Amonio nitratas yra viena iš pagrindinių azoto trąšų rūšių; yra ne mažiau kaip 34,2% azoto. Žaliava granuliuoti amonio nitratas yra nekoncentruota 30-40% azoto rūgšties ir dujinio amoniako.

Kaip kondicionavimo priemonė kartais naudojama 92,5% sieros rūgštis, kuri neutralizuojama amoniaku kartu su azoto rūgštimi, kad susidarytų amonio sulfatas. Gatavoms granulėms purkšti naudojama paviršinio aktyvumo medžiaga – 40% vandeninis dispergento „NF“ tirpalas.

Pagrindiniai amonio salietros gamybos etapai yra: azoto rūgšties neutralizavimas dujiniu amoniaku; labai koncentruoto amonio nitrato lydalo gavimas; lydalo granuliavimas; amonio nitrato granulių aušinimas; granulių apdorojimas paviršinio aktyvumo medžiaga – dispergentu „NF“; oro ir sulčių garų valymas prieš išleidžiant juos į atmosferą; gatavo produkto pakavimas ir sandėliavimas.

Technologinė gamybos schema

Amonio nitratas yra viena iš labiausiai paplitusių azoto trąšų. Jis gaunamas neutralizuojant atskiestą azoto rūgštį (40--50%) dujiniu amoniaku.

Azoto rūgštis iš priėmimo bako 1 (9.8 pav.) praeina per šilumokaitį 2 ir patenka į neutralizatorių 3. Ten pat tiekiamas ir šilumokaityje 5 pašildytas dujinis amoniakas. Pagrindinis amoniako kiekis yra dujinis iš amoniako sintezės cecho. Papildomai iš sandėlio tiekiamas skystas amoniakas, kuris išgaruoja 4 aparate.

Neutralizatoriuje 3, esant atmosferos slėgiui ir tam tikrai temperatūrai, vyksta neutralizacijos procesas

lygiagrečiai su ja dėl neutralizacijos šilumos vyksta dalinis tirpalo išgaravimas. Vienas iš dalies nuvalytas silpnai rūgštus amonio salietros tirpalas, kurio koncentracija 60–80% (vadinamasis silpnas šarmas), patenka į baką maišytuvu - doneutralizatoriumi 6, kur galiausiai neutralizuojamas amoniaku. Tirpalo garavimo metu susidarę garai (sulčių garai) pašalinami iš viršutinės neutralizatoriaus dalies. Jei procesas neatliekamas teisingai, dalis amoniako ir azoto rūgšties gali būti pašalinta iš neutralizatoriaus sulčių garais.

Silpno tirpalo garinimas iki 98,5 % NH4NO3 atliekamas vakuume dviem etapais. Iš pradžių garintuve 8 skysčio koncentracija padidinama iki 82% NH4NO3, o po to garintuve 12 iki iš anksto nustatytos.

Silpnas skystis tiekiamas į apatinę garintuvo dalį 8. Sulčių garai daugiausia naudojami kaip kaitinimo priemonė pirmos pakopos garintuve. Be to, į jį tiekiami vandens garai. Didėjant sulčių garų koncentracijai, garintuvo šildymo kameroje kaupiasi inertinės dujos, kurios blogina šilumos perdavimą. Norint užtikrinti normalų aparato 8 veikimą, žiedinė erdvė išvaloma, į atmosferą išleidžiant inertines dujas.

Vienas iš aparato 8 nuimtas skystis perkeliamas į kolektorių 10. Čia, siekiant pagerinti gautos salietros kokybę, į skystį įpilama dolomito tirpalo, kuris sumažina salietros sukepimą.

Iš kolektoriaus 10 skystis pumpuojamas į garintuvą 12. Separatoriuje 13 išgaravęs tirpalas atskiriamas į sulčių garus ir koncentruotą tirpalą - lydalą. Sulčių garai patenka į barometrinį kondensatorių 14, o lydalas tiekiamas į granuliavimo bokštą 15. Granuliuotas amonio nitratas (galutinis produktas) iš bokštelio pašalinamas per išleidimo vamzdį 16 konvejeriu 17.

Amonio nitratas arba amonio nitratas, NH 4 NO 3 - kristalinė medžiaga balta spalva, kuriame yra 35% azoto amonio ir nitratų pavidalu, abi azoto formas augalai lengvai pasisavina. Granuliuotas amonio nitratas plačiai naudojamas prieš sėją ir visų tipų viršutiniam tręšimui. Mažesniu mastu jis naudojamas sprogmenims gaminti.

Amonio salietra gerai tirpsta vandenyje ir pasižymi dideliu higroskopiškumu (sugebėjimu sugerti drėgmę iš oro), todėl trąšų granulės pasklinda, praranda kristalinę formą, atsiranda trąšų sulipimas – biri medžiaga virsta vientisa monolitine mase.

grandinės schema amonio nitrato gamyba

Norint gauti praktiškai nelipnantį amonio salietrą, naudojami keli technologiniai metodai. Veiksminga priemonė drėgmės sugėrimo higroskopinėmis druskomis greičio sumažinimas yra jų granuliavimas. Bendras vienalyčių granulių paviršius yra mažesnis nei to paties kiekio smulkios kristalinės druskos, todėl granuliuotos trąšos lėčiau sugeria drėgmę iš

Amonio fosfatai, kalio chloridas, magnio nitratas taip pat naudojami kaip panašiai veikiantys priedai. Amonio nitrato gamybos procesas pagrįstas nevienalyte dujinio amoniako sąveikos su azoto rūgšties tirpalu reakcija:

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

Cheminė reakcija vyksta dideliu greičiu; pramoniniame reaktoriuje jį riboja dujų tirpimas skystyje. Reagentų maišymas yra labai svarbus siekiant sumažinti difuzijos sulėtėjimą.

Technologinis procesas Amonio nitrato gamyba apima, be azoto rūgšties neutralizavimo amoniaku etapo, taip pat nitratų tirpalo išgarinimo, lydalo granuliavimo, granulių aušinimo, granulių apdorojimo paviršinio aktyvumo medžiagomis, pakavimo, saugojimo ir nitratų pakrovimas, išmetamųjų dujų ir nuotekų valymas. Ant pav. 8.8 parodyta modernaus didelio našumo amonio nitrato AS-72 gamybos įrenginio, kurio našumas yra 1360 tonų per dieną, schema. Originali 58-60% azoto rūgštis kaitinama šildytuve iki 70 - 80°C su sulčių garais iš aparato ITN 3 ir tiekiama neutralizuoti. Prieš aparatus 3, fosforo ir sieros rūgšties tokiais kiekiais, kad gatavame produkte būtų 0,3–0,5 % P 2 O 5 ir 0,05–0,2 % amonio sulfato. Įrenginyje yra du lygiagrečiai veikiantys ITN įrenginiai. Į juos, be azoto rūgšties, tiekiamas dujinis amoniakas, iš anksto įkaitintas šildytuve 2 su garų kondensatu iki 120-130°C. Tiekiamos azoto rūgšties ir amoniako kiekiai reguliuojami taip, kad ITN aparato išėjimo angoje tirpale būtų nedidelis rūgšties perteklius (2-5 g/l), kuris užtikrina visišką amoniako įsisavinimą.

Apatinėje aparato dalyje 155-170°C temperatūroje vyksta neutralizacijos reakcija; taip susidaro koncentruotas tirpalas, kuriame yra 91-92 % NH 4 NO 3 . Viršutinėje aparato dalyje vandens garai (vadinamieji sulčių garai) nuplaunami nuo amonio salietros ir azoto rūgšties garų purslų. Dalis sulčių garų šilumos panaudojama azoto rūgščiai pašildyti. Tada sulčių garai siunčiami išvalyti ir išleidžiami į atmosferą.

