نیترات آمونیوم یکی از انواع اصلی کودهای نیتروژن است. حاوی حداقل 34.2 درصد نیتروژن است. مواد اولیه برای دانه بندی نیترات آمونیوماسید نیتریک 30-40 درصد غیر غلیظ و آمونیاک گازی هستند.

به عنوان یک عامل حالت دهنده، گاهی اوقات از اسید سولفوریک 92.5٪ استفاده می شود که با آمونیاک همراه با اسید نیتریک خنثی می شود و سولفات آمونیوم را تشکیل می دهد. برای اسپری گرانول های تمام شده، از یک سورفکتانت استفاده می شود - محلول آبی 40٪ از پخش کننده "NF".

مراحل اصلی تولید نیترات آمونیوم عبارتند از: خنثی سازی اسید نیتریک با آمونیاک گازی. به دست آوردن مذاب بسیار غلیظ نیترات آمونیوم؛ دانه بندی مذاب؛ خنک سازی گرانول نیترات آمونیوم؛ درمان گرانول ها با یک سورفکتانت - پخش کننده "NF"؛ تصفیه هوا و بخار آب میوه قبل از رها شدن در جو؛ بسته بندی و نگهداری محصول نهایی.

طرح تکنولوژیکی تولید

نیترات آمونیوم یکی از رایج ترین کودهای نیتروژن است. از خنثی سازی اسید نیتریک رقیق (40-50٪) با آمونیاک گازی به دست می آید.

اسید نیتریک از مخزن دریافت 1 (شکل 9.8) از مبدل حرارتی 2 عبور می کند و وارد خنثی کننده 3 می شود. آمونیاک گازی که از قبل در مبدل حرارتی 5 گرم شده است نیز در آنجا عرضه می شود. مقدار اصلی آمونیاک به صورت گازی از فروشگاه سنتز آمونیاک می آید. علاوه بر این، آمونیاک مایع از انبار تامین می شود که در دستگاه 4 تبخیر می شود.

در خنثی کننده 3، در فشار اتمسفر و دمای معین، فرآیند خنثی سازی انجام می شود

به موازات آن، تبخیر جزئی محلول به دلیل گرمای خنثی سازی رخ می دهد. محلول نیمه اسیدی ضعیف نیترات آمونیوم با غلظت 60-80٪ (به اصطلاح لیز ضعیف) با یک همزن - دوناترالایزر 6 وارد مخزن می شود و در نهایت با آمونیاک خنثی می شود. بخار حاصل از تبخیر محلول (بخار آب میوه) از قسمت بالایی خنثی کننده خارج می شود. اگر فرآیند به درستی انجام نشود، بخشی از آمونیاک و اسید نیتریک را می توان با بخار آب از خنثی کننده خارج کرد.

تبخیر لیکور ضعیف به NH4NO3 98.5% در دو مرحله در خلاء انجام می شود. ابتدا در اواپراتور 8 غلظت مشروب به 82% NH4NO3 و سپس در اواپراتور 12 به مقدار از پیش تعیین شده می رسد.

مشروب ضعیف به قسمت پایین اواپراتور 8 وارد می شود. بخار آب میوه عمدتاً به عنوان یک عامل گرم کننده در اواپراتور مرحله اول استفاده می شود. علاوه بر این، بخار آب به آن عرضه می شود. با افزایش غلظت بخار آبمیوه، گازهای بی اثر در محفظه گرمایش اواپراتور تجمع می کنند که انتقال حرارت را مختل می کند. برای اطمینان از عملکرد عادی دستگاه 8، فضای حلقوی با انتشار گازهای بی اثر در جو پاک می شود.

یک مشروب جدا شده از دستگاه 8 به کلکتور 10 منتقل می شود. در اینجا برای بهبود کیفیت نمک حاصل، محلولی از دولومیت به مشروب اضافه می شود که باعث کاهش کیک شدن نمک نمک می شود.

از کلکتور 10، مشروب به اواپراتور 12 پمپ می شود. در جداکننده 13، محلول تبخیر شده به بخار آب و یک محلول غلیظ - مذاب جدا می شود. بخار آب به داخل کندانسور بارومتریک 14 می رود و مذاب به برج دانه بندی 15 وارد می شود. نیترات آمونیوم دانه بندی شده (محصول نهایی) از طریق لوله خروجی 16 توسط نوار نقاله 17 از برج خارج می شود.

نیترات آمونیوم، یا نیترات آمونیوم، NH 4 NO 3 - یک ماده کریستالی رنگ سفیدبا داشتن 35 درصد نیتروژن در فرم های آمونیوم و نیترات، هر دو شکل نیتروژن به راحتی توسط گیاهان جذب می شوند. نیترات آمونیوم دانه ای در مقیاس بزرگ قبل از کاشت و برای همه انواع پانسمان استفاده می شود. در مقیاس کوچکتر برای تولید مواد منفجره استفاده می شود.

نیترات آمونیوم به خوبی در آب حل می شود و رطوبت بالایی دارد (قابلیت جذب رطوبت از هوا) که باعث می شود دانه های کود پخش شوند ، شکل کریستالی خود را از دست بدهند ، کیک کود رخ می دهد - مواد فله به یک توده یکپارچه جامد تبدیل می شود.

مدارتولید نیترات آمونیوم

برای به دست آوردن یک نیترات آمونیوم عملا غیر کیک، تعدادی از روش های تکنولوژیکی استفاده می شود. یک درمان موثرکاهش سرعت جذب رطوبت توسط نمک های رطوبت سنجی، دانه بندی آنهاست. سطح کل دانه های همگن کمتر از سطح همان مقدار نمک کریستالی ریز است، بنابراین کودهای دانه ای رطوبت را به کندی جذب می کنند.

فسفات های آمونیوم، کلرید پتاسیم، نیترات منیزیم نیز به عنوان افزودنی هایی با اثر مشابه استفاده می شوند. فرآیند تولید نیترات آمونیوم بر اساس یک واکنش ناهمگن از تعامل آمونیاک گازی با محلول اسید نیتریک است:

NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3; ΔН = -144.9 کیلوژول

واکنش شیمیایی با سرعت بالایی انجام می شود. در یک راکتور صنعتی، با انحلال گاز در مایع محدود می شود. اختلاط واکنش دهنده ها برای کاهش تأخیر انتشار اهمیت زیادی دارد.

فرآیند تکنولوژیکیتولید نیترات آمونیوم علاوه بر مرحله خنثی سازی اسید نیتریک با آمونیاک، مراحل تبخیر محلول نیترات، دانه بندی مذاب، سرد شدن گرانول ها، تصفیه گرانول ها با سورفکتانت ها، بسته بندی، ذخیره سازی و بارگیری نیترات، تصفیه گازهای خروجی و فاضلاب. روی انجیر 8.8 نمودار یک واحد مدرن با ظرفیت بزرگ برای تولید نیترات آمونیوم AS-72 با ظرفیت 1360 تن در روز را نشان می دهد. اسید نیتریک اصلی 58-60٪ در بخاری تا 70 - 80 درجه سانتیگراد با بخار آب از دستگاه ITN 3 گرم می شود و برای خنثی شدن تغذیه می شود. قبل از دستگاه 3، فسفریک و اسید سولفوریکدر مقادیری که محصول نهایی حاوی 0.3-0.5٪ P 2 O 5 و 0.05-0.2٪ سولفات آمونیوم باشد. این واحد مجهز به دو دستگاه ITN است که به صورت موازی کار می کنند. علاوه بر اسید نیتریک، آمونیاک گازی به آنها عرضه می شود که در بخاری 2 با میعانات بخار تا 120-130 درجه سانتیگراد از قبل گرم شده است. مقدار اسید نیتریک و آمونیاک عرضه شده به گونه ای تنظیم می شود که در خروجی دستگاه ITN محلول دارای مقدار کمی اسید (2-5 گرم در لیتر) باشد که جذب کامل آمونیاک را تضمین می کند.

در قسمت پایین دستگاه، واکنش خنثی سازی در دمای 155-170 درجه سانتیگراد انجام می شود. این یک محلول غلیظ حاوی 91-92٪ NH 4 NO 3 تولید می کند. در قسمت بالایی دستگاه، بخار آب (به اصطلاح بخار آبمیوه) از پاشش نیترات آمونیوم و بخار اسید نیتریک شسته می شود. بخشی از گرمای بخار آب میوه برای گرم کردن اسید نیتریک استفاده می شود. سپس بخار آبمیوه برای تصفیه فرستاده شده و در اتمسفر رها می شود.

