روش تولید نیترات آمونیوم از آمونیاک گاز کوره کک و اسید نیتریک رقیق دیگر از نظر اقتصادی بی‌سود استفاده نمی‌شد.

فن آوری تولید نیترات آمونیوم شامل خنثی سازی اسید نیتریک با گاز آمونیاک با استفاده از گرمای واکنش (145 کیلوژول بر مول) برای تبخیر محلول نیترات است. پس از تشکیل محلول، معمولاً با غلظت 83٪، آب اضافی تبخیر می شود و به مذاب تبدیل می شود که در آن محتوای نیترات آمونیوم 95 - 99.5٪ بسته به عیار محصول نهایی است. برای استفاده به عنوان کود، مذاب در سمپاش ها دانه بندی می شود، خشک می شود، سرد می شود و برای جلوگیری از کیک شدن با ترکیباتی پوشانده می شود. رنگ دانه ها از سفید تا بی رنگ متفاوت است. نیترات آمونیوم برای استفاده در شیمی معمولاً کم آب می شود، زیرا بسیار مرطوب است و درصد آب موجود در آن (ω(H 2 O)) تقریبا غیرممکن است.

در کارخانه‌های مدرنی که نیترات آمونیوم عملاً بدون چسبندگی تولید می‌کنند، گرانول‌های داغ حاوی 0.4 درصد رطوبت یا کمتر در دستگاه بستر سیال سرد می‌شوند. گرانول های سرد شده در کیسه های قیر پلی اتیلن یا پنج لایه کاغذی بسته بندی می شوند. برای استحکام بیشتر گرانول ها، اطمینان از امکان حمل و نقل فله، و حفظ پایداری اصلاح کریستالی در طول عمر طولانی تر، افزودنی هایی مانند منیزیت، سولفات کلسیم همی هیدرات، محصولات تجزیه مواد خام سولفات با اسید نیتریک و غیره. به نیترات آمونیوم (معمولاً بیش از 0.5٪ وزنی) اضافه می شود.

در تولید نیترات آمونیوم، اسید نیتریک با غلظت بیش از 45٪ (45-58٪) استفاده می شود، محتوای اکسیدهای نیتروژن نباید بیش از 0.1٪ باشد. در تولید نیترات آمونیوم می توان از ضایعات تولید آمونیاک نیز استفاده کرد، به عنوان مثال، آب آمونیاک و مخزن و گازهای پاکسازی که از تاسیسات ذخیره آمونیاک مایع خارج شده و در طی تصفیه سیستم های سنتز آمونیاک به دست می آید. علاوه بر این، گازهای تقطیر حاصل از تولید اوره نیز در تولید نیترات آمونیوم استفاده می شود.

در استفاده منطقیگرمای آزاد شده خنثی سازی را می توان با تبخیر آب، محلول های غلیظ و حتی نیترات آمونیوم ذوب شده به دست آورد. مطابق با این، طرح هایی برای به دست آوردن محلول نیترات آمونیوم با تبخیر بعدی آن (فرآیند چند مرحله ای) و برای به دست آوردن مذاب (فرآیند تک مرحله ای یا غیر تبخیر) وجود دارد.

طرح های اساساً متفاوت زیر برای تولید نیترات آمونیوم با استفاده از گرمای خنثی سازی امکان پذیر است:

تاسیساتی که در فشار اتمسفر کار می کنند (فشار اضافی بخار آبمیوه 0.15-0.2 at)؛

تاسیسات با اواپراتور خلاء؛

تأسیساتی که تحت فشار کار می کنند، با یک بار استفاده از گرمای بخار آبمیوه؛

تاسیساتی که تحت فشار کار می کنند، با استفاده از حرارت مضاعف از بخار آبمیوه (تولید مذاب غلیظ).

در عمل صنعتی، آنها به طور گسترده به عنوان کارآمدترین تاسیسات که در فشار اتمسفر کار می کنند، با استفاده از گرمای خنثی سازی و نصب جزئی با اواپراتور خلاء استفاده می شوند.

تولید نیترات آمونیوم با استفاده از این روش شامل مراحل اصلی زیر است:

1. به دست آوردن محلولی از نیترات آمونیوم با خنثی کردن اسید نیتریک با آمونیاک.

2. تبخیر محلول نیترات آمونیوم به حالت مذاب.

3. تبلور نمک از مذاب.

4. خشک کردن و خنک کردن نمک.

5. بسته بندی.

فرآیند خنثی سازی در یک خنثی کننده انجام می شود که اجازه می دهد از گرمای واکنش برای تبخیر جزئی محلول - ITN استفاده شود. این برای تولید محلول نیترات آمونیوم با خنثی کردن اسید نیتریک 58 تا 60 درصد با گاز آمونیاک با استفاده از گرمای واکنش برای تبخیر جزئی آب از محلول تحت فشار اتمسفر مطابق با واکنش طراحی شده است:

NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3 + Qkcal

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: نیترات آمونیوم، اوره، 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 ساخت یک سلول زنده گیاهان فقط می توانند نیتروژن ثابت - به شکل نیترات ها، نمک های آمونیوم یا آمیدها - مصرف کنند. مقادیر نسبتا کمی نیتروژن ثابت از نیتروژن اتمسفر به دلیل فعالیت میکروارگانیسم های خاک 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 اتمسفر به دست می آید، وجود داشته باشد.

کودهای نیتروژن از نظر محتوای نیتروژن با یکدیگر متفاوت هستند، به صورت ترکیبات نیتروژن (نیترات، آمونیوم، آمید)، حالت فاز (جامد و مایع) و همچنین کودهای فیزیولوژیکی اسیدی و فیزیولوژیکی قلیایی وجود دارد.

1. تولید نیترات آمونیوم

نیترات آمونیوم، یا نیترات آمونیوم، NH 4 NO 3 - ماده کریستالی سفیدحاوی 35 درصد نیتروژن به صورت آمونیوم و نیترات , هر دو شکل نیتروژن به راحتی توسط گیاهان جذب می شوند. نیترات آمونیوم دانه بندی شده در مقیاس وسیع قبل از کاشت و برای انواع کود دهی 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 فله 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)

B موثرترین و رایج ترین کود نیتروژن است که حاوی حدود 33-34٪ نیتروژن است. اسیدیته فیزیولوژیکی دارد.

2. مواد اولیه

مواد اولیه در تولید نیترات آمونیوم آمونیاک و اسید نیتریک هستند.

اسید نیتریک . اسید نیتریک خالص HNO یک مایع بی رنگ با چگالی 1.51 گرم بر سانتی متر مکعب در دمای 42- درجه سانتی گراد است که به صورت یک توده بلوری شفاف جامد می شود. در هوا، مانند اسید هیدروکلریک غلیظ، "دود" می کند، زیرا بخارات آن با رطوبت موجود در هوا قطرات کوچک مه را تشکیل می دهند. اسید نیتریک دوام ندارد و در حال حاضر تحت تأثیر نور به تدریج تجزیه می شود:

هر چه درجه حرارت بالاتر و اسید غلیظ تر باشد، تجزیه سریعتر اتفاق می افتد. 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. اسید نیتریک یکی از مهم ترین ترکیبات نیتروژن است: در تولید کودهای نیتروژنی، مواد منفجره و رنگ های آلی به مقدار زیاد استفاده می شود، در بسیاری از موارد به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل می کند. فرآیندهای شیمیایی، و در تولید اسید سولفوریک استفاده می شود. اسیدها با استفاده از روش نیتروژن، برای ساخت ورنی های سلولزی و 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. در توصیف خواص آمونیاک مشخص شد که در اکسیژن می سوزد و فرآورده های واکنش آب و نیتروژن آزاد هستند اما در حضور کاتالیزورها اکسیداسیون آمونیاک با اکسیژن می تواند متفاوت باشد.اگر مخلوطی از آمونیاک و هوا باشد. از روی کاتالیزور عبور داده می شود، سپس در دمای 750 درجه سانتیگراد و در ترکیب خاصی از مخلوط، تبدیل تقریباً کامل رخ می دهد.

مخلوط حاصل به راحتی وارد می شود، که با آب در حضور اکسیژن اتمسفر، اسید نیتریک می دهد.

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

اسید نیتریک به دست آمده از اکسیداسیون آمونیاک دارای غلظتی بیش از 60٪ نیست. در صورت لزوم، غلیظ می شود،

در صنعت اسید نیتریک رقیق شده با غلظت 55، 47 و 45٪ و اسید نیتریک غلیظ - 98 و 97٪ تولید می شود. اسید غلیظ در مخازن آلومینیومی، اسید رقیق شده - در مخازن ساخته شده از فولاد مقاوم در برابر اسید منتقل می شود.

3. سنتز آمونیاک

نیترات آمونیاک نیترات مواد خام

آمونیاک یک محصول کلیدی از مواد مختلف حاوی نیتروژن است که در صنعت و کشاورزی. D.N. پریانیشنیکوف 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.

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

N 2 + 3H 2 = 2NH 3; ?H<0

واکنش برگشت پذیر، گرمازا است، که با یک اثر آنتالپی منفی بزرگ (?H = -91.96 کیلوژول بر مول) مشخص می شود و در دماهای بالا حتی گرمازاتر می شود (?H = -112.86 کیلوژول بر مول). 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. طبق معادله واکنش، 4 مول از واکنش دهنده های گازی اولیه، 2 مول محصول گازی را تشکیل می دهند. بر اساس اصل Le Chatelier، می‌توان نتیجه گرفت که در شرایط تعادل، محتوای آمونیاک در مخلوط در فشار بالا بیشتر از فشار کم خواهد بود.

4. ویژگی های محصول مورد نظر

ویژگی های فیزیکوشیمیایی . نیترات آمونیوم (نیترات آمونیوم) NH4NO3 دارای وزن مولکولی 80.043 است. محصول خالص یک ماده کریستالی بی رنگ حاوی 60 درصد اکسیژن، 5 درصد هیدروژن و 35 درصد نیتروژن (هر کدام 17.5 درصد به شکل آمونیاک و نیترات) است. 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) به سیستم هایی با یوتکتیک ساده اشاره دارد. 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 NN 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 درجه سانتیگراد) است. نقطه ذوب (بلور شدن) نیترات آمونیوم بی آب 169.6 درجه سانتیگراد است که با افزایش رطوبت نمک کاهش می یابد.

وابستگی دمای تبلور NH 4 NO 3 (Tcrystal، "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:

کریستال t = 169.6 - 13.2X+2، OU. (11.7).

نیترات آمونیوم در آب حل می شود و گرما را جذب می کند. در زیر مقادیر گرمای انحلال (Q dist) نیترات آمونیوم با غلظت های مختلف در آب در دمای 25 درجه سانتیگراد آمده است:

C(NH4NO3) % 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، اتیل و متیل الکل، پیریدین، استون و آمونیاک مایع بسیار محلول است.

برنج. 11-2. نمودار وضعیت سیستمN.H.4 ن03 - اچ20

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

در طول 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 نیترات و 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 ماهیت اتوکاتالیستی تجزیه حرارتی را تعیین می کند.

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

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

اثر قابل توجهی بر سرعت تجزیه حرارتی توسط دی اکسید نیتروژن اعمال می شود که در طی تجزیه حرارتی اسید نیتریک که محصولی از تفکیک نیترات آمونیوم است تشکیل می شود.

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 نیترات به N 2 O و H 2 O است. بنابراین، در نیترات اسیدی شده، حتی در دماهای معمولی، به دلیل یک واکنش گرمازا قابل توجه است. در اثر برهمکنش با دی اکسید نیتروژن، تجزیه حرارتی خود به خودی رخ می دهد که با جرم زیاد نیترات آمونیوم می تواند منجر به تجزیه سریع آن شود.

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

افزودنی به نیترات آمونیوم 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 مخلوطی 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. در اثر گرمای واکنش، دمای مخلوط به شدت افزایش می‌یابد و در مدت کوتاهی تجزیه کامل می‌شود.

اگر مخلوط حاوی کلرید در دمای 150-200 درجه سانتیگراد نگهداری شود، در اولین دوره زمانی که القاء نامیده می شود، تجزیه با سرعتی مطابق با تجزیه نیترات در دمای معین انجام می شود. در این مدت علاوه بر تجزیه، فرآیندهای دیگری نیز رخ خواهد داد 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 انتشار حرارت قوی و تشکیل مقادیر زیادی گازهای سمی همراه است. در محتوای عالیکلرید، تجزیه کل توده نیترات آمونیوم به سرعت به پایان می رسد. با توجه به این، 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 روان کننده 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. از کیسه های پلی اتیلن یا کاغذ کرافت به عنوان ظرف 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 پلاستیکی و کاغذ کرافت خالی 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. در اصل، یک محصول دانه‌ای می‌تواند منفجر شود، اما شروع به کار با کپسول چاشنی غیرممکن است؛ این نیاز به بارهای زیادی از مواد منفجره قوی دارد.

تجزیه انفجاری نیترات طبق رابطه زیر انجام می شود:

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

با توجه به رابطه (11.12) گرمای انفجار باید 1.48 MJ/kg باشد. اما به دلیل وقوع واکنش های جانبی که یکی از آنها گرماگیر (9/11) است، گرمای واقعی انفجار 96/0 مگاژول بر کیلوگرم است و در مقایسه با گرمای انفجار هگزوژن (45/5 مگاژول) کم است. اما برای چنین محصولی با ظرفیت بالا مانند نیترات آمونیوم، در نظر گرفتن خواص انفجاری آن (هرچند 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 دو درجه از محصول تجاری 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 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 ریز کریستالی است، بنابراین کودهای دانه ای رطوبت هوا را کندتر جذب می کنند. گاهی اوقات نیترات آمونیوم با نمک های رطوبت کمتری مانند سولفات آمونیوم ذوب می شود.

فسفات‌های آمونیوم، کلرید پتاسیم و نیترات منیزیم نیز به‌عنوان افزودنی‌هایی با اثر مشابه استفاده می‌شوند. فرآیند تولید نیترات آمونیوم بر اساس واکنش ناهمگن بین آمونیاک گازی و محلول اسید نیتریک است:

NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3

?H = -144.9 کیلوژول (VIII)

واکنش شیمیایی با سرعت بالا رخ می دهد. در یک راکتور صنعتی با انحلال گاز در مایع محدود می شود.برای کاهش مهار انتشار، اختلاط معرف ها اهمیت زیادی دارد.

