põhiline kogus ammoniaaki tuleb gaasilises olekus ammoniaagi sünteesitsehhist. Lisaks tarnitakse laost vedelat ammoniaaki, mis aurustub aparaadis 4.

Neutralisaatoris 3 toimub atmosfäärirõhul ja teatud temperatuuril neutraliseerimisprotsess

paralleelselt sellega toimub neutraliseerimissoojuse tõttu lahuse osaline aurustumine. Üks osaliselt eemaldatud nõrgalt happeline ammooniumnitraadi lahus kontsentratsiooniga 60–80% (nn nõrk leelis) siseneb paaki segistiga - doneutralisaator 6, kus see neutraliseeritakse lõpuks ammoniaagiga. Neutralisaatori ülemisest osast eemaldatakse lahuse aurustamisel tekkiv aur (mahlaaur). Kui protsessi ei teostata õigesti, võib osa ammoniaagist ja lämmastikhappest mahlaauruga neutraliseerijast eemale viia.

Nõrk leelis aurustatakse 98,5% NH4NO3-ni vaakumis kahes etapis. Algselt viiakse aurustis 8 vedelik NH4NO3 kontsentratsioonini 82% ja seejärel aurustis 12 ettemääratud kontsentratsioonini.

Nõrk leelis juhitakse aurusti alumisse ossa 8. Esimese astme aurustis kasutatakse peamiselt kütteainena mahlaauru. Lisaks tarnitakse sellele veeauru. Mahlaauru kontsentratsiooni suurenedes kogunevad aurusti küttekambrisse inertgaasid, mis halvendavad soojusülekannet. Seadme 8 normaalse töö tagamiseks puhastatakse rõngakujuline ruum inertsete gaaside eraldumisega atmosfääri.

Üks aparaadist 8 eemaldatud vedelik suunatakse kollektorisse 10. Siin lisatakse saadud soolpeetri kvaliteedi parandamiseks vedelikku dolomiidi lahust, mis vähendab soola paakumist.

Kollektorist 10 pumbatakse vedelik aurustisse 12. Separaatoris 13 eraldatakse aurustunud lahus mahlaauruks ja kontsentreeritud lahuseks - sulaks. Mahlaaur liigub baromeetrilisse kondensaatorisse 14 ja sulatis juhitakse granuleerimistorni 15. Granuleeritud ammooniumnitraat (lõppprodukt) eemaldatakse tornist läbi väljalasketoru 16 konveieri 17 abil.

Ammooniumnitraat või ammooniumnitraat, NH 4 NO 3 - kristalne aine valge värv, mis sisaldab 35% lämmastikku ammooniumi- ja nitraadivormis, on mõlemad lämmastikuvormid taimed kergesti omastatavad. Granuleeritud ammooniumnitraati kasutatakse laialdaselt enne külvi ja igat tüüpi pealisväetamiseks. Väiksemas mahus kasutatakse seda lõhkeainete tootmiseks.

Ammooniumnitraat lahustub hästi vees ja on kõrge hügroskoopsusega (võime imada õhust niiskust), mistõttu väetise graanulid levivad, kaotavad kristalse kuju, tekib väetise paakumine - puistematerjal muutub tahkeks monoliitseks massiks.

elektriskeem ammooniumnitraadi tootmine

Praktiliselt mittepaakuva ammooniumnitraadi saamiseks kasutatakse mitmeid tehnoloogilisi meetodeid. Tõhus vahend niiskuse neeldumise kiiruse vähendamine hügroskoopsete soolade poolt on nende granuleerimine. Homogeensete graanulite kogupind on väiksem kui sama koguse peene kristalse soola pind, seetõttu imavad granuleeritud väetised niiskust aeglasemalt.

Sarnase toimega lisaainetena kasutatakse ka ammooniumfosfaate, kaaliumkloriidi, magneesiumnitraati. Ammooniumnitraadi tootmisprotsess põhineb gaasilise ammoniaagi ja lämmastikhappe lahusega interaktsiooni heterogeensel reaktsioonil:

NH3 + HNO3 \u003d NH4NO3; ΔН = -144,9 kJ

Keemiline reaktsioon kulgeb suure kiirusega; tööstuslikus reaktoris on see piiratud gaasi lahustumisega vedelikus. Reagentide segamine on difusioonipeetuse vähendamiseks väga oluline.

Tehnoloogiline protsess Ammooniumnitraadi tootmine hõlmab lisaks lämmastikhappe ammoniaagiga neutraliseerimise etapile ka nitraadilahuse aurustamise, sulatise granuleerimise, graanulite jahutamise, graanulite töötlemise pindaktiivsete ainetega, pakendamise, ladustamise ja nitraadi laadimine, gaasiheitmete ja reovee puhastamine. Joonisel fig. 8.8 on kujutatud kaasaegse suure võimsusega ammooniumnitraadi AS-72 tootmise seadme skeem, mille võimsus on 1360 tonni päevas. Algne 58-60% lämmastikhape kuumutatakse kerises aparaadi ITN 3 mahlaauruga temperatuurini 70-80°C ja suunatakse neutraliseerimisele. Enne aparaate 3, fosfor- ja väävelhape sellistes kogustes, et valmistoode sisaldaks 0,3-0,5% P 2 O 5 ja 0,05-0,2% ammooniumsulfaati. Seade on varustatud kahe paralleelselt töötava ITN-seadmega. Lisaks lämmastikhappele tarnitakse neile gaasilist ammoniaaki, mis on eelkuumutatud kütteseadmes 2 koos aurukondensaadiga temperatuurini 120-130 °C. Tarnitava lämmastikhappe ja ammoniaagi kogused on reguleeritud nii, et ITN-aparaadi väljalaskeava juures on lahuses väike happe liig (2-5 g/l), mis tagab ammoniaagi täieliku imendumise.

Aparaadi alumises osas toimub neutraliseerimisreaktsioon temperatuuril 155-170°C; see annab kontsentreeritud lahuse, mis sisaldab 91–92% NH 4 NO 3 . Seadme ülemises osas pestakse ammooniumnitraadi ja lämmastikhappe aurude pritsmetest veeauru (nn mahlaauru). Osa mahlaauru soojusest kasutatakse lämmastikhappe soojendamiseks. Seejärel saadetakse mahlaaur puhastamisele ja lastakse atmosfääri.

Joonis 8.8. Ammooniumnitraadi seadme AS-72 skeem:

1 – happeküttekeha; 2 – ammoniaagi küttekeha; 3 – ITN-seadmed; 4 - järelneutralisaator; 5 – aurusti; 6 - survepaak; 7,8 - granulaatorid; 9.23 - fännid; 10 – pesupuhasti; 11 - trummel; 12.14 - konveierid; 13 - lift; 15 – keevkihtaparaat; 16 - granuleerimistorn; 17 - kogumine; 18, 20 - pumbad; 19 - paak ujumiseks; 21 - filter ujumiseks; 22 - õhukütteseade.

Ammooniumnitraadi happelahus saadetakse neutralisaatorisse 4; kuhu siseneb ammoniaak, mis on vajalik koostoimeks ülejäänud lämmastikhappega. Seejärel juhitakse lahus aurustisse 5. Saadud sulam, mis sisaldab 99,7-99,8% nitraati, temperatuuril 175 °C. sukelpump 20 juhitakse survepaaki 6 ja seejärel ristkülikukujulisse metalli granuleerimistorni 16.

Torni ülemises osas on granulaatorid 7 ja 8, mille alumine osa on varustatud õhuga, mis jahutab ülalt langevaid salpetripiiskusid. Salpeetri kukkumisel 50-55 m kõrguselt tekivad õhu liikumisel nende ümber väetisegraanulid. Torni väljalaskeava juures on pelletite temperatuur 90-110°C; kuumad graanulid jahutatakse keevkihtseadmes 15. See on ristkülikukujuline seade, millel on kolm sektsiooni ja mis on varustatud aukudega restiga. Ventilaatorid toidavad õhku resti alla; see loob nitraadigraanulite keevkihi, mis tuleb läbi konveieri granuleerimistornist. Pärast jahutamist siseneb õhk granuleerimistorni. Ammooniumnitraadi konveieri 14 graanuleid serveeritakse pindaktiivsete ainetega töötlemiseks pöörlevas trumlis. Seejärel saadetakse valmis väetis konveieri 12 abil pakendisse.

