Saletra amonowa jest jednym z głównych rodzajów nawozów azotowych; zawiera co najmniej 34,2% azotu. Surowiec do granulatu azotan amonowy to nieskoncentrowany 30-40% kwas azotowy i gazowy amoniak.

Jako środek kondycjonujący czasami stosuje się 92,5% kwas siarkowy, który neutralizuje się amoniakiem razem z kwasem azotowym, tworząc siarczan amonu. Do natryskiwania gotowych granulatów stosuje się środek powierzchniowo czynny - 40% wodny roztwór dyspergatora „NF”.

Główne etapy produkcji saletry amonowej to: neutralizacja kwasu azotowego gazowym amoniakiem; otrzymanie wysoko stężonego stopu azotanu amonu; granulacja w stanie stopionym; chłodzenie granulatu saletry amonowej; traktowanie granulek środkiem powierzchniowo czynnym - dyspergatorem „NF”; oczyszczanie oparów powietrza i soków przed uwolnieniem do atmosfery; pakowania i przechowywania gotowego produktu.

Schemat technologiczny produkcji

Saletra amonowa jest jednym z najpopularniejszych nawozów azotowych. Otrzymuje się go przez zobojętnienie rozcieńczonego kwasu azotowego (40--50%) gazowym amoniakiem.

Kwas azotowy ze zbiornika odbiorczego 1 (ryc. 9.8) przechodzi przez wymiennik ciepła 2 i wchodzi do neutralizatora 3. Dostarczany jest tam również gazowy amoniak podgrzany w wymienniku ciepła 5. Główna ilość amoniaku pochodzi w stanie gazowym z magazynu syntezy amoniaku. Dodatkowo z magazynu dostarczany jest ciekły amoniak, który odparowuje w aparacie 4.

W neutralizatorze 3 przy ciśnieniu atmosferycznym i określonej temperaturze zachodzi proces neutralizacji

równolegle z nim następuje częściowe odparowanie roztworu z powodu ciepła neutralizacji. Częściowo jeden odpędzony słabo kwaśny roztwór saletry amonowej o stężeniu 60-80% (tzw. słaby ług) wchodzi do zbiornika z mieszadłem - doneutralizatorem 6, gdzie ostatecznie jest neutralizowany amoniakiem. Para powstająca podczas odparowywania roztworu (para soku) jest usuwana z górnej części neutralizatora. Jeżeli proces nie zostanie przeprowadzony prawidłowo, część amoniaku i kwasu azotowego może zostać odprowadzona z neutralizatora wraz z parą soku.

Odparowanie ługu słabego do 98,5% NH4NO3 przeprowadza się w próżni w dwóch etapach. Początkowo w parowniku 8 doprowadza się stężenie ługu do 82% NH4NO3, a następnie w parowniku 12 do zadanego poziomu.

Słaby ług jest podawany do dolnej części parownika 8. Para sokowa jest wykorzystywana głównie jako czynnik grzewczy w parowniku pierwszego stopnia. Dodatkowo dostarczana jest do niego para wodna. Wraz ze wzrostem stężenia oparów soku w komorze grzewczej parownika gromadzą się gazy obojętne, które pogarszają wymianę ciepła. Aby zapewnić normalne działanie urządzenia 8, przestrzeń pierścieniowa jest oczyszczana z uwalnianiem gazów obojętnych do atmosfery.

Jeden odpędzony ług z aparatury 8 jest kierowany do kolektora 10. Tutaj, aby poprawić jakość otrzymanej saletry, do ługu dodaje się roztwór dolomitu, który zmniejsza zbrylanie się saletry.

Z kolektora 10 ciecz jest pompowana do parownika 12. W separatorze 13 odparowany roztwór jest rozdzielany na opary soku i stężony roztwór - stopiony. Para soku przechodzi do skraplacza barometrycznego 14, a stop jest podawany do wieży granulacyjnej 15. Granulowany azotan amonu (produkt końcowy) jest usuwany z wieży rurą wylotową 16 przez przenośnik 17.

Azotan amonu lub azotan amonu, NH 4 NO 3 - substancja krystaliczna biały kolor, zawierający 35% azotu w postaci amonowej i azotanowej, obie formy azotu są łatwo przyswajalne przez rośliny. Saletra amonowa granulowana stosowana jest na szeroką skalę przedsiewnie oraz do wszystkich rodzajów nawozów pogłównych. Na mniejszą skalę wykorzystywany jest do produkcji materiałów wybuchowych.

Azotan amonu dobrze rozpuszcza się w wodzie i ma dużą higroskopijność (zdolność do pochłaniania wilgoci z powietrza), co powoduje, że granulki nawozu rozsypują się, tracą swój krystaliczny kształt, następuje zbrylanie się nawozu - materiał sypki zamienia się w stałą monolityczną masę.

Schemat obwodu produkcja saletry amonowej

W celu uzyskania praktycznie niezbrylającej się saletry amonowej stosuje się szereg metod technologicznych. Skuteczny środek zmniejszeniem szybkości wchłaniania wilgoci przez sole higroskopijne jest ich granulacja. Całkowita powierzchnia jednorodnych granulek jest mniejsza niż powierzchnia tej samej ilości drobnej soli krystalicznej, dlatego nawozy granulowane wolniej wchłaniają wilgoć z

Jako podobnie działające dodatki stosowane są również fosforany amonu, chlorek potasu, azotan magnezu. Proces produkcji saletry amonowej opiera się na heterogenicznej reakcji oddziaływania gazowego amoniaku z roztworem kwasu azotowego:

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

Reakcja chemiczna przebiega z dużą szybkością; w reaktorze przemysłowym jest ograniczona rozpuszczaniem się gazu w cieczy. Mieszanie reagentów ma ogromne znaczenie dla zmniejszenia opóźnienia dyfuzji.

Proces technologiczny Produkcja saletry amonowej obejmuje, oprócz etapu zobojętniania kwasu azotowego amoniakiem, także etapy odparowania roztworu saletry, granulację stopu, chłodzenie granulatu, obróbkę granulatu środkami powierzchniowo czynnymi, pakowanie, magazynowanie i ładowanie azotanów, oczyszczanie emisji gazów i ścieków. na ryc. Na rycinie 8.8 przedstawiono schemat nowoczesnej wielkopojemnościowej instalacji do produkcji saletry amonowej AS-72 o wydajności 1360 ton/dobę. Oryginalny 58-60% kwas azotowy jest podgrzewany w podgrzewaczu do 70 - 80°C wraz z parą soku z aparatury ITN 3 i podawany do neutralizacji. Przed aparaturą 3, fosforową i Kwas Siarkowy w takich ilościach, aby gotowy produkt zawierał 0,3-0,5% P 2 O 5 i 0,05-0,2% siarczanu amonu. Jednostka wyposażona jest w dwa urządzenia ITN pracujące równolegle. Oprócz kwasu azotowego dostarczany jest do nich amoniak w postaci gazowej, wstępnie podgrzany w podgrzewaczu 2 z kondensatem pary wodnej do temperatury 120-130°C. Ilości podawanego kwasu azotowego i amoniaku reguluje się w taki sposób, aby na wylocie z aparatu ITN roztwór miał niewielki nadmiar kwasu (2-5 g/l), co zapewnia całkowitą absorpcję amoniaku.

W dolnej części aparatu następuje reakcja zobojętniania w temperaturze 155-170°C; daje to stężony roztwór zawierający 91-92% NH 4 NO 3 . W górnej części aparatu następuje wypłukanie pary wodnej (tzw. pary sokowej) z rozprysków azotanu amonu i oparów kwasu azotowego. Część ciepła pary soku jest wykorzystywana do ogrzewania kwasu azotowego. Następnie para z soku jest przesyłana do oczyszczania i uwalniana do atmosfery.