شرایط فشرده برای انجام فرآیند را می توان تا حد زیادی در هنگام 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 دارد 2 برای تامین گاز آمونیاک، بالای آن یک حباب وجود دارد 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 خنثی کننده نهایی می شود و بقیه (سیرکولاسیون) دوباره پایین می رود. بخار آب آزاد شده از مخلوط بخار و مایع روی صفحات درپوش شسته می شود 6 از پاشش محلول نیترات آمونیوم و بخار اسید نیتریک با محلول نیترات 20٪ 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 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 را نیز شامل می شود. و بارگیری نیترات، تصفیه گازهای خروجی و فاضلاب.

در شکل نمودار یک واحد مدرن با ظرفیت بالا برای تولید نیترات آمونیوم AS-72 با ظرفیت 1360 تن در روز نشان داده 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 می شود. جلوی دستگاه ها 3 اسید فسفریک به اسید نیتریک اضافه می شود 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 شامل دو دستگاه ITN است که به صورت موازی کار می کنند. علاوه بر اسید نیتریک، آنها با گاز آمونیاک که از قبل در یک بخاری گرم شده است، عرضه می شوند. 2 میعانات بخار تا 120-130 درجه سانتیگراد. مقدار اسید نیتریک و آمونیاک عرضه شده به گونه ای تنظیم می شود که در خروجی از 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. گاز آمونیاک 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 از دستگاه ITN در دمای 155-170 درجه سانتیگراد خارج می شود 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 از قسمت واکنش از پاشش نیترات آمونیوم شسته می شود. بخار 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 هوا از برج دانه بندی مخلوط می شود، با مخلوط بخار و هوا از اواپراتور 6 و روی صفحات شستشو اسکرابر شسته می شود. 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 از خنثی کننده عبور می کند 4 و خنثی کننده را کنترل کنید 5. به خنثی کننده 4 اسیدهای سولفوریک و فسفریک به مقداری دوز می شوند که اطمینان حاصل شود که محصول نهایی حاوی 0.05-0.2٪ سولفات آمونیوم و 0.3-0.5٪ P20s است. 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 های ITN و اسیدهای سولفوریک و فسفریک وارد شده در پس خنثی کننده 4، محلول از پس خنثی کننده کنترل عبور می کند. 5 (جایی که آمونیاک به طور خودکار فقط در صورت نشت اسید از خنثی کننده تامین می شود 4) و وارد اواپراتور می شود 6. برخلاف واحد AS-67، قسمت بالایی اواپراتور 6 مجهز به دو صفحه شستشوی غربال، که بر روی آنها میعانات بخار عرضه می شود، مخلوط بخار و هوا را از اواپراتور از نیترات آمونیوم شستشو می دهد.

ذوب نیترات از اواپراتور 6, عبور از آب بند و خنثی کننده 9 و فیلتر کنید 10, وارد تانک می شود 11, از کجا آمده است پمپ شناور 12 از طریق یک خط لوله با یک نازل ضد ضربه به یک مخزن تحت فشار عرضه 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)، با 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. گرانولاتورهای ویبروآکوستیک، که در واحدهای مقیاس بزرگ استفاده می شوند، ثابت شده اند که قابل اعتمادتر و راحت تر برای استفاده هستند.

مذاب در یک برج فلزی مستطیل شکل دانه بندی می شود 20 با ابعاد پلان 8x11 متر ارتفاع پرواز گرانول ها 55 متر است که متبلور شدن و خنک شدن گرانول های با قطر 2-3 میلی متر تا 90-120 درجه سانتی گراد را با جریان هوای مخالف در تابستان تا 500 هزار تضمین می کند. متر در ساعت و در زمستان (در دماهای پایین) تا 300-400 هزار متر در ساعت. در پایین برج مخروط های دریافتی وجود دارد که گرانول ها توسط یک تسمه نقاله منتقل می شوند. 21 به دستگاه خنک کننده CC 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 توده های نیترات ایجاد شده در نتیجه اختلال در حالت کار گرانولاتورها را الک می کند. توده ها برای انحلال فرستاده می شوند. هوای تامین شده به بخش های دستگاه خنک کننده توسط فن ها 23, در دستگاه گرم می شود 24 به دلیل گرمای بخار آب از دستگاه های ITN. گرمایش زمانی انجام می شود که رطوبت اتمسفر بالای 60٪ باشد و در زمان زمستانبرای جلوگیری از سرد شدن ناگهانی گرانول ها. دانه های نیترات آمونیوم بسته به بار دستگاه و دمای هوای محیط به طور متوالی از یک، دو یا سه بخش از دستگاه خنک کننده عبور می کنند. دمای خنک کننده توصیه شده برای محصول گرانول در زمستان زیر 27 درجه سانتیگراد و در تابستان حداکثر 50-40 درجه سانتیگراد است. هنگامی که واحدهای عملیاتی در مناطق جنوبی، جایی که تعداد قابل توجهی از روزها دمای هوا از 30 درجه سانتیگراد فراتر می رود، بخش سوم دستگاه خنک کننده بر روی هوای از پیش خنک شده (در مبدل حرارتی آمونیاکی تبخیری) کار می کند. میزان هوای عرضه شده به هر بخش 75-80 هزار متر مکعب در ساعت است. فشار فن 3.6 کیلو پاسکال هوای خروجی از بخش هایی از دستگاه در دمای 60-45 درجه سانتیگراد، حاوی حداکثر 0.52 گرم در متر مکعب گرد و غبار نیترات آمونیوم، به برج دانه بندی فرستاده می شود و در آنجا با آن مخلوط می شود. هوای جویو برای شستشو وارد اسکرابر شستشو می شود 18.

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

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 تغذیه می شود. محصول غیر استاندارد حل می شود، محلول به پارک بازگردانده می شود. محصول استاندارد با یک پراکنده کننده NF درمان می شود و برای مصرف کنندگان ارسال می شود.

ظروف اسیدهای سولفوریک و فسفریک و تجهیزات پمپبرای دوز آنها، آن را در یک واحد جداگانه مرتب شده است. نقطه کنترل مرکزی، پست برق، آزمایشگاه، خدمات و اماکن خانگی در یک ساختمان مجزا قرار دارد.

ارسال 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. بازیافت و خنثی سازی زباله.

کار دوره، اضافه شده در 2014/03/31


مشخصات محصولات تولیدی، مواد اولیه و مواد تولیدی. فرآیند تکنولوژیکی برای تولید نیترات آمونیوم خنثی سازی اسید نیتریک با گاز آمونیاک و تبخیر به مذاب بسیار غلیظ.

کار دوره، اضافه شده در 2016/01/19


اتوماسیون تولید نیترات آمونیوم دانه بندی شده مدارهایی برای تثبیت فشار در خط تامین بخار آب و تنظیم دمای میعانات بخار از کندانسور بارومتری. نظارت بر فشار در خط خروجی به پمپ خلاء.

کار دوره، اضافه شده در 01/09/2014


نیترات آمونیوم یک کود نیتروژن رایج و ارزان است. بررسی طرح های تکنولوژیکی موجود برای تولید آن. نوسازی تولید نیترات آمونیوم با تولید کود پیچیده نیتروژن فسفات در OJSC Cherepovets Azot.

پایان نامه، اضافه شده در 2012/02/22


ویژگی های مواد اولیه و 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


روش های صنعتی برای تولید 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.

کار دوره، اضافه شده در 2015/03/14


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

پایان نامه، اضافه شده در 11/01/2013


تولید و استفاده از کاتالیزورهای سنتز آمونیاک. ساختار کاتالیزور اکسید، تأثیر شرایط کاهش آن بر فعالیت. مکانیسم و ​​سینتیک بازیابی نصب ترموگراویمتری 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.

کار دوره، اضافه شده در 03/11/2015


تکنولوژی و واکنش های شیمیاییمراحل تولید آمونیاک مواد اولیه، محصول سنتز. تجزیه و تحلیل فناوری تصفیه گاز تبدیل شده از دی اکسید کربن، مشکلات موجود و توسعه راه هایی برای حل مشکلات شناسایی شده تولید.

پردازش پلیمری

مهمترین ویژگی مواد جدید به دست آمده بر اساس پلیمرهای مختلف، سهولت نسبی تبدیل آنها به محصولات نهایی در حالت جریان ویسکوز است که در آن خواص پلاستیکی آنها به وضوح آشکار می شود. این توانایی به راحتی شکل گیری (تحت شرایط خاص، به هر طریقی که مربوط به گرمایش است)، و سپس، در دماهای معمولی، حفظ شکل به دست آمده، همان چیزی است که نام توده های پلاستیکی را به خود اختصاص داده است.

از نقطه نظر پلیمرهای فرآوری، آنها را می توان (اما به صورت کاملاً مشروط) به دو گروه اصلی تقسیم کرد: ترموپلاستیک ها که شامل موادی هستند که فقط تحت تأثیر حرارت تغییر شکل پذیری خود را تغییر می دهند، اما ساختار خود را حفظ می کنند، و پلاستیک های گرما سخت، در که تحت تأثیر گرما، مولکول های خطی مانند به هم دوخته می شوند تا ساختارهای فضایی پیچیده ای را تشکیل دهند.

ترموپلاستیک ها تقریباً تمام توده های پلاستیکی را شامل می شوند که از ادغام مونومرها در زنجیره های بلند با استفاده از روش پلیمریزاسیون به دست می آیند. بیایید چند توده پلاستیکی رایج از این دست را نام ببریم. در میان آنها پلی اتیلن یا پلی اتیلن خودنمایی می کند که بی دلیل به آن «سلطان پلاستیک» می گویند. جدا از پلاستیک های متخلخل و فوم مانند، پلی اتیلن سبک ترین جرم پلاستیکی است. وزن مخصوص آن کمی با وزن یخ متفاوت است که به آن اجازه می دهد روی سطح آب شناور شود. در برابر قلیاها و اسیدهای سوزآور بسیار مقاوم و در عین حال بادوام است، به راحتی خم می شود و حتی در شصت درجه زیر صفر نیز انعطاف پذیری خود را از دست نمی دهد. پلی اتیلن را می توان سوراخ کرد، چرخاند، مهر زد - در یک کلام، هر نوع پردازشی بر روی ماشین هایی که برای پردازش فلز استفاده می شود. با حرارت دادن به 115-120 درجه، پلی اتیلن نرم و پلاستیک می شود و سپس با فشار دادن یا قالب گیری تزریقی می توان از آن برای ساخت انواع ظروف - از بطری های عطر گرفته تا بطری های بزرگ برای اسیدها و قلیاها استفاده کرد. هنگام گرم شدن، پلی اتیلن را می توان به راحتی به لایه های نازکی تبدیل کرد که برای بسته بندی محصولات حساس به رطوبت استفاده می شود. ترکیبی از استحکام و خاصیت ارتجاعی پلی اتیلن را می سازد مواد راحتبرای ساخت چرخ دنده های بی صدا، تجهیزات تهویه و لوله های کارخانه های شیمیایی، شیرها، واشرها.

ترموپلاستیک های رایج همچنین شامل پلی وینیل کلرید (اغلب به اشتباه پلی وینیل کلرید) می باشد. بر اساس آن، دو نوع اصلی پلاستیک تولید می شود: نوع سخت سلولوئید مانند - به اصطلاح پلاستیک های وینیل و پلاستیک های نرم.

این همچنین شامل پلی استایرن - یک عایق با ارزش برای دستگاه های فرکانس بالا و تجهیزات رادیویی خاص - یادآور ظاهرشیشه بی رنگ و پلی متیل متاکریلات (شیشه آلی).

ترموپلاستیک ها شامل پلاستیک های ساخته شده از پلیمرهای طبیعی به درستی فرآوری شده (به عنوان مثال، نیتروسلولز، که از پردازش سلولز پنبه با مخلوطی از اسیدهای نیتریک و سولفوریک و استات سلولز به دست می آید)، و به عنوان یک استثنا، رزین های پلی آمیدی به دست آمده از پلی تراکم و به اصطلاح. روش "پله ای" یا پلیمریزاسیون چندگانه.

تفاوت بین این گروه های اصلی مواد کاملاً قابل توجه است. محصولات ترموپلاستیک را می توان خرد و بازیافت کرد. برای ساخت محصولات خاصی از آنها، قالب گیری تزریقی به طور گسترده ای استفاده می شود. محصول در یک قالب خنک شده در چند ثانیه سفت می شود. در نتیجه، بهره‌وری ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی مدرن بسیار بالا است: آنها می‌توانند در روز از 15 تا 40 هزار محصول متوسط ​​و چند صد هزار محصول کوچک تولید کنند.

با مواد ترموست شرایط پیچیده تر است: پس از سخت شدن، تقریبا غیرممکن است که آنها را به حالت مایع چسبناک برگردانیم که در آن دوباره پلاستیک شوند. بنابراین، ریختن از آنها دشوار است; آنها عمدتاً تحت حرارت فشرده می شوند و محصولات حاصل تا زمانی که لازم است در قالب نگهداری می شوند تا رزین در کل سطح محصول به حالت غیر قابل ذوب تبدیل شود. اما محصول دیگر نیازی به خنک شدن ندارد.

اگرچه روش پرس گرم نسبت به قالب گیری تزریقی بهره وری کمتری دارد، حتی چندین برابر سریعتر از فرآیندهای تولید محصولات فلزی معمولی است. این یک مزیت اضافی بزرگ در هنگام جایگزینی فلزات با پلاستیک است. از این گذشته، بسیاری از محصولات پیچیده فلزی برای تکمیل خود به یک سری عملیات تولید طولانی نیاز دارند. نمونه بارز آن تولید قالب هایی است که نیازمند تلاش طولانی مدت ابزارسازان ماهر است. صنعت خودرو شوروی در حال حاضر از تمبرهای ساخته شده از به اصطلاح استفاده می کند رزین های اپوکسیبا فیلر مناسب آنها با استفاده از یک عملیات اصلی - ریخته گری و یک کمکی - تمیز کردن بی نظمی های فردی و تصادفی ایجاد می شوند. این صنعت به حل مشکل تولید محصولات با اندازه بزرگ مانند بدنه خودرو، قایق موتوری و غیره نزدیک شده است.

با استفاده از مثال یک توده پلاستیکی به دست آمده از پلیمریزاسیون گام به گام - پلی کاپرولاکتام (به عنوان رزین نایلونی در زبان شیمیدانان) - می توان به وضوح دید که مرزها چقدر دلخواه هستند که در عمل توده های پلاستیکی را از الیاف مصنوعی جدا می کنند.