8.8 pav. Amonio nitrato bloko AS-72 schema:

1 – rūgštinis šildytuvas; 2 – amoniako šildytuvas; 3 – ITN įrenginiai; 4 - papildomas neutralizatorius; 5 – garintuvas; 6 - slėgio bakas; 7,8 - granuliatoriai; 9.23 - ventiliatoriai; 10 – plovimo šveitiklis; 11 - būgnas; 12.14 - konvejeriai; 13 - liftas; 15 – verdančiojo sluoksnio aparatai; 16 - granuliavimo bokštas; 17 - kolekcija; 18, 20 - siurbliai; 19 - bakas plaukimui; 21 - filtras plaukimui; 22 - oro šildytuvas.

Į neutralizatorių 4 siunčiamas rūgštinis amonio salietros tirpalas; kur patenka amoniakas, būtinas sąveikai su likusia azoto rūgštimi. Tada tirpalas tiekiamas į garintuvą 5. Gautas lydalas, kuriame yra 99,7-99,8% nitrato, esant 175 panardinamasis siurblys 20 tiekiamas į slėgio baką 6, o po to į stačiakampį metalo granuliavimo bokštą 16.

Viršutinėje bokšto dalyje yra granuliatoriai 7 ir 8, į kurių apatinę dalį tiekiamas oras, kuris aušina iš viršaus krentančius salietros lašus. Krintant salietrai iš 50-55 m aukščio, aplink jas tekant orui susidaro trąšų granulės. Granulių temperatūra prie bokšto išėjimo 90-110°C; karštos granulės atšaldomos verdančiojo sluoksnio aparate 15. Tai stačiakampis aparatas, turintis tris dalis ir su grotelėmis su skylutėmis. Ventiliatoriai tiekia orą po grotelėmis; taip sukuriamas nitratų granulių skystasis sluoksnis, einantis per konvejerį iš granuliavimo bokšto. Oras po aušinimo patenka į granuliavimo bokštą. Amonio nitrato konvejeris 14 granulės tiekiamos apdoroti paviršinio aktyvumo medžiagomis besisukančiame būgne. Tada paruoštos trąšos konvejeriu 12 siunčiamos į pakuotę.

Iš granuliavimo bokšto išeinantis oras yra užterštas amonio nitrato dalelėmis, o sulčių garuose iš neutralizatoriaus ir garų-oro mišinyje iš garintuvo yra nesureagavusio amoniako ir azoto rūgšties, taip pat nunešto amonio salietros dalelių.

Šiems srautams valyti viršutinėje granuliavimo bokšto dalyje yra šeši lygiagrečiai veikiantys plovimo padėklo tipo šveitikliai 10, drėkinami 20-30% amonio salietros tirpalu, kuris tiekiamas siurbliu 18 iš 17 surinkimo. šis tirpalas nukreipiamas į ITN neutralizatorių sulčių garams plauti, o po to sumaišomas su salietros tirpalu ir todėl naudojamas gaminiams gaminti. Išvalytas oras ventiliatoriumi 9 išsiurbiamas iš granuliavimo bokšto ir išleidžiamas į atmosferą.

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

• Įvadas
• 1. Amonio nitrato gamyba
• 2. Žaliava
• 3. Amoniako sintezė
• 4. Tikslinės prekės charakteristikos
• 5. Pagrindinių tikslinio produkto gamybos procesų fizinis ir cheminis pagrindimas bei gamybos aplinkos sauga.

Įvadas

Svarbiausias vaizdas mineralinių trąšų yra azotiniai: amonio nitratas, karbamidas, amonio sulfatas, vandeniniai amoniako tirpalai ir kt. Azotas vaidina nepaprastai svarbų vaidmenį augalų gyvenime: yra chlorofilo, kuris yra saulės energijos akceptorius, ir baltymų, reikalingų amoniako statybai, dalis. gyva ląstelė. Augalai gali vartoti tik surištą azotą – nitratų, amonio druskų ar amidų pavidalu. Iš atmosferos azoto dėl dirvožemio mikroorganizmų veiklos susidaro palyginti nedideli surišto azoto kiekiai. Tačiau šiuolaikinė intensyvi žemdirbystė nebegali egzistuoti be papildomo azoto trąšų įterpimo į dirvą, gautą dėl pramoninės atmosferos azoto fiksacijos.

Azoto trąšos viena nuo kitos skiriasi azoto kiekiu, azoto junginių forma (nitratas, amonis, amidas), fazinės būsenos (kietos ir skystos), taip pat išskiriamos fiziologiškai rūgštinės ir fiziologiškai šarminės trąšos.

1. Amonio nitrato gamyba

Amonio nitratas arba amonio nitratas, NH 4 NO 3 - balta kristalinė medžiaga, turinti 35% azoto amonio ir nitrato pavidalu , abi azoto formas augalai lengvai pasisavina. Granuliuotas amonio nitratas plačiai naudojamas prieš sėją ir visų tipų viršutiniam tręšimui. Mažesniu mastu jis naudojamas sprogmenims gaminti.

Amonio nitratas gerai tirpsta vandenyje ir turi didelį higroskopiškumą (sugebėjimą sugerti drėgmę iš oro). Dėl šios priežasties trąšų granulės pasklinda, praranda kristalinę formą, vyksta trąšų sulipimas – biri medžiaga virsta vientisa monolitine mase.

Amonio nitratas gaminamas trijų tipų:

A ir B - naudojami pramonėje; naudojamas sprogiuose mišiniuose (amonitai, amoniakas)

B - veiksmingos ir labiausiai paplitusios azoto trąšos, turinčios apie 33-34% azoto; turi fiziologinį rūgštingumą.

2. Žaliava

Amonio nitrato gamybos žaliava yra amoniakas ir azoto rūgštis.

Azoto rūgštis . Gryna azoto rūgštis HNO yra bespalvis skystis, kurio tankis -42 ° C temperatūroje yra 1,51 g / cm3, kietėjantis į skaidrią kristalinę masę. Ore ji, kaip ir koncentruota druskos rūgštis, „rūko“, nes jos garai sudaro mažus rūko lašelius su „oro drėgme. Azoto rūgštis nesiskiria stiprumu, Jau veikiama šviesos, ji palaipsniui suyra:

Kuo aukštesnė temperatūra ir kuo labiau koncentruota rūgštis, tuo greitesnis skilimas. Išsiskyręs azoto dioksidas ištirpsta rūgštyje ir suteikia jai rudą spalvą.

Azoto rūgštis yra viena stipriausių rūgščių; praskiestuose tirpaluose visiškai suyra į H ir -NO jonus.Azoto rūgštis yra viena iš svarbiausi ryšiai azotas: in dideli kiekiai ah, sunaudojama azoto trąšų, sprogstamųjų medžiagų ir organinių dažiklių gamyboje, daugelyje cheminių procesų yra oksidatorius, naudojamas sieros rūgšties gamyboje azoto metodu, naudojamas celiuliozinių lakų, plėvelių gamybai .

Pramoninė azoto rūgšties gamyba . Šiuolaikiniai pramoniniai azoto rūgšties gamybos metodai yra pagrįsti kataliziniu amoniako oksidavimu atmosferos deguonimi. Apibūdinant amoniako savybes buvo nurodyta, kad jis dega deguonyje, o reakcijos produktai yra vanduo ir laisvas azotas.Bet esant katalizatoriams amoniako oksidacija su deguonimi gali vykti kitaip.Jei praleidžiate amoniako mišinį su oru virš katalizatoriaus, tada 750 ° C temperatūroje ir tam tikra mišinio sudėtis įvyksta beveik visiška transformacija

Susidaręs lengvai pereina į, kuris su vandeniu, esant atmosferos deguoniui, suteikia azoto rūgštį.

Platinos lydiniai naudojami kaip amoniako oksidacijos katalizatoriai.

Azoto rūgšties, gautos oksiduojant amoniaką, koncentracija neviršija 60%. Jei reikia, susikoncentruokite

Pramonėje gaminama praskiesta azoto rūgštis, kurios koncentracija yra 55, 47 ir 45%, o koncentruota - 98 ir 97%.Koncentruota rūgštis gabenama aliuminio talpyklose, atskiesta - rūgštims atsparaus plieno talpose.

3. Amoniako sintezė

amoniako nitrato žaliava

Amoniakas yra pagrindinis įvairių azoto turinčių medžiagų produktas, naudojamas pramonėje ir Žemdirbystė. D.N. Pryanishnikovas amoniaką pavadino „alfa ir omega“ azoto medžiagų apykaitoje augaluose.