شکل 8.8 طرح واحد نیترات آمونیوم AS-72:

1 – بخاری اسیدی 2 – بخاری آمونیاکی؛ 3 – دستگاه های ITN؛ 4 - پس از خنثی سازی; 5 - اواپراتور; 6 - مخزن فشار; 7.8 - گرانولاتور. 9.23 - طرفداران; 10 – اسکرابر شستشو; 11 - طبل; 12.14 - نوار نقاله. 13 - آسانسور; 15 – دستگاه بستر سیال. 16 - برج دانه بندی؛ 17 - مجموعه; 18، 20 - پمپ ها؛ 19 - مخزن شنا؛ 21 - فیلتر برای شنا; 22 - بخاری هوا.

محلول اسیدی نیترات آمونیوم به خنثی کننده 4 ارسال می شود. جایی که آمونیاک وارد می شود، برای برهمکنش با اسید نیتریک باقی مانده ضروری است. سپس محلول به اواپراتور 5 وارد می شود. مذاب حاصل، حاوی 99.7-99.8٪ نیترات، در 175 پمپ شناور 20 به مخزن فشار 6 و سپس به برج دانه بندی فلزی مستطیلی 16 وارد می شود.

در قسمت بالای برج گرانولاتورهای 7 و 8 وجود دارد که قسمت پایینی آن با هوا تامین می شود که قطرات نمکدان از بالا را خنک می کند. هنگام ریزش قطرات نمک از ارتفاع 50-55 متری، دانه های کود زمانی تشکیل می شوند که هوا در اطراف آنها جریان دارد. دمای گلوله ها در خروجی برج 90-110 درجه سانتیگراد است. گرانول های داغ در دستگاه بستر سیال 15 سرد می شوند. این یک دستگاه مستطیل شکل است که دارای سه بخش است و مجهز به یک رنده با سوراخ است. فن ها هوای زیر رنده را تامین می کنند. این یک بستر سیال از گرانول های نیترات ایجاد می کند که از طریق نوار نقاله از برج دانه بندی می آیند. هوا پس از سرد شدن وارد برج دانه بندی می شود. گرانول های نوار نقاله نیترات آمونیوم 14 برای درمان با سورفکتانت ها در یک درام چرخان استفاده می شود. سپس کود تمام شده توسط نوار نقاله 12 به بسته بندی ارسال می شود.

هوای خروجی از برج دانه بندی آلوده به ذرات نیترات آمونیوم است و بخار آب حاصل از خنثی کننده و مخلوط بخار-هوا از اواپراتور حاوی آمونیاک و اسید نیتریک واکنش نداده و همچنین ذرات نیترات آمونیوم منتقل شده است.

برای تمیز کردن این نهرها در قسمت بالای برج دانه بندی، شش دستگاه اسکرابر سینی شستشو با کار موازی 10 وجود دارد که با محلول 20 تا 30 درصد نیترات آمونیوم آبیاری می شود که توسط پمپ 18 از مجموعه 17 تامین می شود. این محلول برای شستشوی بخار آب به خنثی کننده ITN منحرف می شود و سپس با محلول نمک نمک مخلوط می شود و بنابراین برای تولید محصولات استفاده می شود. هوای تصفیه شده توسط فن 9 از برج دانه بندی مکیده شده و در اتمسفر رها می شود.

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

نوشته شده در http://www.allbest.ru/

• معرفی
• 1. تولید نیترات آمونیوم
• 2. مواد اولیه
• 3. سنتز آمونیاک
• 4. ویژگی های محصول هدف
• 5. اثبات فیزیکی و شیمیایی فرآیندهای اصلی تولید محصول هدف و ایمنی محیطی تولید.

معرفی

مهمترین دیدگاه کودهای معدنینیتروژن دار هستند: نیترات آمونیوم، کاربامید، سولفات آمونیوم، محلول های آبی آمونیاک و غیره. نیتروژن نقش بسیار مهمی در زندگی گیاهان دارد: بخشی از کلروفیل است که پذیرنده انرژی خورشیدی است و پروتئین لازم برای ساختن سلول زنده گیاهان فقط می توانند نیتروژن محدود را مصرف کنند - به شکل نیترات، نمک آمونیوم یا آمید. به دلیل فعالیت میکروارگانیسم های خاک، مقادیر نسبتاً کمی از نیتروژن محدود از نیتروژن اتمسفر تشکیل می شود. با این حال، کشاورزی فشرده مدرن دیگر نمی تواند بدون استفاده اضافی از کودهای نیتروژن در خاک، که در نتیجه تثبیت صنعتی نیتروژن جو به دست می آید، وجود داشته باشد.

کودهای نیتروژن از نظر محتوای نیتروژن با یکدیگر متفاوت هستند، به شکل ترکیبات نیتروژن (نیترات، آمونیوم، آمید)، حالت فاز (جامد و مایع)، کودهای فیزیولوژیکی اسیدی و فیزیولوژیکی کودهای قلیایی نیز متمایز می شوند.

1. تولید نیترات آمونیوم

نیترات آمونیوم، یا نیترات آمونیوم، NH 4 NO 3 - یک ماده کریستالی سفید رنگ حاوی 35٪ نیتروژن در اشکال آمونیوم و نیترات است. , هر دو شکل نیتروژن به راحتی توسط گیاهان جذب می شوند. نیترات آمونیوم دانه ای در مقیاس بزرگ قبل از کاشت و برای همه انواع پانسمان استفاده می شود. در مقیاس کوچکتر برای تولید مواد منفجره استفاده می شود.

نیترات آمونیوم بسیار محلول در آب است و رطوبت سنجی بالایی دارد (قابلیت جذب رطوبت از هوا). به همین دلیل است که گرانول های کود پخش می شوند، شکل کریستالی خود را از دست می دهند، کودهای کود تشکیل می شوند - مواد سست به یک توده یکپارچه جامد تبدیل می شوند.

نیترات آمونیوم در سه نوع تولید می شود:

A و B - مورد استفاده در صنعت. مورد استفاده در مخلوط های انفجاری (آمونیت ها، آمونیاک ها)

ب - موثرترین و رایج ترین کود نیتروژن حاوی حدود 33-34 درصد نیتروژن. اسیدیته فیزیولوژیکی دارد.

2. مواد اولیه

ماده اولیه تولید نیترات آمونیوم آمونیاک و اسید نیتریک است.

اسید نیتریک . اسید نیتریک خالص HNO یک مایع بی رنگ با چگالی 1.51 گرم بر سانتی متر مکعب در دمای 42- درجه سانتیگراد است که به یک توده کریستالی شفاف تبدیل می شود. در هوا، مانند اسید هیدروکلریک غلیظ، "دود می کند"، زیرا بخارات آن قطرات کوچک مه را با "رطوبت در هوا" تشکیل می دهند. اسید نیتریک از نظر قدرت تفاوتی ندارد، در حال حاضر تحت تاثیر نور، به تدریج تجزیه می شود:

هر چه درجه حرارت بالاتر و اسید غلیظ تر باشد، تجزیه سریعتر است. دی اکسید نیتروژن آزاد شده در اسید حل می شود و رنگ قهوه ای به آن می دهد.

اسید نیتریک یکی از قوی ترین اسیدها است. در محلول های رقیق به طور کامل به یون های H و -NO تجزیه می شود که یکی از اسیدهای نیتریک است مهمترین اتصالاتنیتروژن: در مقادیر زیادآه، در تولید کودهای نیتروژنی، مواد منفجره و رنگ های آلی مصرف می شود، به عنوان یک عامل اکسید کننده در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی عمل می کند، در تولید اسید سولفوریک به روش نیتروژن استفاده می شود، برای ساخت لاک های سلولزی، فیلم استفاده می شود. .

تولید صنعتی اسید نیتریک . روش های صنعتی مدرن برای تولید اسید نیتریک مبتنی بر اکسیداسیون کاتالیزوری آمونیاک با اکسیژن اتمسفر است. هنگام توصیف خواص آمونیاک مشخص شد که در اکسیژن می سوزد و محصولات واکنش آب و نیتروژن آزاد است اما در حضور کاتالیزورها اکسیداسیون آمونیاک با اکسیژن می تواند متفاوت باشد.اگر مخلوطی از آمونیاک را عبور دهید با هوا روی کاتالیزور، سپس در 750 درجه سانتیگراد و ترکیب خاصی از مخلوط، تبدیل تقریباً کامل رخ می دهد.

تشکیل شده به راحتی وارد می شود که با آب در حضور اکسیژن اتمسفر اسید نیتریک می دهد.

آلیاژهای مبتنی بر پلاتین به عنوان کاتالیزور در اکسیداسیون آمونیاک استفاده می شوند.

اسید نیتریک به دست آمده از اکسیداسیون آمونیاک دارای غلظتی بیش از 60٪ نیست. در صورت لزوم، تمرکز کنید

این صنعت اسید نیتریک رقیق را با غلظت 55، 47 و 45٪ و غلیظ - 98 و 97٪ تولید می کند. اسید غلیظ در مخازن آلومینیومی، رقیق شده - در مخازن فولادی مقاوم در برابر اسید حمل می شود.