رزین کاپرون از لاکتام اسید آمینوکاپروئیک - کاپرولاکتام به دست می آید که به نوبه خود از فنل، بنزن، فورفورال (یک ماده خام بسیار امیدوارکننده که به ویژه در طی پردازش ضایعات کشاورزی تشکیل می شود) و استیلن که در اثر عمل به دست می آید، استخراج می شود. آب روی کاربید کلسیم پس از اتمام پلیمریزاسیون، پلی کاپرولاکتام از طریق یک شکاف نازک از راکتور آزاد می شود. در همان زمان، آن را به یک روبان سفت، و سپس به خرده های آسیاب می شود. پس از خالص سازی اضافی از بقایای مونومر، رزین پلی آمید مورد نیاز ما به دست می آید. از این رزین که نقطه ذوب آن بسیار بالا است (216-218 درجه) پروانه های کشتی بخار، پوسته های یاتاقان، چرخ دنده های ماشین و غیره ساخته می شود اما رزین های پلی آمید بیشترین کاربرد را در تولید رزوه هایی دارند که در برابر پوسیدگی مقاوم هستند. تورهای ماهیگیری و تورهای نایلونی ساخته می شوند و جوراب های نایلونی و غیره.

نخ ها از مذاب رزین تشکیل می شوند که از سوراخ های کوچک عبور می کند و جریان هایی را تشکیل می دهد که با سرد شدن به رشته های ابتدایی تبدیل می شوند. چندین نخ ابتدایی در یک رشته ترکیب شده و در معرض پیچش و کشش قرار می گیرند.

معلوم می شود که شیمی قابل اعتمادترین متحد چنین عامل تعیین کننده ای در پیشرفت صنعتی مانند اتوماسیون است. فناوری شیمیایی به دلیل مهم ترین ویژگی خود که به ویژه در گزارش N.S. Khrushchev در بیست و یکمین کنگره CPSU به آن تاکید شده است، یعنی تداوم، مؤثرترین و مطلوب ترین شی برای اتوماسیون است. اگر علاوه بر این در نظر بگیریم که تولید شیمیاییدر جهت های اصلی آن - این تولید در مقیاس بزرگ و انبوه است، پس می توان به وضوح تصور کرد که چه منابع عظیمی از صرفه جویی در نیروی کار و گسترش تولید در شیمی، به ویژه شیمی و فناوری پلیمر وجود دارد.

با شناخت ارتباطات عمیق بین ساختار مهمترین مواد پلیمری فنی و خواص آنها و یادگیری "طراحی" مواد پلیمریبا توجه به "نقشه های شیمیایی" عجیب و غریب، دانشمندان شیمیدان می توانند با خیال راحت بگویند: "عصر مواد با انتخاب نامحدود آغاز شده است."

کاربرد کودها

کشاورزی سوسیالیستی با ایجاد وفور محصولات غذایی در کشور ما و تامین کامل مواد اولیه صنعت مواجه است.

در سال های آینده تولید محصولات غلات، چغندرقند، سیب زمینی، محصولات صنعتی، میوه جات، سبزیجات و گیاهان علوفه ای افزایش چشمگیری خواهد داشت. تولید محصولات اساسی دامی: گوشت، شیر، پشم و ... افزایش چشمگیری خواهد داشت.

در این مبارزه برای فراوانی غذا، شیمی نقش بزرگی ایفا می کند.

دو راه برای افزایش تولید محصولات کشاورزی وجود دارد: اول، گسترش سطح زیر کشت. ثانیا، با افزایش بهره وری در توده های زمینی که قبلاً کشت شده است. اینجاست که شیمی به کمک کشاورزی می آید.

کودها نه تنها کمیت را افزایش می دهند، بلکه کیفیت محصولات کشت شده با کمک آنها را نیز بهبود می بخشند. آنها میزان قند چغندر و نشاسته در سیب زمینی را افزایش می دهند، استحکام الیاف کتان و پنبه و غیره را افزایش می دهند. کودها باعث افزایش مقاومت گیاه در برابر بیماری، خشکی و سرما می شوند.

کشاورزی ما در سال های آینده به کودهای معدنی و ارگانیک زیادی نیاز خواهد داشت. کودهای معدنی را از صنایع شیمیایی دریافت می کند. صنایع شیمیایی علاوه بر انواع کودهای معدنی، آفت‌کش‌هایی برای مبارزه با حشرات مضر، بیماری‌های گیاهی و علف‌های هرز - علف‌کش‌ها و همچنین وسایل تنظیم رشد و باردهی - محرک‌های رشد، وسایلی برای ریزش برگ‌های پنبه قبل از برداشت و غیره در اختیار کشاورزی قرار می‌دهد. (اطلاعات بیشتر در مورد کاربرد و عملکرد آنها در جلد 4 DE توضیح داده شده است).

چه نوع کودهایی وجود دارد؟

کودهای مورد استفاده در کشاورزی به دو گروه اصلی آلی و معدنی تقسیم می شوند. به کودهای آلیشامل: کود، ذغال سنگ نارس، کود کشاورزی سبز(گیاهانی که نیتروژن هوا را جذب می کنند) و کمپوست های مختلف. آنها علاوه بر مواد معدنی حاوی مواد آلی نیز هستند.

کشور ما نیز کودهای پیچیده یا چندوجهی تولید می کند. آنها نه یک، بلکه دو یا سه باتری دارند. استفاده از کودهای کوچک در کشاورزی نیز به طور قابل توجهی در حال توسعه است. آنها حاوی بور، مس، منگنز، مولیبدن، روی و عناصر دیگر هستند که مقادیر کمی از آن (چند کیلوگرم در هکتار) برای رشد و باردهی گیاهان ضروری است.

علاوه بر این، کودهای به اصطلاح غیرمستقیم نیز در کشاورزی استفاده می شوند: آهک، گچ و غیره. آنها خواص خاک را تغییر می دهند: اسیدیته مضر برای گیاهان را از بین می برند، فعالیت میکروارگانیسم های مفید را افزایش می دهند و مواد مغذی موجود در خود خاک را به خاک تبدیل می کنند. شکلی در دسترس تر برای گیاهان، خاک و غیره.

کودهای نیتروژنی

ماده اولیه برای تولید بیشتر کودهای نیتروژن آمونیاک است. از سنتز از نیتروژن و هیدروژن یا به عنوان یک محصول جانبی در طی کک کردن زغال سنگ و ذغال سنگ نارس به دست می آید.

رایج ترین کودهای نیتروژن عبارتند از نیترات آمونیوم، سولفات آمونیوم، نیترات کلسیم، نیترات سدیم، اوره، کودهای نیتروژن مایع (آمونیاک مایع، آمونیاک، آب آمونیاک).

این کودها از نظر ترکیبات نیتروژنی با یکدیگر تفاوت دارند. برخی از آنها حاوی نیتروژن به شکل آمونیاک هستند. اینها کودهای آمونیاکی هستند. این شامل سولفات آمونیوم است. در برخی دیگر، نیتروژن به شکل نیترات است، یعنی به شکل نمک های اسید نیتریک. اینها کودهای نیتراتی هستند. اینها شامل نیترات سدیم و نیترات کلسیم است. نیترات آمونیوم حاوی نیتروژن به دو شکل نیترات و آمونیوم است. اوره حاوی نیتروژن به شکل یک ترکیب آمید است.

اشکال نیتراتی کودهای نیتروژنی به راحتی در آب حل می شوند، جذب خاک نمی شوند و به راحتی از آن شسته می شوند. آنها سریعتر از سایر اشکال ترکیبات نیتروژن توسط گیاهان جذب می شوند.

کودهای آمونیاکی نیز به راحتی در آب حل می شوند و به خوبی توسط گیاهان جذب می شوند، اما کندتر از کودهای نیتراتی عمل می کنند. آمونیاک به خوبی توسط خاک جذب می شود و به خوبی از آن شسته می شود. بنابراین، کودهای آمونیاکی برای گیاهان تغذیه نیتروژن طولانی تری فراهم می کنند. آنها نیز ارزان تر هستند. این مزیت آنها نسبت به کودهای نیترات است.

نیترات آمونیوم چگونه تولید می شود؟

نیترات آمونیوم یکی از رایج ترین کودها است.

نیترات آمونیوم (که با نام نیترات آمونیوم شناخته می شود) در کارخانه ها از اسید نیتریک و آمونیاک تولید می شود. فعل و انفعالات شیمیاییاین ارتباطات

فرآیند تولید شامل مراحل زیر است:

1. خنثی سازی اسید نیتریک با گاز آمونیاک.
2. تبخیر محلول نیترات آمونیوم
3. تبلور نیترات آمونیوم
4. نمک خشک کردن.

شکل یک نمودار جریان فرآیند ساده شده برای تولید نیترات آمونیوم را نشان می دهد. این فرآیند چگونه انجام می شود؟

ماده اولیه - آمونیاک گازی و اسید نیتریک (محلول آبی) - وارد خنثی کننده می شود. در اینجا، در نتیجه برهمکنش شیمیایی هر دو ماده، واکنش شدیدی با آزاد شدن مقدار زیادی گرما رخ می دهد. در این حالت بخشی از آب تبخیر می شود و بخار آب حاصله (به اصطلاح بخار شیره) از طریق تله به بیرون تخلیه می شود.

محلول نیترات آمونیوم تبخیر ناقص از خنثی کننده به دستگاه بعدی - خنثی کننده نهایی جریان می یابد. در آن، پس از افزودن محلول آبی آمونیاک، فرآیند خنثی سازی اسید نیتریک به پایان می رسد.

از پیش خنثی کننده، محلول نیترات آمونیوم به یک اواپراتور پمپ می شود - یک دستگاه خلاء مداوم. محلول در چنین دستگاه هایی با فشار کاهش یافته، در این مورد در فشار 160-200 میلی متر جیوه تبخیر می شود. هنر گرمای تبخیر از طریق دیواره لوله هایی که توسط بخار گرم می شوند به محلول منتقل می شود.

تبخیر تا زمانی انجام می شود که غلظت محلول به 98٪ برسد. پس از این، محلول به سمت کریستالیزاسیون می رود.

بر اساس یک روش، تبلور نیترات آمونیوم روی سطح یک درام که از داخل سرد می شود، رخ می دهد. درام می چرخد ​​و پوسته ای از نیترات آمونیوم متبلور تا ضخامت 2 میلی متر روی سطح آن تشکیل می شود. پوسته را با یک چاقو بریده و از طریق یک لوله برای خشک کردن فرستاده می شود.

نیترات آمونیوم با هوای گرم در درام های خشک کن چرخشی در دمای 120 درجه خشک می شود. پس از خشک شدن، محصول نهایی برای بسته بندی ارسال می شود. نیترات آمونیوم حاوی 34-35 درصد نیتروژن است. برای کاهش کیک، افزودنی های مختلفی در حین تولید به ترکیب آن اضافه می شود.

نیترات آمونیوم توسط کارخانه ها به صورت دانه ای و به صورت پولکی تولید می شود. نمکدان پولکی رطوبت هوا را به شدت جذب می کند، بنابراین در حین نگهداری پخش می شود و شکنندگی خود را از دست می دهد. نیترات آمونیوم دانه بندی شده به شکل دانه (گرانول) است.

دانه بندی نیترات آمونیوم بیشتر در برج ها انجام می شود (شکل را ببینید). محلول تبخیر شده نیترات آمونیوم - مذاب - با استفاده از سانتریفیوژ نصب شده در سقف برج اسپری می شود.

مذاب در یک جریان پیوسته به درون درام سوراخ دار چرخان سانتریفیوژ جریان می یابد. با عبور از سوراخ های درام، اسپری به گلوله هایی با قطر مناسب تبدیل می شود و با افتادن به سمت پایین سفت می شود.

نیترات آمونیوم دانه بندی شده خواص فیزیکی خوبی دارد، در حین نگهداری کیک نمی شود، به خوبی در مزرعه پخش می شود و رطوبت هوا را به آرامی جذب می کند.

سولفات آمونیوم - (در غیر این صورت - سولفات آمونیوم) حاوی 21 درصد نیتروژن است. بیشتر سولفات آمونیوم توسط صنعت کک تولید می شود.

در سال های آینده، تولید غلیظ ترین کود نیتروژن - اوره یا اوره که حاوی 46٪ نیتروژن است، توسعه زیادی خواهد داشت.

اوره تحت فشار بالا با سنتز از آمونیاک و دی اکسید کربن تولید می شود. این نه تنها به عنوان کود، بلکه برای تغذیه دام (تغذیه مکمل پروتئین) و به عنوان واسطه برای تولید پلاستیک استفاده می شود.

کودهای نیتروژن مایع - آمونیاک مایع، آمونیاک و آب آمونیاک - نیز از اهمیت بالایی برخوردار هستند.

آمونیاک مایع از آمونیاک گازی با مایع سازی تحت فشار بالا تولید می شود. حاوی 82 درصد نیتروژن است. ترکیبات آمونیاکی محلول هایی از نیترات آمونیوم، نیترات کلسیم یا اوره در آمونیاک مایع با مقدار کمی آب هستند. آنها حاوی 37 درصد نیتروژن هستند. آب آمونیاکی محلول آبی آمونیاک است. حاوی 20 درصد نیتروژن است. کودهای نیتروژن مایع از نظر تأثیر آنها بر محصول کمتر از جامد نیستند. و تولید آنها بسیار ارزان تر از جامد است، زیرا عملیات تبخیر محلول، خشک کردن و دانه بندی حذف می شود. از بین سه نوع کود نیتروژن مایع، آب آمونیاک بیشترین مصرف را دارد. البته استفاده از کودهای مایع به خاک و همچنین نگهداری و حمل و نقل آنها نیازمند ماشین آلات و تجهیزات خاصی است.

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

اسید نیتریک 58-60٪ اولیه در یک بخاری گرم می شود / تا 70--80 با بخار آب از دستگاه ITN گرم می شود. 3 و برای خنثی سازی فرستاده می شود. جلوی دستگاه ها 3 اسیدهای فسفریک و سولفوریک به مقداری به اسید نیتریک اضافه می شوند که محصول نهایی حاوی 0.3-0.5٪ P2O5 و 0.05-0.2٪ سولفات آمونیوم باشد.

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

اسید نیتریک (58-60٪) در دستگاه گرم می شود 2 تا 80-90 درجه سانتیگراد با بخار آب از دستگاه ITN 8. گاز آمونیاک در بخاری 1 توسط میعانات بخار تا دمای 120 تا 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% NH4NO3 که از دستگاه ITN در دمای 170-155 درجه سانتیگراد خارج می شود دارای مقدار اضافی اسید نیتریک در محدوده 2-5 گرم در لیتر است که جذب کامل آمونیاک را تضمین می کند.