8.8 Schemat instalacji azotanu amonu AS-72:

1 – grzejnik kwasowy; 2 – podgrzewacz amoniaku; 3 – urządzenia ITN; 4 - neutralizator końcowy; 5 – parownik; 6 - zbiornik ciśnieniowy; 7,8 - granulatory; 9.23 - wentylatory; 10 – płuczka myjąca; 11 - bęben; 12.14 - przenośniki; 13 - winda; 15 – aparat ze złożem fluidalnym; 16 - wieża granulacyjna; 17 - kolekcja; 18, 20 - pompy; 19 - zbiornik do pływania; 21 - filtr do pływania; 22 - nagrzewnica powietrza.

Kwaśny roztwór azotanu amonu jest przesyłany do neutralizatora 4; gdzie wchodzi amoniak, niezbędny do interakcji z pozostałym kwasem azotowym. Następnie roztwór wprowadza się do wyparki 5. Powstały stop, zawierający 99,7-99,8% azotanów, w temperaturze 175 pompa głębinowa 20 jest podawany do zbiornika ciśnieniowego 6, a następnie do prostokątnej metalowej wieży granulacyjnej 16.

W górnej części wieży znajdują się granulatory 7 i 8, których dolna część zasilana jest powietrzem, które chłodzi spadające z góry krople saletry. Podczas opadania kropel saletry z wysokości 50-55 m pod wpływem powietrza wokół nich tworzą się granulki nawozu. Temperatura peletów na wylocie z wieży wynosi 90-110°C; gorące granulki są chłodzone w aparacie ze złożem fluidalnym 15. Jest to prostokątny aparat mający trzy sekcje i wyposażony w ruszt z otworami. Wentylatory dostarczają powietrze pod ruszt; tworzy to złoże fluidalne granulek azotanu przechodzących przez przenośnik z wieży granulacyjnej. Powietrze po schłodzeniu wchodzi do wieży granulacyjnej. Granulki przenośnika saletry amonowej 14 podawane są do obróbki środkami powierzchniowo czynnymi w obracającym się bębnie. Następnie gotowy nawóz transportowany jest do opakowania przenośnikiem 12.

Powietrze opuszczające wieżę granulacyjną jest zanieczyszczone cząstkami saletry amonowej, a para soku z neutralizatora i mieszanina parowo-powietrzna z wyparki zawiera nieprzereagowany amoniak i kwas azotowy oraz cząstki unoszonej saletry amonowej.

Do oczyszczania tych strumieni w górnej części wieży granulacyjnej służy sześć równolegle pracujących płuczek myjących typu tacowego 10, nawadnianych 20-30% roztworem saletry amonowej, który jest dostarczany przez pompę 18 z kolektora 17. Część roztwór ten jest kierowany do neutralizatora ITN w celu wypłukania oparów soku, a następnie mieszany z roztworem saletry, a zatem używany do wytwarzania produktów. Oczyszczone powietrze jest odsysane z wieży granulacyjnej przez wentylator 9 i uwalniane do atmosfery.

Wyślij swoją dobrą pracę w bazie wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy korzystają z bazy wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Wam bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

• Wstęp
• 1. Produkcja saletry amonowej
• 2. Surowiec
• 3. Synteza amoniaku
• 4. Charakterystyka docelowego produktu
• 5. Fizyczno-chemiczne uzasadnienie głównych procesów wytwarzania docelowego produktu i bezpieczeństwa środowiskowego produkcji

Wstęp

Najważniejszy widok nawozy mineralne są azotanami: azotan amonu, mocznik, siarczan amonu, wodne roztwory amoniaku itp. Azot pełni niezwykle ważną rolę w życiu roślin: wchodzi w skład chlorofilu, który jest akceptorem energii słonecznej oraz białka niezbędnego do budowy żywa komórka. Rośliny mogą pobierać wyłącznie azot związany – w postaci azotanów, soli amonowych lub amidów. Stosunkowo niewielkie ilości związanego azotu powstają z azotu atmosferycznego w wyniku działania mikroorganizmów glebowych. Współczesne rolnictwo intensywne nie może jednak istnieć bez dodatkowego stosowania do gleby nawozów azotowych, uzyskanych w wyniku przemysłowego wiązania azotu atmosferycznego.

Nawozy azotowe różnią się między sobą zawartością azotu, w postaci związków azotu (azotan, amon, amid), fazą (stałą i ciekłą), wyróżnia się także nawozy fizjologicznie kwaśne i fizjologicznie zasadowe.

1. Produkcja saletry amonowej

Azotan amonu, czyli azotan amonu, NH 4 NO 3 - biała krystaliczna substancja zawierająca 35% azotu w postaci amonowej i azotanowej , obie formy azotu są łatwo przyswajalne przez rośliny. Saletra amonowa granulowana stosowana jest na szeroką skalę przedsiewnie oraz do wszystkich rodzajów nawozów pogłównych. Na mniejszą skalę wykorzystywany jest do produkcji materiałów wybuchowych.

Azotan amonu jest dobrze rozpuszczalny w wodzie i ma wysoką higroskopijność (zdolność do pochłaniania wilgoci z powietrza). Z tego powodu granulki nawozów rozprzestrzeniają się, tracą postać krystaliczną, następuje zbrylanie nawozów – materiał sypki zamienia się w stałą monolityczną masę.

Saletra amonowa produkowana jest w trzech rodzajach:

A i B - stosowane w przemyśle; stosowane w mieszankach wybuchowych (amonity, amoniaki)

B - skuteczny i najczęściej spotykany nawóz azotowy zawierający około 33-34% azotu; ma fizjologiczną kwasowość.

2. Surowiec

Surowcem do produkcji saletry amonowej jest amoniak i kwas azotowy.

Kwas azotowy . Czysty kwas azotowy HNO jest bezbarwną cieczą o gęstości 1,51 g/cm3 w temperaturze -42°C, zestalającą się w przezroczystą krystaliczną masę. W powietrzu, podobnie jak stężony kwas solny, „dymi”, ponieważ jego opary tworzą małe kropelki mgły z „wilgocią w powietrzu. Kwas azotowy nie różni się siłą, już pod wpływem światła stopniowo się rozkłada:

Im wyższa temperatura i im bardziej stężony kwas, tym szybszy rozkład. Uwolniony dwutlenek azotu rozpuszcza się w kwasie i nadaje mu brązowy kolor.

Kwas azotowy jest jednym z najsilniejszych kwasów; w rozcieńczonych roztworach całkowicie rozkłada się na jony H i -NO Jednym z nich jest kwas azotowy najważniejsze połączenia azot: w duże ilości ah, jest zużywany do produkcji nawozów azotowych, materiałów wybuchowych i barwników organicznych, służy jako utleniacz w wielu procesach chemicznych, jest używany do produkcji kwasu siarkowego metodą azotawą, jest używany do produkcji lakierów celulozowych, folii .

Produkcja przemysłowa kwasu azotowego . Nowoczesne przemysłowe metody produkcji kwasu azotowego opierają się na katalitycznym utlenianiu amoniaku tlenem atmosferycznym. Opisując właściwości amoniaku wskazano, że spala się on w tlenie, a produktami reakcji są woda i wolny azot. Ale w obecności katalizatorów utlenianie amoniaku tlenem może przebiegać inaczej. Jeśli przejdziesz mieszaninę amoniaku z powietrzem nad katalizatorem, a następnie w temperaturze 750 ° C i pewnym składzie mieszaniny następuje prawie całkowita przemiana

Utworzony łatwo przechodzi do, który z wodą w obecności tlenu atmosferycznego daje kwas azotowy.

Stopy na bazie platyny są stosowane jako katalizatory w utlenianiu amoniaku.

Kwas azotowy otrzymywany przez utlenianie amoniaku ma stężenie nieprzekraczające 60%. W razie potrzeby skoncentruj się

Przemysł produkuje kwas azotowy rozcieńczony o stężeniu 55, 47 i 45% oraz stężony - 98 i 97%.Kwas stężony transportowany jest w cysternach aluminiowych, rozcieńczony - w cysternach ze stali kwasoodpornej.

3. Synteza amoniaku

surowiec azotan azotan amoniakalny

Amoniak jest kluczowym produktem różnych substancji zawierających azot, wykorzystywanych w przemyśle iw przemyśle rolnictwo. DN Pryanishnikov nazwał amoniak „alfa i omega” w metabolizmie substancji azotowych w roślinach.