Diagramoje parodytos pagrindinės amoniako panaudojimo galimybės. Amoniako sudėtį 1784 m. nustatė C. Berthollet. Amoniakas NH 3 yra bazė, vidutiniškai stiprus reduktorius ir efektyvus kompleksas katijonų, turinčių laisvų jungiamųjų orbitalių, atžvilgiu.

Fizikiniai ir cheminiai proceso pagrindai . Amoniako sintezė iš elementų atliekama pagal reakcijos lygtį

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

Reakcija yra grįžtama, egzoterminė, pasižymi dideliu neigiamu entalpijos efektu (?H = -91,96 kJ/mol) ir tampa dar egzotermiškesnė esant aukštai temperatūrai (?H = -112,86 kJ/mol). Pagal Le Chatelier principą, kaitinant, pusiausvyra pasislenka į kairę, link amoniako išeiga mažėjimo. Entropijos pokytis šiuo atveju taip pat yra neigiamas ir nėra palankus reakcijai. Esant neigiamai vertei S, temperatūros padidėjimas sumažina reakcijos tikimybę,

Amoniako sintezės reakcija vyksta mažėjant tūriui. Pagal reakcijos lygtį 4 mol pradinių dujinių reagentų sudaro 2 mol dujinio produkto. Remiantis Le Chatelier principu, galima daryti išvadą, kad esant pusiausvyros sąlygoms, amoniako kiekis mišinyje bus didesnis esant aukštam slėgiui nei esant žemam slėgiui.

4. Tikslinės prekės charakteristikos

Fizikinės ir cheminės savybės . Amonio nitratas (amonio nitratas) NH4NO3 molekulinė masė yra 80,043; grynas produktas – bespalvė kristalinė medžiaga, turinti 60 % deguonies, 5 % vandenilio ir 35 % azoto (po 17,5 % amoniako ir nitratų pavidalu). Techniniame gaminyje yra ne mažiau kaip 34,0 % azoto.

Pagrindinės fizinės ir cheminės amonio nitrato savybėss:

Amonio nitratas, priklausomai nuo temperatūros, yra penkių kristalinių modifikacijų, kurios yra termodinamiškai stabilios esant atmosferos slėgiui (lentelė). Kiekviena modifikacija egzistuoja tik tam tikrame temperatūrų diapazone, o perėjimą (polimorfinį) iš vienos modifikacijos į kitą lydi kristalų struktūros pokyčiai, šilumos išsiskyrimas (arba sugertis), taip pat staigus specifinio tūrio, šiluminės talpos pasikeitimas. , entropija ir tt Polimorfiniai perėjimai yra grįžtami – enantiotropiniai.

Lentelė. Amonio nitrato kristalinės modifikacijos

NH 4 NO 3 -H 2 O sistema (11-2 pav.) priklauso sistemoms su paprasta eutektika. Eutektinis taškas atitinka 42,4% MH 4 MO 3 koncentraciją ir -16,9 °C temperatūrą. Diagramos kairioji atšaka – vandens likvidumo linija – atitinka HH 4 MO 3 -H 2 O sistemos ledo išsiskyrimo sąlygas.Dešinioji likvidumo kreivės šaka – MH 4 MO 3 tirpumo kreivė. vandenyje. Ši kreivė turi tris lūžio taškus, atitinkančius modifikacijos perėjimų temperatūras NH 4 NO 3 1=11 (125,8 °C), II=III (84,2 °C) ir 111 = IV (32,2 °C). Lydymosi temperatūra (kristalizacija) bevandenio amonio nitrato yra 169,6 ° C. Jis mažėja didėjant druskos drėgnumui.

NH 4 NO 3 (Tcryst, "C) kristalizacijos temperatūros priklausomybė nuo drėgmės kiekio (X,%) iki 1,5 % apibūdinama lygtimi:

t crist = 169,6–13, 2x (11.6)

Amonio nitrato kristalizacijos temperatūros, pridedant amonio sulfato, priklausomybė nuo drėgmės kiekio (X,%) iki 1,5 % ir amonio sulfatas (U, %) iki 3,0 % išreiškiamas lygtimi:

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

Amonio nitratas ištirpsta vandenyje sugerdamas šilumą. Žemiau pateikiamos įvairių koncentracijų amonio nitrato tirpimo karščių (Qsolv) vertės vandenyje esant 25 °C temperatūrai:

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

Amonio nitratas gerai tirpsta vandenyje, etilo ir metilo alkoholiuose, piridine, acetone, skystame amoniake.

Ryžiai. 11-2. Sistemos būsenos diagramaNH4 N03 - H20

terminis skilimas . Amonio nitratas yra oksidatorius, galintis palaikyti degimą. Kaitinant uždaroje patalpoje, kai terminio skilimo produktai negali laisvai pasišalinti, tam tikromis sąlygomis nitratas gali sprogti (detonuoti). Jis taip pat gali sprogti nuo stipraus smūgio, pavyzdžiui, kai jį sukelia sprogmenys.

Pradiniu kaitinimo 110°C laikotarpiu palaipsniui vyksta endoterminė nitratų disociacija į amoniaką ir azoto rūgštį:

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

Esant 165°C temperatūrai, svorio netekimas neviršija 6 % per dieną. Disociacijos greitis priklauso ne tik nuo temperatūros, bet ir nuo santykio tarp salietros paviršiaus ir tūrio, priemaišų kiekio ir kt.

Amoniakas tirpale mažiau tirpsta nei azoto rūgštis, todėl greičiau pasišalina; azoto rūgšties koncentracija padidėja iki pusiausvyros vertės, kurią lemia temperatūra. Azoto rūgšties buvimas lydaloje lemia autokatalizinį terminio skilimo pobūdį.

200–270 ° C temperatūroje daugiausia vyksta silpnai egzoterminė nitrato skilimo į azoto oksidą ir vandenį reakcija:

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

Azoto dioksidas, susidarantis terminio azoto rūgšties skilimo metu, kuris yra amonio nitrato disociacijos produktas, turi pastebimą įtaką terminio skilimo greičiui.

Azoto dioksidui reaguojant su nitratu, susidaro azoto rūgštis, vanduo ir azotas:

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

Šios reakcijos šiluminis efektas yra daugiau nei 6 kartus didesnis nei salietros skilimo į N 2 O ir H 2 O reakcijos terminis efektas. Amonio nitratas gali sukelti greitą jo skilimą.

Kaitinant salietrą uždaroje sistemoje 210-220°C temperatūroje, kaupiasi amoniakas, sumažėja azoto rūgšties koncentracija, todėl stipriai slopinama skilimo reakcija.Šiluminio skilimo procesas praktiškai sustoja, nepaisant to, kad didžioji dalis druskos turi dar nesuiręs. Esant aukštesnei temperatūrai, amoniakas oksiduojasi greičiau, sistemoje kaupiasi azoto rūgštis, o reakcija vyksta su dideliu savaiminiu pagreičiu, o tai gali sukelti sprogimą.

Priedas prie amonio nitratas medžiagų, kurios gali suskaidyti išsiskiriant amoniakui (pavyzdžiui, karbamidas ir acetamidas), slopina terminį skilimą. Druskos su sidabro ar talio katijonais žymiai padidina reakcijos greitį, nes lydaloje susidaro kompleksai su nitratų jonais. Chloro jonai turi stiprų katalizinį poveikį terminio skilimo procesui. Kai mišinys, kuriame yra chlorido ir amonio salietros, kaitinamas iki 220-230 °C, prasideda labai greitas skilimas, išsiskiriantis dideliam dujų kiekiui. Dėl reakcijos karščio labai pakyla mišinio temperatūra, o skilimas baigiasi per trumpą laiką.