در قسمت بالایی دستگاه، بخار آب از قسمت واکنش از پاشش نیترات آمونیوم شسته می شود. بخارات HNO3 و NNz 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 هوا از برج دانه بندی مخلوط می شود، با مخلوط بخار و هوا از اواپراتور 6 و روی صفحات شستشو اسکرابر شسته می شود. 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 از خنثی کننده عبور می کند 4 و خنثی کننده را کنترل کنید 5. به خنثی کننده 4 اسیدهای سولفوریک و فسفریک به مقداری دوز می شوند که اطمینان حاصل شود که محصول نهایی حاوی 0.05-0.2٪ سولفات آمونیوم و 0.3--0.5٪ P20s است. 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 های 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 نشت اسید خنثی کننده تامین می شود 4) و وارد اواپراتور می شود 6. برخلاف واحد AS-67، قسمت بالایی اواپراتور 6 مجهز به دو صفحه شستشوی غربال، که بر روی آنها میعانات بخار عرضه می شود، مخلوط بخار و هوا را از اواپراتور از نیترات آمونیوم شستشو می دهد.

ذوب نیترات از اواپراتور 6, عبور از آب بند و خنثی کننده 9 و فیلتر کنید 10, وارد تانک می شود 11, جایی که از یک پمپ شناور می آید 12 از طریق یک خط لوله با یک نازل ضد ضربه به یک مخزن تحت فشار عرضه 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 NНз)، 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. گرانولاتورهای لرزشی و آکوستیک که در واحدهای با ظرفیت زیاد استفاده می‌شوند، ثابت شده‌اند که قابل اعتمادتر و راحت‌تر کار می‌کنند.

مذاب در یک برج فلزی مستطیل شکل دانه بندی می شود 20 با ابعاد پلان 8x11 متر ارتفاع پرواز گرانول ها 55 متر است که متبلور شدن و سرد شدن گرانول های با قطر 2-3 میلی متر تا 90-120 درجه سانتی گراد با جریان هوای مخالف در تابستان تا 500 را تضمین می کند. هزار متر بر ساعت و در زمستان (در دماهای پایین) تا 300-400 هزار متر بر ساعت. در پایین برج مخروط های دریافتی وجود دارد که گرانول ها توسط یک تسمه نقاله منتقل می شوند. 21 به دستگاه خنک کننده CC 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 توده های نیترات ایجاد شده در نتیجه اختلال در حالت کار گرانولاتورها را الک می کند. توده ها برای انحلال فرستاده می شوند. هوای تامین شده به بخش های دستگاه خنک کننده توسط فن ها 23, در دستگاه گرم می شود 24 به دلیل گرمای بخار آب از دستگاه های ITN. گرمایش زمانی انجام می شود که رطوبت اتمسفر بالای 60٪ باشد و در زمستان برای جلوگیری از سرد شدن ناگهانی دانه ها. دانه های نیترات آمونیوم بسته به بار دستگاه و دمای هوای محیط به طور متوالی از یک، دو یا سه بخش از دستگاه خنک کننده عبور می کنند. دمای خنک کننده توصیه شده برای محصول دانه بندی شده در زمستان کمتر از 27 درجه سانتیگراد و در تابستان تا 50-40 درجه سانتیگراد است. هنگامی که واحدهای عملیاتی در مناطق جنوبی، جایی که تعداد قابل توجهی از روزها دمای هوا از 30 درجه سانتیگراد فراتر می رود، بخش سوم دستگاه خنک کننده بر روی هوای از پیش خنک شده (در مبدل حرارتی آمونیاکی تبخیری) کار می کند. میزان هوای عرضه شده به هر بخش 75-80 هزار متر در ساعت است. فشار فن 3.6 کیلو پاسکال هوای خروجی از بخش هایی از دستگاه در دمای 60-45 درجه سانتیگراد، حاوی حداکثر 0.52 گرم بر متر مکعب گرد و غبار نیترات آمونیوم، به برج دانه بندی فرستاده می شود و در آنجا با هوای اتمسفر مخلوط می شود و برای شست و شو در یک دستگاه عرضه می شود. اسکرابر شستشو 18.

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

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 تغذیه می شود. محصول غیر استاندارد حل می شود، محلول به پارک بازگردانده می شود. محصول استاندارد با یک پراکنده کننده NF درمان می شود و برای مصرف کنندگان ارسال می شود.

مخازن اسیدهای سولفوریک و فسفریک و تجهیزات پمپاژ برای دوز آنها در یک واحد مجزا چیده شده است. نقطه کنترل مرکزی، پست برق، آزمایشگاه، خدمات و اماکن خانگی در یک ساختمان مجزا قرار دارد.

وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه

موسسه آموزشی دولتی

آموزش عالی حرفه ای

"دانشگاه فنی دولتی Tver"

بخش TPM

کار دوره

در رشته: "فناوری شیمیایی عمومی"

تولید نیترات آمونیوم

• محتوا

معرفی

1. خواص فیزیکی و شیمیایی نیترات آمونیوم

2. روش های تولید

3. مراحل اصلی تولید نیترات آمونیوم از آمونیاک و اسید نیتریک

3.1 تهیه محلول نیترات آمونیوم

3.1.1 مبانی فرآیند خنثی سازی

3.1.2 ویژگی های تاسیسات خنثی سازی

3. 1 5 تجهیزات اصلی

4. محاسبات مواد و انرژی

5. محاسبه ترمودینامیکی

6. بازیافت و خنثی سازی ضایعات در تولید نیترات آمونیوم

نتیجه

فهرست منابع استفاده شده

پیوست اول

معرفی

در طبیعت و در زندگی انسان، نیتروژن از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. بخشی از ترکیبات پروتئینی (16-18٪) است که اساس دنیای گیاهی و جانوری است. یک فرد روزانه 80-100 گرم پروتئین مصرف می کند که معادل 12-17 گرم نیتروژن است.

برای رشد طبیعی گیاه، بسیاری از عناصر شیمیایی. اصلی ترین آنها کربن، اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن، فسفر، منیزیم، گوگرد، کلسیم، پتاسیم و آهن است. سه عنصر اول یک گیاه از هوا و آب و بقیه از خاک استخراج می شود.

نیتروژن نقش مهمی در تغذیه معدنی گیاهان دارد، اگرچه میانگین محتوای آن در توده گیاهی از 1.5٪ تجاوز نمی کند. بدون نیتروژن، هیچ گیاهی نمی تواند به طور طبیعی زندگی کند یا رشد کند.

نیتروژن است بخشی جدایی ناپذیرنه تنها پروتئین های گیاهی، بلکه کلروفیل نیز که با کمک آن گیاهان، تحت تأثیر انرژی خورشیدی، کربن را از دی اکسید کربن CO2 موجود در جو جذب می کنند.

ترکیبات نیتروژن طبیعی در نتیجه فرآیندهای شیمیایی تجزیه بقایای آلی، در هنگام تخلیه رعد و برق، و همچنین از نظر بیوشیمیایی در نتیجه فعالیت باکتری های خاص - Azotobacter که به طور مستقیم نیتروژن را از هوا جذب می کنند، تشکیل می شوند. باکتری های گره ای که در ریشه گیاهان حبوبات (نخود، یونجه، لوبیا، شبدر و غیره) زندگی می کنند، همین توانایی را دارند.

سالانه مقدار قابل توجهی از نیتروژن و سایر مواد مغذی لازم برای توسعه محصولات کشاورزی با برداشت حاصل از خاک حذف می شود. علاوه بر این، برخی از مواد مغذی در نتیجه شسته شدن آنها توسط آب های زیرزمینی و باران از بین می روند. بنابراین برای جلوگیری از کاهش عملکرد و تخلیه خاک باید دوباره آن را پر کرد مواد مغذیبا ساختن انواع مختلفکودها

مشخص است که تقریباً هر کود دارای اسیدیته فیزیولوژیکی یا قلیایی است. بسته به این، می تواند اثر اسیدی یا قلیایی بر روی خاک داشته باشد که هنگام استفاده از آن برای برخی محصولات کشاورزی مورد توجه قرار می گیرد.

کودهایی که کاتیون های قلیایی آنها توسط گیاهان سریعتر از خاک استخراج می شوند، باعث اسیدی شدن می شوند. گیاهانی که آنیون های اسیدی کودها را سریعتر مصرف می کنند به قلیایی شدن خاک کمک می کنند.

کودهای نیتروژن حاوی کاتیون آمونیوم NH4 (نیترات آمونیوم، سولفات آمونیوم) و گروه آمید NH2 (اوره) خاک را اسیدی می کنند. اثر اسیدی نیترات آمونیوم ضعیف تر از سولفات آمونیوم است.

بسته به ماهیت خاک، شرایط اقلیمی و سایر شرایط، مقادیر مختلف نیتروژن برای محصولات مختلف مورد نیاز است.

نیترات آمونیوم (نیترات آمونیوم یا نیترات آمونیوم) جایگاه قابل توجهی در طیف کودهای نیتروژن دار دارد که تولید جهانی آن به میلیون ها تن در سال می رسد.

در حال حاضر تقریباً 50 درصد از کودهای نیتروژنی مورد استفاده در کشاورزی کشورمان نیترات آمونیوم است.

نیترات آمونیوم مزایای زیادی نسبت به سایر کودهای نیتروژن دار دارد. حاوی 34-34.5 درصد نیتروژن است و از این نظر پس از اوره CO(NH2) 2 که حاوی 46 درصد نیتروژن است در رتبه دوم قرار دارد. سایر کودهای نیتروژن و نیتروژن دار به میزان قابل توجهی نیتروژن کمتری دارند (محتوای نیتروژن بر حسب ماده خشک داده می شود):

جدول 1 - محتوای نیتروژن در ترکیبات

نیترات آمونیوم یک کود نیتروژن جهانی است، زیرا به طور همزمان حاوی انواع آمونیوم و نیترات نیتروژن است. در همه مناطق، تقریبا برای همه محصولات موثر است.

بسیار مهم است که اشکال نیتروژن نیترات آمونیوم توسط گیاهان استفاده شود زمان متفاوت. نیتروژن آمونیومی که مستقیماً در سنتز پروتئین نقش دارد، در طول دوره رشد به سرعت توسط گیاهان جذب می شود. نیتروژن نیترات نسبتاً آهسته جذب می شود، بنابراین مؤثرتر است مدت زمان طولانی. همچنین مشخص شده است که فرم آمونیاکی نیتروژن می تواند توسط گیاهان بدون اکسیداسیون قبلی استفاده شود.

این خواص نیترات آمونیوم تأثیر بسیار مثبتی بر افزایش عملکرد تقریباً تمامی محصولات کشاورزی دارد.

نیترات آمونیوم بخشی از گروه بزرگی از مواد منفجره پایدار است. مواد منفجره مبتنی بر نیترات آمونیوم و نیترات آمونیوم، خالص یا تصفیه شده با مواد افزودنی خاص، برای عملیات انفجار استفاده می شود.

مقدار کمی از نمک برای تولید اکسید نیتروژن استفاده می شود که در پزشکی استفاده می شود.

همزمان با افزایش حجم تولید نیترات آمونیوم با نوسازی تاسیسات تولیدی موجود و احداث تاسیسات جدید، اقداماتی برای ارتقای بیشتر کیفیت محصول نهایی (دستیابی به محصول 100% شکننده و حفظ گرانول پس از نگهداری طولانی مدت محصول در حال انجام است. ).

1. خواص فیزیکی و شیمیایی نیترات آمونیوم

که در شکل خالصنیترات آمونیوم یک ماده کریستالی سفید رنگ است که حاوی 35 درصد نیتروژن، 60 درصد اکسیژن و 5 درصد هیدروژن است. محصول فنی سفید با رنگ مایل به زرد و حاوی حداقل 34.2 درصد نیتروژن است.

نیترات آمونیوم یک عامل اکسید کننده قوی برای تعدادی از ترکیبات معدنی و آلی است. با ذوب برخی از مواد حتی تا حد انفجار (مثلاً با نیتریت سدیم NaNO2) به شدت واکنش نشان می دهد.

اگر آمونیاک گازی از روی نیترات آمونیوم جامد عبور داده شود، یک مایع بسیار متحرک به سرعت تشکیل می شود - آمونیاک 2NH4NO3*2Np یا NH4NO3*3Np.

نیترات آمونیوم در آب، الکل های اتیل و متیل، پیریدین، استون و آمونیاک مایع بسیار محلول است. با افزایش دما، حلالیت نیترات آمونیوم به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

هنگامی که نیترات آمونیوم در آب حل می شود، مقدار زیادی گرما جذب می شود. به عنوان مثال، هنگامی که 1 مول NH4NO3 کریستالی در 220-400 مول آب و دمای 15-10 درجه سانتیگراد حل می شود، 6.4 کیلو کالری گرما جذب می شود.

نیترات آمونیوم قابلیت تصعید را دارد. هنگامی که نیترات آمونیوم در شرایط دمای بالا و رطوبت هوا ذخیره می شود، حجم آن تقریباً دو برابر می شود که معمولاً منجر به پارگی ظرف می شود.

در زیر میکروسکوپ، منافذ و ترک ها به وضوح روی سطح دانه های نیترات آمونیوم قابل مشاهده است. افزایش تخلخل گرانول های نیترات تأثیر بسیار منفی بر خواص فیزیکی محصول نهایی دارد.

نیترات آمونیوم دارای رطوبت بسیار بالایی است. در هوای آزاد، در لایه نازکی از نمک نمک، به سرعت مرطوب می شود، شکل کریستالی خود را از دست می دهد و شروع به تار شدن می کند. میزان جذب رطوبت از هوا توسط نمک به رطوبت آن و فشار بخار بالای محلول اشباع نمک معین در دمای معین بستگی دارد.

تبادل رطوبت بین هوا و نمک هیگروسکوپیک اتفاق می افتد. رطوبت نسبی هوا تأثیر تعیین کننده ای بر این فرآیند دارد.

کلسیم و نیترات آهک-آمونیم فشار بخار آب نسبتاً کمی نسبت به محلول های اشباع دارند. در دمای معینی با کمترین رطوبت نسبی مطابقت دارند. اینها از بین کودهای نیتروژنی فوق مرطوب ترین نمک ها هستند. سولفات آمونیوم کمترین رطوبت را دارد و نیترات پتاسیم تقریباً کاملاً غیر رطوبت گیر است.

رطوبت فقط توسط یک لایه نسبتا کوچک نمک بلافاصله در مجاورت هوای اطراف جذب می شود. با این حال، حتی چنین مرطوب کردن نمک نمک تا حد زیادی خواص فیزیکی محصول نهایی را بدتر می کند. سرعت جذب رطوبت نیترات آمونیوم از هوا با افزایش دما به شدت افزایش می یابد. بنابراین، در دمای 40 درجه سانتیگراد، سرعت جذب رطوبت 2.6 برابر بیشتر از دمای 23 درجه سانتیگراد است.