Diagram przedstawia główne zastosowania amoniaku. Skład amoniaku został ustalony przez C. Bertholleta w 1784 r. Amoniak NH 3 jest zasadą, średnio silnym środkiem redukującym i skutecznym środkiem kompleksującym w stosunku do kationów z wolnymi orbitalami wiążącymi.

Fizyczne i chemiczne podstawy procesu . Syntezę amoniaku z pierwiastków przeprowadza się zgodnie z równaniem reakcji

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

Reakcja jest odwracalna, egzotermiczna, charakteryzuje się dużym ujemnym efektem entalpii (?H = -91,96 kJ/mol) i staje się jeszcze bardziej egzotermiczna w wysokich temperaturach (?H = -112,86 kJ/mol). Zgodnie z zasadą Le Chateliera po podgrzaniu równowaga przesuwa się w lewo, w kierunku spadku wydajności amoniaku. Zmiana entropii w tym przypadku również jest ujemna i nie sprzyja reakcji. Przy ujemnej wartości S wzrost temperatury zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia reakcji,

Reakcja syntezy amoniaku przebiega ze spadkiem objętości. Zgodnie z równaniem reakcji, 4 mole początkowych gazowych reagentów tworzą 2 mole gazowego produktu. Na podstawie zasady Le Chateliera można stwierdzić, że w warunkach równowagi zawartość amoniaku w mieszaninie będzie większa pod wysokim ciśnieniem niż pod niskim ciśnieniem.

4. Charakterystyka docelowego produktu

Właściwości fizykochemiczne . Azotan amonu (azotan amonu) NH4NO3 ma masę cząsteczkową 80,043; czysty produkt - bezbarwna krystaliczna substancja zawierająca 60% tlenu, 5% wodoru i 35% azotu (po 17,5% w postaci amoniaku i azotanu). Produkt techniczny zawiera co najmniej 34,0% azotu.

Podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne saletry amonowejS:

Azotan amonu, w zależności od temperatury, występuje w pięciu modyfikacjach krystalicznych, które są stabilne termodynamicznie pod ciśnieniem atmosferycznym (tabela). Każda modyfikacja istnieje tylko w określonym zakresie temperatur, a przejściu (polimorficznemu) z jednej modyfikacji do drugiej towarzyszą zmiany struktury krystalicznej, wydzielanie (lub absorpcja) ciepła, a także nagła zmiana objętości właściwej, pojemności cieplnej , entropia itp. Przejścia polimorficzne są odwracalne - enancjotropowe.

Tabela. Modyfikacje krystaliczne azotanu amonu

Układ NH 4 NO 3 -H 2 O (ryc. 11-2) należy do układów o prostej eutektyce. Punkt eutektyczny odpowiada stężeniu 42,4% MH 4 MO 3 i temperaturze -16,9 °C. Lewa gałąź wykresu, linia likwidusu wody, odpowiada warunkom uwolnienia lodu w układzie HH 4 MO 3 -H 2 O. Prawa gałąź krzywej likwidusu to krzywa rozpuszczalności MH 4 MO 3 w wodzie. Krzywa ta ma trzy punkty załamania odpowiadające temperaturom przejść modyfikacji NH4NO31=11 (125,8°C), II=III (84,2°C) i 111=IV (32,2°C). Temperatura topnienia (krystalizacja) bezwodnej saletry amonowej wynosi 169,6°C. Zmniejsza się wraz ze wzrostem zawartości wilgoci w soli.

Zależność temperatury krystalizacji NH 4 NO 3 (Tcryst, „C) od wilgotności (X,%) do 1,5% opisuje równanie:

t cris = 169,6 - 13, 2x (11.6)

Zależność temperatury krystalizacji saletry amonowej z dodatkiem siarczanu amonu od wilgotności (X,%) do 1,5% i siarczanu amonu (U, %) do 3,0% wyraża się równaniem:

t crist \u003d 169,6 - 13,2X + 2, OU. (11,7).

Azotan amonu rozpuszcza się w wodzie z pochłanianiem ciepła. Poniżej wartości ciepła rozpuszczania (Qsolv) azotanu amonu o różnych stężeniach w wodzie o temperaturze 25°C:

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

Azotan amonu jest dobrze rozpuszczalny w wodzie, alkoholach etylowych i metylowych, pirydynie, acetonie, ciekłym amoniaku.

Ryż. 11-2. Diagram stanu systemuNH4 N03 - H20

Rozkład termiczny . Azotan amonu jest środkiem utleniającym zdolnym do podtrzymywania spalania. Podczas ogrzewania w ograniczonej przestrzeni, gdy produkty rozkładu termicznego nie mogą być swobodnie usuwane, azotan może w pewnych warunkach eksplodować (wybuchnąć). Może również eksplodować pod wpływem silnych uderzeń, na przykład zainicjowanych przez materiały wybuchowe.

W początkowym okresie ogrzewania w temperaturze 110°C stopniowo zachodzi endotermiczna dysocjacja azotanów na amoniak i kwas azotowy:

NH4NO3 > NH3 + HNO3 - 174,4 kJ / mol. (11,9)

W temperaturze 165°C ubytek masy nie przekracza 6%/dobę. Szybkość dysocjacji zależy nie tylko od temperatury, ale także od stosunku powierzchni saletry do jej objętości, zawartości zanieczyszczeń itp.

Amoniak jest mniej rozpuszczalny w stopie niż kwas azotowy, więc jest usuwany szybciej; stężenie kwasu azotowego wzrasta do wartości równowagi określonej przez temperaturę. Obecność kwasu azotowego w stopie determinuje autokatalityczny charakter rozkładu termicznego.

W zakresie temperatur 200-270°C słabo egzotermiczna reakcja rozkładu azotanów do podtlenku azotu i wody zachodzi głównie:

NH4NO3 > N2O+ 2H2O + 36,8 kJ/mol. (11.10)

Dwutlenek azotu, który powstaje podczas rozkładu termicznego kwasu azotowego, który jest produktem dysocjacji azotanu amonu, ma zauważalny wpływ na szybkość rozkładu termicznego.

Kiedy dwutlenek azotu reaguje z azotanem, powstaje kwas azotowy, woda i azot:

NH4NO3 + 2NO2 > N2 + 2HNO3 + H2O + 232 kJ / mol (11,11 )

Efekt termiczny tej reakcji jest ponad 6 razy większy niż efekt termiczny reakcji rozkładu saletry na N 2 O i H 2 O. Saletra amonowa może prowadzić do jej szybkiego rozkładu.

Gdy saletra jest podgrzewana w układzie zamkniętym w temperaturze 210-220°C, gromadzi się amoniak, stężenie kwasu azotowego spada, w związku z czym reakcja rozkładu jest silnie zahamowana.Proces rozkładu termicznego praktycznie zatrzymuje się, mimo że większość soli ma jeszcze nie rozłożony. W wyższych temperaturach amoniak utlenia się szybciej, w układzie gromadzi się kwas azotowy, a reakcja przebiega ze znacznym samoprzyspieszeniem, co może doprowadzić do wybuchu.

Dodatek do azotan amonu substancji, które mogą rozkładać się z uwolnieniem amoniaku (na przykład mocznika i acetamidu), hamuje rozkład termiczny. Sole z kationami srebra lub talu znacznie zwiększają szybkość reakcji ze względu na tworzenie się kompleksów z jonami azotanowymi w stopie. Jony chloru działają silnie katalitycznie na proces rozkładu termicznego. Po podgrzaniu mieszaniny zawierającej chlorek i azotan amonu do temperatury 220-230 °C rozpoczyna się bardzo szybki rozkład z uwolnieniem dużych ilości gazu. Ze względu na ciepło reakcji temperatura mieszaniny znacznie wzrasta, a rozkład jest zakończony w krótkim czasie.