Granuleerimistornist väljuv õhk on saastunud ammooniumnitraadi osakestega ning neutralisaatorist väljuv mahlaaur ja aurustist väljuv auru-õhu segu sisaldavad reageerimata ammoniaaki ja lämmastikhapet, aga ka kaasa kantud ammooniumnitraadi osakesi.

Nende voogude puhastamiseks granuleerimistorni ülemises osas on kuus paralleelselt töötavat pesualuse tüüpi pesurit 10, mida niisutatakse 20-30% ammooniumnitraadi lahusega, mis tarnitakse pumba 18 abil kogumist 17. Osa see lahus suunatakse ITN-i neutralisaatorisse mahlaaurude pesemiseks ja segatakse seejärel soolalahusega ja kasutatakse seetõttu toodete valmistamiseks. Puhastatud õhk imetakse ventilaatori 9 abil granuleerimistornist välja ja lastakse atmosfääri.

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

postitatud http://www.allbest.ru/

• Sissejuhatus
• 1. Ammooniumnitraadi tootmine
• 2. Tooraine
• 3. Ammoniaagi süntees
• 4. Sihttoote omadused
• 5. Sihttoote tootmise põhiprotsesside füüsikaline ja keemiline põhjendamine ning tootmise keskkonnaohutus

Sissejuhatus

Kõige olulisem vaade mineraalväetised on lämmastikku sisaldavad: ammooniumnitraat, karbamiid, ammooniumsulfaat, ammoniaagi vesilahused jne. Lämmastik mängib taimede elus üliolulist rolli: see on osa klorofüllist, mis on päikeseenergia aktseptor, ja valku, mis on vajalik ammoniaagi ehitamiseks. elav rakk. Taimed saavad tarbida ainult seotud lämmastikku – nitraatide, ammooniumsoolade või amiidide kujul. Mulla mikroorganismide elutegevuse tõttu tekib õhulämmastikust suhteliselt väike kogus seotud lämmastikku. Kaasaegne intensiivpõllumajandus ei saa aga enam eksisteerida ilma õhulämmastiku tööstusliku sidumise tulemusena saadud lämmastikväetiste lisamiseta mulda.

Lämmastikväetised erinevad üksteisest lämmastikusisalduse poolest, lämmastikuühendite kujul (nitraat, ammoonium, amiid), faasilise oleku (tahke ja vedel), eristatakse ka füsioloogiliselt happelisi ja füsioloogiliselt aluselisi väetisi.

1. Ammooniumnitraadi tootmine

Ammooniumnitraat ehk ammooniumnitraat, NH 4 NO 3 - valge kristalne aine, mis sisaldab 35% lämmastikku ammooniumi ja nitraadi kujul , mõlemad lämmastikuvormid on taimede poolt kergesti omastatavad. Granuleeritud ammooniumnitraati kasutatakse laialdaselt enne külvi ja igat tüüpi pealisväetamiseks. Väiksemas mahus kasutatakse seda lõhkeainete tootmiseks.

Ammooniumnitraat lahustub hästi vees ja sellel on kõrge hügroskoopsus (võime imada õhust niiskust). See on põhjus, miks väetisegraanulid levivad, kaotavad oma kristalse vormi, toimub väetiste paaknemine - lahtine materjal muutub tahkeks monoliitseks massiks.

Ammooniumnitraati toodetakse kolme tüüpi:

A ja B - kasutatakse tööstuses; kasutatakse plahvatusohtlikes segudes (ammoniidid, ammoniaalid)

B - efektiivne ja levinum lämmastikväetis, mis sisaldab umbes 33-34% lämmastikku; on füsioloogiline happesus.

2. Tooraine

Ammooniumnitraadi tootmise lähteaineks on ammoniaak ja lämmastikhape.

Lämmastikhape . Puhas lämmastikhape HNO on värvitu vedelik tihedusega 1,51 g / cm3 temperatuuril -42 ° C, mis tahkub läbipaistvaks kristalliliseks massiks. Õhus "suitsetab" sarnaselt kontsentreeritud vesinikkloriidhappega, kuna selle aurud moodustavad "õhus oleva niiskusega" väikesed udupiiskad. Lämmastikhape ei erine tugevuselt, juba valguse mõjul laguneb see järk-järgult:

Mida kõrgem on temperatuur ja kontsentreeritum hape, seda kiirem on lagunemine. Vabanenud lämmastikdioksiid lahustub happes ja annab sellele pruuni värvi.

Lämmastikhape on üks tugevamaid happeid; lahjendatud lahustes laguneb täielikult H ja -NO ioonideks.Lämmastikhape on üks kõige olulisemad seosed lämmastik: sisse suured hulgad ah, seda kasutatakse lämmastikväetiste, lõhkeainete ja orgaaniliste värvainete tootmisel, toimib oksüdeeriva ainena paljudes keemilistes protsessides, kasutatakse väävelhappe tootmisel lämmastikmeetodil, kasutatakse tsellulooslakkide, kilede valmistamisel .

Lämmastikhappe tööstuslik tootmine . Kaasaegsed tööstuslikud meetodid lämmastikhappe tootmiseks põhinevad ammoniaagi katalüütilisel oksüdeerimisel atmosfäärihapnikuga. Ammoniaagi omaduste kirjeldamisel toodi välja, et see põleb hapnikus ning reaktsiooniproduktideks on vesi ja vaba lämmastik.Kuid katalüsaatorite juuresolekul võib ammoniaagi oksüdeerumine hapnikuga kulgeda erinevalt.Kui lasta läbi ammoniaagi segu õhuga katalüsaatori kohal, seejärel temperatuuril 750 ° C ja segu teatud koostisega toimub peaaegu täielik transformatsioon

Moodustunud läheb kergesti üle, mis koos veega õhuhapniku juuresolekul annab lämmastikhappe.

Plaatinapõhiseid sulameid kasutatakse ammoniaagi oksüdeerimisel katalüsaatoritena.

Ammoniaagi oksüdeerimisel saadud lämmastikhappe kontsentratsioon ei ületa 60%. Vajadusel keskendu

Tööstuses toodetakse lahjendatud lämmastikhapet kontsentratsiooniga 55, 47 ja 45% ning kontsentreeritud - 98 ja 97%.Kontsentreeritud hapet transporditakse alumiiniummahutites, lahjendatuna - happekindlates terasmahutites.

3. Ammoniaagi süntees

ammoniaaknitraatnitraat tooraine

Ammoniaak on erinevate lämmastikku sisaldavate ainete võtmeprodukt, mida kasutatakse tööstuses ja põllumajandus. D.N. Prjanišnikov nimetas ammoniaaki "alfaks ja oomegaks" lämmastikku sisaldavate ainete metabolismis taimedes.

Diagramm näitab ammoniaagi peamisi kasutusalasid. Ammoniaagi koostise määras kindlaks C. Berthollet 1784. aastal. Ammoniaak NH 3 on alus, mõõdukalt tugev redutseerija ja efektiivne kompleksimoodustaja vabade sideorbitaalidega katioonide suhtes.

Protsessi füüsikalised ja keemilised alused . Ammoniaagi süntees elementidest viiakse läbi vastavalt reaktsioonivõrrandile

N2 + 3H2 \u003d 2NH3; ?H<0

Reaktsioon on pöörduv, eksotermiline, mida iseloomustab suur negatiivne entalpiaefekt (?H = -91,96 kJ/mol) ja muutub kõrgetel temperatuuridel veelgi eksotermilisemaks (AH = -112,86 kJ/mol). Le Chatelier’ põhimõtte kohaselt nihkub tasakaal kuumutamisel vasakule, ammoniaagi saagise vähenemise suunas. Entroopia muutus on sel juhul samuti negatiivne ega soosi reaktsiooni. Negatiivse väärtuse S korral vähendab temperatuuri tõus reaktsiooni toimumise tõenäosust,

Ammoniaagi sünteesi reaktsioon kulgeb mahu vähenemisega. Reaktsioonivõrrandi kohaselt moodustab 4 mol algsetest gaasilistest reaktiividest 2 mol gaasilist produkti. Le Chatelier’ põhimõttest lähtudes võib järeldada, et tasakaalutingimustes on ammoniaagi sisaldus segus kõrgel rõhul suurem kui madalal rõhul.