3. سنتز آمونیاک

نیترات آمونیاک نیترات خام

آمونیاک یک محصول کلیدی از مواد مختلف حاوی نیتروژن است که در صنعت و کشاورزی. D.N. پریانیشنیکف آمونیاک را "آلفا و امگا" در متابولیسم مواد نیتروژن دار در گیاهان نامید.

نمودار کاربردهای اصلی آمونیاک را نشان می دهد. ترکیب آمونیاک توسط C. Berthollet در سال 1784 ایجاد شد. آمونیاک NH 3 یک باز است، یک عامل احیا کننده نسبتاً قوی و یک عامل کمپلکس کننده موثر با توجه به کاتیون های با اوربیتال های پیوند خالی است.

مبانی فیزیکی و شیمیایی فرآیند . سنتز آمونیاک از عناصر با توجه به معادله واکنش انجام می شود

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

واکنش برگشت پذیر، گرمازا است، با یک اثر آنتالپی منفی بزرگ (?H = -91.96 kJ/mol) مشخص می شود و در دماهای بالا (?H = -112.86 kJ/mol) گرمازاتر می شود. طبق اصل لو شاتلیه، هنگامی که گرم می شود، تعادل به سمت چپ تغییر می کند، به سمت کاهش بازده آمونیاک. تغییر آنتروپی در این مورد نیز منفی است و به نفع واکنش نیست. با مقدار منفی S، افزایش دما احتمال وقوع واکنش را کاهش می دهد.

واکنش سنتز آمونیاک با کاهش حجم ادامه می یابد. با توجه به معادله واکنش، 4 مول از واکنش دهنده های گازی اولیه، 2 مول از محصول گازی را تشکیل می دهند. بر اساس اصل Le Chatelier، می توان نتیجه گرفت که در شرایط تعادل، محتوای آمونیاک در مخلوط در فشار بالا بیشتر از فشار کم خواهد بود.

4. ویژگی های محصول هدف

ویژگی های فیزیکوشیمیایی . نیترات آمونیوم (نیترات آمونیوم) NH4NO3 دارای وزن مولکولی 80.043 است. محصول خالص - یک ماده کریستالی بی رنگ حاوی 60٪ اکسیژن، 5٪ هیدروژن و 35٪ نیتروژن (هر کدام 17.5٪ به اشکال آمونیاک و نیترات). محصول فنی حاوی حداقل 34.0 درصد نیتروژن است.

خواص فیزیکی و شیمیایی پایه نیترات آمونیومس:

نیترات آمونیوم، بسته به دما، در پنج تغییر کریستالی وجود دارد که از نظر ترمودینامیکی در فشار اتمسفر پایدار هستند (جدول). هر اصلاح فقط در یک محدوده دمایی خاص وجود دارد و انتقال (چند شکلی) از یک تغییر به تغییر دیگر با تغییرات در ساختار کریستالی، انتشار (یا جذب) گرما و همچنین تغییر ناگهانی در حجم خاص، ظرفیت گرمایی همراه است. ، آنتروپی و غیره. انتقال های چند شکلی برگشت پذیر هستند - انانتیوتروپیک.

جدول. تغییرات کریستالی نیترات آمونیوم

سیستم NH 4 NO 3 -H 2 O (شکل 11-2) متعلق به سیستم هایی با یوتکتیک ساده است. نقطه یوتکتیک مربوط به غلظت 42.4٪ MH 4 MO 3 و دمای -16.9 درجه سانتیگراد است. شاخه سمت چپ نمودار، خط مایع مایع، مربوط به شرایط آزادسازی یخ در سیستم HH 4 MO 3 -H 2 O است. شاخه سمت راست منحنی مایع، منحنی حلالیت MH 4 MO 3 است. در آب. این منحنی دارای سه نقطه شکست متناظر با دماهای انتقال اصلاح NH 4 NO 3 1=11 (125.8 درجه سانتیگراد)، II=III (84.2 درجه سانتیگراد) و 111 = IV (32.2 اینچ) است. نقطه ذوب (تبلور) نیترات آمونیوم بی آب 169.6 درجه سانتیگراد است. با افزایش رطوبت نمک کاهش می یابد.

وابستگی دمای تبلور NH 4 NO 3 (Tcryst، "C) به میزان رطوبت (ایکس،٪ تا 1.5٪ با معادله توصیف می شود:

t crist = 169.6 - 13، 2 برابر (11.6)

وابستگی دمای تبلور نیترات آمونیوم با افزودن سولفات آمونیوم به میزان رطوبت (ایکس،٪ تا 1.5٪ و سولفات آمونیوم (U،٪) تا 3.0٪ با معادله بیان می شود:

t crist \u003d 169.6 - 13.2X + 2، OU. (11.7).

نیترات آمونیوم با جذب گرما در آب حل می شود. در زیر مقادیر گرمای انحلال (Qsolv) نیترات آمونیوم با غلظت های مختلف در آب در دمای 25 درجه سانتی گراد آمده است:

C (NH 4 NO 3) % توده ها 59,69 47.05 38,84 30,76 22,85 15,09 2,17
محلول Q kJ / kg. -202.8 -225.82 -240.45 -256.13 -271.29 -287.49 -320.95

نیترات آمونیوم در آب، الکل های اتیل و متیل، پیریدین، استون، آمونیاک مایع بسیار محلول است.

برنج. 11-2. نمودار وضعیت سیستمNH4 ن03 - اچ20

تجزیه حرارتی . نیترات آمونیوم یک عامل اکسید کننده است که قادر به پشتیبانی از احتراق است. هنگامی که در یک فضای محدود گرم می شود، زمانی که محصولات تجزیه حرارتی نمی توانند آزادانه حذف شوند، نیترات می تواند تحت شرایط خاصی منفجر شود (منفجر شود). همچنین می تواند تحت تأثیر ضربه های قوی منفجر شود، به عنوان مثال، هنگامی که توسط مواد منفجره آغاز شود.

در دوره اولیه گرمایش در دمای 110 درجه سانتیگراد، تجزیه گرماگیر نیترات به آمونیاک و اسید نیتریک به تدریج رخ می دهد:

NH 4 NO 3 > NH 3 + HNO 3 - 174.4 kJ / mol. (11.9)

در دمای 165 درجه سانتیگراد، کاهش وزن بیش از 6٪ در روز نیست. سرعت تفکیک نه تنها به دما، بلکه به نسبت بین سطح نمکدان به حجم آن، محتوای ناخالصی ها و غیره بستگی دارد.

آمونیاک کمتر از اسید نیتریک در مذاب حل می شود، بنابراین سریعتر حذف می شود. غلظت اسید نیتریک به مقدار تعادلی که توسط دما تعیین می شود افزایش می یابد. وجود اسید نیتریک در مذاب، ویژگی اتوکاتالیستی تجزیه حرارتی را تعیین می کند.

در محدوده دمایی 200-270 درجه سانتیگراد، یک واکنش ضعیف گرمازا تجزیه نیترات به اکسید نیتروژن و آب عمدتاً رخ می دهد:

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

دی اکسید نیتروژن که در طی تجزیه حرارتی اسید نیتریک که محصولی از تفکیک نیترات آمونیوم است به وجود می آید، تأثیر محسوسی بر سرعت تجزیه حرارتی دارد.

هنگامی که دی اکسید نیتروژن با نیترات واکنش می دهد، اسید نیتریک، آب و نیتروژن تشکیل می شود:

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

اثر حرارتی این واکنش بیش از 6 برابر بیشتر از اثر حرارتی واکنش تجزیه نمک نمک به N 2 O و H 2 O است. نیترات آمونیوم می تواند منجر به تجزیه سریع آن شود.

هنگامی که نمک نمک در یک سیستم بسته در دمای 210-220 درجه سانتیگراد گرم می شود، آمونیاک تجمع می یابد، غلظت اسید نیتریک کاهش می یابد، بنابراین، واکنش تجزیه به شدت مهار می شود. فرآیند تجزیه حرارتی عملا متوقف می شود، علیرغم این واقعیت که بیشتر نمک وجود دارد. هنوز تجزیه نشده است در دماهای بالاتر، آمونیاک سریعتر اکسید می شود، اسید نیتریک در سیستم انباشته می شود و واکنش با خود شتاب قابل توجهی ادامه می یابد که می تواند منجر به انفجار شود.

افزودنی به نیترات آمونیوم از موادی که می توانند با آزاد شدن آمونیاک تجزیه شوند (به عنوان مثال اوره و استامید)، از تجزیه حرارتی جلوگیری می کند. نمک های دارای کاتیون های نقره یا تالیوم به دلیل تشکیل کمپلکس هایی با یون های نیترات در مذاب، سرعت واکنش را به میزان قابل توجهی افزایش می دهند. یون های کلر اثر کاتالیزوری قوی بر فرآیند تجزیه حرارتی دارند. هنگامی که مخلوط حاوی کلرید و نیترات آمونیوم تا دمای 220-230 درجه سانتیگراد گرم می شود، تجزیه بسیار سریع با آزاد شدن مقادیر زیادی گاز آغاز می شود. به دلیل گرمای واکنش، دمای مخلوط به شدت افزایش می‌یابد و در مدت زمان کوتاهی تجزیه کامل می‌شود.