Jeżeli mieszaninę zawierającą chlorki utrzymuje się w temperaturze 150-200°C, to w pierwszym okresie czasu, zwanym okresem indukcji, rozkład będzie przebiegał z szybkością odpowiadającą rozkładowi saletry w danej temperaturze. W tym okresie, oprócz rozkładu, zachodzą również inne procesy, których skutkiem jest w szczególności wzrost zawartości kwasu w mieszaninie i wydzielanie niewielkiej ilości chloru. Po okresie indukcji rozkład przebiega z dużą szybkością i towarzyszy mu silne wydzielanie ciepła oraz powstawanie dużej ilości toksycznych gazów. Na świetna treść rozkład chlorkowy całej masy saletry amonowej szybko się kończy. W związku z tym zawartość chlorków w produkcie jest ściśle ograniczona.

Przy obsłudze mechanizmów stosowanych przy produkcji saletry amonowej należy stosować smary, które nie wchodzą w interakcję z produktem i nie obniżają początkowej temperatury rozkładu termicznego. W tym celu można zastosować na przykład smar VNIINP-282 (GOST 24926-81).

Temperatura towaru wysyłanego do przechowywania luzem lub do pakowania w worki nie powinna przekraczać 55°C. Jako pojemnik stosuje się torby wykonane z polietylenu lub papieru pakowego. Temperatury, w których rozpoczynają się aktywne procesy utleniania polietylenu i papieru siarczanowego azotanem amonu, wynoszą odpowiednio 270–280 i 220–230°C. Puste worki polietylenowe i papierowe należy oczyścić z pozostałości produktu, a jeśli nie nadają się do użytku, należy je spalić.

Pod względem energii wybuchu azotan amonu jest trzykrotnie słabszy niż większość materiałów wybuchowych. Granulowany produkt może w zasadzie zdetonować, ale inicjacja przez kapsułę detonatora jest niemożliwa, wymaga to dużych ładunków silnych materiałów wybuchowych.

Wybuchowy rozkład saletry przebiega zgodnie z równaniem:

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

Zgodnie z równaniem (11.12) ciepło wybuchu powinno wynosić 1,48 MJ/kg. Jednak ze względu na reakcje uboczne, z których jedna jest endotermiczna (11,9), rzeczywiste ciepło wybuchu wynosi 0,96 MJ/kg, co jest wartością niewielką w porównaniu z ciepłem wybuchu RDX (5,45 MJ). Jednak w przypadku tak dużego tonażu produktu, jakim jest saletra amonowa, uwzględnienie jego właściwości wybuchowych (choć słabych) jest ważne dla zapewnienia bezpieczeństwa.

Wymagania konsumentów dotyczące jakości azotanu amonu wytwarzanego przez przemysł znajdują odzwierciedlenie w GOST 2-85, zgodnie z którym wytwarzany jest produkt handlowy dwóch gatunków.

Wytrzymałość granulek określa się zgodnie z GOST-21560.2-82 za pomocą urządzeń IPG-1, MIP-10-1 lub OSPG-1M.

Kruchość granulowanego azotanu amonu pakowanego w worki określa się zgodnie z GOST-21560.5-82.

GOST 14702-79-" wodoodporny"

5. Fizyczno-chemiczne uzasadnienie głównych procesów wytwarzania docelowego produktu i bezpieczeństwa środowiskowego produkcji

W celu uzyskania praktycznie niezbrylającej się saletry amonowej stosuje się szereg metod technologicznych. Skutecznym sposobem zmniejszenia szybkości wchłaniania wilgoci przez sole higroskopijne jest ich granulacja. Całkowita powierzchnia jednorodnych granulek jest mniejsza niż powierzchnia tej samej ilości drobnej soli krystalicznej, dlatego nawozy granulowane wolniej wchłaniają wilgoć z powietrza. Czasami azotan amonu jest stopiony z mniej higroskopijnymi solami, takimi jak siarczan amonu.

Jako podobnie działające dodatki stosowane są również fosforany amonu, chlorek potasu, azotan magnezu. Proces produkcji saletry amonowej opiera się na heterogenicznej reakcji oddziaływania gazowego amoniaku z roztworem kwasu azotowego:

NH3 + HNO3 \u003d NH4NO3

AH = -144,9 kJ (VIII)

Reakcja chemiczna przebiega z dużą szybkością; w reaktorze przemysłowym jest on ograniczony rozpuszczaniem się gazu w cieczy.Wymieszanie reagentów ma ogromne znaczenie dla zmniejszenia oporu dyfuzyjnego.

Intensywne warunki prowadzenia procesu można w dużym stopniu zapewnić poprzez opracowanie konstrukcji aparatury. Reakcję (VIII) prowadzi się w pracującym w sposób ciągły aparacie ITN (wykorzystując ciepło zobojętniania). Reaktor jest pionowym cylindrycznym aparatem, składającym się ze stref reakcji i separacji. W strefie reakcji znajduje się szyba /, w dolnej części której znajdują się otwory umożliwiające cyrkulację roztworu. Bełkotkę umieszcza się nieco nad otworami wewnątrz szkła. 2 do dostarczania gazowego amoniaku, nad nim - bełkotka 3 dostarczać kwas azotowy. Mieszanina pary i cieczy z reakcji opuszcza górną część zlewki reakcyjnej; część roztworu jest usuwana z aparatu ITN i wchodzi do neutralizatora wtórnego, a reszta (krążąca) ponownie opada. Para soku uwolniona z mieszaniny para-ciecz jest myta na zakorkowanych płytkach 6 z rozprysków roztworu azotanu amonu i oparów kwasu azotowego z 20% roztworem azotanu, a następnie kondensatem pary sokowej.

Ciepło reakcji (VIII) jest wykorzystywane do częściowego odparowania wody mieszanina reakcyjna(stąd nazwa aparatu - ITN). Różnica temperatur w różne części aparat prowadzi do intensywniejszej cyrkulacji mieszaniny reakcyjnej.

Proces technologiczny wytwarzania saletry amonowej obejmuje, oprócz etapu zobojętniania kwasu azotowego amoniakiem, również etapy odparowania roztworu azotanowego, granulację stopu, schładzanie granulatu, obróbkę granulatu środkami powierzchniowo czynnymi, pakowanie, magazynowanie i ładowanie azotanów, oczyszczanie emisji gazów i ścieków.

na ryc. podano schemat nowoczesnej wielkowydajnej instalacji do produkcji saletry amonowej AS-72 o wydajności 1360 ton/dobę. Początkowy kwas azotowy 58-60% jest podgrzewany w podgrzewaczu / do 70-80 Parą soku z aparatu ITN 3 i wysłany do neutralizacji. Przed maszynami 3 kwasy fosforowy i siarkowy dodaje się do kwasu azotowego w takich ilościach, aby gotowy produkt zawierał 0,3-0,5% P 2 O 5 i 0,05-0,2% siarczanu amonu.

Jednostka wyposażona jest w dwa urządzenia ITN pracujące równolegle. Oprócz kwasu azotowego są one zasilane gazowym amoniakiem, wstępnie podgrzanym w podgrzewaczu. 2 kondensat pary do 120-130 °С. Ilość podawanego kwasu azotowego i amoniaku reguluje się w taki sposób, aby na wylocie z aparatu ITN roztwór miał niewielki nadmiar kwasu (2-5 g/l), co zapewnia całkowitą absorpcję amoniaku.

W aparacie ogrzewa się kwas azotowy (58-60%) 2 do 80-90 °С parą soku z aparatu ITN 8. Gazowy amoniak w grzejniku 1 ogrzewany kondensatem pary wodnej do temperatury 120-160°C. Kwas azotowy i gazowy amoniak w automatycznie kontrolowanym stosunku wchodzą do części reakcyjnej dwóch pracujących równolegle aparatów ITN 5. 89-92% roztwór NH 4 NO 3 opuszczający urządzenia ITN w temperaturze 155-170°C posiada nadmiar kwasu azotowego w zakresie 2-5 g/l, co zapewnia całkowitą absorpcję amoniaku.

