Sposób otrzymywania saletry amonowej z amoniaku z gazu koksowniczego i rozcieńczonego kwasu azotowego przestał być stosowany jako nieopłacalny ekonomicznie.

Technologia produkcji saletry amonowej obejmuje neutralizację kwasu azotowego gazowym amoniakiem wykorzystując ciepło reakcji (145 kJ/mol) do odparowania roztworu saletry. Po utworzeniu roztworu, zwykle o stężeniu 83%, nadmiar wody odparowuje się do stanu stopu, w którym zawartość azotanu amonu wynosi 95 - 99,5%, w zależności od gatunku gotowego produktu. Do stosowania jako nawóz stop jest granulowany w opryskiwaczach, suszony, schładzany i powlekany związkami przeciwzbrylającymi. Kolor granulek waha się od białego do bezbarwnego. Azotan amonu do stosowania w chemii jest zwykle odwodniony, ponieważ jest bardzo higroskopijny, a zawartość procentowa wody (ω(H 2 O)) w nim jest prawie niemożliwa do uzyskania.

W nowoczesnych zakładach produkujących praktycznie niezbrylającą się saletrę amonową gorące granulki o zawartości wilgoci 0,4% lub mniej są schładzane w aparacie ze złożem fluidalnym. Schłodzone granulki są pakowane w polietylenowe lub pięciowarstwowe papierowe worki bitumiczne. W celu nadania granulom większej wytrzymałości, umożliwiającej transport masowy oraz utrzymania stabilności modyfikacji krystalicznej przy dłuższym okresie przydatności do spożycia, dodatki takie jak magnezyt, półwodny siarczan wapnia, produkty rozkładu surowców siarczanowych z kwasem azotowym i inne (zwykle nie więcej niż niż 0,5 % masy).

W produkcji saletry amonowej stosuje się kwas azotowy o stężeniu powyżej 45% (45-58%), zawartość tlenków azotu nie powinna przekraczać 0,1%. W produkcji saletry amonowej można również wykorzystać odpady produkcyjne amoniaku, np. wodę amoniakalną oraz gazy zbiornikowe i płuczące usunięte z magazynów ciekłego amoniaku i otrzymane przez przedmuchiwanie układów syntezy amoniaku. Dodatkowo przy produkcji saletry amonowej wykorzystywane są również gazy destylacyjne z produkcji karbamidu.

Na racjonalne wykorzystanie uwolnione ciepło neutralizacji można uzyskać przez odparowanie wody, stężonych roztworów, a nawet stopionej saletry amonowej. Zgodnie z tym wyróżnia się schematy uzyskiwania roztworu azotanu amonu z jego późniejszym odparowaniem (proces wieloetapowy) oraz uzyskiwaniem stopu (proces jednoetapowy lub nieodparowujący).

Możliwe są następujące zasadniczo różne schematy produkcji azotanu amonu przy użyciu ciepła neutralizacji:

Instalacje pracujące pod ciśnieniem atmosferycznym (nadmierne ciśnienie pary soku 0,15-0,2 atm);

Instalacje z parownikiem próżniowym;

Zakłady pracujące pod ciśnieniem, z jednorazowym wykorzystaniem ciepła pary sokowej;

Zakłady pracujące pod ciśnieniem, z podwójnym wykorzystaniem ciepła pary soku (uzyskanie skoncentrowanego stopu).

W praktyce przemysłowej znajdują szerokie zastosowanie jako najbardziej wydajne instalacje pracujące pod ciśnieniem atmosferycznym, wykorzystujące ciepło neutralizacji oraz częściowo instalacje z parownikiem próżniowym.

Otrzymywanie azotanu amonu tą metodą składa się z następujących głównych etapów:

1. otrzymanie roztworu saletry amonowej przez zobojętnienie kwasu azotowego amoniakiem;

2. odparowanie roztworu saletry amonowej do stanu stopionego;

3. krystalizacja soli ze stopu;

4. suszenie i chłodzenie soli;

5. pakowanie.

Proces neutralizacji prowadzony jest w neutralizatorze, który umożliwia wykorzystanie ciepła reakcji do częściowego odparowania roztworu - ITN. Przeznaczony jest do otrzymywania roztworu saletry amonowej poprzez zobojętnienie 58 - 60% kwasu azotowego gazowym amoniakiem wykorzystując ciepło reakcji do częściowego odparowania wody z roztworu pod ciśnieniem atmosferycznym zgodnie z reakcją:

NH3 + HNO3 \u003d NH4NO3 + Qkcal

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 azotowe: saletra amonowa, 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 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 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 roztworach rozcieńczonych rozkłada się całkowicie na jony H i -NO.Kwas azotowy jest jednym z najważniejszych związków azotu: jest zużywany w dużych ilościach do produkcji nawozów azotowych, materiałów wybuchowych i barwników organicznych, pełni funkcję utleniacza w wielu procesach chemicznych i jest używany do produkcji kwasu siarkowego, kwasu azotowego, 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 stosowanych w przemyśle i rolnictwie. 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 niewchodzące w interakcje z produktem i nie obniżające 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 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. 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 kwas fosforowy dodaje się do kwasu azotowego 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 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 to jest 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 przeprowadza się przy wilgotności powietrza atmosferycznego powyżej 60%, a zimą w celu uniknięcia nagłego wychłodzenia granulatu. Granulki saletry amonowej przechodzą kolejno przez jedną, dwie lub trzy sekcje aparatury chłodniczej, w zależności od obciążenia urządzenia i temperatury powietrza atmosferycznego. Zalecana temperatura schładzania 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 niezależnym bloku. 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 schematu technologicznego. 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 etapy produkcji amoniaku. Surowiec, produkt syntezy. Analiza technologii oczyszczania gazu konwertorowego z dwutlenku węgla, istniejących problemów oraz opracowanie metod rozwiązywania zidentyfikowanych problemów produkcyjnych.