اگر مخلوط حاوی کلرید در دمای 150-200 درجه سانتیگراد نگهداری شود، در اولین دوره زمانی که دوره القایی نامیده می شود، تجزیه با سرعتی مطابق با تجزیه نمک نمک در دمای معین انجام می شود. در این مدت علاوه بر تجزیه، فرآیندهای دیگری نیز صورت خواهد گرفت که نتیجه آن به ویژه افزایش اسید در مخلوط و آزاد شدن مقدار کمی کلر است. پس از دوره القایی، تجزیه با سرعت بالایی انجام می شود و با آزاد شدن شدید گرما و تشکیل مقدار زیادی گازهای سمی همراه است. در محتوای عالیتجزیه کلرید کل توده نیترات آمونیوم به سرعت به پایان می رسد. با توجه به این موضوع، محتوای کلرید در محصول به شدت محدود است.

هنگام کار با مکانیسم های مورد استفاده در تولید نیترات آمونیوم، باید از روان کننده هایی استفاده شود که با محصول تعامل نداشته باشند و دمای اولیه تجزیه حرارتی را کاهش ندهند. برای این منظور به عنوان مثال می توان از گریس VNIINP-282 (GOST 24926-81) استفاده کرد.

دمای محصول ارسال شده برای نگهداری به صورت فله یا بسته بندی در کیسه نباید از 55 درجه سانتیگراد تجاوز کند. به عنوان ظرف، از کیسه های ساخته شده از پلی اتیلن یا کاغذ کرافت استفاده می شود. دمایی که در آن فرآیندهای فعال اکسیداسیون پلی اتیلن و کاغذ کرافت با نیترات آمونیوم آغاز می شود، به ترتیب 270-280 و 220-230 درجه سانتی گراد است. کیسه های خالی پلی اتیلن و کاغذ کرافت باید از بقایای محصول پاک شوند و در صورت عدم استفاده، باید سوزانده شوند.

از نظر انرژی انفجار، نیترات آمونیوم سه برابر ضعیف تر از اکثر مواد منفجره است. یک محصول گرانول در اصل می تواند منفجر شود، اما شروع به کار توسط یک کپسول چاشنی غیرممکن است، این نیاز به بارهای زیادی از مواد منفجره قوی دارد.

تجزیه انفجاری نمک نمک طبق معادله انجام می شود:

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

با توجه به معادله (11.12) گرمای انفجار باید 1.48 مگاژول بر کیلوگرم باشد. با این حال، به دلیل واکنش های جانبی، که یکی از آنها گرماگیر (11.9) است، گرمای واقعی انفجار 0.96 MJ/kg است که در مقایسه با گرمای انفجار RDX (5.45 MJ) کم است. اما برای چنین محصولی با تناژ بزرگ مانند نیترات آمونیوم، در نظر گرفتن خواص انفجاری آن (هر چند ضعیف) برای اطمینان از ایمنی مهم است.

الزامات مصرف کننده برای کیفیت نیترات آمونیوم تولید شده توسط صنعت در GOST 2-85 منعکس شده است که بر اساس آن یک محصول تجاری از دو درجه تولید می شود.

قدرت گرانول ها مطابق با GOST-21560.2-82 با استفاده از دستگاه های IPG-1، MIP-10-1 یا OSPG-1M تعیین می شود.

شکنندگی نیترات آمونیوم دانه بندی شده بسته بندی شده در کیسه ها مطابق با GOST-21560.5-82 تعیین می شود.

GOST 14702-79-" ضدآب"

5. اثبات فیزیکی و شیمیایی فرآیندهای اصلی تولید محصول هدف و ایمنی محیطی تولید.

برای به دست آوردن یک نیترات آمونیوم عملا غیر کیک، تعدادی از روش های تکنولوژیکی استفاده می شود. یک وسیله موثر برای کاهش سرعت جذب رطوبت توسط نمکهای رطوبت سنجی دانه بندی آنهاست. سطح کل دانه های همگن کمتر از سطح همان مقدار نمک کریستالی ریز است، بنابراین کودهای دانه ای رطوبت هوا را کندتر جذب می کنند. گاهی اوقات نیترات آمونیوم با نمک های رطوبت کمتری مانند سولفات آمونیوم آلیاژ می شود.

فسفات های آمونیوم، کلرید پتاسیم، نیترات منیزیم نیز به عنوان افزودنی هایی با اثر مشابه استفاده می شوند. فرآیند تولید نیترات آمونیوم بر اساس یک واکنش ناهمگن از تعامل آمونیاک گازی با محلول اسید نیتریک است:

NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3

?H = -144.9 کیلوژول (VIII)

واکنش شیمیایی با سرعت بالایی انجام می شود. در یک راکتور صنعتی، با انحلال گاز در مایع محدود می شود.اختلاط معرف ها برای کاهش کشش انتشار اهمیت زیادی دارد.

شرایط فشرده برای انجام فرآیند را می توان تا حد زیادی با توسعه طراحی دستگاه تضمین کرد. واکنش (VIII) در یک دستگاه ITN به طور مداوم (با استفاده از گرمای خنثی سازی) انجام می شود. راکتور یک دستگاه استوانه ای عمودی است که از مناطق واکنش و جداسازی تشکیل شده است. در منطقه واکنش یک شیشه / وجود دارد که در قسمت پایین آن سوراخ هایی برای گردش محلول وجود دارد. یک حباب کمی بالاتر از سوراخ های داخل شیشه قرار می گیرد. 2 برای تامین آمونیاک گازی، بالای آن - یک حباب 3 برای تامین اسید نیتریک مخلوط بخار و مایع واکنش از بالای شیشه واکنش خارج می شود. بخشی از محلول از دستگاه ITN خارج شده و وارد پس از خنثی سازی می شود و بقیه (در گردش) دوباره پایین می رود. بخار آب آزاد شده از مخلوط بخار-مایع روی صفحات درپوش شسته می شود 6 از پاشش محلول نیترات آمونیوم و بخارات اسید نیتریک با محلول 20٪ نیترات و سپس میعانات بخار آبمیوه.

گرمای واکنش (VIII) برای تبخیر جزئی آب از مخلوط واکنش(از این رو نام دستگاه - ITN). اختلاف دما در بخش های مختلفدستگاه منجر به گردش شدیدتر مخلوط واکنش می شود.

فرآیند تکنولوژیکی تولید نیترات آمونیوم علاوه بر مرحله خنثی سازی اسید نیتریک با آمونیاک، مراحل تبخیر محلول نیترات، دانه بندی مذاب، خنک شدن دانه ها، تصفیه گرانول ها با سورفکتانت ها، بسته بندی، ذخیره سازی و بارگیری نیترات، تصفیه گازهای خروجی و فاضلاب.

روی انجیر نمودار یک واحد مدرن با ظرفیت بالا برای تولید نیترات آمونیوم AS-72 با ظرفیت 1360 تن در روز آورده شده است. اسید نیتریک 58-60% اولیه در بخاری گرم می شود / تا 70-80 با بخار آب از دستگاه ITN گرم می شود 3 و برای خنثی سازی فرستاده شد. جلوی ماشین ها 3 اسیدهای فسفریک و سولفوریک به مقداری به اسید نیتریک اضافه می شوند که محصول نهایی حاوی 0.3-0.5٪ P 2 O 5 و 0.05-0.2٪ سولفات آمونیوم باشد.

این واحد مجهز به دو دستگاه ITN است که به صورت موازی کار می کنند. علاوه بر اسید نیتریک، آنها با آمونیاک گازی عرضه می شوند که در یک بخاری از قبل گرم شده است. 2 میعانات بخار تا 120-130 درجه سانتیگراد. مقدار اسید نیتریک و آمونیاک عرضه شده به گونه ای تنظیم می شود که در خروجی دستگاه ITN محلول دارای مقدار کمی اسید (2-5 گرم در لیتر) باشد که جذب کامل آمونیاک را تضمین می کند.

اسید نیتریک (58-60٪) در دستگاه گرم می شود 2 تا 80-90 درجه سانتیگراد با بخار آب از دستگاه ITN 8. آمونیاک گازی در بخاری 1 توسط میعانات بخار تا 120-160 درجه سانتیگراد گرم می شود. اسید نیتریک و آمونیاک گازی در یک نسبت کنترل شده به طور خودکار وارد بخش های واکنش دو دستگاه ITN 5 می شوند که به صورت موازی کار می کنند. محلول 89-92٪ NH 4 NO 3 که دستگاه های ITN را در دمای 155-170 درجه سانتیگراد ترک می کند دارای اسید نیتریک اضافی در محدوده 2-5 گرم در لیتر است که جذب کامل آمونیاک را تضمین می کند.