4. Sihttoote omadused

Füüsikalis-keemilised omadused . Ammooniumnitraat (ammooniumnitraat) NH4NO3 molekulmass on 80,043; puhas toode - värvitu kristalne aine, mis sisaldab 60% hapnikku, 5% vesinikku ja 35% lämmastikku (17,5% ammoniaagi ja nitraadi kujul). Tehniline toode sisaldab vähemalt 34,0% lämmastikku.

Ammooniumnitraadi põhilised füüsikalised ja keemilised omaduseds:

Ammooniumnitraat on sõltuvalt temperatuurist viies kristallilises modifikatsioonis, mis on atmosfäärirõhul termodünaamiliselt stabiilsed (tabel). Iga modifikatsioon eksisteerib ainult teatud temperatuurivahemikus ning üleminekuga (polümorfse) ühelt modifikatsioonilt teisele kaasnevad muutused kristallstruktuuris, soojuse eraldumine (või neeldumine), aga ka erimahu, soojusmahtuvuse järsk muutus. , entroopia jne Polümorfsed üleminekud on pöörduvad – enantiotroopsed.

Tabel. Ammooniumnitraadi kristallmodifikatsioonid

NH 4 NO 3 -H 2 O süsteem (joonis 11-2) kuulub lihtsa eutektikaga süsteemidesse. Eutektiline punkt vastab kontsentratsioonile 42,4% MH 4 MO 3 ja temperatuurile -16,9 °C. Diagrammi vasakpoolne haru, vee likviduse joon, vastab jää vabanemise tingimustele süsteemis HH 4 MO 3 -H 2 O Likviidsuse kõvera parem haru on MH 4 MO 3 lahustuvuskõver. vees. Sellel kõveral on kolm murdepunkti, mis vastavad modifikatsiooniüleminekute temperatuuridele NH 4 NO 3 1=11 (125,8 °C), II=III (84,2 °C) ja 111 = IV (32,2 °C). Sulamistemperatuur (kristallisatsioon) veevaba ammooniumnitraadi temperatuur on 169,6 ° C. See väheneb soola niiskusesisalduse suurenemisega.

NH 4 NO 3 (Tcryst, "C) kristallisatsioonitemperatuuri sõltuvus niiskusesisaldusest (X,%) kuni 1,5% kirjeldab võrrand:

t rist = 169,6–13, 2x (11.6)

Ammooniumnitraadi kristalliseerumistemperatuuri sõltuvus ammooniumsulfaadi lisamisega niiskusesisaldusest (X,%) kuni 1,5% ja ammooniumsulfaati (U, %) kuni 3,0% väljendatakse võrrandiga:

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

Ammooniumnitraat lahustub vees soojust neeldudes. Allpool on toodud erineva kontsentratsiooniga ammooniumnitraadi lahustumissoojuse (Qsolv) väärtused vees temperatuuril 25 °C:

C (NH4NO3) % massid 59,69 47.05 38,84 30,76 22,85 15,09 2,17
Q lahus kJ / kg. -202,8 -225,82 -240,45 -256,13 -271,29 -287,49 -320,95

Ammooniumnitraat lahustub hästi vees, etüül- ja metüülalkoholides, püridiinis, atsetoonis, vedelas ammoniaagis.

Riis. 11-2. Süsteemi oleku diagrammNH4 N03 - H20

termiline lagunemine . Ammooniumnitraat on oksüdeeriv aine, mis on võimeline soodustama põlemist. Kui seda kuumutatakse kinnises ruumis, kui termilise lagunemise saadusi ei saa vabalt eemaldada, võib nitraat teatud tingimustel plahvatada (detoneerida). Samuti võib see plahvatada tugeva löögi mõjul, näiteks kui see on põhjustatud lõhkeainest.

Algsel temperatuuril 110 °C kuumutamisel toimub järk-järgult nitraadi endotermiline dissotsiatsioon ammoniaagiks ja lämmastikhappeks:

NH 4 NO 3 > NH 3 + HNO 3 - 174,4 kJ / mol. (11,9)

165°C juures ei ületa kaalulangus 6% päevas. Dissotsiatsiooni kiirus ei sõltu mitte ainult temperatuurist, vaid ka soola pinna ja mahu suhtest, lisandite sisaldusest jne.

Ammoniaak lahustub sulatis vähem kui lämmastikhape, seega eemaldatakse see kiiremini; lämmastikhappe kontsentratsioon tõuseb temperatuuriga määratud tasakaaluväärtuseni. Lämmastikhappe olemasolu sulatis määrab termilise lagunemise autokatalüütilise iseloomu.

Temperatuurivahemikus 200–270 ° C toimub peamiselt nõrgalt eksotermiline reaktsioon nitraadi lagunemisel dilämmastikoksiidiks ja veeks:

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

Lämmastikdioksiid, mis tekib ammooniumnitraadi dissotsiatsiooni produkt lämmastikhappe termilisel lagunemisel, avaldab märgatavat mõju termilise lagunemise kiirusele.

Kui lämmastikdioksiid reageerib nitraadiga, moodustub lämmastikhape, vesi ja lämmastik:

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

Selle reaktsiooni termiline efekt on rohkem kui 6 korda suurem kui soolapeetri lagunemisreaktsioonil N 2 O ja H 2 O. Ammooniumnitraat võib viia selle kiire lagunemiseni.

Salpetri kuumutamisel suletud süsteemis temperatuuril 210-220 ° C koguneb ammoniaak, lämmastikhappe kontsentratsioon väheneb, mistõttu lagunemisreaktsioon on tugevalt pärsitud. Termilise lagunemise protsess praktiliselt peatub, hoolimata asjaolust, et suurem osa soolast on pole veel lagunenud. Kõrgematel temperatuuridel oksüdeerub ammoniaak kiiremini, lämmastikhape koguneb süsteemi ja reaktsioon kulgeb olulise isekiirendusega, mis võib viia plahvatuseni.

Lisand sellele ainete ammooniumnitraat, mis võivad ammoniaagi vabanemisel laguneda (näiteks uurea ja atseetamiid), pärsib termilist lagunemist. Hõbeda või talliumi katioonidega soolad suurendavad oluliselt reaktsioonikiirust, kuna sulatis tekivad kompleksid nitraadiioonidega. Klooriioonidel on termilise lagunemise protsessile tugev katalüütiline toime. Kloriidi ja ammooniumnitraati sisaldava segu kuumutamisel temperatuurini 220-230 °C algab väga kiire lagunemine suure gaasikoguse vabanemisega. Reaktsioonisoojuse tõttu tõuseb segu temperatuur oluliselt ja lagunemine lõpeb lühikese aja jooksul.

Kui kloriidi sisaldavat segu hoitakse temperatuuril 150–200 ° C, siis esimesel ajaperioodil, mida nimetatakse induktsiooniperioodiks, toimub lagunemine kiirusega, mis vastab salpeetri lagunemisele antud temperatuuril. Sel perioodil toimuvad lisaks lagunemisele ka muud protsessid, mille tagajärjeks on eelkõige segu happesisalduse suurenemine ja vähese kloori eraldumine. Pärast induktsiooniperioodi toimub lagunemine suure kiirusega ja sellega kaasneb tugev soojuse eraldumine ja suure hulga mürgiste gaaside moodustumine. Kell suurepärane sisu kogu ammooniumnitraadi massi kloriidi lagunemine lõpeb kiiresti. Seda silmas pidades on kloriidide sisaldus tootes rangelt piiratud.