Recykling polimerów

Najważniejszą cechą nowych materiałów otrzymywanych na bazie różnych polimerów jest względna prostota ich przekształcenia w wyroby gotowe w fazie stanu lepko-płynięcia, w którym najbardziej uwidaczniają się ich właściwości plastyczne. Ta zdolność do łatwego formowania (w pewnych warunkach, w taki czy inny sposób połączonych z ogrzewaniem), a następnie w zwykłej temperaturze do niezłomnego utrzymywania nabytego kształtu, dała masom plastycznym swoją nazwę.

Z punktu widzenia przetwórstwa polimerów można je (jednak bardzo warunkowo) podzielić na dwie główne grupy: tworzywa termoplastyczne, do których zalicza się materiały, które pod wpływem ogrzewania zmieniają jedynie swoją plastyczność, ale zachowują swoją strukturę, oraz tworzywa termoutwardzalne, w które pod wpływem ogrzewania liniowe molekuły jakby się ze sobą zszyły, tworząc złożone struktury przestrzenne.

Termoplasty obejmują prawie wszystkie masy plastyczne, które otrzymuje się przez splatanie monomerów w długie łańcuchy na drodze polimeryzacji. Wymieńmy niektóre popularne masy plastyczne tego rodzaju. Wśród nich wyróżnia się polietylen, czyli polietylen, który nie bez powodu nazywany jest „królem tworzyw sztucznych”. Z wyjątkiem tworzyw porowatych i pieniących się, polietylen jest najlżejszą masą plastyczną. Jego ciężar właściwy niewiele różni się od ciężaru właściwego lodu, co pozwala mu unosić się na powierzchni wody. Jest wyjątkowo odporny na zasady i kwasy żrące, a jednocześnie mocny, łatwo się wygina, nie traci elastyczności nawet przy czterdziestostopniowym mrozie. Polietylen nadaje się do wiercenia, toczenia, tłoczenia, jednym słowem wszelkiego rodzaju obróbki na tych maszynach, które są używane do obróbki metali. Podgrzany do 115-120 ° polietylen staje się miękki i plastyczny, a następnie poprzez prasowanie lub formowanie wtryskowe można z niego wyprodukować wszelkiego rodzaju naczynia - od flakoników na perfumy po ogromne buteleczki na kwasy i zasady. Po podgrzaniu polietylen można łatwo zwinąć w cienkie folie, które służą do owijania produktów, które boją się wilgoci. Połączenie wytrzymałości i elastyczności tworzy polietylen wygodny materiał do produkcji cichych przekładni, urządzeń wentylacyjnych i rur dla zakładów chemicznych, zaworów, uszczelek.

Polichlorek winylu (często nie do końca poprawnie nazywany polichlorkiem winylu) również należy do pospolitych tworzyw termoplastycznych. Na jego bazie wytwarzane są dwa główne rodzaje tworzyw sztucznych: sztywne typu celuloidopodobnego – tzw. tworzywa winylowe oraz miękkie mieszanki tworzyw sztucznych.

Sąsiaduje tu również styropian – cenny izolator dla urządzeń wysokiej częstotliwości i specjalnego sprzętu radiowego – przypominający wygląd szkło bezbarwne i polimetakrylan metylu (szkło organiczne).

Do tworzyw termoplastycznych zalicza się tworzywa sztuczne wykonane z odpowiednio przetworzonych polimerów naturalnych (np. nitroceluloza otrzymywana poprzez obróbkę celulozy bawełnianej mieszaniną kwasów azotowego i siarkowego oraz octanu celulozy) oraz wyjątkowo żywice poliamidowe otrzymywane w procesie polikondensacji i tzw. zwaną „schodkową” lub wielokrotną polimeryzacją.

Różnica między tymi głównymi grupami materiałów jest bardzo znacząca. Produkty termoplastyczne można kruszyć i poddawać recyklingowi. Do wytwarzania z nich niektórych produktów szeroko stosuje się formowanie wtryskowe. Produkt twardnieje w schłodzonej formie w ciągu kilku sekund; w rezultacie wydajność nowoczesnych wtryskarek jest bardzo wysoka: w ciągu dnia mogą wyprodukować od 15 do 40 tysięcy produktów średniej wielkości i kilkaset tysięcy małych.

W przypadku materiałów termoutwardzalnych sytuacja jest bardziej skomplikowana: po stwardnieniu prawie niemożliwe jest przywrócenie ich do stanu płynnej lepkości, w którym mogłyby ponownie stać się plastyczne. Dlatego rzucanie z nich jest trudne; są one najczęściej prasowane pod wpływem ciepła, a powstałe produkty są utrzymywane w formie tak długo, jak jest to konieczne, aby żywica przeszła w stan nietopliwy na całym przekroju produktu. Ale produkt nie wymaga już chłodzenia.