در قسمت بالایی دستگاه، بخار آب حاصل از قسمت واکنش از پاشش نیترات آمونیوم شسته می شود. بخارات HNO 3 و NH 3 با محلول 20٪ نیترات آمونیوم از اسکرابر شستشو 18 و میعانات بخار آب از بخاری اسید نیتریک 2, که روی پلاک های درپوش قسمت بالایی دستگاه سرو می شود. بخشی از بخار آب میوه برای گرم کردن اسید نیتریک در بخاری 2 استفاده می شود و قسمت عمده آن به اسکرابر شستشو ارسال می شود. 18, جایی که با هوای برج دانه بندی، با مخلوط بخار و هوا از اواپراتور مخلوط می شود. 6 و روی صفحات شستشوی اسکرابر شسته شد. مخلوط بخار و هوای شسته شده توسط یک فن در اتمسفر آزاد می شود 19.

راه حل از دستگاه های ITN 8 به طور متوالی پس از خنثی کننده عبور می کند 4 و مبدل کنترل 5. به خنثی کننده 4 اسیدهای سولفوریک و فسفریک را به میزانی مصرف کنید که محتوای محصول نهایی 0.05-0.2٪ سولفات آمونیوم و 0.3-0.5٪ P20s را تضمین کند. دوز اسیدها توسط پمپ های پیستونی بسته به بار دستگاه تنظیم می شود.

پس از خنثی سازی NMO3 اضافی در محلول نیترات آمونیوم از دستگاه ITN و اسیدهای سولفوریک و فسفریک وارد شده در پس خنثی کننده 4، محلول از پس خنثی کننده کنترل عبور می کند. 5 (که در آن آمونیاک به طور خودکار فقط در صورت نفوذ اسید از پس از خنثی کننده تامین می شود. 4) و وارد اواپراتور می شود 6. برخلاف واحد AC-67، قسمت بالایی اواپراتور است 6 مجهز به دو صفحه شستشوی غربال، که با میعانات بخار عرضه می شود، مخلوط بخار و هوا را از اواپراتور از نیترات آمونیوم شستشو می دهد.

نمک نمک از اواپراتور ذوب می شود 6, پس از عبور آب بند 9 و فیلتر کنید 10, وارد تانک می شود 11, از جایی که پمپ شناور آن است 12 از طریق یک خط لوله با یک نازل ضد ضربه وارد یک مخزن فشار می شود 15, و سپس به گرانولاتورها 16 یا 17. ایمنی واحد پمپاژ مذاب با سیستم نگهداری خودکار دمای مذاب در طول تبخیر آن در اواپراتور (نه بیشتر از 190 درجه سانتیگراد)، کنترل و تنظیم محیط مذاب پس از خنثی کننده تضمین می شود. 9 (در محدوده 0.1-0.5 گرم در لیتر NH 3)، کنترل دمای مذاب در مخزن 11, محفظه پمپ 12 و خط لوله تحت فشار اگر پارامترهای تنظیمی فرآیند منحرف شوند، پمپاژ مذاب به طور خودکار متوقف می شود و مذاب در مخازن 11 و اواپراتور 6 هنگامی که دما افزایش می یابد، آن را با میعانات رقیق کنید.

دانه بندی توسط دو نوع گرانولاتور انجام می شود: ویبروآکوستیک 16 و monodisperse 17. دانه‌های ارتعاشی که بر روی واحدهای با ظرفیت زیاد کار می‌کنند، در عملکرد قابل اعتمادتر و راحت‌تر بودند.

مذاب در یک برج فلزی مستطیل شکل دانه بندی می شود 20 با ابعاد 8x11 متر ارتفاع پرواز گرانول های 55 متر باعث تبلور و خنک سازی گرانول های با قطر 2-3 میلی متر تا 90-120 درجه سانتی گراد با جریان هوای معکوس در تابستان تا 500 هزار متر در ساعت می شود. و در زمستان (در دمای پایین) تا 300 - 400 هزار متر در ساعت. در قسمت پایینی برج مخروط های دریافتی وجود دارد که گرانول ها توسط تسمه نقاله از آن ها منتقل می شوند. 21 به دستگاه خنک کننده CS ارسال می شود 22.

دستگاه خنک کننده 22 به سه بخش با تامین هوای مستقل در زیر هر بخش از رنده بستر سیال تقسیم شده است. در قسمت سر آن یک صفحه نمایش تعبیه شده است که بر روی آن توده های نمکی که در نتیجه نقض عملکرد گرانولاتور تشکیل شده اند، غربال می شوند. توده ها برای انحلال فرستاده می شوند. هوای تامین شده به بخش های خنک کننده توسط فن ها 23, در دستگاه گرم می شود 24 به دلیل گرمای بخار آب از دستگاه ITN. گرمایش در رطوبت هوای اتمسفر بالاتر از 60٪ و در زمان زمستانبرای جلوگیری از سرد شدن ناگهانی گلوله ها. گرانول های نیترات آمونیوم بسته به بار دستگاه و دمای هوای اتمسفر، به طور متوالی یک، دو یا سه بخش از دستگاه خنک کننده را عبور می دهند. دمای خنک کننده توصیه شده محصول دانه بندی شده در زمستان کمتر از 27 درجه سانتیگراد و در تابستان تا 40-50 درجه سانتیگراد است. هنگام کارکرد واحدها در مناطق جنوبی، جایی که تعداد قابل توجهی از روزها دمای هوا بیش از 30 درجه سانتیگراد است، بخش سوم دستگاه خنک کننده بر روی هوای از پیش خنک شده (در مبدل حرارتی آمونیاک تبخیری) کار می کند. میزان هوای عرضه شده به هر بخش 75-80 هزار متر مکعب در ساعت است. فشار فن ها 3.6 کیلو پاسکال است. هوای خروجی از بخش های دستگاه در دمای 60-45 درجه سانتی گراد، حاوی حداکثر 0.52 گرم بر متر مکعب گرد و غبار نیترات آمونیوم، به برج دانه بندی فرستاده می شود و در آنجا با آن مخلوط می شود. هوای جویو وارد اسکرابر شستشو می شود 18.

محصول خنک شده به انبار یا برای پردازش سورفکتانت ها (پراکنده کننده NF) و سپس برای حمل و نقل به صورت فله یا بسته بندی در کیسه ارسال می شود. پردازش با پخش کننده NF در یک دستگاه توخالی انجام می شود 27 با یک نازل واقع در مرکز که جریان عمودی حلقوی گرانول ها را پاشش می کند، یا در یک درام چرخان. کیفیت پردازش محصول گرانول در تمام دستگاه های مورد استفاده مطابق با الزامات GOST 2-85 است.

نیترات آمونیوم دانه بندی شده در انباری در انبوهی تا ارتفاع 11 متر نگهداری می شود و قبل از ارسال به مصرف کننده نیترات از انبار برای الک سرو می شود. محصول غیر استاندارد حل می شود، محلول به پارک بازگردانده می شود. محصول استاندارد با پخش کننده NF درمان شده و برای مصرف کنندگان ارسال می شود.

مخازن اسیدهای سولفوریک و فسفریک و تجهیزات پمپبرای دوز آنها در یک واحد مستقل مرتب شده است. نقطه کنترل مرکزی، پست برق، آزمایشگاه، اماکن خدماتی و رفاهی در یک ساختمان مجزا قرار دارد.

میزبانی شده در Allbest.ru

...

اسناد مشابه

خواص فیزیکی و شیمیایی نیترات آمونیوم مراحل اصلی تولید نیترات آمونیوم از آمونیاک و اسید نیتریک. نیروگاه های خنثی سازی که در فشار اتمسفر کار می کنند و تحت خلاء کار می کنند. استفاده و دفع زباله.

مقاله ترم، اضافه شده در 2014/03/31


ویژگی های محصولات، مواد اولیه و مواد برای تولید. فرآیند فن آوری برای به دست آوردن نیترات آمونیوم. خنثی سازی اسید نیتریک با آمونیاک گازی و تبخیر به حالت مذاب بسیار غلیظ.

مقاله ترم، اضافه شده در 1395/01/19


اتوماسیون تولید نیترات آمونیوم دانه بندی شده مدارهای تثبیت فشار در خط تامین بخار آب و کنترل دمای میعانات بخار از کندانسور بارومتری. کنترل فشار در خط خروجی به پمپ خلاء.

مقاله ترم، اضافه شده 01/09/2014


نیترات آمونیوم به عنوان یک کود نیتروژن رایج و ارزان. بررسی طرح های تکنولوژیکی موجود برای تولید آن. نوسازی تولید نیترات آمونیوم با تولید کود پیچیده نیتروژن فسفات در OAO Cherepovetsky Azot.