W górnej części aparatu opary soku z części reakcyjnej są wypłukiwane z rozprysków saletry amonowej; pary HNO 3 i NH 3 z 20% roztworem saletry amonowej z płuczki myjącej 18 i kondensatu pary soku z podgrzewacza kwasu azotowego 2, które są podawane na talerzach pokrywy górnej części urządzenia. Część oparów soku jest wykorzystywana do podgrzewania kwasu azotowego w podgrzewaczu 2, a większość jest przesyłana do skrubera myjącego. 18, gdzie jest mieszany z powietrzem z wieży granulacyjnej, z mieszanką parowo-powietrzną z wyparki 6 i przemyto na płytkach myjących płuczki. Przemyta mieszanina pary i powietrza jest uwalniana do atmosfery za pomocą wentylatora 19.

Rozwiązanie z urządzeń ITN 8 sekwencyjnie przechodzi po neutralizatorze 4 i konwerter sterujący 5. Do neutralizatora 4 dozować kwasy siarkowy i fosforowy w ilości zapewniającej zawartość w gotowym produkcie 0,05-0,2% siarczanu amonu i 0,3-0,5% P20s. Dozowanie kwasów za pomocą pomp nurnikowych jest regulowane w zależności od obciążenia urządzenia.

Po zneutralizowaniu nadmiaru NMO3 w roztworze saletry amonowej z aparatury ITN oraz wprowadzonego kwasu siarkowego i fosforowego w neutralizatorze 4, roztwór przechodzi kontrolny neutralizator 5 (gdzie amoniak jest dostarczany automatycznie tylko w przypadku przebicia kwasu z neutralizatora wtórnego 4) i wchodzi do parownika 6. W przeciwieństwie do jednostki AC-67 górna część parownika 6 wyposażony w dwie sitowe płyty myjące, do których doprowadzana jest para wodna kondensatu, przemywająca mieszankę parowo-powietrzną z parownika z saletry amonowej

Stop saletry z parownika 6, po przejściu przez śluzę wodną 9 i przefiltrować 10, wchodzi do zbiornika 11, skąd jego pompa głębinowa 12 rurociągiem z króćcem przeciwstukowym podawany jest do zbiornika ciśnieniowego 15, a następnie do granulatorów 16 Lub 17. Bezpieczeństwo zespołu pompowania stopu zapewnia system automatycznego utrzymywania temperatury stopu podczas jego odparowania w parowniku (nie wyższej niż 190°C), kontrola i regulacja medium stopionego za neutralizatorem 9 (w granicach 0,1-0,5 g/l NH 3), kontrola temperatury wytopu w zbiorniku 11, obudowa pompy 12 i rurociąg ciśnieniowy. Jeśli parametry regulacyjne procesu odbiegają, pompowanie wytopu zostaje automatycznie zatrzymane, a wytop w zbiornikach 11 i parownik 6 gdy temperatura wzrośnie, rozcieńczyć kondensatem.

Granulację zapewniają dwa rodzaje granulatorów: wibroakustyczny 16 i monodyspersyjne 17. Granulatory wibroakustyczne, które działają na jednostkach o dużej pojemności, okazały się bardziej niezawodne i wygodne w obsłudze.

Stop jest granulowany w prostokątnej metalowej wieży 20 o wymiarach 8x11 m. Wysokość lotu granulek 55 m zapewnia krystalizację i chłodzenie granulek o średnicy 2-3 mm do temperatury 90-120°C przy przeciwprądzie powietrza latem do 500 tys m/h a zimą (przy niskich temperaturach) do 300 - 400 tys. m/h. W dolnej części wieży znajdują się stożki odbiorcze, z których transportowany jest przenośnikiem taśmowym granulat 21 przesyłane do urządzenia chłodzącego CS 22.

Aparatura chłodząca 22 podzielony na trzy sekcje z niezależnym doprowadzeniem powietrza pod każdą sekcją rusztu fluidyzacyjnego. W jego części czołowej wbudowane jest sito, na którym odsiewa się grudki saletry powstałe w wyniku naruszenia pracy granulatora. Grudki są wysyłane do rozwiązania. Powietrze dostarczane do sekcji chłodniczych przez wentylatory 23, podgrzewane w aparacie 24 z powodu ciepła oparów soku z aparatu ITN. Ogrzewanie odbywa się przy wilgotności powietrza atmosferycznego powyżej 60% iw zimowy czas aby uniknąć nagłego ochłodzenia peletów. Granulki saletry amonowej przechodzą kolejno przez jedną, dwie lub trzy sekcje aparatury chłodniczej, w zależności od obciążenia urządzenia i temperatury powietrza atmosferycznego. Zalecana temperatura chłodzenia granulatu zimą to poniżej 27°C, latem do 40-50°C. Podczas pracy jednostek w regionach południowych, gdzie przez znaczną liczbę dni temperatura powietrza przekracza 30 ° C, trzecia sekcja urządzenia chłodzącego działa na wstępnie schłodzonym powietrzu (w wyparnym wymienniku ciepła z amoniakiem). Ilość powietrza dostarczanego do każdej sekcji wynosi 75-80 tys. m3/h. Ciśnienie wentylatorów wynosi 3,6 kPa. Powietrze wylotowe z sekcji aparatu o temperaturze 45-60°C, zawierające do 0,52 g/m 3 pyłu saletry amonowej kierowane jest do wieży granulacyjnej, gdzie jest mieszane z powietrze atmosferyczne i wchodzi do płuczki myjącej 18.

Schłodzony produkt kierowany jest do magazynu lub do przerobu środków powierzchniowo czynnych (dyspergator NF), a następnie do wysyłki luzem lub do pakowania w worki. Obróbkę dyspergatorem NF przeprowadza się w wydrążonym aparacie 27 z centralnie umieszczoną dyszą rozpylającą pierścieniowy pionowy strumień granulek lub w obracającym się bębnie. Jakość przetwarzania granulowanego produktu we wszystkich używanych urządzeniach spełnia wymagania GOST 2-85.

Saletra amonowa granulowana składowana jest w magazynie w pryzmach o wysokości do 11 m. Przed wysyłką do konsumenta saletra z magazynu jest podawana do przesiewania. Niestandardowy produkt jest rozpuszczany, roztwór wraca do parku. Standardowy produkt jest traktowany dyspergatorem NF i wysyłany do konsumentów.

Zbiorniki na kwas siarkowy i fosforowy oraz wyposażenie pompy do ich dozowania rozmieszczone w niezależnej jednostce. Centralny punkt sterowania, stacja elektroenergetyczna, laboratorium, pomieszczenia usługowe i socjalne znajdują się w osobnym budynku.

Hostowane na Allbest.ru

...

Podobne dokumenty

Właściwości fizyczne i chemiczne saletry amonowej. Główne etapy produkcji saletry amonowej z amoniaku i kwasu azotowego. Instalacje neutralizacji pracujące pod ciśnieniem atmosferycznym i pracujące w próżni. Utylizacja i usuwanie odpadów.

praca semestralna, dodano 31.03.2014


Charakterystyka produktów, surowców i materiałów do produkcji. Proces technologiczny otrzymywania saletry amonowej. Neutralizacja kwasu azotowego gazowym amoniakiem i odparowanie do stanu stopu o wysokim stężeniu.

praca semestralna, dodano 19.01.2016


Automatyzacja produkcji granulowanej saletry amonowej. Obwody stabilizacji ciśnienia w przewodzie doprowadzającym parę sokową oraz regulacja temperatury kondensatu pary z kondensatora barometrycznego. Kontrola ciśnienia w przewodzie wylotowym do pompy próżniowej.

praca semestralna, dodano 01.09.2014


Saletra amonowa jako powszechny i ​​tani nawóz azotowy. Przegląd istniejących schematów technologicznych jego produkcji. Modernizacja produkcji saletry amonowej wraz z produkcją kompleksowego nawozu azotowo-fosforanowego w OAO Czerepowiecki Azot.

praca dyplomowa, dodano 22.02.2012


Charakterystyka surowców, materiałów pomocniczych do produkcji kwasu azotowego. Wybór i uzasadnienie przyjętego schematu produkcji. Opis schemat technologiczny. Obliczenia bilansów materiałowych procesów. Automatyzacja procesu technologicznego.