Jei chlorido turinčio mišinio temperatūra palaikoma 150–200 ° C, tada pirmuoju laikotarpiu, vadinamu indukcijos periodu, skilimas vyks tokiu greičiu, kuris atitinka salietros skilimą tam tikroje temperatūroje. Per šį laikotarpį, be skilimo, taip pat vyks ir kiti procesai, kurių rezultatas visų pirma yra rūgšties kiekio padidėjimas mišinyje ir nedidelio chloro kiekio išsiskyrimas. Pasibaigus indukcijos laikotarpiui, skilimas vyksta dideliu greičiu, kartu su stipriu šilumos išsiskyrimu ir didelio kiekio toksiškų dujų susidarymu. At puikus turinys greitai baigiasi visos amonio salietros masės skilimas chloridu. Atsižvelgiant į tai, chloridų kiekis produkte yra griežtai ribojamas.

Eksploatuojant amonio nitrato gamyboje naudojamus mechanizmus, reikia naudoti tepalus, kurie nesąveikauja su gaminiu ir nemažina pradinės terminio skilimo temperatūros. Šiuo tikslu, pavyzdžiui, galima naudoti VNIINP-282 tepalą (GOST 24926-81).

Produkto, kuris siunčiamas laikyti nesupakuotas arba supakuotas į maišus, temperatūra neturi viršyti 55 °C. Kaip konteineris naudojami maišeliai iš polietileno arba kraftpopieriaus. Temperatūra, kurioje prasideda aktyvūs polietileno ir kraftpopieriaus oksidacijos amonio nitratu procesai, yra atitinkamai 270–280 ir 220–230 °C. Tušti polietileniniai ir kraftpopieriniai maišeliai turi būti išvalyti nuo produktų likučių, o jei netinkami naudoti, sudeginti.

Sprogimo energijos atžvilgiu amonio nitratas yra tris kartus silpnesnis nei dauguma sprogmenų. Granuliuotas produktas iš principo gali sprogti, bet sužadinimas detonatoriaus kapsule yra neįmanomas, tam reikia didelių galingų sprogmenų užtaisų.

Sprogstamasis salietros skilimas vyksta pagal lygtį:

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

Pagal (11.12) lygtį sprogimo šiluma turėjo būti 1,48 MJ/kg. Tačiau dėl šalutinių reakcijų, kurių viena yra endoterminė (11,9), tikroji sprogimo šiluma yra 0,96 MJ/kg, o tai yra maža, palyginti su RDX sprogimo šiluma (5,45 MJ). Tačiau tokiam didelio tonažo produktui kaip amonio nitratas, siekiant užtikrinti saugumą, svarbu atsižvelgti į jo sprogstamąsias savybes (nors ir silpnas).

Vartotojų reikalavimai pramonės gaminamo amonio nitrato kokybei atsispindi GOST 2-85, pagal kurį gaminamas dviejų rūšių komercinis produktas.

Granulių stiprumas nustatomas pagal GOST-21560.2-82 naudojant IPG-1, MIP-10-1 arba OSPG-1M įrenginius.

Granuliuoto amonio nitrato, supakuoto į maišus, purumas nustatomas pagal GOST-21560.5-82.

GOST 14702-79-" atsparus vandeniui"

5. Pagrindinių tikslinio produkto gamybos procesų fizinis ir cheminis pagrindimas bei gamybos aplinkos sauga.

Norint gauti praktiškai nelipnantį amonio salietrą, naudojami keli technologiniai metodai. Veiksminga priemonė sumažinti drėgmės sugėrimo greitį higroskopinėmis druskomis yra jų granuliavimas. Bendras vienalyčių granulių paviršius yra mažesnis nei tokio pat kiekio smulkios kristalinės druskos, todėl granuliuotos trąšos lėčiau sugeria drėgmę iš oro. Kartais amonio nitratas legiruojamas su mažiau higroskopinėmis druskomis, pavyzdžiui, amonio sulfatu.

Amonio fosfatai, kalio chloridas, magnio nitratas taip pat naudojami kaip panašiai veikiantys priedai. Amonio nitrato gamybos procesas pagrįstas nevienalyte dujinio amoniako sąveikos su azoto rūgšties tirpalu reakcija:

NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3

?H = -144,9 kJ (VIII)

Cheminė reakcija vyksta dideliu greičiu; pramoniniame reaktoriuje jį riboja dujų tirpimas skystyje.Didžiosios reikšmės difuzijos pasipriešinimui sumažinti turi reagentų maišymas.

Intensyvias proceso vykdymo sąlygas didžiąja dalimi galima užtikrinti tobulinant aparato konstrukciją. Reakcija (VIII) vykdoma nuolat veikiančiame ITN aparate (naudojant neutralizacijos šilumą). Reaktorius yra vertikalus cilindrinis aparatas, susidedantis iš reakcijos ir atskyrimo zonų. Reakcijos zonoje yra stiklas /, kurio apatinėje dalyje yra skylės tirpalo cirkuliacijai. Šiek tiek virš stiklo viduje esančių skylių dedamas burbuliatorius. 2 dujiniam amoniakui tiekti, virš jo – burbuliatorius 3 tiekti azoto rūgštį. Reakcijos garų ir skysčio mišinys išeina iš reakcijos stiklinės viršaus; dalis tirpalo pašalinama iš ITN aparato ir patenka į papildomą neutralizatorių, o likusi dalis (cirkuliuojanti) vėl nusileidžia. Iš garų ir skysčių mišinio išsiskyrę sulčių garai nuplaunami ant uždengtų lėkščių 6 nuo amonio nitrato tirpalo ir azoto rūgšties garų purslų su 20% nitrato tirpalu, o paskui sulčių garų kondensatu.

Reakcijos šiluma (VIII) naudojama dalinai išgarinti vandenį iš reakcijos mišinys(iš čia ir aparato pavadinimas – ITN). Temperatūros skirtumas į skirtingos dalys aparatas sukelia intensyvesnę reakcijos mišinio cirkuliaciją.

Amonio nitrato gamybos technologinis procesas, be azoto rūgšties neutralizavimo amoniaku etapo, apima ir nitratų tirpalo išgarinimo, lydalo granuliavimo, granulių aušinimo, granulių apdorojimo paviršinio aktyvumo medžiagomis etapus, nitratų pakavimas, sandėliavimas ir pakrovimas, išmetamųjų dujų ir nuotekų valymas.

Ant pav. pateikta modernaus didelio našumo amonio nitrato AS-72 gamybos įrenginio, kurio našumas yra 1360 tonų per dieną, schema. Pradinė 58-60% azoto rūgštis kaitinama šildytuve / iki 70-80 Su sulčių garais iš ITN aparato 3 ir išsiųstas neutralizuoti. Prieš mašinas 3 į azoto rūgštį įdedama fosforo ir sieros rūgščių tokiais kiekiais, kad gatavame produkte būtų 0,3-0,5 % P 2 O 5 ir 0,05-0,2 % amonio sulfato.

Įrenginyje yra du lygiagrečiai veikiantys ITN įrenginiai. Be azoto rūgšties, jie tiekiami dujiniu amoniaku, pašildytu šildytuve. 2 garų kondensatas iki 120-130 °С. Tiekiamos azoto rūgšties ir amoniako kiekis reguliuojamas taip, kad ITN aparato išleidimo angoje tirpale būtų nedidelis rūgšties perteklius (2-5 g/l), kuris užtikrina visišką amoniako įsisavinimą.

Aparate kaitinama azoto rūgštis (58-60%) 2 iki 80-90 °С su sulčių garais iš ITN aparato 8. Dujinis amoniakas šildytuve 1 šildomas garų kondensatu iki 120-160°C. Azoto rūgštis ir dujinis amoniakas automatiškai kontroliuojamu santykiu patenka į dviejų lygiagrečiai veikiančių ITN 5 aparatų reakcijos dalis. 89-92% NH 4 NO 3 tirpalas, paliekantis ITN įrenginius 155-170 ° C temperatūroje, turi 2-5 g / l azoto rūgšties perteklių, kuris užtikrina visišką amoniako absorbciją.