Ammooniumnitraadi tootmisel kasutatavate mehhanismide töötamisel tuleks kasutada määrdeaineid, mis ei puutu tootega kokku ega vähenda termilise lagunemise algtemperatuuri. Sel eesmärgil võib kasutada näiteks VNIINP-282 määret (GOST 24926-81).

Lahtiselt ladustamiseks või kottidesse pakendamiseks saadetud toote temperatuur ei tohi ületada 55 °C. Konteinerina kasutatakse polüetüleenist või jõupaberist kotte. Temperatuurid, mille juures algavad polüetüleeni ja jõupaberi aktiivsed ammooniumnitraadiga oksüdatsiooni protsessid, on vastavalt 270–280 ja 220–230 °C. Tühjad polüetüleenist ja jõupaberist kotid tuleb puhastada tootejääkidest ja kui need ei ole kasutuskõlblikud, tuleb need põletada.

Plahvatusenergia poolest on ammooniumnitraat kolm korda nõrgem kui enamik lõhkeaineid. Granuleeritud toode võib põhimõtteliselt plahvatada, kuid detonaatorikapsli initsieerimine on võimatu, selleks on vaja võimsate lõhkeainete suuri laenguid.

Salpeetri plahvatuslik lagunemine toimub vastavalt võrrandile:

NH4NO3 > N2 + 0,5O2 + 2H2O + 118 kJ / mol. (11.12)

Võrrandi (11.12) järgi pidi plahvatuse soojus olema 1,48 MJ/kg. Kuid kõrvalreaktsioonide tõttu, millest üks on endotermiline (11,9), on tegelik plahvatussoojus 0,96 MJ/kg, mis on väike võrreldes RDX plahvatuse kuumusega (5,45 MJ). Kuid sellise suure koguse toote nagu ammooniumnitraat puhul on ohutuse tagamiseks oluline selle plahvatusohtlike omaduste (ehkki nõrkade) arvessevõtmine.

Tarbijate nõuded tööstuses toodetud ammooniumnitraadi kvaliteedile kajastuvad standardis GOST 2-85, mille kohaselt toodetakse kahe klassi kaubanduslikku toodet.

Graanulite tugevus määratakse vastavalt standardile GOST-21560.2-82, kasutades seadmeid IPG-1, MIP-10-1 või OSPG-1M.

Kottidesse pakitud granuleeritud ammooniumnitraadi rabedus määratakse vastavalt standardile GOST-21560.5-82.

GOST 14702-79-" veekindel"

5. Sihttoote tootmise põhiprotsesside füüsikaline ja keemiline põhjendamine ning tootmise keskkonnaohutus

Praktiliselt mittepaakuva ammooniumnitraadi saamiseks kasutatakse mitmeid tehnoloogilisi meetodeid. Tõhus vahend niiskuse neeldumise kiiruse vähendamiseks hügroskoopsete soolade poolt on nende granuleerimine. Homogeensete graanulite kogupind on väiksem kui sama koguse peenkristallilise soola pind, seega imavad granuleeritud väetised õhust niiskust aeglasemalt. Mõnikord legeeritakse ammooniumnitraati vähem hügroskoopsete sooladega, näiteks ammooniumsulfaadiga.

Sarnase toimega lisaainetena kasutatakse ka ammooniumfosfaate, kaaliumkloriidi, magneesiumnitraati. Ammooniumnitraadi tootmisprotsess põhineb gaasilise ammoniaagi ja lämmastikhappe lahusega interaktsiooni heterogeensel reaktsioonil:

NH3 + HNO3 \u003d NH4NO3

?H = -144,9 kJ (VIII)

Keemiline reaktsioon kulgeb suure kiirusega; tööstuslikus reaktoris piirab seda gaasi lahustumine vedelikus Difusioonitakistuse vähendamisel on suur tähtsus reaktiivide segamisel.

Intensiivsed tingimused protsessi läbiviimiseks saab suures osas tagada aparaadi konstruktsiooni väljatöötamisega. Reaktsioon (VIII) viiakse läbi pidevalt töötavas ITN-seadmes (kasutades neutraliseerimissoojust). Reaktor on vertikaalne silindriline seade, mis koosneb reaktsiooni- ja eraldustsoonidest. Reaktsioonitsoonis on klaas /, mille alumises osas on augud lahuse ringluseks. Klaasi sees olevatest aukudest veidi kõrgemale asetatakse mullitaja. 2 gaasilise ammoniaagi varustamiseks, selle kohal - mullitaja 3 lämmastikhappe tarnimiseks. Reaktsiooniauru-vedeliku segu väljub reaktsioonikeeduklaasi ülaosast; osa lahusest eemaldatakse ITN-aparaadist ja siseneb järelneutralisaatorisse ning ülejäänu (ringluses) läheb uuesti alla. Auru-vedeliku segust eralduv mahlaaur pestakse korgiga taldrikutel 6 ammooniumnitraadi lahuse ja lämmastikhappe aurude pritsmete eest 20% nitraadilahusega ja seejärel mahlaauru kondensaadiga.

Reaktsioonisoojust (VIII) kasutatakse vee osaliseks aurustamiseks reaktsioonisegu(sellest ka aparaadi nimi – ITN). Temperatuuri erinevus sisse erinevad osad seade põhjustab reaktsioonisegu intensiivsema ringluse.

Ammooniumnitraadi valmistamise tehnoloogiline protsess hõlmab lisaks lämmastikhappe ammoniaagiga neutraliseerimise etapile ka nitraadilahuse aurustamise etappe, sulatise granuleerimist, graanulite jahutamist, graanulite töötlemist pindaktiivsete ainetega, nitraadi pakendamine, ladustamine ja laadimine, gaasiheitmete ja reovee puhastamine.

Joonisel fig. toodud skeem kaasaegsest suure võimsusega ammooniumnitraadi AS-72 tootmiseks võimsusega 1360 tonni päevas. Esialgne 58-60% lämmastikhapet kuumutatakse kerises / kuni 70-80 ITN aparaadi mahlaauruga 3 ja saadeti neutraliseerimisele. Masinate ees 3 lämmastikhappele lisatakse fosfor- ja väävelhapet sellises koguses, et valmistoode sisaldaks 0,3-0,5% P 2 O 5 ja 0,05-0,2% ammooniumsulfaati.

Seade on varustatud kahe paralleelselt töötava ITN-seadmega. Lisaks lämmastikhappele tarnitakse neid kütteseadmes eelsoojendatud gaasilise ammoniaagiga. 2 aurukondensaat kuni 120-130 °С. Tarnitava lämmastikhappe ja ammoniaagi kogus on reguleeritud selliselt, et ITN-aparaadi väljalaskeava juures on lahuses väike happe liig (2-5 g/l), mis tagab ammoniaagi täieliku imendumise.

Lämmastikhapet (58-60%) kuumutatakse aparaadis 2 ITN-aparaadi mahlaauruga kuni 80-90 °С 8. Küttekehas gaasiline ammoniaak 1 kuumutatakse aurukondensaadiga temperatuurini 120-160°C. Lämmastikhape ja gaasiline ammoniaak sisenevad automaatselt juhitavas vahekorras kahe paralleelselt töötava ITN 5 aparaadi reaktsiooniosadesse. ITN-seadmetest 155-170 ° C juures väljuvas 89–92% NH 4 NO 3 lahuses on lämmastikhappe liig vahemikus 2–5 g / l, mis tagab ammoniaagi täieliku imendumise.

Seadme ülemises osas pestakse reaktsiooniosast väljuv mahlaaur ammooniumnitraadi pritsmetest; HNO 3 ja NH 3 aurud 20% ammooniumnitraadi lahusega pesupuhastist 18 ja mahlaauru kondensaat lämmastikhappesoojendist 2, mida serveeritakse aparaadi ülemise osa korgiplaatidel. Osa mahlaaurust kasutatakse lämmastikhappe soojendamiseks küttekehas 2 ja suurem osa sellest suunatakse pesupuhastisse. 18, kus see segatakse granuleerimistorni õhuga, aurustist tuleva auru-õhu seguga 6 ja pestakse pesuri pesuplaatidel. Pestud auru-õhu segu eraldub ventilaatori abil atmosfääri 19.