praca dyplomowa, dodano 24.10.2011


Przemysłowe metody otrzymywania rozcieńczonego kwasu azotowego. Katalizatory utleniania amoniaku. Mieszanina mieszanka gazowa. Optymalna zawartość amoniaku w mieszance amoniak-powietrze. Rodzaje układów kwasu azotowego. Obliczanie bilansu materiałowego i cieplnego reaktora.

praca semestralna, dodano 14.03.2015


Recenzja nowoczesne metody produkcja kwasu azotowego. Opis schematu technologicznego instalacji, projekt aparatury głównej i urządzeń pomocniczych. Charakterystyka surowca i produkt końcowy, produkty uboczne i odpady.

praca dyplomowa, dodano 11.01.2013


Produkcja i zastosowanie katalizatorów syntezy amoniaku. Budowa katalizatora tlenkowego, wpływ warunków jego redukcji na aktywność. Mechanizm i kinetyka regeneracji. Instalacja termograwimetryczna do odzyskiwania katalizatorów do syntezy amoniaku.

praca dyplomowa, dodano 16.05.2011


Opisy granulatorów do granulowania i mieszania materiałów sypkich, zwilżonych proszków i past. Produkcja nawozów kompleksowych na bazie saletry amonowej i mocznika. Wzmacnianie wiązań między cząstkami poprzez suszenie, chłodzenie i polimeryzację.

praca semestralna, dodano 03.11.2015


Technologia i reakcje chemiczne etapu produkcji amoniaku. Surowiec, produkt syntezy. Analiza technologii oczyszczania gazu konwertorowego z dwutlenku węgla, istniejących problemów oraz opracowanie metod rozwiązywania zidentyfikowanych problemów produkcyjnych.

Azotan amonu otrzymuje się przez zobojętnienie kwasu azotowego gazowym amoniakiem zgodnie z reakcją:

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

Ta prawie nieodwracalna reakcja zachodzi z dużą szybkością iz wydzielaniem znacznej ilości ciepła. Zwykle odbywa się to pod ciśnieniem zbliżonym do atmosferycznego; w niektórych krajach instalacje neutralizacji pracują przy ciśnieniu 0,34 MPa. Do produkcji saletry amonowej stosuje się rozcieńczony 47-60% kwas azotowy.

Ciepło reakcji zobojętniania jest wykorzystywane do odparowania wody i zatężenia roztworu.

Produkcja przemysłowa obejmuje następujące etapy: neutralizacja kwasu azotowego gazowym amoniakiem w aparacie ITN (wykorzystanie ciepła neutralizacji); odparowanie roztworu saletry, granulacja stopu saletry, chłodzenie granulatu, obróbka granulatu środka powierzchniowo czynnego, pakowanie saletry, przechowywanie i załadunek, emisje gazów i oczyszczanie ścieków. Podczas neutralizacji kwasu azotowego wprowadzane są dodatki.

Na rysunku 1 przedstawiono schemat nowoczesnej wielkotonażowej jednostki AS-72 o wydajności 1360 t/dobę.

Ryż. 1.

1 - grzejnik kwasowy; 2 - podgrzewacz amoniaku; 3 - urządzenia ITN; 4 - neutralizator; 5 - parownik; 6 - zbiornik ciśnieniowy; 7, 8 - granulatory; 9, 23-fanów; 10 - płuczka myjąca; 11 - bęben; 12.14 - przenośniki; 13 - winda; aparatura ze złożem fluidalnym; 16 - wieża granulacyjna; 17 - kolekcja; 18, 20 - pompy; 19 - zbiornik do pływania; 21-filtr do pływania; 22 - nagrzewnica powietrza

Dopływający 58-60% kwas azotowy jest podgrzewany w podgrzewaczu 1 do 70-80 o C parą soku z aparatu ITN 3 i doprowadzany do neutralizacji. Przed aparatem 3 do kwasu azotowego dodaje się termiczny kwas fosforowy i siarkowy w ilości 0,3-0,5% P 2 O 5 i 0,05-0,2% siarczanu amonu, licząc na gotowy produkt.

Kwasy siarkowy i fosforowy dostarczane są za pomocą pomp nurnikowych, których wydajność można łatwo i precyzyjnie regulować. Jednostka wyposażona jest w dwa urządzenia neutralizacyjne pracujące równolegle. Dostarczany jest tu również gazowy amoniak, podgrzewany w podgrzewaczu 2 kondensatem pary wodnej do 120-130 ° C. Ilość dostarczanego kwasu azotowego i amoniaku jest regulowana tak, aby roztwór miał niewielki nadmiar kwasu azotowego na wylocie aparatu ITN , zapewniając całkowitą absorpcję amoniaku.

W dolnej części aparatu następuje neutralizacja kwasów w temperaturze 155-170°C do uzyskania roztworu zawierającego 91-92% NH 4 NO 3 . W górnej części aparatu następuje wypłukanie pary wodnej (tzw. pary sokowej) z rozprysków saletry amonowej i oparów HN0 3 . Część ciepła z oparów soku jest wykorzystywana do ogrzewania kwasu azotowego. Następnie para z soku jest kierowana do czyszczenia w płuczkach myjących, a następnie uwalniana do atmosfery.

Kwaśny roztwór azotanu amonu jest przesyłany do neutralizatora 4, gdzie dostarczany jest amoniak w ilości niezbędnej do zobojętnienia roztworu. Następnie roztwór podaje się do wyparki 5 na douparze, przez którą przepływa para wodna pod ciśnieniem 1,4 MPa i powietrze ogrzane do temperatury około 180°C. Powstały stop, zawierający 99,8-99,7% saletry, przechodzi przez filtr 21 w temperaturze 175°C i jest podawany odśrodkową pompą zanurzeniową 20 do zbiornika ciśnieniowego 5, a następnie do prostokątnej wieży granulacji metalu 16 o długości 11 m , szerokość 8 m i wysokość szczytu do stożka 52,8 m.

W górnej części wieży znajdują się granulatory 7 i 8; do dolnej części wieży doprowadzane jest powietrze, chłodzące krople saletry, które zamieniają się w granulki. Wysokość spadania cząstek saletry wynosi 50-55m. Konstrukcja granulatorów zapewnia wytwarzanie granulek o jednorodnym składzie granulometrycznym z minimalną zawartością drobnych granulek, co ogranicza porywanie pyłu z wieży przez powietrze. Temperatura granulek na wylocie z wieży wynosi 90-110°C, dlatego są one przesyłane do schłodzenia do aparatu ze złożem fluidalnym 15. Aparat ze złożem fluidalnym jest aparatem prostokątnym, mającym trzy sekcje i wyposażonym w ruszt z otworami . Powietrze doprowadzane jest pod ruszt za pomocą wentylatorów, tworząc w ten sposób upłynnioną warstwę granulatu saletry o wysokości 100-150 mm, która przechodzi przez przenośnik z wieży granulacyjnej. Następuje intensywne chłodzenie granulek do temperatury 40°C (ale nie wyższej niż 50°C), odpowiadającej warunkom istnienia modyfikacji IV. Jeżeli temperatura powietrza chłodzącego jest niższa niż 15°C, to przed wejściem do aparatu ze złożem fluidalnym powietrze jest podgrzewane w wymienniku ciepła do temperatury 20°C. W okresie zimowym mogą działać 1-2 sekcje.

Powietrze z urządzenia 15 wchodzi do wieży granulacyjnej w celu utworzenia granulek i ich schłodzenia.

Granulki azotanu amonu z urządzenia ze złożem fluidalnym są podawane przenośnikiem 14 do obróbki środkiem powierzchniowo czynnym do obracającego się bębna 11. Tutaj granulki są spryskiwane 40% wodnym roztworem środka dyspergującego NF. Następnie saletra przechodzi przez separator elektromagnetyczny w celu oddzielenia przypadkowo uwięzionych metalowych przedmiotów i jest kierowana do bunkra, a następnie do ważenia i pakowania w worki papierowe lub foliowe. Worki są transportowane przenośnikiem w celu załadunku na wagony lub do magazynu.