Viršutinėje aparato dalyje sulčių garai iš reakcijos dalies nuplaunami nuo amonio nitrato purslų; HNO 3 ir NH 3 garai su 20 % amonio nitrato tirpalu iš ploviklio 18 ir sulčių garų kondensatas iš azoto rūgšties šildytuvo 2, kurie patiekiami ant viršutinės aparato dalies dangtelių plokštelių. Dalis sulčių garų sunaudojama azoto rūgščiai kaitinti 2 šildytuve, o didžioji jų dalis siunčiama į plovimo mašiną. 18, kur jis sumaišomas su oru iš granuliavimo bokšto, su garų ir oro mišiniu iš garintuvo 6 ir nuplauti ant šveitiklio plovimo plokštelių. Išplautas garo-oro mišinys ventiliatoriumi išleidžiamas į atmosferą 19.

Sprendimas iš ITN įrenginių 8 nuosekliai praeina neutralizatorius 4 ir valdymo keitiklis 5. Į neutralizatorių 4 sieros ir fosforo rūgščių dozės toks kiekis, kad galutiniame produkte būtų 0,05–0,2 % amonio sulfato ir 0,3–0,5 % P20. Rūgščių dozavimas stūmokliniais siurbliais reguliuojamas priklausomai nuo įrenginio apkrovos.

Neutralizavus NMO3 perteklių amonio nitrato tirpale iš ITN aparato ir pridėjus sieros bei fosforo rūgštis į papildomą neutralizatorių 4, tirpalas praeina kontrolinį neutralizatorių. 5 (kai amoniakas automatiškai tiekiamas tik tada, kai rūgštis prasiskverbia iš papildomo neutralizatoriaus 4) ir patenka į garintuvą 6. Skirtingai nuo AC-67 bloko, viršutinė garintuvo dalis 6 įrengtos dvi sieto plovimo plokštės, į kurias tiekiamas garų kondensatas, plaunantis garų ir oro mišinį iš garintuvo iš amonio nitrato

Salpetros tirpalas iš garintuvo 6, pravažiavus vandens sandariklį 9 ir filtruoti 10, patenka į baką 11, iš kur jo povandeninis siurblys 12 per dujotiekį su antidetonaciniu antgaliu tiekiamas į slėgio baką 15, ir tada į granuliatorius 16 arba 17. Lydalo siurbimo agregato saugumą užtikrina automatinio lydalo temperatūros palaikymo sistema garinant garintuve (ne aukštesnėje kaip 190 °C), lydalo terpės po papildomo neutralizavimo valdymo ir reguliavimo. 9 (0,1–0,5 g/l NH 3), lydalo temperatūros kontrolė bake 11, siurblio korpusas 12 ir slėginis vamzdynas. Jei proceso reguliavimo parametrai nukrypsta, lydalo siurbimas automatiškai sustoja, o lydalas bakuose 11 ir garintuvas 6 kai temperatūra pakyla, praskieskite kondensatu.

Granuliavimą užtikrina dviejų tipų granuliatoriai: vibroakustiniai 16 ir monodispersinis 17. Vibroakustiniai granuliatoriai, naudojami didelės talpos įrenginiuose, pasirodė esąs patikimesni ir patogesni.

Lydas granuliuojamas stačiakampiame metaliniame bokšte 20 kurių matmenys yra 8x11 m. 55 m granulių skrydžio aukštis užtikrina 2–3 mm skersmens granulių kristalizaciją ir aušinimą iki 90–120 ° C, o priešpriešinis oro srautas vasarą iki 500 tūkst. o žiemą (esant žemai temperatūrai) iki 300 - 400 tūkst.m/val. Apatinėje bokšto dalyje yra priėmimo kūgiai, iš kurių granulės transportuojamos juostiniu konvejeriu 21 siunčiami į CS aušinimo aparatą 22.

Aušinimo aparatai 22 padalintas į tris dalis su autonominiu oro tiekimu po kiekviena verdančiojo sluoksnio grotelių sekcija. Jo galvutėje yra įmontuotas ekranas, ant kurio ištrinami druskų gabalėliai, susidarę dėl granuliatoriaus veikimo pažeidimo. Gabalai siunčiami ištirpinti. Oras į aušintuvo sekcijas tiekiamas ventiliatoriais 23, šildomas aparate 24 dėl sulčių garų šilumos iš ITN aparato. Šildymas atliekamas, kai atmosferos oro drėgnumas viršija 60%, ir in žiemos laikas kad būtų išvengta staigaus granulių atšalimo. Amonio nitrato granulės paeiliui praeina vieną, dvi arba tris aušinimo aparato dalis, priklausomai nuo įrenginio apkrovos ir atmosferos oro temperatūros. Rekomenduojama granuliuoto produkto aušinimo temperatūra žiemą žemesnė nei 27 °C, vasarą iki 40-50 °C. Eksploatuojant įrenginius pietiniuose regionuose, kur daug dienų oro temperatūra viršija 30 ° C, trečioji aušinimo aparato sekcija veikia iš anksto atšaldytu oru (garuojančiame amoniako šilumokaityje). Į kiekvieną sekciją tiekiamas oro kiekis – 75-80 tūkst.m3/val. Ventiliatorių slėgis yra 3,6 kPa. Iš aparato sekcijų išmetamas 45-60°C temperatūros oras, kuriame yra iki 0,52 g/m 3 amonio nitrato dulkių, nukreipiamas į granuliavimo bokštą, kur sumaišomas su atmosferos oras ir patenka į plovimo šveitiklį 18.

Atvėsintas produktas siunčiamas į sandėlį arba į paviršinio aktyvumo medžiagų (dispergento NF) perdirbimą, o po to siunčiamas urmu arba pakuojamas į maišus. Apdorojimas NF dispergentu atliekamas tuščiaviduriame aparate 27 su centre esančiu antgaliu, purškiančiu žiedinį vertikalų granulių srautą, arba besisukančiame būgne. Granuliuoto produkto apdorojimo kokybė visuose naudojamuose įrenginiuose atitinka GOST 2-85 reikalavimus.

Granuliuotas amonio salietras sandėliuojamas sandėlyje iki 11 m aukščio krūvose.Prieš išsiunčiant vartotojui nitratas iš sandėlio patiekiamas sijoti. Nestandartinis produktas ištirpinamas, tirpalas grąžinamas į parką. Standartinis produktas yra apdorojamas NF dispergentu ir siunčiamas vartotojams.

Sieros ir fosforo rūgščių rezervuarai ir siurblio įranga jų dozavimui, išdėstytam atskirame vienete. Atskirame pastate yra centrinis valdymo punktas, elektros pastotė, laboratorija, aptarnavimo ir patogumo patalpos.

Priglobta Allbest.ru

...

Panašūs dokumentai

Amonio nitrato fizinės ir cheminės savybės. Pagrindiniai amonio nitrato gamybos iš amoniako ir azoto rūgšties etapai. Neutralizacijos įrenginiai, veikiantys esant atmosferos slėgiui ir veikiantys vakuume. Atliekų panaudojimas ir šalinimas.

Kursinis darbas, pridėtas 2014-03-31


Gaminių, žaliavų ir gamybai skirtų medžiagų charakteristikos. Technologinis amonio nitrato gavimo procesas. Azoto rūgšties neutralizavimas dujiniu amoniaku ir išgarinimas iki labai koncentruoto lydalo būsenos.

Kursinis darbas, pridėtas 2016-01-19


Granuliuoto amonio salietros gamybos automatizavimas. Slėgio stabilizavimo grandinės sulčių garų tiekimo linijoje ir garų kondensato temperatūros valdymas iš barometrinio kondensatoriaus. Slėgio valdymas vakuuminio siurblio išleidimo linijoje.

Kursinis darbas, pridėtas 2014-09-01


Amonio salietra kaip įprasta ir pigi azoto trąša. Esamų jo gamybos technologinių schemų apžvalga. Amonio nitrato gamybos modernizavimas OAO Cherepovetsky Azot gaminant kompleksines azoto-fosfato trąšas.

baigiamasis darbas, pridėtas 2012-02-22


Žaliavos charakteristikos, pagalbinės medžiagos azoto rūgšties gamybai. Priimtos gamybos schemos parinkimas ir pagrindimas. apibūdinimas technologinė schema. Procesų medžiagų balansų skaičiavimai. Technologinio proceso automatizavimas.

baigiamasis darbas, pridėtas 2011-10-24


Pramoniniai praskiestos azoto rūgšties gavimo metodai. Amoniako oksidacijos katalizatoriai. Junginys dujų mišinys. Optimalus amoniako kiekis amoniako ir oro mišinyje. Azoto rūgšties sistemų tipai. Reaktoriaus medžiagų ir šiluminio balanso apskaičiavimas.