پایان نامه، اضافه شده در 2012/02/22


ویژگی های مواد اولیه، مواد کمکی برای تولید اسید نیتریک. انتخاب و توجیه طرح تولید اتخاذ شده. شرح طرح فناورانه. محاسبات توازن مواد فرآیندها. اتوماسیون فرآیند تکنولوژیکی

پایان نامه، اضافه شده در 2011/10/24


روشهای صنعتی برای بدست آوردن اسید نیتریک رقیق. کاتالیزورهای اکسیداسیون آمونیاک ترکیب مخلوط گاز. محتوای بهینه آمونیاک در مخلوط آمونیاک-هوا. انواع سیستم های اسید نیتریک محاسبه تعادل مواد و حرارتی راکتور.

مقاله ترم، اضافه شده در 2015/03/14


مرور روش های مدرنتولید اسید نیتریک شرح طرح تکنولوژیکی نصب، طراحی دستگاه اصلی و تجهیزات کمکی. ویژگی های خوراک و محصولات نهایی، محصولات جانبی و ضایعات.

پایان نامه، اضافه شده در 11/01/2013


تولید و کاربرد کاتالیزورهای سنتز آمونیاک. ساختار کاتالیزور اکسید، تأثیر بر فعالیت شرایط کاهش آن. مکانیسم و ​​سینتیک بازیابی نصب گرما وزن سنجی برای بازیابی کاتالیزورهای سنتز آمونیاک.

پایان نامه، اضافه شده در 2011/05/16


توضیحات گرانولاتور برای دانه بندی و مخلوط کردن مواد فله، پودرهای مرطوب و خمیرها. تولید کودهای پیچیده بر پایه نیترات آمونیوم و اوره. تقویت پیوند بین ذرات با خشک کردن، سرد کردن و پلیمریزاسیون.

مقاله ترم، اضافه شده 03/11/2015


فن آوری و واکنش های شیمیایی مرحله تولید آمونیاک. مواد اولیه، محصول سنتز. تجزیه و تحلیل فناوری تصفیه گاز تبدیل شده از دی اکسید کربن، مشکلات موجود و توسعه روش هایی برای حل مشکلات تولیدی شناسایی شده.

نیترات آمونیوم از خنثی کردن اسید نیتریک با آمونیاک گازی بر اساس واکنش به دست می آید:

NH 3 (g) + НNO 3 (l) NH 4 NO 3 + 144.9 کیلوژول

این واکنش تقریباً برگشت ناپذیر با سرعت بالا و با آزاد شدن مقدار قابل توجهی گرما ادامه می یابد. معمولاً در فشاری نزدیک به اتمسفر انجام می شود. در برخی کشورها، نیروگاه های خنثی سازی با فشار 0.34 مگاپاسکال کار می کنند. در تولید نیترات آمونیوم از اسید نیتریک رقیق 60-47 درصد استفاده می شود.

از گرمای واکنش خنثی سازی برای تبخیر آب و تغلیظ محلول استفاده می شود.

تولید صنعتی شامل مراحل زیر است: خنثی سازی اسید نیتریک با آمونیاک گازی در دستگاه ITN (استفاده از گرمای خنثی سازی). تبخیر محلول نمک نمک، دانه بندی مذاب نمک، خنک سازی گرانول، پردازش گرانول سورفاکتانت، بسته بندی نمک نمک، ذخیره سازی و بارگیری، انتشار گاز و تصفیه فاضلاب. مواد افزودنی در طول خنثی سازی اسید نیتریک معرفی می شوند.

شکل 1 نموداری از یک واحد مدرن AS-72 با تناژ بالا با ظرفیت 1360 تن در روز را نشان می دهد.

برنج. 1.

1 - بخاری اسید; 2 - بخاری آمونیاکی; 3 - دستگاه های ITN; 4 - خنثی کننده; 5 - اواپراتور; 6 - مخزن فشار; 7، 8 - گرانولاتور. 9، 23- طرفداران; 10 - اسکرابر شستشو; 11 - طبل; 12.14 - نوار نقاله. 13 - آسانسور; دستگاه بستر 15 سیال; 16 - برج دانه بندی؛ 17 - مجموعه; 18، 20 - پمپ ها؛ 19 - مخزن شنا؛ 21-فیلتر برای شنا؛ 22 - بخاری هوا

اسید نیتریک 58-60% ورودی در بخاری 1 تا 70-80 درجه سانتیگراد با بخار آب از دستگاه ITN 3 گرم می شود و برای خنثی شدن تغذیه می شود. قبل از دستگاه 3، اسیدهای فسفریک حرارتی و سولفوریک به اسید نیتریک به مقدار 0.3-0.5٪ P 2 O 5 و 0.05-0.2٪ سولفات آمونیوم با حساب کردن محصول نهایی اضافه می شود.

اسیدهای سولفوریک و فسفریک توسط پمپ های پلانجری تامین می شوند که عملکرد آنها به راحتی و با دقت تنظیم می شود. این واحد مجهز به دو دستگاه خنثی سازی است که به صورت موازی کار می کنند. آمونیاک گازی نیز در اینجا عرضه می شود که در بخاری 2 توسط میعانات بخار تا دمای 120-130 درجه سانتی گراد گرم می شود. مقدار اسید نیتریک و آمونیاک عرضه شده به گونه ای تنظیم می شود که محلول دارای مقدار کمی اسید نیتریک در خروجی دستگاه ITN باشد. ، اطمینان از جذب کامل آمونیاک.

در قسمت پایین دستگاه خنثی سازی اسیدها در دمای 155-170 درجه سانتیگراد برای به دست آوردن محلولی حاوی 91-92٪ NH 4 NO 3 است. در قسمت بالایی دستگاه، بخار آب (به اصطلاح بخار آبمیوه) از پاشش نیترات آمونیوم و بخار HN03 شسته می شود. بخشی از گرمای بخار آب برای گرم کردن اسید نیتریک استفاده می شود. سپس، بخار آب میوه برای تمیز کردن در اسکرابرهای شستشو فرستاده می شود و سپس در اتمسفر رها می شود.

محلول اسیدی نیترات آمونیوم به خنثی کننده 4 فرستاده می شود، جایی که آمونیاک به مقدار لازم برای خنثی کردن محلول تامین می شود. سپس محلول به اواپراتور 5 روی دوپار وارد می شود که توسط بخار آب با فشار 1.4 مگاپاسکال هدایت می شود و هوا تا حدود 180 درجه سانتیگراد گرم می شود. مذاب حاصل که حاوی 99.8-99.7٪ نمک نمک است، از فیلتر 21 در دمای 175 درجه سانتیگراد عبور می کند و توسط یک پمپ شناور گریز از مرکز 20 به مخزن فشار 5 و سپس به یک برج دانه بندی فلزی مستطیلی شکل 16 به طول 11 متر وارد می شود. ، عرض 8 متر و ارتفاع بالا تا مخروط 52.8 متر.

در قسمت بالایی برج گرانولاتورهای 7 و 8 قرار دارند. هوا به قسمت پایینی برج می رسد و قطرات نمک نمک خنک کننده به دانه تبدیل می شوند. ارتفاع ریزش ذرات نمک 50-55 متر است. طراحی گرانولاتورها تولید گرانول هایی از یک ترکیب گرانولومتری یکنواخت با حداقل محتوای گرانول های کوچک را تضمین می کند که باعث کاهش گرد و غبار خارج شده توسط هوا از برج می شود. دمای گرانول ها در خروجی برج 90 تا 110 درجه سانتی گراد است، بنابراین برای خنک سازی به دستگاه بستر سیال 15 فرستاده می شوند. . هوا از زیر رنده توسط فن ها تامین می شود، بنابراین یک لایه سیال از گرانول های نمکدان به ارتفاع 100-150 میلی متر ایجاد می شود که از طریق نوار نقاله از برج دانه بندی می آیند. خنک کننده فشرده گرانول ها تا دمای 40 درجه سانتیگراد (اما نه بیشتر از 50 درجه سانتیگراد) وجود دارد که مطابق با شرایط وجود اصلاح IV است. اگر دمای هوای خنک کننده کمتر از 15 درجه سانتیگراد باشد، قبل از ورود به دستگاه بستر سیال، هوا در مبدل حرارتی تا 20 درجه سانتیگراد گرم می شود. در دوره سرد، 1-2 بخش می تواند در حال کار باشد.

هوا از دستگاه 15 برای تشکیل گرانول ها و خنک شدن آنها وارد برج دانه بندی می شود.