Chociaż metoda prasowania na gorąco jest nieco mniej wydajna niż formowanie wtryskowe, to jednak nawet ona jest wielokrotnie szybsza niż konwencjonalne procesy technologiczne do wytwarzania wyrobów metalowych. Zapewnia to ogromną dodatkową korzyść przy zastępowaniu metali tworzywami sztucznymi. W końcu wiele skomplikowanych produktów metalowych wymaga długiej serii operacji produkcyjnych w celu ich wykończenia. Typowym przykładem jest produkcja matryc, która wymaga długotrwałych wysiłków najbardziej wykwalifikowanych ślusarzy. W radzieckim przemyśle motoryzacyjnym stosuje się obecnie matryce wykonane z tzw epoksydowa żywica z odpowiednim wypełniaczem. Powstają one za pomocą jednej operacji głównej – odlewania i jednej pomocniczej – oczyszczania pojedynczych, przypadkowo powstałych nierówności. Przemysł zbliżył się do rozwiązania problemu formowania produktów wielkogabarytowych, takich jak kadłuby samochodów, łodzie motorowe itp.

Na przykładzie masy plastycznej otrzymanej metodą stopniowej polimeryzacji – polikaprolaktamu (jak w języku chemików nazywa się żywicę nylonową) – widać wyraźnie, jak warunkowe są granice oddzielające w praktyce masy plastyczne od włókien syntetycznych.

Żywicę kapronową otrzymuje się z laktamu kwasu aminokapronowego – kaprolaktamu, który z kolei otrzymuje się z fenolu, benzenu, furfuralu (bardzo obiecujący surowiec, powstający m.in. węglik wapnia. Po zakończeniu polimeryzacji polikaprolaktam jest uwalniany z reaktora przez cienką szczelinę. Jednocześnie zestala się w postaci wstęgi, którą następnie rozdrabnia się na okruchy. Po dodatkowym oczyszczeniu z pozostałości monomeru otrzymujemy potrzebną nam żywicę poliamidową. Z tej żywicy, której temperatura topnienia jest dość wysoka (216-218 °), wykonuje się śruby do statków parowych, panewki łożysk, koła zębate maszyn itp. Ale żywice poliamidowe są najczęściej stosowane do produkcji nici, z których nie gniją powstają sieci rybackie i nylonowe pończochy itp.

Włókna są formowane ze stopionej żywicy, która przechodzi przez małe otwory, tworząc strumienie, które zestalają się po schłodzeniu we włókna. Kilka elementarnych włókienek łączy się w jedno i poddaje skręcaniu i rozciąganiu.

Chemia jest najbardziej niezawodnym sprzymierzeńcem tak decydującego czynnika postępu przemysłowego, jakim jest automatyzacja. Technologia chemiczna, ze względu na swoją najważniejszą cechę, szczególnie podkreśloną w referacie N. S. Chruszczowa na XXI Zjeździe KPZR, a mianowicie ciągłość, jest najbardziej efektywnym i pożądanym przedmiotem automatyzacji. Biorąc dodatkowo pod uwagę, że produkcja chemiczna w jej głównych kierunkach – czyli produkcji wielkotonażowej i masowej, to można sobie jasno wyobrazić, jak olbrzymie źródła oszczędności pracy i ekspansji produkcji zawiera chemia, zwłaszcza chemia i technologia polimerów.

Rozpoznanie głębokich powiązań między strukturą najważniejszych technicznych materiałów polimerowych a ich właściwościami oraz nauka „projektowania” materiały polimerowe zgodnie z osobliwymi „planami chemicznymi” chemicy mogą śmiało powiedzieć: „Rozpoczęła się era materiałów o nieograniczonym wyborze”.

Stosowanie nawozów

Przed rolnictwem socjalistycznym stoi zadanie stworzenia w naszym kraju obfitości artykułów żywnościowych i pełnego zaopatrzenia przemysłu w surowce.

W najbliższych latach znacznie wzrośnie produkcja przetworów zbożowych, buraków cukrowych, ziemniaków, roślin przemysłowych, owoców, warzyw i roślin pastewnych. Znacząco wzrośnie produkcja podstawowych produktów pochodzenia zwierzęcego: mięsa, mleka, wełny itp.

W tej walce o obfitość żywności chemia odgrywa ogromną rolę.

Istnieją dwa sposoby na zwiększenie produkcji produktów rolnych: po pierwsze, poprzez zwiększenie powierzchni upraw; po drugie, poprzez zwiększenie plonów już uprawianych mas ziemi. Tu z pomocą rolnictwu przychodzi chemia.

Nawozy nie tylko zwiększają ilość, ale także poprawiają jakość plonów uprawianych za ich pomocą. Zwiększają zawartość cukru w ​​burakach i skrobi w ziemniakach, zwiększają wytrzymałość włókien lnu i bawełny itp. Nawozy zwiększają odporność roślin na choroby, suszę i zimno.