Kursinis darbas, pridėtas 2015-03-14


Apžvalga šiuolaikiniai metodai azoto rūgšties gamyba. Instaliacijos technologinės schemos aprašymas, pagrindinio aparato ir pagalbinės įrangos projektavimas. Žaliavos charakteristikos ir gatavų gaminių, šalutiniai produktai ir atliekos.

baigiamasis darbas, pridėtas 2013-11-01


Amoniako sintezės katalizatorių gamyba ir taikymas. Oksido katalizatoriaus struktūra, jo redukavimo sąlygų įtaka aktyvumui. Atsigavimo mechanizmas ir kinetika. Termogravimetrinė amoniako sintezės katalizatorių regeneravimo įranga.

baigiamasis darbas, pridėtas 2011-05-16


Granuliatorių, skirtų birių medžiagų, sudrėkintų miltelių ir pastų granuliavimui ir maišymui, aprašymai. Kompleksinių trąšų amonio nitrato ir karbamido pagrindu gamyba. Ryšių tarp dalelių stiprinimas džiovinant, aušinant ir polimerizuojant.

Kursinis darbas, pridėtas 2015-11-03


Amoniako gamybos etapo technologija ir cheminės reakcijos. Žaliava, sintezės produktas. Konvertuotų dujų valymo iš anglies dvideginio technologijos analizė, esamos problemos ir metodų kūrimas nustatytų gamybos problemų sprendimui.

Amonio nitratas gaunamas neutralizuojant azoto rūgštį dujiniu amoniaku pagal reakciją:

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

Ši beveik negrįžtama reakcija vyksta dideliu greičiu ir išsiskiria dideliu šilumos kiekiu. Paprastai jis atliekamas esant artimam atmosferos slėgiui; kai kuriose šalyse neutralizavimo įrenginiai veikia esant 0,34 MPa slėgiui. Amonio salietros gamyboje naudojama praskiesta 47-60 % azoto rūgštis.

Neutralizacijos reakcijos šiluma naudojama vandeniui išgarinti ir tirpalui koncentruoti.

Pramoninė gamyba apima šiuos etapus: azoto rūgšties neutralizavimas dujiniu amoniaku ITN aparate (neutralizacijos šilumos panaudojimas); salietros tirpalo garinimas, salietros lydalo granuliavimas, granulių aušinimas, paviršinio aktyvumo granulių apdorojimas, salietros pakavimas, sandėliavimas ir pakrovimas, dujų išmetimas ir nuotekų valymas. Neutralizuojant azoto rūgštį, įvedami priedai.

1 paveiksle parodyta modernaus didelio tonažo AS-72 bloko, kurio našumas 1360 t/parą, schema.

Ryžiai. 1.

1 - rūgšties šildytuvas; 2 - amoniako šildytuvas; 3 - ITN įrenginiai; 4 - neutralizatorius; 5 - garintuvas; 6 - slėgio bakas; 7, 8 - granuliatoriai; 9, 23-ventiliatoriai; 10 - plovimo šveitiklis; 11 - būgnas; 12.14 - konvejeriai; 13 - liftas; 15 skystųjų lovų aparatai; 16 - granuliavimo bokštas; 17 - kolekcija; 18, 20 - siurbliai; 19 - bakas plaukimui; 21-filtras plaukimui; 22 - oro šildytuvas

Įeinanti 58-60% azoto rūgštis kaitinama šildytuve 1 iki 70-80 o C sulčių garais iš aparato ITN 3 ir tiekiama neutralizuoti. Prieš 3 aparatą į azoto rūgštį įpilama terminės fosforo ir sieros rūgštys 0,3–0,5% P 2 O 5 ir 0,05–0,2% amonio sulfato, skaičiuojant nuo gatavo produkto.

Sieros ir fosforo rūgštys tiekiamos stūmokliniais siurbliais, kurių veikimas yra lengvai ir tiksliai reguliuojamas. Įrenginyje yra du lygiagrečiai veikiantys neutralizavimo įrenginiai. Čia taip pat tiekiamas dujinis amoniakas, kaitinamas šildytuve 2 garų kondensatu iki 120-130 ° C. Tiekiamos azoto rūgšties ir amoniako kiekis reguliuojamas taip, kad ITN aparato išleidimo angoje tirpale būtų nedidelis azoto rūgšties perteklius. , užtikrinant visišką amoniako absorbciją.

Apatinėje aparato dalyje yra rūgščių neutralizavimas 155-170°C temperatūroje, norint gauti tirpalą, kuriame yra 91-92% NH 4 NO 3. Viršutinėje aparato dalyje vandens garai (vadinamieji sulčių garai) nuplaunami nuo amonio nitrato ir HN0 3 garų purslų. Dalis sulčių garų šilumos panaudojama azoto rūgščiai pašildyti. Tada sulčių garai siunčiami valyti plovimo skruberiuose ir išleidžiami į atmosferą.

Rūgštinis amonio nitrato tirpalas siunčiamas į neutralizatorių 4, kur tiekiamas amoniakas, kurio reikia tirpalui neutralizuoti. Tada tirpalas tiekiamas į garintuvą 5 ant duparo, kuris yra praleidžiamas 1,4 MPa slėgio vandens garais ir oru, įkaitintu iki maždaug 180 °C. Gautas lydalas, kuriame yra 99,8–99,7% salietros, 175 ° C temperatūroje praeina per filtrą 21 ir išcentriniu panardinamuoju siurbliu 20 tiekiamas į slėgio baką 5, o po to į stačiakampį metalo granuliavimo bokštą 16, kurio ilgis 11 m. , plotis 8 m, o viršaus aukštis iki kūgio 52,8 m.

Viršutinėje bokšto dalyje yra granuliatoriai 7 ir 8; į apatinę bokšto dalį tiekiamas oras, vėsinantys salietros lašai, kurie virsta granulėmis. Salietros dalelių kritimo aukštis yra 50–55 m. Granuliatorių konstrukcija užtikrina vienodos granuliometrinės sudėties granulių gamybą su minimaliu smulkių granulių kiekiu, o tai sumažina dulkių patekimą iš bokšto oru. Granulių temperatūra prie bokšto išėjimo angoje yra 90--110°C, todėl jos siunčiamos aušinti į verdančio sluoksnio aparatą 15. Pseudytojo sluoksnio aparatas yra stačiakampis trijų sekcijų aparatas su grotelėmis su skylutėmis. . Oras po grotelėmis tiekiamas ventiliatoriais, taip sukuriant 100--150 mm aukščio salietros granulių sluoksnį, kuris per konvejerį patenka iš granuliavimo bokšto. Vyksta intensyvus granulių aušinimas iki 40°C (bet ne aukštesnės kaip 50°C) temperatūros, atitinkančios IV modifikacijos egzistavimo sąlygas. Jei aušinimo oro temperatūra yra žemesnė nei 15°C, prieš patenkant į verdančiojo sluoksnio aparatą, oras šilumokaityje pašildomas iki 20°C. Šaltuoju laikotarpiu gali veikti 1-2 sekcijos.

Oras iš aparato 15 patenka į granuliavimo bokštą granulėms formuoti ir joms aušinti.

Amonio nitrato granulės iš verdančio sluoksnio aparato konvejeriu 14 tiekiamos apdoroti paviršinio aktyvumo medžiaga į besisukantį būgną 11. Čia granulės purškiamos išpurkštu 40 % vandeniniu NF dispergento tirpalu. Po to salietra praeina per elektromagnetinį separatorių, kad atskirtų atsitiktinai įstrigusius metalinius daiktus ir siunčiama į bunkerį, o vėliau sverti ir supakuoti į popierinius ar plastikinius maišelius. Krepšiai konvejeriu vežami pakrovimui į vagonus arba į sandėlį.