روش های زیادی برای کاهش رطوبت نیترات آمونیوم پیشنهاد شده است. یکی از این روش ها بر پایه اختلاط یا ذوب نیترات آمونیوم با نمک دیگری است. هنگام انتخاب نمک دوم، از قانون زیر پیروی کنید: برای کاهش رطوبت، فشار بخار آب بالای محلول اشباع مخلوط نمک ها باید بیشتر از فشار آنها بالاتر از محلول اشباع نیترات آمونیوم خالص باشد.

مشخص شده است که رطوبت سنجی مخلوطی از دو نمک دارای یون مشترک بیشتر از مرطوب ترین آنها است (به استثنای مخلوط یا آلیاژهای نیترات آمونیوم با سولفات آمونیوم و برخی دیگر). اختلاط نیترات آمونیوم با مواد غیر رطوبت گیر اما نامحلول در آب (مثلاً غبار سنگ آهک، سنگ فسفات، دی کلسیم فسفات و غیره) رطوبت آن را کاهش نمی دهد. آزمایش های متعدد نشان داده است که تمام نمک هایی که در آب حلالیت یکسان یا بیشتر از نیترات آمونیوم دارند، خاصیت افزایش رطوبت سنجی آن را دارند.

نمک هایی که می توانند رطوبت نیترات آمونیوم را کاهش دهند، باید به مقدار زیاد اضافه شوند (به عنوان مثال، سولفات پتاسیم، کلرید پتاسیم، فسفات دی آمونیوم)، که به شدت محتوای نیتروژن در محصول را کاهش می دهد.

اکثر راه موثربرای کاهش جذب رطوبت از هوا، ذرات نمکدان با لایه‌های محافظی از مواد آلی که توسط آب خیس نمی‌شوند پوشانده می‌شوند. فیلم محافظ سرعت جذب رطوبت را 3-5 برابر کاهش می دهد و به بهبود خواص فیزیکی نیترات آمونیوم کمک می کند.

خاصیت منفی نیترات آمونیوم توانایی آن در کیک کردن است - از دست دادن جریان پذیری (ترد شدن) خود در طول ذخیره سازی. در این حالت، نیترات آمونیوم به یک توده جامد یکپارچه تبدیل می شود که به سختی آسیاب می شود. کیک شدن نیترات آمونیوم به دلایل زیادی ایجاد می شود.

افزایش رطوبت در محصول نهایی. ذرات نیترات آمونیوم به هر شکلی همیشه حاوی رطوبت به شکل محلول اشباع (مادر) هستند. محتوای NH4NO3 در چنین محلولی مطابق با حلالیت نمک در دمایی است که در ظرف بارگیری می شود. با سرد شدن محصول نهایی، مشروب مادر اغلب فوق اشباع می شود. با کاهش بیشتر دما، تعداد زیادی کریستال با اندازه های 0.2-0.3 میلی متر از محلول فوق اشباع خارج می شوند. این کریستال‌های جدید، ذرات نیترات را که قبلاً متصل نشده بودند، سیمان می‌کنند و باعث می‌شوند که آن به یک توده متراکم تبدیل شود.

استحکام مکانیکی کم ذرات نمکدان. نیترات آمونیوم به صورت ذرات گرد (گرانول)، صفحات یا کریستال های کوچک تولید می شود. ذرات نیترات آمونیوم دانه ای دارای سطح ویژه کوچکتر و شکل منظم تری نسبت به ذرات پولکی و ریز کریستالی هستند، بنابراین دانه ها کمتر کیک می شوند. اما در طی فرآیند دانه بندی، مقدار مشخصی ذرات توخالی تشکیل می شود که دارای استحکام مکانیکی پایینی هستند.

هنگام نگهداری کیسه های حاوی نمکدانه دانه بندی شده در پشته هایی به ارتفاع 2.5 متر قرار می گیرند که تحت فشار کیسه های بالایی کم دوام ترین دانه ها با تشکیل ذرات گرد و غبار از بین می روند که باعث فشرده شدن توده نمکدان و افزایش کیک شدن آن می شود. تمرین نشان می دهد که تخریب ذرات توخالی در لایه ای از محصول دانه ای به شدت روند کیک شدن را تسریع می کند. این امر حتی در صورتی مشاهده می‌شود که هنگام بارگیری در ظرف، محصول تا دمای 45 درجه سانتی‌گراد خنک شود و بخش عمده گرانول‌ها از استحکام مکانیکی خوبی برخوردار باشند. مشخص شده است که گرانول های توخالی نیز در اثر تبلور مجدد از بین می روند.

با افزایش دمای محیط، گرانول های نمکدان تقریباً به طور کامل استحکام خود را از دست می دهند و چنین محصولی به شدت کیک می شود.

تجزیه حرارتی نیترات آمونیوم. خطر انفجار مقاوم در برابر آتش. از نقطه نظر ایمنی انفجار، نیترات آمونیوم نسبتاً نسبتاً کمی نسبت به ضربه، اصطکاک، ضربه حساس است و در هنگام برخورد جرقه‌هایی با شدت متفاوت پایدار می‌ماند. مخلوط ماسه، شیشه و ناخالصی های فلزی حساسیت نیترات آمونیوم را به تنش مکانیکی افزایش نمی دهد. این فقط تحت تأثیر یک چاشنی قوی یا در هنگام تجزیه حرارتی تحت شرایط خاص قادر به انفجار است.

با حرارت دادن طولانی مدت، نیترات آمونیوم به تدریج به آمونیاک و اسید نیتریک تجزیه می شود:

NH4NO3=Np+HNO3 - 174598.32 J (1)

این فرآیند که با جذب گرما اتفاق می افتد، در دمای بالای 110 درجه سانتی گراد آغاز می شود.

با حرارت دادن بیشتر، نیترات آمونیوم تجزیه می شود و اکسید نیتروژن و آب را تشکیل می دهد:

NH4NO3= N2O + 2H2O + 36902.88 J (2)

تجزیه حرارتی نیترات آمونیوم در مراحل متوالی زیر رخ می دهد:

· هیدرولیز (یا تفکیک) مولکول های NH4NO3.

· تجزیه حرارتی اسید نیتریک تشکیل شده در طول هیدرولیز.

· برهمکنش دی اکسید نیتروژن و آمونیاک در دو مرحله اول تشکیل شد.

هنگامی که نیترات آمونیوم به شدت در دمای 220-240 درجه سانتیگراد گرم می شود، تجزیه آن ممکن است با طغیان یک توده مذاب همراه باشد.

گرم کردن نیترات آمونیوم در حجم بسته یا در حجمی با انتشار محدود گازهای تشکیل شده در طی تجزیه حرارتی نیترات بسیار خطرناک است.

در این موارد، تجزیه نیترات آمونیوم می تواند از طریق بسیاری از واکنش ها، به ویژه از طریق موارد زیر انجام شود:

NH4NO3 = N2+2H2O + S 02 + 1401.64 J/kg (3)

2NH4NO3 = N2 + 2NO+ 4H20 + 359.82 J/kg (4)

3NH4NO3= 2N2 + N0 + N02 + 6H20 + 966.50 J/kg (5)

از واکنش های فوق واضح است که آمونیاک، که در دوره اولیه تجزیه حرارتی نیترات تشکیل شده است، اغلب در مخلوط های گاز وجود ندارد. واکنش های ثانویه در آنها انجام می شود که طی آن آمونیاک به طور کامل به نیتروژن عنصری اکسید می شود. در نتیجه واکنش های ثانویه، فشار مخلوط گاز در یک حجم بسته به شدت افزایش می یابد و فرآیند تجزیه می تواند به یک انفجار ختم شود.

مس، سولفیدها، منیزیم، پیریت ها و برخی ناخالصی های دیگر فرآیند تجزیه نیترات آمونیوم را در هنگام گرم شدن فعال می کنند. در نتیجه برهمکنش این مواد با نیترات گرم شده، نیتریت آمونیوم ناپایدار تشکیل می شود که در دمای 70-80 درجه سانتیگراد به سرعت با یک انفجار تجزیه می شود:

NH4NO3=N2+ 2H20 (6)

نیترات آمونیوم با آهن، قلع و آلومینیوم حتی در حالت مذاب واکنش نمی دهد.

با افزایش رطوبت و افزایش اندازه ذرات نیترات آمونیوم، حساسیت آن به انفجار به شدت کاهش می یابد. در حضور تقریباً 3 درصد رطوبت، نمک نمک حتی زمانی که در معرض یک چاشنی قوی قرار می گیرد به انفجار غیر حساس می شود.

تجزیه حرارتی نیترات آمونیوم با افزایش فشار تا حد معینی افزایش می یابد. مشخص شده است که در فشار حدود 6 kgf/cm2 و دمای مربوطه، تمام نیترات مذاب تجزیه می شود.

برای کاهش یا جلوگیری از تجزیه حرارتی نیترات آمونیوم، حفظ محیط قلیایی هنگام تبخیر محلول‌ها بسیار مهم است. بنابراین، در طرح تکنولوژیکی جدید برای تولید نیترات آمونیوم بدون کیک، توصیه می شود مقدار کمی آمونیاک به هوای گرم اضافه شود.

با توجه به اینکه در شرایط خاصی، نیترات آمونیوم می تواند یک محصول انفجاری باشد، در طول تولید، ذخیره سازی و حمل و نقل آن، رژیم تکنولوژیکی تعیین شده و مقررات ایمنی باید به شدت رعایت شود.

نیترات آمونیوم یک محصول غیر قابل اشتعال است. فقط اکسید نیتروژن که در طی تجزیه حرارتی نمک ایجاد می شود، از احتراق پشتیبانی می کند.

مخلوطی از نیترات آمونیوم با زغال چوب خرد شده می تواند به طور خود به خود در هنگام حرارت دادن شدید مشتعل شود. برخی از فلزات که به راحتی اکسید می شوند (مانند روی پودری) در تماس با نیترات آمونیوم مرطوب با حرارت خفیف نیز می توانند باعث اشتعال آن شوند. در عمل مواردی از اشتعال خود به خودی مخلوط نیترات آمونیوم با سوپر فسفات مشاهده شده است.

کیسه های کاغذی یا بشکه های چوبی حاوی نیترات آمونیوم می توانند حتی در معرض نور خورشید آتش بگیرند. هنگامی که ظرف حاوی نیترات آمونیوم مشتعل می شود، اکسیدهای نیتروژن و بخار اسید نیتریک ممکن است آزاد شود. در صورت آتش سوزی ناشی از شعله باز یا در اثر انفجار، نیترات آمونیوم ذوب شده و تا حدی تجزیه می شود. شعله در عمق توده نمکدان پخش نمی شود.

2 . روش های تولید

اسید خنثی کننده نیترات آمونیوم

در صنعت، تنها روش تولید نیترات آمونیوم از آمونیاک مصنوعی (یا گازهای حاوی آمونیاک) و اسید نیتریک رقیق به طور گسترده استفاده می شود.

تولید نیترات آمونیوم از آمونیاک مصنوعی (یا گازهای حاوی آمونیاک) و اسید نیتریک چند مرحله ای است. در این راستا، آنها سعی کردند نیترات آمونیوم را مستقیماً از آمونیاک، اکسیدهای نیتروژن، اکسیژن و بخار آب توسط واکنش بدست آورند.

4Np + 4NO2 + 02 + 2H20 = 4NH4NO3 (7)

با این حال، این روش باید رها می شد، زیرا همراه با نیترات آمونیوم، نیتریت آمونیوم تشکیل شد - یک محصول ناپایدار و انفجاری.

تعدادی پیشرفت در تولید نیترات آمونیوم از آمونیاک و اسید نیتریک ایجاد شده است که امکان کاهش هزینه های سرمایه ای برای ساخت کارخانه های جدید و کاهش قیمت تمام شده محصول نهایی را فراهم کرده است.

برای بهبود اساسی تولید نیترات آمونیوم، لازم بود از ایده هایی که سال ها در مورد عدم امکان کار بدون ذخایر مناسب تجهیزات اساسی (مثلاً تبخیرکننده ها، برج های دانه بندی و غیره) وجود داشت، در مورد خطر ناشی از آن چشم پوشی کرد. به دست آوردن مذاب نیترات آمونیوم تقریبا بی آب برای دانه بندی.

این به طور جدی در روسیه و خارج از کشور تاسیس شده است که تنها ساخت واحدها قدرت بالابا بهره گیری از دستاوردهای نوین علم و فناوری می تواند مزایای اقتصادی قابل توجهی را در مقایسه با تولید نیترات آمونیوم موجود فراهم آورد.

مقدار قابل توجهی نیترات آمونیوم در حال حاضر از گازهای خارج شده حاوی آمونیاک برخی از سیستم های سنتز اوره تولید می شود. طبق یکی از روش های تولید آن، 1 تن اوره از 1 تا 1.4 تن آمونیاک تولید می کند. از این مقدار آمونیاک می توان 4.6-6.5 تن نیترات آمونیوم تولید کرد. اگرچه طرح‌های پیشرفته‌تری برای سنتز اوره نیز در حال کار است، گازهای حاوی آمونیاک - ضایعات حاصل از این تولید - برای مدتی به عنوان مواد خام برای تولید نیترات آمونیوم عمل می‌کنند.

روش تولید نیترات آمونیوم از گازهای حاوی آمونیاک با روش تولید آن از آمونیاک گازی فقط در مرحله خنثی سازی متفاوت است.

نیترات آمونیوم در مقادیر کم با تجزیه تبادلی نمک ها (روش های تبدیل) به دست می آید.

این روش ها برای تولید نیترات آمونیوم بر اساس رسوب یکی از نمک های حاصله یا تولید دو نمک با حلالیت های متفاوت در آب است. در حالت اول، محلول‌های نیترات آمونیوم از رسوبات روی فیلترهای دوار جدا شده و طبق روش‌های مرسوم به یک محصول جامد تبدیل می‌شوند. در حالت دوم، محلول ها تا غلظت مشخصی تبخیر می شوند و با کریستالیزاسیون کسری جدا می شوند که به صورت زیر می جوشد: هنگام خنک کردن محلول های داغ، بیشتر نیترات آمونیوم به شکل خالص آن جدا می شود، سپس تبلور به صورت جداگانه انجام می شود. تجهیزات از محلول های مادر برای به دست آوردن یک محصول آلوده به ناخالصی.