W najbliższych latach nasze rolnictwo będzie potrzebowało dużo nawozów mineralnych i organicznych. Odbiera nawozy mineralne z przemysłu chemicznego. Oprócz różnych nawozów mineralnych przemysł chemiczny dostarcza rolnictwu pestycydy do zwalczania szkodliwych owadów, chorób roślin i chwastów - herbicydy, a także środki do regulacji wzrostu i owocowania - stymulatory wzrostu, środki do przedżniwnego opadania liści bawełny itp. (więcej o ich zastosowaniu i działaniu opisano w w. 4 DE).

Co to są nawozy

Nawozy stosowane w rolnictwie dzielą się na dwie główne grupy: organiczne i mineralne. Nawozy organiczne to: obornik, torf, nawóz zielony(rośliny pochłaniające azot atmosferyczny) i różne komposty. W ich składzie, oprócz składników mineralnych, znajdują się substancje organiczne.

W naszym kraju produkowane są również nawozy złożone, czyli wielostronne. Zawierają nie jedną, ale dwie lub trzy baterie. Znacząco rozwija się również zastosowanie mikronawozów w rolnictwie. Należą do nich bor, miedź, mangan, molibden, cynk i inne pierwiastki, których niewielkie ilości (kilka kilogramów na hektar) są niezbędne do rozwoju i owocowania roślin.

Ponadto w rolnictwie stosuje się również tzw. nawozy pośrednie: wapno, gips itp. Zmieniają one właściwości gleb: eliminują szkodliwą dla roślin kwasowość, wzmagają aktywność pożytecznych mikroorganizmów, a także przekształcają zawarte w samej glebie składniki pokarmowe w bardziej dostępną dla roślin formę, glebę itp.

NAWOZY AZOTOWE

Surowcem do produkcji większości nawozów azotowych jest amoniak. Otrzymywany jest w drodze syntezy z azotu i wodoru lub jako produkt uboczny (produkt uboczny) przy koksowaniu węgla i torfu.

Najpopularniejsze nawozy azotowe to saletra amonowa, siarczan amonu, saletra wapniowa, saletra sodowa, mocznik, nawozy azotowe płynne (amoniak płynny, amoniak, woda amoniakalna).

Nawozy te różnią się między sobą formą związków azotu. Niektóre zawierają azot w postaci amoniaku. Są to nawozy amoniakalne. Należą do nich siarczan amonu. W innych azot występuje w postaci azotanu, czyli w postaci soli kwasu azotowego. Są to nawozy azotowe. Należą do nich azotan sodu i azotan wapnia. W azotanie amonu azot występuje jednocześnie w postaci azotanu i amoniaku. Mocznik zawiera azot w postaci związku amidowego.

Azotanowe formy nawozów azotowych są łatwo rozpuszczalne w wodzie, nie są wchłaniane przez glebę i łatwo są z niej wypłukiwane. Są wchłaniane przez rośliny szybciej niż inne formy związków azotu.

Nawozy amoniakalne są również łatwo rozpuszczalne w wodzie i dobrze wchłaniane przez rośliny, ale działają wolniej niż nawozy saletrzane. Amoniak jest dobrze wchłaniany przez glebę i słabo z niej wypłukiwany. Dlatego nawozy amoniakalne zapewniają roślinom odżywienie azotem przez dłuższy czas. Są też tańsze. To jest ich przewaga nad nawozami saletrzanymi.

Jak powstaje azotan amonu

Saletra amonowa jest jednym z najpopularniejszych nawozów.

Saletra amonowa (inaczej saletra amonowa) otrzymywana jest w fabrykach z kwasu azotowego i amoniaku w wyniku chemicznego oddziaływania tych związków.

Proces produkcyjny składa się z następujących etapów:

1. Neutralizacja kwasu azotowego gazowym amoniakiem.
2. Odparowanie roztworu azotanu amonu.
3. Krystalizacja azotanu amonu.
4. Sól susząca.

Rysunek przedstawia w uproszczonej formie schemat technologiczny produkcji saletry amonowej. Jak przebiega ten proces?

Surowiec - gazowy amoniak i kwas azotowy (roztwór wodny) - trafia do neutralizatora. Tutaj, w wyniku chemicznego oddziaływania obu substancji, zachodzi gwałtowna reakcja z uwolnieniem dużej ilości ciepła. W tym przypadku część wody odparowuje, a powstała para wodna (tzw. para sokowa) jest odprowadzana przez syfon na zewnątrz.

Niecałkowicie odpędzony roztwór saletry amonowej przechodzi z neutralizatora do kolejnej aparatury - neutralizatora. W nim po dodaniu wodnego roztworu amoniaku kończy się proces neutralizacji kwasu azotowego.

Z neutralizatora roztwór saletry amonowej pompowany jest do parownika - stale pracującego aparatu próżniowego. Roztwór w takich urządzeniach odparowuje się pod zmniejszonym ciśnieniem, w tym przypadku - pod ciśnieniem 160-200 mm Hg. Sztuka. Ciepło potrzebne do odparowania jest przekazywane do roztworu przez ścianki rur ogrzewanych parą wodną.

Odparowanie przeprowadza się, aż stężenie roztworu osiągnie 98%. Następnie roztwór przechodzi do krystalizacji.

Według jednej metody krystalizacja saletry amonowej zachodzi na powierzchni bębna, który jest chłodzony od wewnątrz. Bęben obraca się, a na jego powierzchni tworzy się skorupa krystalizującej azotanu amonu o grubości do 2 mm. Skórka jest odcinana nożem i wysyłana do rynny w celu wysuszenia.