Lahendus ITN-seadmetest 8 läbib järjest järelneutralisaatorit 4 ja juhtimismuundur 5. Neutralisaatori juurde 4 doseerida väävel- ja fosforhappeid koguses, mis tagab valmistootes 0,05-0,2% ammooniumsulfaadi ja 0,3-0,5% P20 sisalduse. Kolbpumpade hapete doseerimist reguleeritakse sõltuvalt seadme koormusest.

Pärast üleliigse NMO3 neutraliseerimist ammooniumnitraadi lahuses ITN-seadmest ja väävel- ja fosforhappe lisamist järelneutralisaatorisse 4 läbib lahus kontroll-järelneutralisaatori 5 (kus ammoniaak tarnitakse automaatselt ainult happe läbimurdmisel järelneutralisaatorist 4) ja siseneb aurustisse 6. Erinevalt AC-67 seadmest on aurusti ülemine osa 6 varustatud kahe sõela pesuplaadiga, mis on varustatud aurukondensaadiga, pestes auru-õhu segu aurustist ammooniumnitraadist

Aurustist väljuv sool 6, pärast vesitihendi läbimist 9 ja filtreerida 10, siseneb paaki 11, kust selle sukelpump 12 läbi löögivastase otsikuga torujuhtme juhitakse survepaaki 15, ja seejärel granulaatoritesse 16 või 17. Sulapumpamisseadme ohutuse tagab sulatise temperatuuri automaatse hoidmise süsteem selle aurustamise ajal aurustis (mitte kõrgem kui 190 °C), sulatuskeskkonna juhtimist ja reguleerimist pärast järelneutralisaatorit. 9 (vahemikus 0,1-0,5 g/l NH 3), sulandi temperatuuri reguleerimine paagis 11, pumba korpus 12 ja survetorustik. Kui protsessi regulatiivsed parameetrid lähevad kõrvale, peatub sulatise pumpamine automaatselt ja sulatis paakides 11 ja aurusti 6 kui temperatuur tõuseb, lahjendage see kondensaadiga.

Granuleerimist pakuvad kahte tüüpi granulaatorid: vibroakustilised 16 ja monodispersne 17. Vibroakustilised granulaatorid, mida kasutatakse suure võimsusega seadmetel, osutusid töökindlamaks ja mugavamaks.

Sulatus granuleeritakse ristkülikukujulises metalltornis 20 mõõtmetega 8x11 m. Graanulite lennukõrgus 55 m tagab 2-3 mm läbimõõduga graanulite kristalliseerumise ja jahutamise temperatuurini 90-120 ° C vastuõhuvooluga suvel kuni 500 tuhat m/h ja talvel (madalatel temperatuuridel) kuni 300 - 400 tuh m/h. Torni alumises osas on vastuvõtukoonused, millest graanulid lintkonveieriga edasi toimetatakse 21 saadetakse CS jahutusseadmesse 22.

Jahutusaparaat 22 jagatud kolmeks osaks autonoomse õhuvarustusega keevkihtresti iga sektsiooni all. Selle peaosas on sisseehitatud ekraan, millelt sõelutakse välja granulaatori töö rikkumise tagajärjel tekkinud soolatükid. Tükid saadetakse lahustamiseks. Ventilaatorite poolt tarnitud õhk jahedamatesse sektsioonidesse 23, aparaadis kuumutatud 24 ITN-aparaadi mahlaauru kuumuse tõttu. Kuumutamine toimub õhuniiskusel üle 60% ja sisse talvine aeg et vältida graanulite järsku jahtumist. Ammooniumnitraadi graanulid läbivad järjestikku ühte, kahte või kolme jahutusseadme sektsiooni, olenevalt seadme koormusest ja atmosfääriõhu temperatuurist. Soovitatav temperatuur granuleeritud toote jahutamiseks talvel on alla 27 °C, suvel kuni 40-50 °C. Töötades üksusi lõunapoolsetes piirkondades, kus õhutemperatuur ületab märkimisväärne arv päevi 30 ° C, töötab jahutusseadme kolmas sektsioon eeljahutatud õhuga (aurutava ammoniaagi soojusvahetis). Igasse sektsiooni tarnitava õhu hulk on 75-80 tuh m3/h. Ventilaatorite rõhk on 3,6 kPa. Aparaadi sektsioonidest väljatõmbeõhk temperatuuril 45-60°C, mis sisaldab kuni 0,52 g/m 3 ammooniumnitraaditolmu, suunatakse granuleerimistorni, kus see segatakse atmosfääriõhk ja siseneb pesupuhastisse 18.

Jahutatud toode saadetakse lattu või pindaktiivsete ainete töötlemiseks (dispergeeriv NF) ja seejärel lahtiselt saatmiseks või kottidesse pakkimiseks. Töötlemine NF dispergeeriva ainega toimub õõnesaparaadis 27 tsentraalselt paikneva düüsiga, mis pihustab rõngakujulist vertikaalset graanulite voolu, või pöörlevas trumlis. Granuleeritud toote töötlemise kvaliteet kõigis kasutatud seadmetes vastab GOST 2-85 nõuetele.

Granuleeritud ammooniumnitraati hoitakse laos kuni 11 m kõrgustes hunnikutes Enne tarbijale saatmist serveeritakse laost saadud nitraati sõelumiseks. Mittestandardne toode lahustatakse, lahus tagastatakse parki. Standardtoode töödeldakse NF dispergeeriva ainega ja saadetakse tarbijatele.

Mahutid väävel- ja fosforhappe ja pumba varustus nende doseerimiseks, mis on paigutatud sõltumatusse plokki. Keskjuhtimispunkt, elektrialajaam, laboratoorium, teenindus- ja mugavusruumid asuvad eraldi hoones.

Majutatud saidil Allbest.ru

...

Sarnased dokumendid

Ammooniumnitraadi füüsikalised ja keemilised omadused. Ammoniaagist ja lämmastikhappest ammooniumnitraadi tootmise põhietapid. Neutraliseerimistehased, mis töötavad atmosfäärirõhul ja töötavad vaakumis. Jäätmete kasutamine ja kõrvaldamine.

kursusetöö, lisatud 31.03.2014


Toodete, toorainete ja tootmiseks kasutatavate materjalide omadused. Ammooniumnitraadi saamise tehnoloogiline protsess. Lämmastikhappe neutraliseerimine gaasilise ammoniaagiga ja aurustamine kõrgelt kontsentreeritud sulamiseni.

kursusetöö, lisatud 19.01.2016


Granuleeritud ammooniumnitraadi tootmise automatiseerimine. Rõhu stabiliseerimisahelad mahlaauru toitetorustikus ja aurukondensaadi temperatuuri juhtimine baromeetrilisest kondensaatorist. Rõhu juhtimine vaakumpumba väljalasketorustikus.

kursusetöö, lisatud 01.09.2014


Ammooniumnitraat kui tavaline ja odav lämmastikväetis. Selle tootmise olemasolevate tehnoloogiliste skeemide ülevaade. Ammooniumnitraadi tootmise moderniseerimine kompleksse lämmastik-fosfaatväetise tootmisega ettevõttes OAO Cherepovetsky Azot.

lõputöö, lisatud 22.02.2012


Lähteaine omadused, abimaterjalid lämmastikhappe tootmiseks. Vastuvõetud tootmisskeemi valik ja põhjendus. Kirjeldus tehnoloogiline skeem. Protsesside materjalibilansside arvutused. Tehnoloogilise protsessi automatiseerimine.

lõputöö, lisatud 24.10.2011


Tööstuslikud meetodid lahjendatud lämmastikhappe saamiseks. Ammoniaagi oksüdatsiooni katalüsaatorid. Ühend gaasisegu. Optimaalne ammoniaagisisaldus ammoniaagi-õhu segus. Lämmastikhappesüsteemide tüübid. Reaktori materjali- ja soojusbilansi arvutamine.