تمام روش‌های تولید نیترات آمونیوم از طریق تجزیه تبادلی نمک‌ها پیچیده هستند و شامل مصرف بخار زیاد و از دست دادن نیتروژن متصل می‌شوند. آنها معمولاً در صنعت تنها زمانی استفاده می شوند که استفاده از ترکیبات نیتروژن به عنوان محصولات جانبی ضروری باشد.

روش مدرن تولید نیترات آمونیوم از آمونیاک گازی (یا گازهای حاوی آمونیاک) و اسید نیتریک به طور مداوم در حال بهبود است.

3 . مراحل اصلی تولید نیترات آمونیوم از آمونیاک و اسید نیتریک

فرآیند تولید نیترات آمونیوم شامل مراحل اصلی زیر است:

1. تهیه محلول های نیترات آمونیوم با خنثی سازی اسید نیتریک با آمونیاک گازی یا گازهای حاوی آمونیاک.

2. تبخیر محلول های نیترات آمونیوم به حالت مذاب.

3. تبلور از نمک ذوب شده به صورت ذرات گرد (گرانول)، پولک (صفحات) و بلورهای کوچک.

4. نمک خنک کننده یا خشک کردن.

5. بسته بندی محصول نهایی.

برای به دست آوردن نیترات آمونیوم کم پک و مقاوم در برابر آب، علاوه بر مراحل ذکر شده، مرحله تهیه مواد افزودنی مناسب نیز ضروری است.

3.1 P تهیه محلول نیترات آمونیوم

3.1.1 مبانی فرآیند خنثی سازی

محلول نیترات آمونیوم ry از واکنش آمونیاک با اسید نیتریک بر اساس واکنش به دست می آید:

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

تشکیل نیترات آمونیوم برگشت ناپذیر است و با انتشار گرما همراه است. مقدار گرمای آزاد شده در طی واکنش خنثی سازی به غلظت اسید نیتریک مورد استفاده و دمای آن و همچنین به دمای گاز آمونیاک (یا گازهای حاوی آمونیاک) بستگی دارد. هر چه غلظت اسید نیتریک بیشتر باشد، گرمای بیشتری تولید می شود. در این حالت آب تبخیر می شود که این امر امکان به دست آوردن محلول های غلیظ تری از نیترات آمونیوم را فراهم می کند. برای به دست آوردن محلول نیترات آمونیوم از اسید نیتریک 58-42 درصد استفاده می شود.

استفاده از اسید نیتریک با غلظت بالاتر از 58 درصد برای به دست آوردن محلول های نیترات آمونیوم با طراحی موجود فرآیند امکان پذیر نیست، زیرا در این حالت دمایی در دستگاه خنثی کننده ایجاد می شود که به طور قابل توجهی از نقطه جوش اسید نیتریک فراتر می رود. می تواند با آزاد شدن اکسیدهای نیتروژن منجر به تجزیه آن شود. هنگامی که محلول های نیترات آمونیوم تبخیر می شوند، بخار آب به دلیل گرمای واکنش در دستگاه های خنثی کننده با دمای 110-120 درجه سانتیگراد تشکیل می شود.

هنگام به دست آوردن محلول های نیترات آمونیوم با بالاترین غلظت ممکن، سطوح تبادل حرارت نسبتاً کوچک تبخیرکننده ها مورد نیاز است و مقدار کمی بخار تازه برای تبخیر بیشتر محلول ها مصرف می شود. در این راستا، همراه با مواد اولیه، آنها در تلاش برای تامین گرمای اضافی به خنثی کننده هستند، که برای آن آمونیاک را تا 70 درجه سانتیگراد و اسید نیتریک را تا 60 درجه سانتیگراد با بخار آب گرم می کنند (در دمای بالاتر اسید نیتریک، تجزیه قابل توجه آن است. رخ می دهد و لوله های بخاری در معرض آن قرار می گیرند خوردگی شدیداگر از تیتانیوم ساخته نشده باشند).

اسید نیتریک مورد استفاده در تولید نیترات آمونیوم نباید بیش از 0.20٪ اکسیدهای نیتروژن محلول داشته باشد. اگر اسید به اندازه کافی با هوا برای حذف اکسیدهای نیتروژن محلول پاک نشود، نیتریت آمونیوم را با آمونیاک تشکیل می دهند که به سرعت به نیتروژن و آب تجزیه می شود. در این حالت تلفات نیتروژن می تواند به حدود 0.3 کیلوگرم در هر تن محصول نهایی برسد.

بخار آب میوه، به عنوان یک قاعده، حاوی ناخالصی های NH3، NHO3 و NH4NO3 است. مقدار این ناخالصی ها به شدت به پایداری فشارهایی بستگی دارد که در آن آمونیاک و اسید نیتریک باید به خنثی کننده وارد شود. برای حفظ فشار معین، اسید نیتریک از یک مخزن فشار مجهز به لوله سرریز و گاز آمونیاک با استفاده از یک تنظیم کننده فشار تامین می شود.

بار خنثی کننده نیز تا حد زیادی از دست دادن نیتروژن محدود شده با بخار آب را تعیین می کند. تحت بار معمولی، تلفات با میعانات بخار آب نباید از 2 گرم در لیتر (از نظر نیتروژن) تجاوز کند. هنگامی که از بار خنثی کننده فراتر می رود، واکنش های جانبی بین آمونیاک و بخار اسید نیتریک رخ می دهد، در نتیجه، به ویژه، نیترات آمونیوم مه آلود در فاز گاز تشکیل می شود، بخار آب را آلوده می کند و از دست دادن نیتروژن متصل افزایش می یابد. محلول های نیترات آمونیوم به دست آمده در خنثی کننده ها در ظروف میانی با همزن جمع می شوند، با آمونیاک یا اسید نیتریک خنثی می شوند و سپس برای تبخیر فرستاده می شوند.

3.1.2 ویژگی های تاسیسات خنثی سازی

بسته به کاربردفشار مورد نیاز، تاسیسات مدرن برای تولید محلول های نیترات آمونیوم با استفاده از گرمای خنثی سازی به تاسیساتی که در فشار اتمسفر کار می کنند تقسیم می شوند. در کمیابی (خلاء)؛ در فشار بالا (چند اتمسفر) و تاسیسات ترکیبی که تحت فشار در منطقه خنثی سازی و تحت خلاء در منطقه جداسازی بخارات آب از محلول نیترات آمونیوم (ذوب) کار می کنند.

تاسیساتی که در اتمسفر یا فشار اضافی جزئی کار می کنند با سادگی فن آوری و طراحی مشخص می شوند. نگهداری، شروع و توقف آنها نیز آسان است. نقض تصادفی حالت عملکرد مشخص شده معمولاً به سرعت حذف می شود. نصب از این نوع بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. دستگاه اصلی این تاسیسات دستگاه خنثی کننده ITN (استفاده از گرمای خنثی سازی) می باشد. دستگاه ITN تحت فشار مطلق 1.15-1.25 atm عمل می کند. از نظر ساختاری، به گونه ای طراحی شده است که تقریباً هیچ جوشی از محلول ها رخ نمی دهد - با تشکیل نیترات آمونیوم مه آلود.

وجود گردش در دستگاه پمپ حرارتی گرمای بیش از حد در منطقه واکنش را از بین می برد، که اجازه می دهد تا فرآیند خنثی سازی با حداقل تلفات نیتروژن محدود انجام شود.

بسته به شرایط عملیاتی تولید نیترات آمونیوم، بخار آب دستگاه های ITN برای تبخیر اولیه محلول های نیترات، برای تبخیر آمونیاک مایع، گرم کردن اسید نیتریک و آمونیاک گازی ارسال شده به دستگاه های ITN و برای تبخیر آمونیاک مایع هنگام بدست آوردن آمونیاک گازی مورد استفاده در تولید اسید نیتریک رقیق شده.

محلول های نیترات آمونیوم از گازهای حاوی آمونیاک در تاسیساتی که دستگاه اصلی آنها تحت خلاء (اواپراتور) و در فشار اتمسفر (اسکرابر-خنثی کننده) کار می کند تولید می شود. چنین تاسیساتی حجیم هستند و به دلیل تنوع در ترکیب گازهای حاوی آمونیاک، حفظ یک حالت عملیاتی پایدار در آنها دشوار است. شرایط اخیر بر دقت تنظیم اسید نیتریک اضافی تأثیر منفی می گذارد، در نتیجه محلول های حاصل از نیترات آمونیوم اغلب حاوی مقدار بیشتری اسید یا آمونیاک هستند.

تاسیسات خنثی سازی که تحت فشار مطلق 5-6 اتمسفر کار می کنند چندان رایج نیستند. آنها به مصرف انرژی قابل توجهی برای فشرده سازی گاز آمونیاک و تامین اسید نیتریک تحت فشار به خنثی کننده ها نیاز دارند. علاوه بر این، در این تاسیسات، افزایش تلفات نیترات آمونیوم به دلیل حباب پاشیده شدن محلول ها امکان پذیر است (حتی در جداکننده های با طراحی پیچیده، پاشش ها را نمی توان به طور کامل گرفت).

در تاسیسات مبتنی بر روش ترکیبی، فرآیندهای خنثی‌سازی اسید نیتریک با آمونیاک با هم ترکیب می‌شوند و مذاب نیترات آمونیوم تولید می‌شود که می‌تواند مستقیماً برای کریستالیزاسیون ارسال شود (یعنی تبخیرکننده‌های محلول‌های نیترات غلیظ از چنین تاسیساتی مستثنی هستند). نصب از این نوع نیاز به اسید نیتریک 58-60٪ دارد که صنعت هنوز در مقادیر نسبتاً کمی تولید می کند. علاوه بر این، برخی از تجهیزات باید از تیتانیوم گران قیمت ساخته شوند. فرآیند خنثی سازی برای به دست آوردن مذاب نیترات باید در دماهای بسیار بالا (200-220 درجه سانتیگراد) انجام شود. با توجه به خواص نیترات آمونیوم، برای انجام فرآیند در دماهای بالا باید شرایط خاصی ایجاد کرد که از تجزیه حرارتی مذاب نیترات جلوگیری کند.

3.1.3 کارخانه های خنثی سازی که در فشار اتمسفر کار می کنند

این تاسیسات شاملآنها شامل دستگاه های خنثی کننده ITN (با استفاده از گرمای خنثی سازی) و تجهیزات کمکی هستند.

شکل 1 یکی از طرح های دستگاه ITN مورد استفاده در بسیاری از کارخانه های تولید نیترات آمونیوم موجود را نشان می دهد.

Z1 - چرخان؛ BC1 - مخزن خارجی (مخزن)؛ VTs1 - سیلندر داخلی (قسمت خنثی سازی)؛ U1 - دستگاهی برای توزیع اسید نیتریک؛ Ш1 - اتصالات برای محلول های تخلیه؛ O1 - پنجره ها؛ U2 - دستگاه توزیع آمونیاک؛ G1 - مهر و موم آب؛ C1 - تله جداکننده

شکل 1 - دستگاه خنثی کننده ITN با گردش طبیعی محلول ها

دستگاه ITN یک ظرف استوانه ای عمودی (مخزن) 2 است که در آن یک استوانه (شیشه) 3 با قفسه های 1 (چرخش) برای بهبود اختلاط محلول ها قرار داده شده است. خطوط لوله برای وارد کردن اسید نیتریک و گاز آمونیاک به سیلندر 3 متصل می شوند (معرف ها به صورت جریان مخالف عرضه می شوند). لوله ها برای توزیع بهتر اسید و گاز به دستگاه های 4 و 7 ختم می شوند. در سیلندر داخلی، اسید نیتریک با آمونیاک واکنش می دهد. به این سیلندر محفظه خنثی سازی می گویند.

فضای حلقوی بین ظرف 2 و سیلندر 3 برای گردش محلول های جوشان نیترات آمونیوم استفاده می شود. در قسمت پایینی سیلندر 6 سوراخ (پنجره) وجود دارد که محفظه خنثی سازی را با قسمت تبخیر المنت گرمایشی متصل می کند. به دلیل وجود این سوراخ ها، بهره وری دستگاه ITN تا حدودی کاهش می یابد، اما گردش طبیعی فشرده محلول ها حاصل می شود که منجر به کاهش از دست دادن نیتروژن متصل می شود.

بخار آب میوه آزاد شده از محلول از طریق اتصالات در پوشش دستگاه ITN و از طریق جداکننده تله 9 تخلیه می شود. محلول های نیترات تشکیل شده در سیلندر 3 به صورت امولسیون - مخلوط با بخار آب میوه از طریق جداکننده وارد می شود. مهر و موم آب 5. از اتصالات قسمت پایینی جداکننده تله، محلول های آمونیوم نیترات برای پردازش بیشتر به مخلوط کن خنثی کننده نهایی ارسال می شود. آب بند آب در قسمت تبخیر دستگاه به شما این امکان را می دهد که سطح محلول را در آن ثابت نگه دارید و از خروج بخار آب میوه بدون شستشو از پاشیده شدن محلول به داخل آن جلوگیری می کند.

میعانات بخار بر روی صفحات جداکننده به دلیل تراکم جزئی بخار آب تشکیل می شود. در این حالت، گرمای چگالش با گردش آب که از سیم پیچ هایی که روی صفحات گذاشته شده است، حذف می شود. در نتیجه تراکم جزئی بخار آب میوه، محلول 15-20% NH4NO3 به دست می آید که همراه با جریان اصلی محلول نیترات آمونیوم برای تبخیر فرستاده می شود.

شکل 2 نمودار یکی از واحدهای خنثی سازی را نشان می دهد که در فشار نزدیک به اتمسفر کار می کند.

NB1 - مخزن فشار؛ C1 - جداکننده؛ I1 - اواپراتور؛ P1 - بخاری؛ SK1 - مجموعه ای برای میعانات. ITN1 - دستگاه ITN؛ M1 - همزن؛ TsN1 - پمپ گریز از مرکز

شکل 2 - نمودار یک تاسیسات خنثی سازی که در فشار اتمسفر کار می کند

اسید نیتریک خالص یا با مواد افزودنی به یک مخزن تحت فشار مجهز به سرریز ثابت اسید اضافی در انبار عرضه می شود.

از مخزن فشار 1، اسید نیتریک مستقیماً به شیشه دستگاه ITN 6 یا از طریق یک بخاری (که در شکل نشان داده نشده است) هدایت می شود، جایی که با گرمای بخار آب که از طریق جداکننده 2 خارج می شود، گرم می شود.