Azotan amonu suszy się gorącym powietrzem w obracających się bębnach suszących w temperaturze 120°C. Po wyschnięciu gotowy produkt wysyłany jest do pakowania. Azotan amonu zawiera 34-35% azotu. Aby ograniczyć zbrylanie, podczas produkcji wprowadza się do jego składu różne dodatki.

Saletra amonowa jest produkowana przez fabryki w postaci granulatu oraz w postaci płatków. Saletra bardzo silnie chłonie wilgoć z powietrza, dlatego podczas przechowywania pęcznieje i traci swoją kruchość. Saletra amonowa granulowana ma postać ziaren (granulatu).

Granulacja saletry amonowej odbywa się głównie w wieżach (patrz rysunek). Jeden odpędzony roztwór azotanu amonu - roztopiony - jest rozpylany za pomocą wirówki zamontowanej w stropie wieży.

Stop jest wlewany do obracającego się perforowanego bębna wirówki ciągłym strumieniem. Przechodząc przez otwory bębna, spray zamienia się w kulki o odpowiedniej średnicy i twardnieje podczas opadania.

Saletra amonowa w postaci granulatu ma dobre właściwości fizyczne, nie zbryla się podczas przechowywania, dobrze rozprowadza się w terenie i wolno wchłania wilgoć z powietrza.

Siarczan amonu - (inaczej - siarczan amonu) zawiera 21% azotu. Większość siarczanu amonu jest produkowana przez przemysł koksowniczy.

W najbliższych latach znacznie rozwinie się produkcja najbardziej skoncentrowanego nawozu azotowego mocznika, czyli mocznika, który zawiera 46% azotu.

Mocznik otrzymywany jest w drodze syntezy wysokociśnieniowej z amoniaku i dwutlenku węgla. Znajduje zastosowanie nie tylko jako nawóz, ale także do karmienia zwierząt gospodarskich (uzupełnianie żywienia białkowego) oraz jako półprodukt do produkcji tworzyw sztucznych.

Duże znaczenie mają ciekłe nawozy azotowe - płynny amoniak, amoniak i woda amoniakalna.

Ciekły amoniak jest wytwarzany z amoniaku gazowego przez skraplanie pod wysokim ciśnieniem. Zawiera 82% azotu. Amoniak to roztwory saletry amonowej, saletry wapniowej lub mocznika w ciekłym amoniaku z niewielkim dodatkiem wody. Zawierają do 37% azotu. Woda amoniakalna to wodny roztwór amoniaku. Zawiera 20% azotu. Pod względem wpływu na plon ciekłe nawozy azotowe nie ustępują nawozom stałym. A ich produkcja jest znacznie tańsza niż stałych, ponieważ nie ma operacji odparowywania roztworu, suszenia i granulowania. Spośród trzech rodzajów ciekłego nawozu azotowego najczęściej stosowana jest woda amoniakalna. Oczywiście aplikacja płynnych nawozów doglebowych, a także ich przechowywanie i transport wymagają specjalnych maszyn i urządzeń.

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.

Wstępny 58--60% kwas azotowy 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% P2O5 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 dostarczanego kwasu azotowego i amoniaku reguluje się w taki sposób, aby na wylocie z aparatu ITN w roztworze występował nieznaczny 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 NH4NO3 opuszczający aparaturę ITN w temperaturze 155-170°C ma nadmiar kwasu azotowego w granicach 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 HNO3 i NH3 z 20% roztworem azotanu amonu 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 w neutralizatorze 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 NНз), kontrola temperatury stopu 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 pracują na jednostkach o dużej pojemności, okazały się bardziej niezawodne i wygodne w obsłudze.

Stop jest granulowany w prostokątnej metalowej wieży 20 o wymiarach w planie 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. m3 h, a zimą (przy niskich temperaturach) do 300--400 tys. m3 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 przeprowadza się przy wilgotności powietrza atmosferycznego powyżej 60%, a zimą w celu uniknięcia nagłego wychłodzenia granulatu. 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. m s / h. Ciśnienie wentylatorów wynosi 3,6 kPa. Powietrze wylotowe z sekcji aparatu o temperaturze 45--60°C, zawierające do 0,52 g/m3 pyłu saletry amonowej kierowane jest do wieży granulacyjnej, gdzie miesza się z powietrzem atmosferycznym i wchodzi do płuczki szorowarka do mycia 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 urządzenia pompujące do ich dozowania rozmieszczone są w niezależnej jednostce. Centralny punkt sterowania, stacja elektroenergetyczna, laboratorium, pomieszczenia usługowe i socjalne znajdują się w osobnym budynku.

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej

Państwowa instytucja edukacyjna

Wykształcenie wyższe zawodowe

„Twerski Państwowy Uniwersytet Techniczny”

Dział TPM

Praca kursowa

dyscyplina: „Ogólna technologia chemiczna”

Produkcja saletry amonowej

• Treść

Wstęp

1. Właściwości fizyczne i chemiczne saletry amonowej

2. Metody produkcji

3. Główne etapy produkcji saletry amonowej z amoniaku i kwasu azotowego

3.1 Otrzymywanie roztworów saletry amonowej

3.1.1 Podstawy procesu neutralizacji

3.1.2 Charakterystyka instalacji neutralizacji

3. 1 5 Wyposażenie podstawowe

4. Obliczenia materiałowe i energetyczne

5. Obliczenia termodynamiczne

6. Utylizacja i unieszkodliwianie odpadów przy produkcji saletry amonowej

Wniosek

Lista wykorzystanych źródeł

Załącznik A

Wstęp

W przyrodzie i życiu człowieka azot jest niezwykle ważny. Wchodzi w skład związków białkowych (16--18%), które są podstawą świata roślin i zwierząt. Osoba dziennie spożywa 80-100 g białka, co odpowiada 12-17 g azotu.