Powietrze opuszczające górną część wieży granulacyjnej jest zanieczyszczone cząstkami saletry amonowej, a opary soku z neutralizatora i mieszanina parowo-powietrzna z wyparki zawierają nieprzereagowany amoniak i kwas azotowy oraz cząstki porwanej saletry amonowej. Do czyszczenia w górnej części wieży granulacyjnej zainstalowanych jest sześć równolegle pracujących płuczek płytowych 10, nawadnianych 20-30% roztworem saletry amonowej, który jest dostarczany pompą 18 ze zbiornika. Część tego roztworu jest kierowana do neutralizatora ITN w celu przemycia pary sokowej, a następnie mieszana z roztworem saletry amonowej iw ten sposób trafia do produkcji wyrobów.

Część roztworu (20-30%) jest w sposób ciągły usuwana z cyklu, dzięki czemu cykl jest wyczerpywany i uzupełniany dodatkiem wody. Na wylocie każdej płuczki zainstalowany jest wentylator 9 o wydajności 100 000 m 3 /h, który zasysa powietrze z wieży granulacyjnej i uwalnia je do atmosfery.

Produkcja saletry amonowej

Saletra amonowa jest nawozem bezbalastowym zawierającym 35% azotu w postaci amonowej i azotanowej, dzięki czemu można go stosować na każdej glebie i pod każdą uprawę. Nawóz ten ma jednak niekorzystne właściwości fizyczne dla jego przechowywania i stosowania. Kryształy i granulki saletry amonowej rozprzestrzeniają się w powietrzu lub zlepiają w duże agregaty w wyniku swojej higroskopijności i dobrej rozpuszczalności w wodzie. Ponadto, gdy temperatura i wilgotność powietrza zmieniają się podczas przechowywania saletry amonowej, mogą wystąpić przemiany polimorficzne. Aby stłumić przemiany polimorficzne i zwiększyć wytrzymałość granul azotanu amonu, stosuje się dodatki wprowadzane podczas jego wytwarzania - fosforany i siarczany amonu, kwas borowy, azotan magnezu itp. Wybuchowy charakter azotanu amonu komplikuje jego produkcję, przechowywanie i transport.

Saletra amonowa jest produkowana w zakładach produkujących syntetyczny amoniak i kwas azotowy. Proces produkcyjny składa się z etapów neutralizacji słabego kwasu azotowego gazowym amoniakiem, odparowania powstałego roztworu oraz granulacji saletry amonowej. Etap neutralizacji opiera się na reakcji

NH3 + HNO3 \u003d NH4NO3 +148, 6 kJ

Ten proces chemisorpcji, w którym absorpcji gazu przez ciecz towarzyszy szybka reakcja chemiczna, zachodzi w obszarze dyfuzji i jest wysoce egzotermiczny. Ciepło neutralizacji racjonalnie wykorzystuje się do odparowania wody z roztworów saletry amonowej. Dzięki zastosowaniu kwasu azotowego o wysokim stężeniu i podgrzaniu odczynników wyjściowych możliwe jest bezpośrednie otrzymanie stopu saletry amonowej (o stężeniu powyżej 95-96% NH 4 NO 3) bez stosowania odparowywania.

Najczęstsze schematy z niecałkowitym odparowaniem roztworu saletry amonowej z powodu ciepła neutralizacji (ryc. 2).

Większość wody jest odparowywana w reaktorze chemicznym-neutralizatorze ITN (wykorzystującym ciepło neutralizacji). Reaktor ten jest cylindrycznym naczyniem ze stali nierdzewnej, wewnątrz którego znajduje się kolejny cylinder, do którego bezpośrednio wprowadza się amoniak i kwas azotowy. Cylinder wewnętrzny służy jako część neutralizacyjna reaktora (strefa Reakcja chemiczna), a przestrzeń pierścieniowa między cylindrem wewnętrznym a zbiornikiem reaktora to część odparowująca. Powstały roztwór saletry amonowej doprowadzany jest z cylindra wewnętrznego do części wyparnej reaktora, gdzie następuje odparowanie wody w wyniku wymiany ciepła pomiędzy strefą zobojętniania a strefą odparowania przez ściankę cylindra wewnętrznego. Powstała para sokowa jest usuwana z neutralizatora HP, a następnie wykorzystywana jako czynnik grzewczy.

Dodatek siarczanowo-fosforanowy dozowany jest do kwasu azotowego w postaci stężonych kwasów siarkowego i fosforowego, które wraz z amoniakiem azotowym są neutralizowane w neutralizatorze ITN. Podczas neutralizacji pierwotnego kwasu azotowego 58% roztwór azotanu amonu na wylocie z ITN zawiera 92-93% NH 4 NO 3; roztwór ten przesyłany jest do neutralizatora wtórnego, do którego doprowadzany jest amoniak w postaci gazowej w taki sposób, aby roztwór zawierał nadmiar amoniaku (ok. 1 g/dm 3 wolnego NH 3), co zapewnia bezpieczeństwo dalszej pracy z NH 4 NO 3 stopić. Zobojętniony roztwór zatęża się w kombinowanej wyparce rurowej z płytami w celu uzyskania stopu zawierającego 99,7-99,8% NH4NO3. W celu granulacji wysoko stężonego azotanu amonu stop jest pompowany pompami zanurzeniowymi na szczyt wieży granulacyjnej o wysokości 50-55m. Granulacja odbywa się poprzez natryskiwanie stopu za pomocą akustycznych wibrogranulatorów typu komórkowego, które zapewniają równomierny rozkład wielkości cząstek produktu. Granulki chłodzone są powietrzem w chłodnicy ze złożem fluidalnym, która składa się z kilku następujących po sobie etapów chłodzenia. Schłodzone granulki są spryskiwane środkami powierzchniowo czynnymi w bębnie z dyszami i przenoszone do opakowania.

Ze względu na wady saletry amonowej wskazane jest wytwarzanie na jej bazie złożonych i mieszanych nawozów. Mieszając azotan amonu z wapieniem, otrzymuje się siarczan amonu, azotan wapniowo-amonowy, azotan siarczanu amonu itp. Nitrofoskę można otrzymać przez stopienie NH 4 NO 3 z solami fosforu i potasu.

Produkcja mocznika

Karbamid (mocznik) wśród nawozów azotowych zajmuje drugie miejsce pod względem produkcji po saletrze amonowej. Wzrost produkcji karbamidu wynika z szerokiego zakresu jego zastosowania w rolnictwie. Posiada dużą odporność na wymywanie w porównaniu do innych nawozów azotowych tj. mniej podatny na wymywanie z gleby, mniej higroskopijny, może być stosowany nie tylko jako nawóz, ale także jako dodatek do pasz dla bydła. Mocznik jest również szeroko stosowany w nawozach wieloskładnikowych, nawozach kontrolowanych czasowo oraz w tworzywach sztucznych, klejach, lakierach i powłokach.

Karbamid CO(NH 2) 2 jest białą krystaliczną substancją zawierającą 46,6% azotu. Jego produkcja opiera się na reakcji interakcji amoniaku z dwutlenkiem węgla

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

Surowcem do produkcji mocznika jest więc amoniak i dwutlenek węgla, powstające jako produkt uboczny przy produkcji gazu procesowego do syntezy amoniaku. Dlatego produkcja mocznika w zakładach chemicznych jest zwykle łączona z produkcją amoniaku.

Reakcja (1) - całkowita; przebiega w dwóch etapach. W pierwszym etapie następuje synteza karbaminianu:

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

gaz gaz ciecz

W drugim etapie zachodzi endotermiczny proces odszczepiania się wody od cząsteczek karbaminianu, w wyniku którego powstaje mocznik:

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

ciecz ciecz ciecz

Reakcja tworzenia karbaminianu amonu jest odwracalną egzotermią, przebiega ze spadkiem objętości. Aby przesunąć równowagę w kierunku produktu, należy to przeprowadzić przy podwyższonym ciśnieniu. Aby proces przebiegał z odpowiednio dużą szybkością, konieczne są również podwyższone temperatury. Wzrost ciśnienia kompensuje negatywny wpływ wysokich temperatur na przesunięcie równowagi reakcji w przeciwnym kierunku. W praktyce syntezę mocznika prowadzi się w temperaturach 150-190 C i ciśnienie 15-20 MPa. W tych warunkach reakcja przebiega z dużą szybkością i do końca.