آمونیاک گازی وارد اواپراتور آمونیاک مایع 3 و سپس به بخاری 4 می شود و در آنجا با گرمای بخار ثانویه از منبسط کننده یا میعانات داغ بخار گرمایش اواپراتورها گرم می شود و سپس از طریق دو لوله موازی به داخل بخاری فرستاده می شود. شیشه دستگاه ITN 6.

در اواپراتور 3، اسپری آمونیاک مایع تبخیر می شود و آلاینده هایی که معمولاً با آمونیاک گازی مرتبط هستند جدا می شوند. در این حالت آب آمونیاک ضعیف با مخلوط روغن روان کننده و گرد و غبار کاتالیزور از کارگاه سنتز آمونیاک تشکیل می شود.

محلول نیترات آمونیوم به دست آمده در خنثی کننده به طور مداوم از طریق یک آب بند هیدرولیک و یک تله پاشش به داخل مخلوط کن خنثی کننده نهایی 7 جریان می یابد و از آنجا پس از خنثی سازی اسید اضافی، برای تبخیر فرستاده می شود.

بخار آب آزاد شده در دستگاه گرمایش، پس از عبور از جداکننده 2، برای استفاده به عنوان بخار حرارتی به اواپراتورهای مرحله اول ارسال می شود.

میعانات بخار آب از بخاری 4 در کلکتور 5 جمع آوری می شود و از آنجا برای نیازهای مختلف تولید هزینه می شود.

قبل از شروع خنثی کننده، کارهای مقدماتی ارائه شده در دستورالعمل های عملیاتی انجام می شود. فقط به چند مورد از آنها اشاره می کنیم کارهای مقدماتیمربوط به انجام عادی فرآیند خنثی سازی و اطمینان از اقدامات احتیاطی.

ابتدا باید محلول نیترات آمونیوم یا میعانات بخار را تا شیر نمونه برداری داخل خنثی کننده بریزید.

سپس لازم است تا یک منبع مستمر اسید نیتریک به مخزن تحت فشار و سرریز آن به محل نگهداری انبار برقرار شود. پس از این باید آمونیاک گازی را از کارگاه سنتز آمونیاک دریافت کرد که برای این کار لازم است دریچه های روی خط برای خروج بخار آب به اتمسفر و دریچه خروج محلول به میکسر خنثی کننده به طور خلاصه باز شوند. این امر از ایجاد ITN در دستگاه جلوگیری می کند فشار خون بالاو تشکیل یک مخلوط ناایمن آمونیاک-هوا هنگام راه اندازی دستگاه.

برای همین منظور، قبل از راه اندازی، خنثی کننده و ارتباطات متصل به آن با بخار پاک می شوند.

پس از دستیابی به شرایط عملیاتی معمولی، بخار آب از دستگاه گرمایش برای استفاده به عنوان بخار حرارتی ارسال می شود].

3.1.4 کارخانه های خنثی سازی که تحت خلاء کار می کنند

پردازش مشترک ammگازهای حاوی آمونیاک و آمونیاک گازی غیرعملی است، زیرا به دلیل وجود مقدار قابل توجهی ناخالصی در گازهای حاوی آمونیاک (نیتروژن، متان، هیدروژن و غیره) با تلفات زیادی از نیترات آمونیوم، اسید و آمونیاک همراه است - این ناخالصی‌ها که از طریق محلول‌های جوشان نیترات آمونیوم حباب می‌کنند، نیتروژن متصل را با بخار آب می‌برد. علاوه بر این، بخار آبمیوه آلوده به ناخالصی ها نمی تواند به عنوان بخار حرارتی استفاده شود. بنابراین، گازهای حاوی آمونیاک معمولاً جدا از گاز آمونیاک پردازش می شوند.

در تاسیساتی که تحت خلاء کار می کنند، گرمای واکنش در خارج از خنثی کننده - در اواپراتور خلاء استفاده می شود. در اینجا، محلول های داغ نیترات آمونیوم که از خنثی کننده می آید، در دمایی مطابق با خلاء موجود در دستگاه جوشانده می شوند. چنین تاسیساتی عبارتند از: خنثی کننده نوع اسکرابر، اواپراتور خلاء و تجهیزات کمکی.

شکل 3 نموداری از یک نصب خنثی سازی را نشان می دهد که با استفاده از یک اواپراتور خلاء کار می کند.

HP1 - خنثی کننده نوع اسکرابر؛ H1 - پمپ؛ B1 - اواپراتور خلاء؛ B2 - جداکننده خلاء؛ NB1 - مخزن فشار اسید نیتریک؛ B1 - مخزن (میکسر دروازه)؛ P1 - واشر؛ DN1 - پیش خنثی کننده

شکل 3 - طرح نصب خنثی سازی با اواپراتور خلاء

گازهای حاوی آمونیاک در دمای 30 تا 90 درجه سانتیگراد تحت فشار 1.2 تا 1.3 اتمسفر به قسمت پایین اسکرابر خنثی کننده 1 عرضه می شود. محلول در گردش نیترات از قسمت بالایی اسکرابر وارد می شود. مخزن مهر و موم 6 که معمولاً به طور مداوم از مخزن 5 اسید نیتریک تأمین می شود و گاهی اوقات تا دمای بیش از 60 درجه سانتیگراد از قبل گرم می شود. فرآیند خنثی سازی با اسید اضافی در محدوده 20-50 گرم در لیتر انجام می شود. اسکرابر 1 معمولاً دمای 15 تا 20 درجه سانتیگراد را زیر نقطه جوش محلولها حفظ می کند که به جلوگیری از تجزیه اسید و تشکیل غبار نیترات آمونیوم کمک می کند. دمای تنظیم شده با آبیاری اسکرابر با محلولی از یک اواپراتور خلاء که در خلاء 600 میلی متر جیوه کار می کند حفظ می شود. هنر، بنابراین راه حل در آن بیشتر است دمای پاییننسبت به اسکرابر

محلول نیترات به دست آمده در اسکرابر به اواپراتور خلاء 5 مکیده می شود، جایی که در خلاء 560-600 میلی متر جیوه است. هنر تبخیر جزئی آب (تبخیر) و افزایش غلظت محلول رخ می دهد.

از اواپراتور خلاء، محلول به مخزن آب بند 6 می ریزد، از آنجا که بیشتر آن دوباره برای آبیاری اسکرابر 1 می رود و بقیه به پس از خنثی کننده 8 ارسال می شود. بخار آب تولید شده در اواپراتور خلاء 3 است. از طریق جداکننده خلاء 4 به کندانسور سطحی (در شکل نشان داده نشده است) یا به یک خازن نوع مخلوط فرستاده می شود. در مورد اول، میعانات بخار آب در تولید اسید نیتریک، در مورد دوم - برای اهداف مختلف دیگر استفاده می شود. خلاء در اواپراتور خلاء به دلیل متراکم شدن بخار آبمیوه ایجاد می شود. بخارات و گازهای متراکم نشده توسط یک پمپ خلاء از کندانسور مکیده شده و به اتمسفر تخلیه می شوند.

گازهای خروجی از اسکرابر 1 وارد دستگاه 7 می شود، جایی که آنها را با میعانات شستشو می دهند تا قطرات محلول نیترات از بین برود و پس از آن نیز به اتمسفر خارج می شوند. در میکسر خنثی کننده نهایی، محلول ها به مقدار 0.1-0.2 گرم در لیتر آمونیاک آزاد خنثی می شوند و همراه با جریان محلول نیترات به دست آمده در دستگاه ITN برای تبخیر فرستاده می شوند.

شکل 4 طرح خنثی سازی خلاء پیشرفته تری را نشان می دهد.

XK1 - یخچال-کندانسور؛ CH1 - اسکرابر خنثی کننده؛ C1، C2 - مجموعه ها؛ TsN1، TsN2، TsN3 - پمپ های گریز از مرکز؛ P1 - واشر گاز؛ G1 - مهر و موم آب؛ L1 - تله؛ B1 - اواپراتور خلاء؛ BD1 - مخزن خنثی کننده؛ B2 - پمپ خلاء؛ P2 - ماشین لباسشویی آب میوه؛ K1 - خازن سطح

شکل 4 - نمودار خنثی سازی خلاء:

گازهای تقطیر به قسمت پایین اسکرابر خنثی کننده 2 هدایت می شوند و با محلولی از کلکتور 3 با استفاده از پمپ گردش خون 4 آبیاری می شوند.

مجموعه 3 از طریق مهر و موم آب 6 محلول هایی را از اسکرابر-خنثی کننده 2 و همچنین محلول های پس از تله اواپراتور خلاء 10 و شوینده بخار آبمیوه 14 دریافت می کند.

از طریق یک مخزن فشار (در شکل نشان داده نشده است)، محلول اسید نیتریک از اسکرابر گاز 5، آبیاری شده با میعانات بخار آب، به طور مداوم به مجموعه 7 جریان می یابد. از اینجا، محلول ها پمپ گردش خون 8 به واشر 5 وارد می شوند و پس از آن به مجموعه 7 باز می گردند.

گازهای داغ بعد از واشر 5 در یخچال-کندانسور 1 سرد می شوند و در اتمسفر رها می شوند.

محلول های داغ نیترات آمونیوم از آب بند 6 توسط پمپ خلاء 13 به اواپراتور خلاء 10 مکیده می شود، جایی که غلظت NH4NO3 چندین درصد افزایش می یابد.

بخارات آب آزاد شده در اواپراتور خلاء 10، با عبور از تله 9، واشر 14 و کندانسور سطحی 15، توسط پمپ خلاء 13 به اتمسفر رها می شوند.

محلول نیترات آمونیوم با اسیدیته معین از خط تخلیه پمپ 4 به مخزن خنثی کننده تخلیه می شود. در اینجا محلول با گاز آمونیاک خنثی شده و پمپ 12 به ایستگاه تبخیر فرستاده می شود.

3.1. 5 تجهیزات اصلی

خنثی کننده های ITNانواع مختلفی از خنثی کننده ها استفاده می شود که عمدتاً در اندازه و طراحی دستگاه هایی برای توزیع آمونیاک و اسید نیتریک در داخل دستگاه متفاوت است. اغلب از دستگاه هایی با اندازه های زیر استفاده می شود: قطر 2400 میلی متر، ارتفاع 7155 میلی متر، قطر شیشه 1000 میلی متر، ارتفاع 5000 میلی متر. دستگاه هایی با قطر 2440 میلی متر و ارتفاع 6294 میلی متر و دستگاه هایی که میکسر ارائه شده قبلی از آنها جدا شده است نیز استفاده می شود (شکل 5).

LK1 - دریچه؛ P1 - قفسه ها؛ L1 - خط نمونه برداری؛ L2 - خط خروجی راه حل. BC1 - شیشه داخلی؛ C1 - رگ خارجی؛ Ш1 - اتصالات برای محلول های تخلیه؛ P1 - توزیع کننده آمونیاک؛ P2 - توزیع کننده اسید نیتریک

شکل 5 - دستگاه خنثی کننده ITN

در برخی موارد برای پردازش مقادیر کم گازهای حاوی آمونیاک از دستگاه های ITP با قطر 1700 میلی متر و ارتفاع 5000 میلی متر استفاده می شود.

بخاری گاز آمونیاکی یک دستگاه پوسته و لوله است که از فولاد کربنی ساخته شده است. قطر کیس 400-476 میلی متر، ارتفاع 3500--3280 میلی متر. لوله اغلب از 121 لوله (قطر لوله 25x3 میلی متر) با سطح کل انتقال حرارت 28 متر مربع تشکیل شده است. آمونیاک گازی وارد لوله ها می شود و بخار گرم یا میعانات داغ وارد فضای بین لوله می شود.

اگر از بخار آب حاصل از تجهیزات گرمایشی برای گرمایش استفاده شود، بخاری از فولاد ضد زنگ 1Х18Н9Т ساخته شده است.

اواپراتور مایع آمونیاک یک دستگاه فولاد کربنی است که در قسمت پایین آن یک کویل بخار و در وسط آن ورودی مماس آمونیاک گازی قرار دارد.

در بیشتر موارد، اواپراتور با بخار تازه با فشار (اضافی) 9 اتمسفر کار می کند. در قسمت پایین اواپراتور آمونیاک یک اتصال برای پاکسازی دوره ای از آلودگی های انباشته وجود دارد.

هیتر اسید نیتریک یک دستگاه پوسته و لوله با قطر 400 میلی متر و طول 3890 میلی متر است. قطر لوله 25x2 میلی متر، طول 3500 میلی متر؛ سطح کل تبادل حرارت 32 متر مربع. گرمایش توسط بخار آب با فشار مطلق 1.2 اتمسفر انجام می شود.

خنثی کننده اسکرابر یک دستگاه استوانه ای عمودی با قطر 1800-2400 میلی متر و ارتفاع 4700-5150 میلی متر است. از دستگاه هایی با قطر 2012 میلی متر و ارتفاع 9000 میلی متر نیز استفاده می شود. در داخل دستگاه، برای توزیع یکنواخت محلول های در گردش در سطح مقطع، چندین صفحه سوراخ دار یا یک نازل ساخته شده از حلقه های سرامیکی وجود دارد. در قسمت بالایی دستگاه های مجهز به صفحات، لایه ای از حلقه ها به ابعاد 50x50x3 میلی متر گذاشته شده است که به عنوان مانعی در برابر پاشیدن محلول ها عمل می کند.

سرعت گاز در قسمت آزاد اسکرابر با قطر 1700 میلی متر و ارتفاع 5150 میلی متر حدود 0.4 متر بر ثانیه است. آبیاری دستگاه اسکرابر با محلول ها با استفاده از پمپ های گریز از مرکز با ظرفیت 175-250 متر مکعب در ساعت انجام می شود.

اواپراتور خلاء یک دستگاه استوانه ای عمودی با قطر 1000-1200 میلی متر و ارتفاع 5000-3200 میلی متر است. نازل حلقه های سرامیکی به ابعاد 50x50x5 میلی متر است که در ردیف های منظم گذاشته شده است.

واشر گاز یک دستگاه استوانه ای عمودی ساخته شده از فولاد ضد زنگ با قطر 1000 میلی متر و ارتفاع 5000 میلی متر است. نازل حلقه های سرامیکی در ابعاد 50x50x5 میلی متر است.

همزن خنثی کننده - یک دستگاه استوانه ای با یک همزن که با سرعت 30 دور در دقیقه می چرخد. درایو از یک موتور الکتریکی از طریق یک جعبه دنده انجام می شود (شکل 6).