Dla normalnego rozwoju roślin, wiele pierwiastki chemiczne. Głównymi z nich są węgiel, tlen, wodór, azot, fosfor, magnez, siarka, wapń, potas i żelazo. Pierwsze trzy elementy rośliny pozyskiwane są z powietrza i wody, pozostałe są wydobywane z gleby.

Szczególnie dużą rolę w mineralnym odżywianiu roślin odgrywa azot, chociaż jego średnia zawartość w masie roślinnej nie przekracza 1,5%. Żadna roślina nie może normalnie żyć i rozwijać się bez azotu.

Azot jest część integralna nie tylko białka roślinne, ale także chlorofil, za pomocą którego rośliny pod wpływem energii słonecznej absorbują węgiel z dwutlenku węgla CO2 w atmosferze.

Naturalne związki azotu powstają w wyniku chemicznych procesów rozkładu pozostałości organicznych, podczas wyładowań atmosferycznych, a także biochemicznie w wyniku działania specjalnych bakterii - Azotobacter, które bezpośrednio asymilują azot z powietrza. Bakterie brodawkowe żyjące w korzeniach roślin strączkowych (grochu, lucerny, fasoli, koniczyny itp.) mają taką samą zdolność.

Znaczna ilość azotu i innych składników pokarmowych niezbędnych do rozwoju upraw jest corocznie usuwana z gleby wraz z powstałym plonem. Ponadto część składników pokarmowych jest tracona w wyniku ich wypłukiwania przez wody gruntowe i deszczowe. Dlatego, aby zapobiec spadkowi plonów i zubożeniu gleby, konieczne jest jej uzupełnienie. składniki odżywcze robiąc różnego rodzaju nawozy.

Wiadomo, że prawie każdy nawóz ma fizjologiczną kwasowość lub zasadowość. W zależności od tego może działać zakwaszająco lub alkalizująco na glebę, co jest brane pod uwagę przy stosowaniu pod niektóre uprawy.

Nawozy, których kationy alkaliczne są szybciej pobierane przez rośliny z gleby, powodują jej zakwaszenie; rośliny, które szybciej zużywają kwaśne aniony z nawozów, przyczyniają się do alkalizacji gleby.

Nawozy azotowe zawierające kation amonowy NH4 (saletra amonowa, siarczan amonu) oraz grupę amidową NH2 (mocznik) zakwaszają glebę. Działanie zakwaszające azotanu amonu jest słabsze niż siarczanu amonu.

W zależności od rodzaju gleby, warunków klimatycznych i innych, różne uprawy wymagają różnych ilości azotu.

Saletra amonowa (saletra amonowa lub saletra amonowa) zajmuje znaczące miejsce w asortymencie nawozów azotowych, których wielkość światowej produkcji szacuje się na miliony ton rocznie.

Obecnie około 50% nawozów azotowych stosowanych w rolnictwie w naszym kraju stanowi saletra amonowa.

Saletra amonowa ma szereg zalet w porównaniu z innymi nawozami azotowymi. Zawiera 34-34,5% azotu i pod tym względem ustępuje jedynie mocznikowi CO(NH2) 2 zawierającemu 46% azotu. Inne nawozy azotowe i zawierające azot mają znacznie mniej azotu (zawartość azotu podawana jest w przeliczeniu na suchą masę):

Tabela 1 - Zawartość azotu w związkach

Saletra amonowa jest uniwersalnym nawozem azotowym, ponieważ zawiera jednocześnie amonową i azotanową formę azotu. Jest skuteczny we wszystkich strefach, prawie pod wszystkimi uprawami.

Bardzo ważne jest, aby formy azotu azotanu amonu były wykorzystywane przez rośliny w różnym czasie. Azot amonowy, który bierze bezpośredni udział w syntezie białek, jest szybko wchłaniany przez rośliny w okresie wzrostu; azot azotanowy jest wchłaniany stosunkowo wolno, więc działa bardziej długi czas. Ustalono również, że amoniakalna forma azotu może być wykorzystywana przez rośliny bez uprzedniego utleniania.

Te właściwości saletry amonowej mają bardzo pozytywny wpływ na zwiększenie plonowania niemal wszystkich roślin uprawnych.

Azotan amonu należy do dużej grupy stabilnych materiałów wybuchowych. Do strzałów stosuje się materiały wybuchowe na bazie saletry amonowej i czystej saletry amonowej lub z dodatkami.

Niewielka ilość saletry jest wykorzystywana do produkcji podtlenku azotu, który jest stosowany w medycynie.