دانه‌های نیترات آمونیوم از دستگاه بستر سیال شده توسط نوار نقاله 14 برای درمان با یک سورفکتانت به یک درام چرخان 11 وارد می‌شوند. در اینجا، گرانول‌ها با محلول آبی 40% اسپری‌کننده NF اسپری می‌شوند. پس از آن، نمک از یک جداکننده الکترومغناطیسی عبور می کند تا اجسام فلزی که تصادفاً به دام افتاده اند را جدا کند و به پناهگاه فرستاده می شود و سپس برای توزین و بسته بندی در کیسه های کاغذی یا پلاستیکی ارسال می شود. کیسه ها توسط یک نوار نقاله برای بارگیری در واگن ها یا به انبار منتقل می شوند.

هوای خروجی از قسمت بالایی برج دانه بندی آلوده به ذرات نیترات آمونیوم است و بخار آب حاصل از خنثی کننده و مخلوط بخار-هوا از اواپراتور حاوی آمونیاک و اسید نیتریک واکنش نداده و ذرات نیترات آمونیوم حباب شده است. برای تمیز کردن قسمت بالایی برج دانه بندی، شش دستگاه اسکرابر بشقاب شستشوی موازی 10 نصب شده است که با محلول 20-30٪ نیترات آمونیوم آبیاری می شود که توسط پمپ 18 از مخزن تامین می شود. بخشی از این محلول برای شستشوی بخار آب به خنثی کننده ITN منحرف می شود و سپس با محلول نیترات آمونیوم مخلوط می شود و بنابراین به سمت تولید محصولات می رود.

بخشی از محلول (20-30٪) به طور مداوم از چرخه خارج می شود، بنابراین چرخه تخلیه می شود و با افزودن آب دوباره پر می شود. در خروجی هر اسکرابر یک فن 9 با ظرفیت 100000 متر مکعب در ساعت تعبیه شده است که هوا را از برج دانه بندی مکیده و به اتمسفر رها می کند.

تولید نیترات آمونیوم

نیترات آمونیوم یک کود بدون بالاست است که حاوی 35 درصد نیتروژن به شکل آمونیاک و نیترات است، بنابراین می توان از آن در هر خاک و برای هر محصولی استفاده کرد. اما این کود دارای خواص فیزیکی نامطلوبی برای نگهداری و استفاده از آن است. کریستال‌ها و دانه‌های نیترات آمونیوم در هوا پخش می‌شوند یا به دلیل رطوبت سنجی و حلالیت خوب در آب، به دانه‌های بزرگ تبدیل می‌شوند. علاوه بر این، هنگامی که دما و رطوبت هوا در طول ذخیره‌سازی نیترات آمونیوم تغییر می‌کند، دگرگونی‌های چندشکلی می‌تواند رخ دهد. برای سرکوب دگرگونی های چندشکلی و افزایش استحکام گرانول های نیترات آمونیوم، از افزودنی هایی استفاده می شود که در طول ساخت آن معرفی می شوند - فسفات ها و سولفات های آمونیوم، اسید بوریک، نیترات منیزیم و غیره ماهیت انفجاری نیترات آمونیوم تولید، نگهداری و حمل و نقل آن را با مشکل مواجه می کند.

نیترات آمونیوم در کارخانه های تولید آمونیاک مصنوعی و اسید نیتریک تولید می شود. فرآیند تولید شامل مراحل خنثی سازی اسید نیتریک ضعیف با آمونیاک گازی، تبخیر محلول حاصل و دانه بندی نیترات آمونیوم می باشد. مرحله خنثی سازی بر اساس واکنش است

NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3 +148، 6 کیلوژول

این فرآیند جذب شیمیایی، که در آن جذب یک گاز توسط یک مایع با یک واکنش شیمیایی سریع همراه است، در ناحیه انتشار رخ می دهد و بسیار گرمازا است. گرمای خنثی سازی به طور منطقی برای تبخیر آب از محلول های نیترات آمونیوم استفاده می شود. با استفاده از اسید نیتریک با غلظت بالا و حرارت دادن معرف های اولیه می توان مستقیماً مذاب نیترات آمونیوم (با غلظت بالای 95-96% NH 4 NO 3) را بدون استفاده از تبخیر بدست آورد.

رایج ترین طرح ها با تبخیر ناقص محلول نیترات آمونیوم به دلیل گرمای خنثی سازی (شکل 2).

بخش عمده ای از آب در یک راکتور شیمیایی خنثی کننده ITN (با استفاده از گرمای خنثی سازی) تبخیر می شود. این راکتور یک ظرف استوانه ای فولاد ضد زنگ است که داخل آن استوانه دیگری وجود دارد که مستقیماً آمونیاک و اسید نیتریک وارد آن می شود. سیلندر داخلی به عنوان بخش خنثی سازی راکتور (منطقه واکنش شیمیایی) و فضای حلقوی بین استوانه داخلی و مخزن راکتور قسمت تبخیری است. محلول حاصل از نیترات آمونیوم از سیلندر داخلی به قسمت تبخیری راکتور می رسد، جایی که تبخیر آب به دلیل تبادل حرارت بین مناطق خنثی سازی و تبخیر از طریق دیواره سیلندر داخلی اتفاق می افتد. بخار آب حاصل از خنثی کننده HP حذف می شود و سپس به عنوان یک عامل گرمایش استفاده می شود.

افزودنی سولفات فسفات به اسید نیتریک به شکل اسیدهای سولفوریک و فسفریک غلیظ تبدیل می شود که همراه با آمونیاک نیتریک در خنثی کننده ITN خنثی می شوند. هنگام خنثی کردن اسید نیتریک اصلی، محلول 58٪ نیترات آمونیوم در خروجی ITN حاوی 92-93٪ NH 4 NO 3 است. این محلول به یک خنثی کننده پس از آن ارسال می شود که در آن آمونیاک گازی به گونه ای عرضه می شود که محلول حاوی آمونیاک اضافی (حدود 1 گرم در dm 3 NH 3 آزاد) باشد که ایمنی کار بیشتر با NH را تضمین می کند. 4 NO 3 ذوب می شود. محلول خنثی شده در یک اواپراتور لوله‌ای صفحه ترکیبی متمرکز می‌شود تا مذابی حاوی 99.7-99.8٪ NH 4 NO 3 به دست آید. برای دانه بندی نیترات آمونیوم بسیار غلیظ، مذاب توسط پمپ های شناور به بالای برج دانه بندی به ارتفاع 50-55 متر پمپ می شود. دانه بندی با اسپری مذاب با کمک لرزاننده های سلولی آکوستیک انجام می شود که توزیع اندازه ذرات یکنواخت محصول را فراهم می کند. گرانول ها با هوا در یک خنک کننده بستر سیال خنک می شوند که شامل چندین مرحله خنک کننده متوالی است. گرانول های سرد شده با سورفکتانت ها در یک درام با نازل اسپری می شوند و به بسته بندی منتقل می شوند.

با توجه به کاستی های نیترات آمونیوم، تولید کودهای پیچیده و مخلوط بر اساس آن توصیه می شود. از اختلاط نیترات آمونیوم با سنگ آهک، سولفات آمونیوم، نیترات آهک-آمونیم، نیترات سولفات آمونیوم و غیره به دست می آید.نیتروفوسکا را می توان از ذوب NH 4 NO 3 با نمک های فسفر و پتاسیم به دست آورد.

تولید اوره

کاربامید (اوره) در بین کودهای نیتروژنی از نظر تولید بعد از نیترات آمونیوم رتبه دوم را دارد. رشد تولید کاربامید به دلیل کاربرد گسترده آن در کشاورزی است. در مقایسه با سایر کودهای نیتروژنی مقاومت زیادی در برابر شستشو دارد. کمتر مستعد شستشو از خاک، رطوبت کمتر، می تواند نه تنها به عنوان یک کود، بلکه به عنوان یک افزودنی برای خوراک گاو استفاده شود. اوره همچنین به طور گسترده در کودهای مرکب، کودهای با زمان کنترل شده و در پلاستیک، چسب، لاک و پوشش استفاده می شود.

کاربامید CO(NH 2) 2 یک ماده کریستالی سفید رنگ حاوی 46.6 درصد نیتروژن است. تولید آن بر اساس واکنش برهمکنش آمونیاک با دی اکسید کربن است

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

بنابراین، ماده خام برای تولید اوره، آمونیاک و دی اکسید کربن است که به عنوان یک محصول جانبی در تولید گاز فرآیند برای سنتز آمونیاک به دست می آید. بنابراین تولید اوره در کارخانه های شیمیایی معمولاً با تولید آمونیاک ترکیب می شود.