Ш1 - اتصالات برای نصب سطح متر؛ B1 - دریچه هوا؛ E1 - موتور الکتریکی؛ P1 - گیربکس؛ VM1 - شفت میکسر؛ L1 - منهول

شکل 6 - همزن خنثی کننده

قطر دستگاه های پرکاربرد 2800 میلی متر، ارتفاع 3200 میلی متر است. آنها تحت فشار اتمسفر عمل می کنند، برای خنثی سازی نهایی محلول های نیترات آمونیوم و به عنوان ظروف میانی برای محلول های ارسال شده برای تبخیر استفاده می شوند.

کندانسور سطحی یک مبدل حرارتی عمودی پوسته و لوله دو گذر (از میان آب) است که برای متراکم کردن بخار آب حاصل از یک اواپراتور خلاء طراحی شده است. قطر دستگاه 1200 میلی متر ارتفاع 4285 میلی متر; سطح انتقال حرارت 309 متر مربع. در خلاء تقریباً 550-600 میلی متر جیوه کار می کند. هنر. دارای لوله ها: قطر 25x2 میلی متر، طول 3500 متر، تعداد کل 1150 عدد. وزن چنین خازن حدود 7200 کیلوگرم است

در برخی موارد، برای از بین بردن انتشار بخار آب در اتمسفر تخلیه شده در هنگام تصفیه از اواپراتورها، تله های تجهیزات گرمایشی و آب بند آب، یک کندانسور سطحی با مشخصات زیر نصب می شود: قطر بدنه 800 میلی متر، ارتفاع 4430 میلی متر، تعداد کل لوله ها. 483 عدد، قطر 25x2، سطح کل 125 متر مربع.

پمپ های وکیوم انواع مختلفی از پمپ ها استفاده می شود. پمپ نوع VVN-12 دارای ظرفیت 66 متر مکعب در ساعت، سرعت چرخش شفت 980 دور در دقیقه است. پمپ برای ایجاد خلاء در واحد خنثی سازی خلاء طراحی شده است.

پمپ های گریز از مرکز. برای گردش محلول نیترات آمونیوم در یک نصب خنثی سازی خلاء، اغلب از پمپ های 7ХН-12 با ظرفیت 175-250 متر مکعب در ساعت استفاده می شود. قدرت نصب شده موتور الکتریکی 55 کیلو وات است.

4 . محاسبات مواد و انرژی

اجازه دهید تعادل مواد و حرارتی فرآیند را محاسبه کنیم. من خنثی سازی اسید نیتریک را با گاز آمونیاک به ازای هر 1 تن محصول محاسبه می کنم. من داده های اولیه را از جدول 2 با استفاده از روش شناسی کتابچه راهنمای کاربر، , .

ما می پذیریم که فرآیند خنثی سازی تحت شرایط زیر پیش خواهد رفت:

دمای اولیه، درجه سانتی گراد

گاز آمونیاک ...................................... ...................................50

اسید نیتریک ................................................ ..........................................20

جدول 2 - داده های اولیه

محاسبه مواد

1 برای بدست آوردن 1 تن نیترات با واکنش:

Np+HNO3=NH4NO3 +Q J (9)

از نظر تئوری مقدار مواد خام زیر (به کیلوگرم) مورد نیاز است:

17 - 80 x = 1000 * 17/80 = 212.5

اسید نیتریک

63 - 80 x = 1000 * 63/80 = 787.5

که در آن 17، 63 و 80 به ترتیب وزن مولکولی آمونیاک، اسید نیتریک و نیترات آمونیوم هستند.

مصرف عملی Np و HNO3 کمی بیشتر از مصرف نظری است، زیرا در طول فرآیند خنثی سازی، از دست دادن معرف ها با بخار آب از طریق نشت در ارتباطات به دلیل تجزیه جزئی اجزای واکنش دهنده و نیترات و غیره اجتناب ناپذیر است.

2. تعیین مقدار نیترات آمونیوم در محصول تجاری: 0.98*1000=980 کیلوگرم در ساعت

980/80=12.25 کیلومتر بر ساعت،

و همچنین مقدار آب:

1000-980=20 کیلوگرم در ساعت

3. مصرف اسید نیتریک (100%) را برای بدست آوردن 12.25 کیلومتر مول در ساعت نیترات محاسبه می کنم. با توجه به استوکیومتری، مقدار آن (kmol/h) با تشکیل نیترات مصرف می شود: 12.25 کیلومتر در ساعت یا 12.25*63=771.75 کیلوگرم در ساعت.

از آنجایی که شرایط تبدیل کامل (100%) اسید را تعیین می کند، این مقدار عرضه شده خواهد بود.

این فرآیند شامل اسید رقیق شده است - 60٪:

771.75/0.6=1286.25 کیلوگرم در ساعت،

از جمله آب:

1286.25-771.25=514.5 کیلوگرم در ساعت

4. به همین ترتیب، مصرف آمونیاک (100%) برای تولید 12.25 کیلومتر بر ساعت یا 12.25*17=208.25 کیلوگرم در ساعت.

از نظر آب آمونیاک 25 درصد، این مقدار 208.25/0.25 = 833 کیلوگرم در ساعت خواهد بود، با احتساب آب 833-208.25 = 624.75 کیلوگرم در ساعت.

5. کل مقدار آب موجود در خنثی کننده عرضه شده با معرف ها را پیدا می کنم:

514.5+624.75=1139.25 کیلوگرم در ساعت

6. اجازه دهید مقدار بخار آب تشکیل شده از تبخیر محلول نیترات را تعیین کنیم (20 کیلوگرم در ساعت در محصول تجاری باقی می ماند): 1139.25 - 20 = 1119.25 کیلوگرم در ساعت.

7. بیایید جدولی از تعادل مواد فرآیند تولید نیترات آمونیوم تهیه کنیم.

جدول 3 - تعادل مواد فرآیند خنثی سازی

8. بیایید شاخص های تکنولوژیکی را محاسبه کنیم.

· ضرایب هزینه نظری:

برای اسید - 63/80 = 0.78 کیلوگرم / کیلوگرم

برای آمونیاک - 17/80 = 0.21 کیلوگرم / کیلوگرم

· نسبت هزینه های واقعی:

برای اسید - 1286.25/1000 = 1.28 کیلوگرم بر کیلوگرم

برای آمونیاک - 833/1000 = 0.83 کیلوگرم / کیلوگرم

در طول فرآیند خنثی سازی، تنها یک واکنش انجام شد، تبدیل ماده خام برابر با 1 بود (یعنی تبدیل کامل رخ داد)، هیچ ضرری نداشت، به این معنی که بازده واقعی برابر با نظری است:

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

محاسبه انرژی

ورود گرما. در طی فرآیند خنثی سازی، گرمای ورودی شامل گرمای وارد شده توسط آمونیاک و اسید نیتریک و گرمای آزاد شده در حین خنثی سازی می شود.

1. گرمای حاصل از گاز آمونیاک عبارت است از:

Q1=208.25*2.18*50=22699.25 کیلوژول،

که در آن 208.25 مصرف آمونیاک، کیلوگرم در ساعت است

2.18 - ظرفیت گرمایی آمونیاک، kJ/(kg*°C)

50 - دمای آمونیاک، درجه سانتیگراد

2. گرمای وارد شده توسط اسید نیتریک:

Q2=771.75*2.76*20=42600.8 کیلوژول،

که در آن 771.25 مصرف اسید نیتریک، کیلوگرم در ساعت است

2.76 - ظرفیت گرمایی اسید نیتریک، kJ/(kg*°C)

20 - دمای اسید، درجه سانتیگراد

3. گرمای خنثی سازی ابتدا به ازای هر 1 مول نیترات آمونیوم تشکیل شده بر اساس معادله محاسبه می شود:

HNO3*3.95pO(مایع) +Np(گاز) =NH4NO3*3.95pO(مایع)

که در آن HNO3*3.95pO مربوط به اسید نیتریک است.

اثر حرارتی Q3 این واکنش از مقادیر زیر بدست می آید:

الف) گرمای انحلال اسید نیتریک در آب:

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

ب) گرمای تشکیل NH4NO3 جامد از 100% اسید نیتریک و 100% آمونیاک:

HNO3 (مایع) + Np (گاز) = NH4NO3 (جامد) (11)

ج) گرمای انحلال نیترات آمونیوم در آب، با در نظر گرفتن گرمای مصرفی واکنش برای تبخیر محلول حاصل از 52.5% (NH4NO3 *pO) تا 64% (NH4NO3 *2.5pO)

NH4NO3 +2.5pO= NH4NO3*2.5pO، (12)

که در آن NH4NO3*4pO مربوط به غلظت 52.5% NH4NO3 است

مقدار NH4NO3*4pO از نسبت محاسبه می شود

80*47.5/52.5*18=4pO،

که در آن 80 وزن مولی NH4NO3 است

47.5 - غلظت HNO3، %

52.5 - غلظت NH4NO3، %

18 - وزن مولی pO

مقدار NH4NO3 * 2.5pO به طور مشابه محاسبه می شود که مربوط به محلول 64٪ NH4NO3 است.

80*36/64*18=2.5pO

بر اساس واکنش (10) گرمای انحلال q اسید نیتریک در آب 08/2594 J/mol است. برای تعیین اثر حرارتی واکنش (11) باید مجموع گرمای تشکیل Np (گاز) و HNO3 (مایع) را از گرمای تشکیل نیترات آمونیوم کم کرد.

گرمای تشکیل این ترکیبات از مواد سادهدر 18 درجه سانتی گراد و 1 اتمسفر دارای مقادیر زیر است (به J/mol):

Np(گاز): 46191.36

HNO3 (مایع): 174472.8

NH4NO3(s):364844.8

اثر حرارتی کلی یک فرآیند شیمیایی تنها به گرمای تشکیل مواد اولیه و محصولات نهایی بستگی دارد. از این نتیجه می شود که اثر حرارتی واکنش (11) خواهد بود:

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

گرمای q3 انحلال NH4NO3 طبق واکنش (12) برابر با 15606.32 J/mol است.

انحلال NH4NO3 در آب با جذب گرما اتفاق می افتد. در این راستا گرمای محلول در تراز انرژی با علامت منفی گرفته می شود. غلظت محلول NH4NO3 مطابق با آزاد شدن گرما ادامه می یابد.

بنابراین، اثر حرارتی واکنش Q3

HNO3 +*3.95pO(مایع)+ Np(گاز) =NH4NO3*2.5pO(مایع)+1.45pO(بخار)

خواهد بود:

Q3=q1+q2+q3= -25940.08+144180.64-15606.32=102633.52 J/mol

هنگام تولید 1 تن نیترات آمونیوم، گرمای واکنش خنثی سازی خواهد بود:

102633.52*1000/80=1282919 کیلوژول،

که در آن 80 وزن مولکولی NH4NO3 است

از محاسبات بالا مشخص می شود که کل گرما بدست می آید: با آمونیاک 22699.25، با اسید نیتریک 42600.8، در اثر گرمای خنثی سازی 1282919 و در مجموع 1348219.05 کیلوژول.

مصرف گرما. هنگام خنثی سازی اسید نیتریک با آمونیاک، گرما توسط محلول نیترات آمونیوم حاصل از دستگاه خارج می شود، برای تبخیر آب از این محلول صرف می شود و در محیط از بین می رود.

مقدار گرمایی که محلول نیترات آمونیوم می برد:

Q=(980+10)*2.55 tkip،

که در آن 980 مقدار محلول نیترات آمونیوم، کیلوگرم است

10 - تلفات Np و HNO3، کیلوگرم

tboil - دمای جوش محلول نیترات آمونیوم، درجه سانتیگراد

نقطه جوش محلول نیترات آمونیوم در فشار مطلق در خنثی کننده 1.15 - 1.2 اتمسفر تعیین می شود. این فشار مربوط به دمای بخار آب اشباع 103 درجه سانتیگراد است. در فشار اتمسفر، نقطه جوش محلول NH4NO3 115.2 درجه سانتیگراد است. افسردگی دما برابر است با:

T=115.2 - 100=15.2 درجه سانتی گراد

نقطه جوش محلول 64% NH4NO3 را محاسبه کنید

جوش = تسات. بخار +?t*з =103+15.2*1.03 = 118.7 درجه سانتی گراد،

اسناد مشابه

مشخصات محصولات تولیدی، مواد اولیه و مواد تولیدی. فرآیند تکنولوژیکی برای تولید نیترات آمونیوم خنثی سازی اسید نیتریک با گاز آمونیاک و تبخیر به مذاب بسیار غلیظ.

کار دوره، اضافه شده در 2016/01/19


اتوماسیون تولید نیترات آمونیوم دانه بندی شده مدارهایی برای تثبیت فشار در خط تامین بخار آب و تنظیم دمای میعانات بخار از کندانسور بارومتری. نظارت بر فشار در خط خروجی به پمپ خلاء.

کار دوره، اضافه شده در 01/09/2014


نیترات آمونیوم یک کود نیتروژن رایج و ارزان است. بررسی طرح های تکنولوژیکی موجود برای تولید آن. نوسازی تولید نیترات آمونیوم با تولید کود پیچیده نیتروژن فسفات در OJSC Cherepovets Azot.

پایان نامه، اضافه شده در 2012/02/22


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.

کار دوره، اضافه شده در 03/11/2015


هدف، ساختار و نمودار عملکرد آمونیاک واحد تبرید. ساخت یک چرخه در نمودار ترمودینامیکی برای یک و حالت های بهینه. تعیین ظرفیت سرمایش، توان مصرفی و مصرف انرژی.

تست، اضافه شده در 2013/12/25


ماهیت فرآیند خشک کردن و شرح طرح فن آوری آن. خشک کن های اتمسفر درام، ساختار و محاسبات اولیه آنها. پارامترهای گازهای دودکش عرضه شده به خشک کن، کنترل خودکار رطوبت. حمل و نقل خشک کن.

کار دوره، اضافه شده در 2012/06/24


بررسی روشهای نوین تولید اسید نیتریک شرح طرح فن آوری نصب، طراحی دستگاه اصلی و تجهیزات کمکی. مشخصات مواد اولیه و محصولات نهایی، محصولات جانبی و ضایعات تولید.

پایان نامه، اضافه شده در 11/01/2013


روش های صنعتی برای تولید 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.

کار دوره، اضافه شده در 2015/03/14


فرآیند فن آوری، هنجارهای تکنولوژیکی. خواص فیزیکی و شیمیایی دی آمونیوم فسفات سیستم فناوری. دریافت، توزیع اسید فسفریک. مرحله اول و دوم خنثی سازی اسید فسفریک. دانه بندی و خشک کردن محصول.

کار دوره، اضافه شده در 12/18/2008


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