Wraz ze wzrostem produkcji saletry amonowej poprzez modernizację istniejących i budowę nowych instalacji, podejmowane są działania mające na celu dalszą poprawę jakości gotowego produktu (uzyskanie produktu o 100% kruchości oraz zachowanie granulatu po długotrwałym przechowywaniu produktu).

1. Właściwości fizyczne i chemiczne saletry amonowej

W czysta forma azotan amonu jest białą krystaliczną substancją zawierającą 35% azotu, 60% tlenu i 5% wodoru. Produkt techniczny jest biały z żółtawym odcieniem, zawiera co najmniej 34,2% azotu.

Azotan amonu jest silnym utleniaczem dla wielu związków nieorganicznych i organicznych. Z stopami niektórych substancji reaguje gwałtownie aż do wybuchu (np. z azotynem sodu NaNO2).

Jeśli gazowy amoniak zostanie przepuszczony nad stałym azotanem amonu, wówczas szybko powstanie bardzo ruchliwa ciecz - amoniak 2NH4NO3 * 2Np lub NH4NO3 * 3Np.

Azotan amonu jest dobrze rozpuszczalny w wodzie, alkoholach etylowych i metylowych, pirydynie, acetonie i ciekłym amoniaku. Wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność azotanu amonu znacznie wzrasta.

Kiedy azotan amonu rozpuszcza się w wodzie, pochłaniana jest duża ilość ciepła. Na przykład, gdy 1 mol krystalicznego NH4NO3 rozpuści się w 220–400 molach wody iw temperaturze 10–15 ° C, pochłonie się 6,4 kcal ciepła.

Azotan amonu ma zdolność sublimacji. Podczas przechowywania saletry amonowej w podwyższonej temperaturze i wilgotności jej objętość zwiększa się o około połowę, co zwykle prowadzi do pęknięcia pojemnika.

Pod mikroskopem na powierzchni granulek saletry amonowej są wyraźnie widoczne pory i pęknięcia. Zwiększona porowatość granul azotanowych ma bardzo negatywny wpływ na właściwości fizyczne gotowego produktu.

Azotan amonu jest silnie higroskopijny. Na wolnym powietrzu, w cienkiej warstwie, saletra bardzo szybko się zwilża, traci swoją krystaliczną postać i zaczyna się rozmywać. Stopień wchłaniania wilgoci z powietrza przez sól zależy od jej wilgotności i prężności par nad nasyconym roztworem danej soli w danej temperaturze.

Między powietrzem a higroskopijną solą zachodzi wymiana wilgoci. Decydujący wpływ na ten proces ma wilgotność względna powietrza.

Saletra wapniowa i wapniowo-amonowa mają stosunkowo niską prężność pary wodnej nad roztworami nasyconymi; w określonej temperaturze odpowiadają najniższej wilgotności względnej. Są to sole najbardziej higroskopijne spośród wymienionych nawozów azotowych. Siarczan amonu jest najmniej higroskopijny, a azotan potasu jest prawie całkowicie niehigroskopijny.

Wilgoć jest wchłaniana tylko przez stosunkowo niewielką warstwę soli bezpośrednio przylegającą do otaczającego powietrza. Jednak nawet takie zawilgocenie saletry znacznie pogarsza właściwości fizyczne gotowego produktu. Szybkość wchłaniania wilgoci z powietrza przez azotan amonu gwałtownie wzrasta wraz ze wzrostem jego temperatury. Zatem w temperaturze 40°C szybkość wchłaniania wilgoci jest 2,6 razy większa niż w temperaturze 23°C.

Zaproponowano wiele metod zmniejszania higroskopijności azotanu amonu. Jedna z tych metod polega na mieszaniu lub stapianiu azotanu amonu z inną solą. Wybierając drugą sól, wychodzą z następującej zasady: aby zmniejszyć higroskopijność, ciśnienie pary wodnej nad nasyconym roztworem mieszaniny soli musi być większe niż ich ciśnienie nad nasyconym roztworem czystego azotanu amonu.

Ustalono, że higroskopijność mieszaniny dwóch soli mających wspólny jon jest większa niż najbardziej higroskopijnej z nich (z wyjątkiem mieszanin lub stopów azotanu amonu z siarczanem amonu i niektórych innych). Mieszanie azotanu amonu z substancjami niehigroskopijnymi, ale nierozpuszczalnymi w wodzie (np. pył wapienny, fosforyt, fosforan dwuwapniowy itp.) nie zmniejsza jego higroskopijności. Liczne eksperymenty wykazały, że wszystkie sole, które mają taką samą lub większą rozpuszczalność w wodzie niż azotan amonu, mają właściwość zwiększania jego higroskopijności.

Sole, które mogą zmniejszyć higroskopijność azotanu amonu, należy dodawać w dużych ilościach (na przykład siarczan potasu, chlorek potasu, fosforan dwuamonowy), co znacznie zmniejsza zawartość azotu w produkcie.

Bardzo efektywny sposób w celu zmniejszenia wchłaniania wilgoci z powietrza jest powlekanie cząstek saletry ochronnymi filmami z substancji organicznych, które nie są zwilżane wodą. Folia ochronna zmniejsza szybkość wchłaniania wilgoci 3-5 razy i poprawia właściwości fizyczne saletry amonowej.

Negatywną właściwością saletry amonowej jest jej zdolność do zbrylania się – utraty płynności (kruchości) podczas przechowywania. W tym przypadku azotan amonu zamienia się w stałą monolityczną masę, którą trudno zmielić. Zbrylanie się saletry amonowej jest spowodowane wieloma przyczynami.