kursusetöö, lisatud 14.03.2015


Ülevaade kaasaegsed meetodid lämmastikhappe tootmine. Paigalduse tehnoloogilise skeemi kirjeldus, põhiaparaadi ja abiseadmete konstruktsioon. Lähteaine omadused ja valmistooted, kõrvalsaadused ja jäätmed.

lõputöö, lisatud 11.01.2013


Ammoniaagi sünteesi katalüsaatorite tootmine ja rakendamine. Oksiidkatalüsaatori struktuur, selle redutseerimise tingimuste mõju aktiivsusele. Taastumise mehhanism ja kineetika. Termogravimeetriline seade ammoniaagi sünteesi katalüsaatorite regenereerimiseks.

lõputöö, lisatud 16.05.2011


Puistematerjalide, niisutatud pulbrite ja pastade granuleerimiseks ja segamiseks mõeldud granulaatorite kirjeldused. Ammooniumnitraadil ja karbamiidil põhinevate kompleksväetiste tootmine. Osakeste vaheliste sidemete tugevdamine kuivatamise, jahutamise ja polümerisatsiooni teel.

kursusetöö, lisatud 11.03.2015


Ammoniaagi tootmise etapi tehnoloogia ja keemilised reaktsioonid. Lähteaine, sünteesiprodukt. Süsinikdioksiidist muundatud gaasi puhastamise tehnoloogia analüüs, olemasolevad probleemid ja meetodite väljatöötamine tuvastatud tootmisprobleemide lahendamiseks.

Ammooniumnitraat saadakse lämmastikhappe neutraliseerimisel gaasilise ammoniaagiga vastavalt reaktsioonile:

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

See peaaegu pöördumatu reaktsioon kulgeb suure kiirusega ja märkimisväärse koguse soojuse vabanemisega. Tavaliselt viiakse see läbi atmosfäärirõhul; mõnes riigis töötavad neutraliseerimisjaamad rõhul 0,34 MPa. Ammooniumnitraadi tootmisel kasutatakse lahjendatud 47-60% lämmastikhapet.

Neutraliseerimisreaktsiooni soojust kasutatakse vee aurustamiseks ja lahuse kontsentreerimiseks.

Tööstuslik tootmine hõlmab järgmisi etappe: lämmastikhappe neutraliseerimine gaasilise ammoniaagiga ITN-aparaadis (neutraliseerimissoojuse kasutamine); soolalahuse aurustamine, soolasulami granuleerimine, graanulite jahutamine, pindaktiivse aine graanulite töötlemine, salpeetri pakendamine, ladustamine ja laadimine, gaasiheitmed ja reovee puhastamine. Lisandid lisatakse lämmastikhappe neutraliseerimisel.

Joonisel 1 on kujutatud 1360 t/ööpäevas tootlikkusega kaasaegse suuretonnaažilise AS-72 agregaadi skeem.

Riis. 1.

1 - happekütteseade; 2 - ammoniaagi kütteseade; 3 - ITN-seadmed; 4 - neutraliseerija; 5 - aurusti; 6 - survepaak; 7, 8 - granulaatorid; 9, 23-ventilaatorid; 10 - pesupuhasti; 11 - trummel; 12.14 - konveierid; 13 - lift; 15-keevkihiga seadmed; 16 - granuleerimistorn; 17 - kogumine; 18, 20 - pumbad; 19 - paak ujumiseks; 21-filter ujumiseks; 22 - õhukütteseade

Sissetulev 58-60% lämmastikhape kuumutatakse kerises 1 temperatuurini 70-80 o C aparaadi ITN 3 mahlaauruga ja suunatakse neutraliseerimisele. Enne seadet 3 lisatakse lämmastikhappele termilist fosfor- ja väävelhapet koguses 0,3–0,5% P 2 O 5 ja 0,05–0,2% ammooniumsulfaati, võttes arvesse valmistoote.

Väävel- ja fosforhapet tarnivad kolbpumbad, mille jõudlust on lihtne ja täpselt reguleerida. Seade on varustatud kahe paralleelselt töötava neutraliseerimisseadmega. Siia tarnitakse ka gaasilist ammoniaaki, mida kuumutatakse küttekehas 2 aurukondensaadiga temperatuurini 120–130 ° C. Lämmastikhappe ja ammoniaagi kogust reguleeritakse nii, et lahuses oleks ITN-seadme väljalaskeava juures kerge lämmastikhappe liig. , tagades ammoniaagi täieliku imendumise.

Aparaadi alumises osas toimub hapete neutraliseerimine temperatuuril 155-170°C, et saada lahus, mis sisaldab 91-92% NH 4 NO 3. Seadme ülemises osas pestakse veeauru (nn mahlaauru) ammooniumnitraadi ja HN0 3 auru pritsmetest. Osa mahlaauru soojusest kasutatakse lämmastikhappe soojendamiseks. Järgmisena suunatakse mahlaaur pesupuhastitesse puhastamiseks ja seejärel paisatakse atmosfääri.

Ammooniumnitraadi happelahus suunatakse neutralisaatorisse 4, kuhu tarnitakse lahuse neutraliseerimiseks vajalikus koguses ammoniaaki. Seejärel juhitakse lahus douparil asuvasse aurustisse 5, mis juhitakse veeauruga rõhul 1,4 MPa ja õhuga, mis on kuumutatud umbes 180 °C-ni. Saadud sulam, mis sisaldab 99,8–99,7% soolpeetrit, läbib 175 ° C juures filtri 21 ja juhitakse tsentrifugaal-sukelpumbaga 20 survepaaki 5 ja seejärel ristkülikukujulisse metallist granuleerimistorni 16 pikkusega 11 m. , laius 8 m ja tipu kõrgus koonuseni 52,8 m.

Torni ülemises osas on granulaatorid 7 ja 8; Torni alumisse ossa juhitakse õhku, jahutavad soolapiisad, mis muutuvad graanuliteks. Salpeetri osakeste kukkumiskõrgus on 50–55 m. Granulaatorite konstruktsioon tagab ühtlase granulomeetrilise koostisega graanulite valmistamise minimaalse väikeste graanulite sisaldusega, mis vähendab tolmu kaasahaaramist tornist õhuga. Graanulite temperatuur torni väljalaskeava juures on 90--110°C, seega suunatakse need jahutamiseks keevkihtseadmesse 15. Keevkihtaparaat on ristkülikukujuline kolmeosaline aparaat, mis on varustatud aukudega restiga. . Õhk juhitakse resti alla ventilaatorite abil, tekitades nii 100--150 mm kõrguste soolapeetri graanulite keevkihi, mis tuleb läbi konveieri granuleerimistornist. Graanulid jahutatakse intensiivselt temperatuurini 40 °C (kuid mitte üle 50 °C), mis vastab modifikatsiooni IV olemasolu tingimustele. Kui jahutusõhu temperatuur on alla 15°C, siis enne keevkihtseadmesse sisenemist soojendatakse õhk soojusvahetis temperatuurini 20°C. Külmal ajal võib töös olla 1-2 sektsiooni.

Õhk seadmest 15 siseneb granuleerimistorni graanulite moodustamiseks ja nende jahutamiseks.

Keevkihtseadmest pärinevad ammooniumnitraadi graanulid juhitakse konveieri 14 kaudu pindaktiivse ainega töötlemiseks pöörlevasse trumlisse 11. Siin pihustatakse graanuleid NF dispergeeriva aine pihustatud 40% vesilahusega. Pärast seda läbib salpeeter läbi elektromagnetseparaatori, et eraldada kogemata kinni jäänud metallesemed ja saadetakse punkrisse ning seejärel kaalumiseks ja paber- või kilekottidesse pakkimiseks. Kotid transporditakse konveieriga vagunitesse või lattu laadimiseks.