Oras, išeinantis iš viršutinės granuliavimo bokšto dalies, yra užterštas amonio salietros dalelėmis, o sulčių garuose iš neutralizatoriaus ir garų-oro mišinyje iš garintuvo yra nesureagavusio amoniako ir azoto rūgšties bei sunešto amonio nitrato dalelių. Viršutinėje granuliavimo bokšto dalyje valymui sumontuoti šeši lygiagrečiai veikiantys plovimo plokštelinio tipo šveitikliai 10, drėkinami 20-30% amonio salietros tirpalu, kuris tiekiamas siurbliu 18 iš rezervuaro. Dalis šio tirpalo nukreipiama į ITN neutralizatorių sulčių garams plauti, o po to sumaišoma su amonio nitrato tirpalu ir dėl to patenka į produktų gamybą.

Dalis tirpalo (20-30%) nuolat pašalinama iš ciklo, todėl ciklas išeikvojamas ir papildomas pridedant vandens. Kiekvieno skruberio išleidimo angoje yra sumontuotas 100 000 m 3 / h našumo ventiliatorius 9, kuris siurbia orą iš granuliavimo bokšto ir išleidžia jį į atmosferą.

Amonio nitrato gamyba

Amonio nitratas yra bebalastinės trąšos, kurių sudėtyje yra 35% azoto amoniako ir nitratų pavidalu, todėl jas galima naudoti bet kokiame dirvožemyje ir bet kokiam augalui. Tačiau šios trąšos turi nepalankių laikymo ir naudojimo fizinių savybių. Dėl savo higroskopiškumo ir gero tirpumo vandenyje amonio nitrato kristalai ir granulės pasklinda ore arba susikaupia į didelius agregatus. Be to, kintant oro temperatūrai ir drėgmei laikant amonio salietrą, gali atsirasti polimorfinių virsmų. Siekiant slopinti polimorfines transformacijas ir padidinti amonio nitrato granulių stiprumą, naudojami priedai, kurie įvedami jį gaminant - amonio fosfatai ir sulfatai, boro rūgštis, magnio nitratas ir kt. Amonio nitrato sprogstamasis pobūdis apsunkina jo gamybą, saugojimą ir transportavimą.

Amonio nitratas gaminamas gamyklose, gaminančiose sintetinį amoniaką ir azoto rūgštį. Gamybos procesas susideda iš silpnos azoto rūgšties neutralizavimo dujiniu amoniaku, gauto tirpalo išgarinimo ir amonio nitrato granuliavimo etapų. Neutralizacijos etapas pagrįstas reakcija

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

Šis chemisorbcijos procesas, kurio metu dujas absorbuoja skystis, lydi greita cheminė reakcija, vyksta difuzijos srityje ir yra labai egzoterminis. Neutralizacijos šiluma racionaliai naudojama vandeniui išgarinti iš amonio salietros tirpalų. Naudojant didelės koncentracijos azoto rūgštį ir kaitinant pradinius reagentus, galima tiesiogiai gauti amonio nitrato lydalą (kurio koncentracija viršija 95-96 % NH 4 NO 3), nenaudojant garinimo.

Dažniausios schemos su nepilnu amonio salietros tirpalo išgaravimu dėl neutralizacijos šilumos (2 pav.).

Didžioji dalis vandens išgarinama cheminiame reaktoriuje-neutralizatoriuje ITN (naudojant neutralizacijos šilumą). Šis reaktorius yra nerūdijančio plieno cilindrinis indas, kurio viduje yra kitas cilindras, į kurį tiesiogiai įvedamas amoniakas ir azoto rūgštis. Vidinis cilindras tarnauja kaip reaktoriaus neutralizavimo dalis (zona cheminė reakcija), o žiedinė erdvė tarp vidinio cilindro ir reaktoriaus indo yra garavimo dalis. Gautas amonio salietros tirpalas iš vidinio cilindro tiekiamas į reaktoriaus garavimo dalį, kur dėl šilumos mainų tarp neutralizacijos ir garavimo zonų per vidinio cilindro sienelę vyksta vandens garavimas. Susidarę sulčių garai pašalinami iš HP neutralizatoriaus ir naudojami kaip kaitinimo priemonė.

Sulfato-fosfato priedas dozuojamas į azoto rūgštį koncentruotų sieros ir fosforo rūgščių pavidalu, kurios neutralizuojamos kartu su azoto amoniaku ITN neutralizatoriuje. Neutralizuojant pradinę azoto rūgštį, 58 % amonio salietros tirpale ITN išleidimo angoje yra 92-93 % NH 4 NO 3; šis tirpalas siunčiamas į papildomą neutralizatorių, į kurį tiekiamas dujinis amoniakas taip, kad tirpale būtų amoniako perteklius (apie 1 g / dm 3 laisvo NH 3), kuris užtikrina tolesnio darbo su NH saugą. 4 NO 3 ištirpsta. Neutralizuotas tirpalas koncentruojamas kombinuotame plokšteliniame vamzdiniame garintuve, kad būtų gautas lydalas, kuriame yra 99,7-99,8 % NH4 NO3. Granuliuojant labai koncentruotą amonio salietrą, lydalas povandeniniais siurbliais pumpuojamas į 50–55 m aukščio granuliavimo bokšto viršų. Granuliavimas atliekamas purškiant lydalą akustinių ląstelių tipo vibrogranuliatorių pagalba, kurie užtikrina vienodą gaminio dalelių pasiskirstymą. Granulės aušinamos oru verdančiojo sluoksnio aušintuve, kurį sudaro keli aušinimo etapai iš eilės. Atvėsusios granulės purškiamos paviršinio aktyvumo medžiagomis būgne su purkštukais ir perkeliamos į pakuotę.

Atsižvelgiant į amonio salietros trūkumus, jo pagrindu patartina gaminti kompleksines ir mišrias trąšas. Sumaišius amonio salietrą su kalkakmeniu, gaunamas amonio sulfatas, kalkių-amonio nitratas, amonio sulfato nitratas ir kt.. Nitrofoską galima gauti sulydžius NH 4 NO 3 su fosforo ir kalio druskomis.

Karbamido gamyba

Karbamidas (karbamidas) tarp azoto trąšų užima antrą vietą pagal gamybą po amonio salietros. Karbamido gamybos augimą lemia platus jo panaudojimas žemės ūkyje. Jis pasižymi dideliu atsparumu išplovimui, lyginant su kitomis azoto trąšomis, t.y. mažiau jautrūs išplovimui iš dirvos, mažiau higroskopiški, gali būti naudojami ne tik kaip trąša, bet ir kaip priedas prie galvijų pašarų. Karbamidas taip pat plačiai naudojamas sudėtinėse trąšose, trąšose su kontroliuojamu laiku ir plastikuose, klijuose, lakuose ir dangose.

Karbamidas CO(NH 2) 2 yra balta kristalinė medžiaga, turinti 46,6 % azoto. Jo gamyba pagrįsta amoniako ir anglies dioksido sąveikos reakcija

2NH3 + CO 2 \u003d CO (NH 2) 2 + H 2 O H = -110,1 kJ (1)

Taigi karbamido gamybos žaliava yra amoniakas ir anglies dioksidas, gaunamas kaip šalutinis produktas gaminant proceso dujas, skirtas amoniako sintezei. Todėl karbamido gamyba chemijos gamyklose dažniausiai derinama su amoniako gamyba.

Reakcija (1) – iš viso; jis vyksta dviem etapais. Pirmajame etape vyksta karbamato sintezė:

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

dujų dujų skystis

Antrame etape vyksta endoterminis vandens atskyrimo nuo karbamato molekulių procesas, dėl kurio susidaro karbamidas:

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

skystas skystas skystis

Amonio karbamato susidarymo reakcija yra grįžtama egzoterminė, vyksta mažėjant tūriui. Norint pakeisti pusiausvyrą produkto link, tai turi būti atliekama esant padidintam slėgiui. Kad procesas vyktų pakankamai dideliu greičiu, būtina ir aukštesnė temperatūra. Slėgio padidėjimas kompensuoja neigiamą aukštų temperatūrų poveikį reakcijos pusiausvyros poslinkiui priešinga kryptimi. Praktiškai karbamido sintezė atliekama 150-190 laipsnių temperatūroje C ir slėgis 15-20 MPa. Tokiomis sąlygomis reakcija vyksta dideliu greičiu ir iki galo.