واکنش (1) - کل; در دو مرحله پیش می رود. در مرحله اول، سنتز کاربامات رخ می دهد:

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

مایع گاز گاز

در مرحله دوم، یک فرآیند گرماگیر جدا شدن آب از مولکول های کاربامات رخ می دهد که در نتیجه کاربامید تشکیل می شود:

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

مایع مایع مایع

واکنش تشکیل کاربامات آمونیوم یک گرمازا برگشت پذیر است که با کاهش حجم ادامه می یابد. برای تغییر تعادل به سمت محصول، باید در فشار بالا انجام شود. برای اینکه فرآیند با سرعت کافی بالا پیش برود، دمای بالا نیز ضروری است. افزایش فشار اثر منفی دماهای بالا بر تغییر تعادل واکنش در جهت مخالف را جبران می کند. در عمل، سنتز اوره در دمای 150-190 انجام می شود C و فشار 15-20 مگاپاسکال. در این شرایط واکنش با سرعت بالا و تا انتها ادامه می یابد.

تجزیه کاربامات آمونیوم یک واکنش گرماگیر برگشت پذیر است که به شدت در فاز مایع ادامه می یابد. برای جلوگیری از تبلور محصولات جامد در راکتور، فرآیند باید در دمای زیر 98 درجه سانتیگراد انجام شود (نقطه یوتکتیک برای سیستم CO (NH 2) 2 - NH 2 COONH 4).

بیشتر دمای بالاتعادل واکنش را به سمت راست تغییر داده و سرعت آن را افزایش دهید. حداکثر درجه تبدیل کاربامات به کاربامید در دمای 220 درجه سانتیگراد است. برای جابجایی تعادل این واکنش، آمونیاک اضافی نیز وارد می شود که با اتصال آب واکنش، آن را از کره واکنش خارج می کند. با این حال، هنوز امکان دستیابی به تبدیل کامل کاربامات به اوره وجود ندارد. مخلوط واکنش، علاوه بر محصولات واکنش (کاربامید و آب)، همچنین حاوی کاربامات آمونیوم و محصولات تجزیه آن، آمونیاک و CO 2 است.

برای استفاده کامل از ماده اولیه، لازم است که بازگشت آمونیاک و دی اکسید کربن واکنش نداده و همچنین نمک های آمونیوم کربن (محصولات واکنش میانی) به ستون سنتز فراهم شود. ایجاد یک بازیافت، یا جداسازی کاربامید از مخلوط واکنش و ارسال معرف های باقی مانده به صنایع دیگر، به عنوان مثال، برای تولید نیترات آمونیوم، به عنوان مثال. انجام یک فرآیند باز

در یک واحد با ظرفیت بالا برای سنتز اوره با یک بازیافت مایع و استفاده از فرآیند جداسازی (شکل 3)، می توان یک واحد فشار بالا، یک واحد را تشخیص داد. فشار کمو یک سیستم دانه بندی محلول آبی کاربامات آمونیوم و نمک های کربن آمونیوم و همچنین آمونیاک و دی اکسید کربن از کندانسور کاربامات پرفشار 4 وارد قسمت پایینی ستون سنتز 1 می شود. در ستون سنتز در دمای 170-190 درجه سانتیگراد و فشار 13-15 مگاپاسکال، تشکیل کاربامات به پایان می رسد و واکنش سنتز اوره ادامه می یابد. مصرف معرف ها به گونه ای انتخاب می شود که نسبت مولی NH 3:CO 2 در راکتور 2.8-2.9 باشد. مخلوط واکنش مایع (ذوب) از ستون سنتز اوره وارد ستون سلب 5 می شود، جایی که در لوله ها جریان می یابد. دی اکسید کربن فشرده شده در کمپرسور تا فشار 13-15 مگاپاسکال به صورت مخالف به مذاب تغذیه می شود، که هوا به مقداری به آن اضافه می شود که غلظت اکسیژن 0.5-0.8٪ را در مخلوط فراهم می کند تا یک فیلم غیرفعال تشکیل دهد و تجهیزات را کاهش دهد. خوردگی ستون سلب با بخار گرم می شود. مخلوط گاز و بخار از ستون 5، حاوی دی اکسید کربن تازه، وارد کندانسور فشار بالا 4 می شود. آمونیاک مایع نیز به آن وارد می شود. این به طور همزمان به عنوان یک جریان کار در انژکتور 3 عمل می کند، که کندانسور را با محلولی از نمک های کربن آمونیوم از اسکرابر فشار بالا 2 و در صورت لزوم بخشی از مذاب از ستون سنتز را تامین می کند. کاربامات در کندانسور تشکیل می شود. گرمای آزاد شده در طول واکنش برای تولید بخار استفاده می شود.

از قسمت بالایی ستون سنتز، گازهای واکنش نداده به طور مداوم خارج می شوند و وارد اسکرابر پرفشار 2 می شوند که در آن بیشتر آنها به دلیل خنک شدن آب متراکم شده و محلولی از نمک های کاربامات و کربن آمونیوم را تشکیل می دهند.

محلول آبی کاربامید که از ستون سلب 5 خارج می شود حاوی 5-4 درصد کاربامات است. برای تجزیه نهایی، محلول به فشار 0.3-0.6 مگاپاسکال فشار داده می شود و سپس به قسمت بالایی ستون تقطیر 8 فرستاده می شود.

فاز مایع در ستون به سمت پایین بسته بندی جریان می یابد و در مقابل مخلوط بخار و گاز از پایین به بالا بالا می رود. NH 3، CO 2 و بخار آب از بالای ستون خارج می شوند. بخار آب در کندانسور کم فشار 7 متراکم می شود، در حالی که بخش اصلی آمونیاک و دی اکسید کربن حل می شود. محلول به دست آمده به اسکرابر 2 فرستاده می شود. تصفیه نهایی گازهای منتشر شده در اتمسفر با روش های جذب انجام می شود.

محلول 70 درصد اوره که از کف ستون تقطیر 8 خارج می شود از مخلوط گاز و بخار جدا می شود و پس از کاهش فشار به جو، ابتدا به تبخیر و سپس به دانه بندی فرستاده می شود. قبل از سمپاشی مذاب در برج دانه بندی 12، مواد افزودنی حالت دهنده مانند رزین اوره فرمالدئید به آن اضافه می شود تا کود غیر کیک به دست آید که در طول ذخیره سازی خراب نشود.

حفاظت از محیط زیست در تولید کود

در تولید کودهای فسفاته خطر آلودگی اتمسفر با گازهای فلوئور بالاست. جذب ترکیبات فلوئور نه تنها از نظر حفاظتی مهم است محیط، بلکه به این دلیل که فلوئور ماده اولیه با ارزشی برای به دست آوردن فرون ها، فلوروپلاست ها، فلورروبرها و غیره است. ترکیبات فلوئور می توانند در مراحل شستشوی کود، تمیز کردن گاز وارد فاضلاب شوند. برای ایجاد چرخه های بسته گردش آب در فرآیندها، کاهش میزان این گونه فاضلاب ها به مصلحت است. برای تصفیه فاضلاب از ترکیبات فلوئور می توان از روش های تبادل یونی، رسوب با هیدروکسیدهای آهن و آلومینیوم، جذب روی اکسید آلومینیوم و ... استفاده کرد.

فاضلاب حاصل از تولید کودهای نیتروژنی حاوی نیترات آمونیوم و کاربامید برای تصفیه بیولوژیکی فرستاده می شود و آنها را از قبل با سایرین مخلوط می کند. فاضلاب شهریدر چنین نسبت هایی که غلظت کاربامید از 700 میلی گرم در لیتر و آمونیاک - 65-70 میلی گرم در لیتر تجاوز نمی کند.

یکی از وظایف مهم در تولید کودهای معدنی، تصفیه گازها از گرد و غبار است. احتمال آلودگی جو با گرد و غبار کود در مرحله دانه بندی بسیار زیاد است. بنابراین گاز خروجی از برج‌های دانه‌بندی لزوماً به روش‌های خشک و مرطوب در معرض گرد و غبار پاک‌سازی قرار می‌گیرد.

کتابشناسی - فهرست کتب

صبح. کوتپوف و دیگران.

تکنولوژی شیمیایی عمومی: Proc. برای دانشگاه ها / A.M. کوتپوف،

T.I. بونداروا، M.G. Berengarten - ویرایش 3، تجدید نظر شده. - M .: ICC "Akademkniga". 2003. - 528s.

آی پی موخلنوف، آ.یا. Averbukh، D.A. Kuznetsov، E.S. تومارکین،

I.E. فورمر.

تکنولوژی شیمیایی عمومی: Proc. برای مهندسی شیمی متخصص. دانشگاه ها.

در 2 جلد. T.2. مهمترین تولید شیمیایی / I.P. موخلنوف، آ.یا. کوزنتسوف و دیگران؛ اد. آی پی موخلنوف. – ویرایش چهارم، بازبینی شده. و اضافی - م.: "بالاتر. مدرسه», 1984.-263 ص., ill.

بسکوف وی. اس.

فناوری شیمی عمومی: کتاب درسی برای دانشگاه ها. - M.: ICC "Akademkniga"، 2005. -452 p.: ill.