Granuleerimistorni ülemisest osast väljuv õhk on saastunud ammooniumnitraadi osakestega ning neutralisaatorist väljuv mahlaaur ja aurustist väljuv auru-õhu segu sisaldavad reageerimata ammoniaaki ja lämmastikhapet ning kaasahaaratud ammooniumnitraadi osakesi. Granuleerimistorni ülemises osas on puhastamiseks paigaldatud kuus paralleelselt töötavat pesuplaat-tüüpi pesurit 10, mis on niisutatud 20-30% ammooniumnitraadi lahusega, mida toidab pump 18 mahutist. Osa sellest lahusest suunatakse ITN-i neutralisaatorisse mahlaauru pesemiseks ja segatakse seejärel ammooniumnitraadi lahusega ja läheb seetõttu toodete tootmiseks.

Osa lahusest (20-30%) eemaldatakse pidevalt tsüklist, mistõttu tsükkel tühjendatakse ja täiendatakse vee lisamisega. Iga pesuri väljalaskeavasse on paigaldatud ventilaator 9 võimsusega 100 000 m 3 / h, mis imeb granuleerimistornist õhku ja vabastab selle atmosfääri.

Ammooniumnitraadi tootmine

Ammooniumnitraat on ballastivaba väetis, mis sisaldab 35% lämmastikku ammoniaagi ja nitraadi kujul, seega võib seda kasutada igal pinnasel ja mis tahes põllukultuuril. Sellel väetisel on aga ladustamiseks ja kasutamiseks ebasoodsad füüsikalised omadused. Ammooniumnitraadi kristallid ja graanulid levivad õhus või lagunevad suurteks agregaatideks nende hügroskoopsuse ja hea vees lahustuvuse tõttu. Lisaks võivad ammooniumnitraadi säilitamise ajal õhu temperatuuri ja niiskuse muutumisel tekkida polümorfsed muutused. Polümorfsete transformatsioonide mahasurumiseks ja ammooniumnitraadi graanulite tugevuse suurendamiseks kasutatakse lisandeid, mida lisatakse selle valmistamisel - ammooniumfosfaate ja sulfaate, boorhape, magneesiumnitraat jne. Ammooniumnitraadi plahvatusohtlikkus muudab selle tootmise, ladustamise ja transportimise keeruliseks.

Ammooniumnitraati toodetakse sünteetilist ammoniaaki ja lämmastikhapet tootvates tehastes. Tootmisprotsess koosneb nõrga lämmastikhappe neutraliseerimisest gaasilise ammoniaagiga, saadud lahuse aurustamisest ja ammooniumnitraadi granuleerimisest. Neutraliseerimise etapp põhineb reaktsioonil

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

See kemisorptsiooniprotsess, mille käigus gaasi neeldumisega vedeliku poolt kaasneb kiire keemiline reaktsioon, toimub difusioonipiirkonnas ja on väga eksotermiline. Neutraliseerimissoojust kasutatakse ratsionaalselt vee aurustamiseks ammooniumnitraadi lahustest. Kõrge kontsentratsiooniga lämmastikhapet kasutades ja algreaktiive kuumutades on võimalik saada otse ammooniumnitraadi sulamit (kontsentratsiooniga üle 95-96% NH 4 NO 3) ilma aurustamist kasutamata.

Kõige tavalisemad skeemid ammooniumnitraadi lahuse mittetäieliku aurustumisega neutraliseerimissoojuse tõttu (joonis 2).

Suurem osa veest aurustatakse keemilises reaktoris-neutralisaatoris ITN (kasutades neutraliseerimissoojust). See reaktor on roostevabast terasest silindriline anum, mille sees on teine ​​silinder, kuhu sisestatakse otse ammoniaak ja lämmastikhape. Sisemine silinder toimib reaktori neutraliseerimisosana (tsoon keemiline reaktsioon) ning rõngakujuline ruum sisesilindri ja reaktorianuma vahel on aurustusosa. Saadud ammooniumnitraadi lahus juhitakse sisemisest silindrist reaktori aurustusossa, kus toimub vee aurustumine neutraliseerimis- ja aurustustsooni vahelise soojusvahetuse tõttu läbi sisemise silindri seina. Saadud mahlaaur eemaldatakse HP neutraliseerijast ja seejärel kasutatakse seda kuumutusainena.

Sulfaat-fosfaatlisand doseeritakse lämmastikhappesse kontsentreeritud väävel- ja fosforhapete kujul, mis neutraliseeritakse koos lämmastikammooniumiga ITN neutralisaatoris. Algse lämmastikhappe neutraliseerimisel sisaldab 58% ammooniumnitraadi lahus ITN väljalaskeava juures 92-93% NH 4 NO 3; see lahus suunatakse järelneutralisaatorisse, millesse juhitakse gaasilist ammoniaaki nii, et lahus sisaldab liigset ammoniaaki (umbes 1 g / dm 3 vaba NH 3), mis tagab edasise NH-ga töötamise ohutuse. 4 NO 3 sulab. Neutraliseeritud lahus kontsentreeritakse kombineeritud plaaditorukujulises aurustis, et saada 99,7-99,8% NH4NO3 sisaldav sulam. Kõrge kontsentratsiooniga ammooniumnitraadi granuleerimiseks pumbatakse sulam sukelpumpade abil 50–55 m kõrguse granuleerimistorni tippu. Granuleerimine toimub sulatise pihustamisel akustiliste rakutüüpi vibrogranulaatorite abil, mis tagavad toote ühtlase osakeste suuruse jaotuse. Graanulid jahutatakse õhuga keevkihtjahutis, mis koosneb mitmest järjestikusest jahutusetapist. Jahutatud graanulid pihustatakse düüsidega trumlis pindaktiivsete ainetega ja viiakse pakendisse.

Ammooniumnitraadi puudusi silmas pidades on soovitatav valmistada selle baasil kompleks- ja segaväetisi. Ammooniumnitraadi segamisel lubjakiviga saadakse ammooniumsulfaat, lubi-ammooniumnitraat, ammooniumsulfaatnitraat jne. Nitrofoskat saab NH 4 NO 3 sulatamisel fosfori ja kaaliumi sooladega.

Karbamiidi tootmine

Karbamiid (uurea) on lämmastikväetiste hulgas tootmise poolest ammooniumnitraadi järel teisel kohal. Karbamiidi tootmise kasv on tingitud selle laialdasest kasutamisest põllumajanduses. Sellel on võrreldes teiste lämmastikväetistega suur leostumiskindlus, s.t. vähem vastuvõtlik mullast leostumisele, vähem hügroskoopne, võib kasutada mitte ainult väetisena, vaid ka veiste söödalisandina. Karbamiidi kasutatakse laialdaselt ka liitväetistes, ajakontrolliga väetistes ning plastides, liimides, lakkides ja kattekihtides.

Karbamiid CO(NH 2) 2 on valge kristalne aine, mis sisaldab 46,6% lämmastikku. Selle tootmine põhineb ammoniaagi ja süsinikdioksiidi vastasmõjul

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

Seega on karbamiidi tootmise tooraineks ammoniaak ja ammoniaagi sünteesiks protsessigaasi tootmisel kõrvalsaadusena saadav süsinikdioksiid. Seetõttu kombineeritakse karbamiidi tootmist keemiatehastes tavaliselt ammoniaagi tootmisega.

Reaktsioon (1) - kokku; see toimub kahes etapis. Esimeses etapis toimub karbamaadi süntees:

2NH 3 + CO 2 \u003d NH 2 COONH 4 H \u003d -125,6 kJ (2)

gaas gaas vedelik

Teises etapis toimub karbamaadi molekulidest vee eraldumise endotermiline protsess, mille tulemusena moodustub karbamiid:

NH 2 COONH 4 \u003d CO (NH 2) 2 + H 2 O H \u003d 15,5 (3)

vedel vedel vedelik

Ammooniumkarbamaadi moodustumise reaktsioon on pöörduv eksotermiline, kulgeb mahu vähenemisega. Tasakaalu nihutamiseks toote poole tuleb see läbi viia kõrgendatud rõhu all. Selleks, et protsess kulgeks piisavalt suure kiirusega, on vajalikud ka kõrgendatud temperatuurid. Rõhu tõus kompenseerib kõrgete temperatuuride negatiivset mõju reaktsioonitasakaalu nihkele vastupidises suunas. Praktikas toimub uurea süntees temperatuuril 150-190 °C C ja rõhk 15-20 MPa. Nendes tingimustes kulgeb reaktsioon suure kiirusega ja lõpuni.