Amonio karbamato skilimas yra grįžtama endoterminė reakcija, kuri intensyviai vyksta skystoje fazėje. Norint išvengti kietų produktų kristalizacijos reaktoriuje, procesas turi būti vykdomas žemesnėje nei 98C temperatūroje (CO (NH 2) 2 - NH 2 COONH 4 sistemos eutektinis taškas.

Daugiau aukšta temperatūra perkelti reakcijos pusiausvyrą į dešinę ir padidinti jos greitį. Maksimalus karbamato virsmo karbamidu laipsnis pasiekiamas esant 220C. Norint pakeisti šios reakcijos pusiausvyrą, taip pat įvedamas amoniako perteklius, kuris, surišdamas reakcijos vandenį, pašalina jį iš reakcijos sferos. Tačiau vis dar neįmanoma pasiekti, kad karbamatas būtų visiškai paverstas karbamidu. Reakcijos mišinyje, be reakcijos produktų (karbamido ir vandens), taip pat yra amonio karbamato ir jo skilimo produktų – amoniako ir CO 2 .

Norint visapusiškai panaudoti žaliavą, būtina arba numatyti nesureagavusio amoniako ir anglies dioksido, taip pat anglies amonio druskų (tarpinių reakcijos produktų) grąžinimą į sintezės kolonėlę, t.y. perdirbimo sukūrimas arba karbamido atskyrimas iš reakcijos mišinio ir likusių reagentų siuntimas į kitas pramonės šakas, pavyzdžiui, amonio nitrato gamybai, t.y. vykdant atvirą procesą.

Didelės talpos karbamido sintezės įrenginyje su skysčio recirkuliacija ir pašalinimo procesu (3 pav.) galima išskirti aukšto slėgio įrenginį, agregatą. žemas spaudimas ir granuliavimo sistema. Į sintezės kolonėlės 1 apatinę dalį iš aukšto slėgio karbamato kondensatoriaus 4 patenka vandeninis amonio karbamato ir anglies amonio druskų, taip pat amoniako ir anglies dioksido tirpalas. Sintezės kolonėlėje 170-190C temperatūroje ir a. 13-15 MPa slėgis, baigiasi karbamato susidarymas ir karbamido sintezės reakcija. Reagentų suvartojimas parenkamas taip, kad NH 3:CO 2 molinis santykis reaktoriuje būtų 2,8-2,9. Skystas reakcijos mišinys (lydas) iš karbamido sintezės kolonėlės patenka į nuėmimo kolonėlę 5, kur teka vamzdžiais. Kompresoriuje iki 13-15 MPa slėgio suspaustas anglies dioksidas tiekiamas prieš srovę lydalui, į kurį įpilama oro tokiu kiekiu, kad deguonies koncentracija mišinyje būtų 0,5-0,8%, kad susidarytų pasyvioji plėvelė ir redukuotų įrenginių. korozija. Nuėmimo kolonėlė kaitinama garais. Dujų ir garų mišinys iš 5 kolonėlės, kuriame yra šviežio anglies dioksido, patenka į aukšto slėgio kondensatorių 4. Į jį taip pat įleidžiamas skystas amoniakas. Jis vienu metu tarnauja kaip darbinis srautas purkštuve 3, kuris tiekia kondensatorių amonio anglies druskų tirpalu iš aukšto slėgio ploviklio 2 ir, jei reikia, dalį lydalo iš sintezės kolonėlės. Karbamatas susidaro kondensatoriuje. Reakcijos metu išsiskirianti šiluma naudojama garams gaminti.

Iš sintezės kolonėlės viršutinės dalies nepertraukiamai išeina nesureagavusios dujos, patenkančios į aukšto slėgio skruberį 2, kuriame dauguma jų dėl vandens aušinimo kondensuojasi, sudarydamos karbamato ir anglies amonio druskų tirpalą.

Vandeniniame karbamido tirpale, išeinančiame iš 5 pašalinimo kolonėlės, yra 4-5 % karbamato. Norint galutinai suskaidyti, tirpalas drosuojamas iki 0,3–0,6 MPa slėgio ir siunčiamas į viršutinę distiliavimo kolonėlės 8 dalį.

Skystoji fazė teka kolonėlėje žemyn užpildu priešinga srove garų ir dujų mišiniui, kylančiam iš apačios į viršų. NH 3 ,CO 2 ir vandens garai išeina iš kolonėlės viršaus. Vandens garai kondensuojasi žemo slėgio kondensatoriuje 7, o didžioji dalis amoniako ir anglies dioksido ištirpsta. Gautas tirpalas siunčiamas į skruberį 2. Galutinis į atmosferą išmetamų dujų valymas atliekamas absorbcijos metodais.

70% karbamido tirpalas, išeinantis iš distiliavimo kolonėlės 8 dugno, atskiriamas nuo dujų ir garų mišinio ir, sumažinus slėgį iki atmosferos, siunčiamas iš pradžių į išgarinimą, o po to į granuliavimą. Prieš purškiant lydalą granuliavimo bokštelyje 12, į jį įpilama kondicionuojančių priedų, tokių kaip karbamido-formaldehido derva, kad būtų išgaunamos nesulipusios trąšos, kurios nepablogėja sandėliavimo metu.

Aplinkos apsauga gaminant trąšas

Fosforo trąšų gamyboje yra didelė atmosferos užterštumo fluoro dujomis rizika. Fluoro junginių surinkimas svarbus ne tik apsaugos požiūriu aplinką, bet ir dėl to, kad fluoras yra vertinga žaliava freonų, fluoroplastų, fluorkaučiukų ir kt. Fluoro junginiai gali patekti į nuotekas trąšų plovimo, dujų valymo etapais. Tokių nuotekų kiekį tikslinga sumažinti, kad procesuose susidarytų uždari vandens cirkuliacijos ciklai. Nuotekų valymui iš fluoro junginių gali būti naudojami jonų mainų metodai, nusodinimas geležies ir aliuminio hidroksidais, sorbcija ant aliuminio oksido ir kt.

Azoto trąšų gamybos nuotekos, kuriose yra amonio salietros ir karbamido, siunčiamos biologiniam valymui, iš anksto sumaišant jas su kitomis. nuotekų tokiomis proporcijomis, kad karbamido koncentracija neviršytų 700 mg/l, o amoniako – 65-70 mg/l.

Svarbi užduotis gaminant mineralines trąšas yra dujų valymas nuo dulkių. Ypač didelė galimybė atmosferą užteršti trąšų dulkėmis granuliavimo stadijoje. Todėl iš granuliavimo bokštų išeinančios dujos būtinai valomos nuo dulkių sausu ir šlapiu būdu.

Bibliografija

ESU. Kutepovas ir kt.

Bendroji cheminė technologija: Proc. universitetams / A.M. Kutepovas,

T.I. Bondareva, M.G. Berengarten. – 3 leidimas, pataisytas. - M .: ICC „Akademkniga“. 2003. - 528s.

I.P. Mukhlenovas, A.Ya. Averbukhas, D.A. Kuznecovas, E.S. Tumarkinas,

T.Y. Furmer.

Bendroji cheminė technologija: Proc. chemijos inžinerijai. specialistas. universitetai.

2 tomuose. T.2. Svarbiausia chemijos gamyba / I.P. Mukhlenovas, A.Ya. Kuznecovas ir kiti; Red. I.P. Muchlenovas. – 4-asis leidimas, pataisytas. ir papildomas - M .: "Aukščiau. mokykla“, 1984.-263 p., iliustr.

Beskovas V. S.

Bendroji cheminė technologija: Vadovėlis universitetams. - M.: ICC "Akademkniga", 2005. -452 p.: iliustr.