Rozkład karbaminianu amonu jest odwracalną reakcją endotermiczną, która intensywnie przebiega w fazie ciekłej. Aby zapobiec krystalizacji produktów stałych w reaktorze, proces musi być prowadzony w temperaturze poniżej 98C (punkt eutektyczny dla układu CO (NH 2) 2 - NH 2 COONH 4).

Więcej wysokie temperatury przesunąć równowagę reakcji w prawo i zwiększyć jej szybkość. Maksymalny stopień przemiany karbaminianu w mocznik osiąga się w temperaturze 220°C. Aby przesunąć równowagę tej reakcji, wprowadza się również nadmiar amoniaku, który wiążąc wodę reakcyjną usuwa ją ze sfery reakcyjnej. Jednak nadal nie jest możliwe osiągnięcie całkowitej przemiany karbaminianu w mocznik. Mieszanina reakcyjna oprócz produktów reakcji (mocznika i wody) zawiera także karbaminian amonu i produkty jego rozkładu, amoniak i CO2.

Dla pełnego wykorzystania surowca konieczne jest albo zapewnienie powrotu nieprzereagowanego amoniaku i dwutlenku węgla, jak i soli węglowo-amonowych (produktów pośrednich reakcji) do kolumny syntezy, tj. utworzenie recyklingu, czyli wydzielenie mocznika z mieszaniny reakcyjnej i skierowanie pozostałych odczynników do innych gałęzi przemysłu, np. do produkcji saletry amonowej, tj. prowadzenie otwartego procesu.

W wielkopojemnościowej instalacji do syntezy mocznika z zawracaniem cieczy i zastosowaniem procesu strippingu (rys. 3) można wyróżnić jednostkę wysokociśnieniową, jednostkę niskie ciśnienie oraz system granulacji. Wodny roztwór karbaminianu amonu i soli węglowoamonowych oraz amoniaku i dwutlenku węgla wprowadzany jest do dolnej części kolumny syntezy 1 z wysokociśnieniowej chłodnicy karbaminianu 4. W kolumnie syntezy w temperaturze 170-190C i temperaturze ciśnienie 13-15 MPa, tworzenie reszt karbaminianowych i postępuje reakcja syntezy mocznika. Zużycie reagentów dobiera się tak, aby stosunek molowy NH3:CO2 w reaktorze wynosił 2,8-2,9. Ciekła mieszanina reakcyjna (stop) z kolumny syntezy mocznika wchodzi do kolumny odpędowej 5, gdzie spływa rurami. Dwutlenek węgla sprężony w kompresorze do ciśnienia 13-15 MPa podaje się przeciwprądowo do stopu, do którego dodaje się powietrze w ilości zapewniającej stężenie tlenu w mieszaninie 0,5-0,8% w celu utworzenia filmu pasywującego i redukcji urządzeń korozja. Kolumna odpędowa jest ogrzewana parą. Mieszanina gazów i oparów z kolumny 5, zawierająca świeży dwutlenek węgla, wchodzi do skraplacza wysokociśnieniowego 4. Wprowadza się do niej również ciekły amoniak. Pełni jednocześnie funkcję strumienia roboczego we wtryskiwaczu 3, który zasila skraplacz roztworem soli amonowych z płuczki wysokociśnieniowej 2 oraz w razie potrzeby częścią wytopu z kolumny syntezy. W skraplaczu tworzy się karbaminian. Ciepło uwalniane podczas reakcji jest wykorzystywane do wytwarzania pary.

Z górnej części kolumny syntezy w sposób ciągły wydostają się nieprzereagowane gazy, trafiając do płuczki wysokociśnieniowej 2, w której większość z nich skrapla się w wyniku chłodzenia wodą, tworząc roztwór karbaminianów i soli węglowo-amonowych.

Wodny roztwór mocznika opuszczający kolumnę odpędową 5 zawiera 4-5% karbaminianu. W celu ostatecznego rozkładu roztwór jest dławiony do ciśnienia 0,3-0,6 MPa, a następnie przesyłany do górnej części kolumny destylacyjnej 8.

Faza ciekła przepływa w kolumnie w dół wypełnienia w przeciwprądzie do mieszaniny para-gaz wznosząc się od dołu do góry. NH 3 , CO 2 i para wodna wydostają się z górnej części kolumny. Para wodna skrapla się w skraplaczu niskociśnieniowym 7, podczas gdy główna część amoniaku i dwutlenku węgla ulega rozpuszczeniu. Powstały roztwór przesyłany jest do skrubera 2. Ostateczne oczyszczanie gazów emitowanych do atmosfery odbywa się metodami absorpcyjnymi.

70% roztwór mocznika opuszczający dno kolumny destylacyjnej 8 jest oddzielany od mieszaniny gazów i par i kierowany po obniżeniu ciśnienia do atmosferycznego najpierw do odparowania, a następnie do granulacji. Przed natryskiem roztopionego materiału w wieży granulacyjnej 12 dodaje się do niego dodatki kondycjonujące, takie jak żywica mocznikowo-formaldehydowa, w celu uzyskania niezbrylającego się nawozu, który nie psuje się podczas przechowywania.

Ochrona środowiska w produkcji nawozów

Przy produkcji nawozów fosforowych istnieje duże ryzyko zanieczyszczenia atmosfery gazami fluorowymi. Wychwytywanie związków fluoru jest ważne nie tylko z punktu widzenia ochrony środowisko, ale także dlatego, że fluor jest cennym surowcem do produkcji freonów, fluoroplastów, fluorokauczuków itp. Związki fluoru mogą przedostawać się do ścieków na etapach płukania nawozów, oczyszczania gazów. Celowe jest zmniejszenie ilości takich ścieków w celu stworzenia zamkniętych obiegów wody w procesach. Do oczyszczania ścieków ze związków fluoru można zastosować metody wymiany jonowej, wytrącanie wodorotlenkami żelaza i glinu, sorpcję na tlenku glinu itp.

Ścieki z produkcji nawozów azotowych, zawierające azotan amonu i mocznik, kierowane są do biologicznego oczyszczania, wstępnego wymieszania z innymi. ścieki w takich proporcjach, aby stężenie mocznika nie przekraczało 700 mg / l, a amoniaku - 65-70 mg / l.

Ważnym zadaniem w produkcji nawozów mineralnych jest oczyszczanie gazów z pyłu. Możliwość zanieczyszczenia atmosfery pyłem nawozowym na etapie granulacji jest szczególnie duża. Dlatego gaz opuszczający wieże granulacyjne jest koniecznie poddawany odpylaniu metodą suchą i mokrą.

Bibliografia

JESTEM. Kutepow i inni.

Ogólna technologia chemiczna: Proc. dla uczelni wyższych / AM Kutepow,

TI Bondariewa, M.G. Berengarten - wydanie 3, poprawione. - M.: MCK "Akademkniga". 2003. - 528s.

IP Muchlenow, A.Ya. Averbukh, DA Kuzniecow, ES Tumarkin,

TJ. Furmera.

Ogólna technologia chemiczna: Proc. dla inżynierii chemicznej. specjalista. uniwersytety.

W 2 tomach. T.2. Najważniejsza produkcja chemiczna / I.P. Muchlenow, A.Ya. Kuzniecow i inni; wyd. IP Muchlenow. – wydanie 4, poprawione. i dodatkowe - M.: „Wyżej. szkoła”, 1984.-263 s., il.

Beskov V. S.

Ogólna technologia chemiczna: Podręcznik dla uniwersytetów. - M.: MCK "Akademkniga", 2005. -452 s.: il.