Ammooniumkarbamaadi lagunemine on pöörduv endotermiline reaktsioon, mis kulgeb intensiivselt vedelas faasis. Tahkete produktide kristalliseerumise vältimiseks reaktoris tuleb protsess läbi viia temperatuuril alla 98C (CO (NH 2) 2 - NH 2 COONH 4 süsteemi eutektiline punkt).

Rohkem kõrged temperatuurid nihutage reaktsiooni tasakaalu paremale ja suurendage selle kiirust. Karbamaadi maksimaalne muundumisaste karbamiidiks saavutatakse 220C juures. Selle reaktsiooni tasakaalu nihutamiseks sisestatakse ka liig ammoniaaki, mis reaktsioonivett sidudes eemaldab selle reaktsioonisfäärist. Siiski ei ole ikka veel võimalik saavutada karbamaadi täielikku muundamist karbamiidiks. Reaktsioonisegu sisaldab lisaks reaktsioonisaadustele (karbamiid ja vesi) ka ammooniumkarbamaati ja selle lagunemissaadusi, ammoniaaki ja CO 2 .

Lähte täielikuks kasutamiseks on vaja kas ette näha reageerimata ammoniaagi ja süsinikdioksiidi, samuti süsiniku ammooniumisoolade (reaktsiooni vaheproduktide) tagasivool sünteesikolonni, s.o. ringlussevõtu loomine ehk karbamiidi eraldamine reaktsioonisegust ja ülejäänud reaktiivide saatmine teistesse tööstusharudesse, näiteks ammooniumnitraadi tootmiseks, s.o. avatud protsessi läbiviimine.

Suure võimsusega seadmes karbamiidi sünteesiks vedeliku ringlussevõtuga ja eemaldamisprotsessi kasutamisega (joonis 3) võib eristada kõrgsurveseadet, agregaati. madal rõhk ja granuleerimissüsteem. Kõrgsurve karbamaadi kondensaatorist 4 siseneb sünteesikolonni 1 alumisse ossa ammooniumkarbamaadi ja süsiniku ammooniumsoolade vesilahus, samuti ammoniaak ja süsinikdioksiid. Sünteesikolonnis temperatuuril 170-190C ja a. rõhk 13-15 MPa, karbamaadi moodustumine lõpeb ja uurea sünteesi reaktsioon kulgeb. Reaktiivide tarbimine valitakse nii, et NH 3:CO 2 molaarsuhe reaktoris oleks 2,8-2,9. Vedel reaktsioonisegu (sula) uurea sünteesikolonnist siseneb eemaldamiskolonni 5, kus see voolab mööda torusid alla. Kompressoris rõhuni 13-15 MPa kokkusurutud süsihappegaas juhitakse vastuvoolu sulatisele, millele lisatakse õhku koguses, mis tagab segus hapniku kontsentratsiooni 0,5-0,8%, moodustades passiveeriva kile ja redutseerivad seadmed. korrosioon. Eemaldamiskolonni kuumutatakse auruga. Kolonni 5 värsket süsinikdioksiidi sisaldav gaasi-auru segu siseneb kõrgsurvekondensaatorisse 4. Sinna juhitakse ka vedelat ammoniaaki. See toimib samaaegselt töövoona injektoris 3, mis varustab kondensaatorit kõrgsurvepuhastist 2 pärineva ammoonium-süsinikusoolade lahusega ja vajadusel osa sünteesikolonni sulamist. Karbamaat tekib kondensaatoris. Reaktsiooni käigus eralduvat soojust kasutatakse auru tootmiseks.

Sünteesikolonni ülemisest osast väljuvad pidevalt reageerimata gaasid, mis sisenevad kõrgsurvepuhastisse 2, milles enamik neist kondenseerub vesijahutuse tõttu, moodustades karbamaadi ja süsiniku ammooniumsoolade lahuse.

Eralduskolonnist 5 väljuv karbamiidi vesilahus sisaldab 4-5% karbamaati. Lõplikuks lagunemiseks surutakse lahus rõhuni 0,3–0,6 MPa ja suunatakse seejärel destilleerimiskolonni 8 ülemisse ossa.

Vedelfaas voolab kolonnis mööda täiteainet alla vastuvoolu alt üles tõusvale auru-gaasisegule. NH 3, CO 2 ja veeaur väljuvad kolonni ülaosast. Madalsurvekondensaatoris 7 kondenseerub veeaur, kusjuures põhiosa ammoniaagist ja süsinikdioksiidist on lahustunud. Saadud lahus suunatakse gaasipesurisse 2. Atmosfääri eralduvate gaaside lõplik puhastamine toimub absorptsioonimeetoditega.

Destilleerimiskolonni 8 põhjast väljuv 70% karbamiidi lahus eraldatakse gaasi-auru segust ja suunatakse pärast rõhu vähendamist atmosfäärirõhuni, esmalt aurustamiseks ja seejärel granuleerimiseks. Enne sulatise pihustamist granuleerimistornis 12 lisatakse sellele konditsioneerimislisandeid, nagu karbamiid-formaldehüüdvaiku, et saada mittepaakuvat väetist, mis ladustamisel ei rikne.

Keskkonnakaitse väetiste tootmisel

Fosforväetiste tootmisel on suur oht õhusaasteks fluorigaasidega. Fluoriühendite püüdmine on oluline mitte ainult kaitse seisukohalt keskkond, aga ka seetõttu, et fluor on väärtuslik tooraine freoonide, fluoroplastide, fluorokummi jms tootmiseks. Fluoriühendid võivad sattuda reovette väetise pesemise, gaasipuhastuse etappidel. Sellise reovee kogust on otstarbekas vähendada, et tekitada protsessides suletud veeringlustsüklid. Reovee puhastamiseks fluoriühenditest saab kasutada ioonivahetusmeetodeid, sadestamist raud- ja alumiiniumhüdroksiidiga, sorptsiooni alumiiniumoksiidil jne.

Lämmastikväetiste tootmise reovesi, mis sisaldab ammooniumnitraati ja karbamiidi, suunatakse bioloogilisele puhastamisele, segades need eelnevalt teistega. kanalisatsioon sellistes proportsioonides, et karbamiidi kontsentratsioon ei ületaks 700 mg / l ja ammoniaagi kontsentratsioon - 65-70 mg / l.

Oluline ülesanne mineraalväetiste tootmisel on gaaside puhastamine tolmust. Granuleerimisetapis on eriti suur võimalus reostada atmosfäär väetisetolmuga. Seetõttu puhastatakse granuleerimistornidest väljuv gaas tingimata tolmust kuiv- ja märgmeetodil.

Bibliograafia

OLEN. Kutepov ja teised.

Üldine keemiatehnoloogia: Proc. ülikoolidele / A.M. Kutepov,

T.I. Bondareva, M.G. Berengarten – 3. väljaanne, muudetud. - M .: ICC "Akademkniga". 2003. - 528s.

I.P. Muhlenov, A.Ya. Averbukh, D.A. Kuznetsov, E.S. Tumarkin,

I.E. Furmer.

Üldine keemiatehnoloogia: Proc. keemiatehnika jaoks. spetsialist. ülikoolid.

2 köites. T.2. Tähtsaim keemiatoodang / I.P. Muhlenov, A.Ya. Kuznetsov ja teised; Ed. I.P. Muhlenov. – 4. väljaanne, muudetud. ja täiendav - M .: "Kõrgemale. kool”, 1984.-263 lk, ill.

Beskov V. S.

Üldine keemiatehnoloogia: Õpik ülikoolidele. - M.: ICC "Akademkniga", 2005. -452 lk.: ill.