Zwiększona zawartość wilgoci w gotowym produkcie. Cząsteczki azotanu amonu o dowolnym kształcie zawsze zawierają wilgoć w postaci roztworu nasyconego (macierzystego). Zawartość NH4NO3 w takim roztworze odpowiada rozpuszczalności soli w temperaturach jej załadunku do pojemnika. Podczas chłodzenia gotowego produktu ług macierzysty często przechodzi w stan przesycenia. Przy dalszym spadku temperatury z przesyconego roztworu wytrąca się duża liczba kryształów o wielkości 0,2–0,3 mm. Te nowe kryształy cementują wcześniej niezwiązane cząstki saletry, powodując, że staje się ona gęstą masą.

Niska wytrzymałość mechaniczna cząstek saletry. Azotan amonu jest wytwarzany w postaci okrągłych cząstek (granulek), płytek lub małych kryształków. Cząstki granulowanej saletry amonowej mają mniejszą powierzchnię właściwą i bardziej regularny kształt niż łuskowate i drobnokrystaliczne, dzięki czemu granulki są mniej zbrylone. Jednak podczas procesu granulacji powstaje pewna ilość pustych w środku cząstek, które charakteryzują się niską wytrzymałością mechaniczną.

W przypadku przechowywania worków z saletrą granulowaną układa się je w stosy o wysokości 2,5 m. Pod naciskiem worków górnych najmniej wytrzymałe granulki ulegają zniszczeniu, tworząc cząsteczki pyłu, które zagęszczają masę saletry, zwiększając jej zbrylanie. Praktyka pokazuje, że zniszczenie pustych cząstek w warstwie produktu ziarnistego znacznie przyspiesza proces jego zbrylania. Obserwuje się to nawet wtedy, gdy produkt został schłodzony do 45°C po załadowaniu do pojemnika, a większość granulek miała dobrą wytrzymałość mechaniczną. Stwierdzono, że w wyniku rekrystalizacji niszczone są również puste w środku granulki.

Wraz ze wzrostem temperatury otoczenia granulki saletry prawie całkowicie tracą swoją wytrzymałość, a taki produkt staje się bardzo zbrylony.

Rozkład termiczny saletry amonowej. Wybuchowość. Odporność na ogień. Saletra amonowa, z punktu widzenia bezpieczeństwa wybuchowego, jest stosunkowo niewrażliwa na wstrząsy, tarcie, uderzenia i pozostaje stabilna w przypadku uderzenia iskier o różnej intensywności. Piasek, zanieczyszczenia szklane i metalowe nie zwiększają wrażliwości saletry amonowej na naprężenia mechaniczne. Może eksplodować tylko pod wpływem silnego detonatora lub rozkładu termicznego w określonych warunkach.

Przy długotrwałym ogrzewaniu azotan amonu stopniowo rozkłada się na amoniak i kwas azotowy:

NH4NO3=Np+HNO3 - 174598,32 J (1)

Proces ten, przebiegający z absorpcją ciepła, rozpoczyna się w temperaturze powyżej 110°C.

Przy dalszym ogrzewaniu następuje rozkład azotanu amonu z utworzeniem podtlenku azotu i wody:

NH4NO3 \u003d N2O + 2H2O + 36902,88 J (2)

Rozkład termiczny saletry amonowej przebiega w następujących po sobie etapach:

hydroliza (lub dysocjacja) cząsteczek NH4NO3;

rozkład termiczny kwasu azotowego powstającego podczas hydrolizy;

· oddziaływanie dwutlenku azotu i amoniaku powstałe w pierwszych dwóch etapach.

Przy intensywnym ogrzewaniu azotanu amonu do 220-240 ° C jego rozkładowi mogą towarzyszyć błyski stopionej masy.

Ogrzewanie saletry amonowej w zamkniętej objętości lub w objętości z ograniczonym ujściem gazów powstałych podczas rozkładu termicznego saletry jest bardzo niebezpieczne.

W takich przypadkach rozkład azotanu amonu może przebiegać w wielu reakcjach, w szczególności poprzez:

NH4NO3 \u003d N2 + 2H2O + S 02 + 1401,64 J / kg (3)

2NH4NO3 = N2 + 2NO+ 4Н20 + 359,82 J/kg (4)

ZNH4NO3= 2N2 + N0 + N02 + 6H2O + 966,50 J/kg (5)

Z powyższych reakcji wynika, że ​​amoniak, który powstaje w początkowym okresie rozkładu termicznego saletry, często nie występuje w mieszaninach gazowych; zachodzą w nich reakcje wtórne, podczas których amoniak jest całkowicie utleniany do pierwiastkowego azotu. W wyniku reakcji wtórnych ciśnienie mieszaniny gazów w zamkniętej objętości gwałtownie wzrasta, a proces rozkładu może zakończyć się wybuchem.

Miedź, siarczki, magnez, piryt i niektóre inne zanieczyszczenia aktywują proces rozkładu azotanu amonu podczas ogrzewania. W wyniku interakcji tych substancji z podgrzaną saletrą powstaje niestabilny azotyn amonu, który w temperaturze 70-80 ° C szybko rozkłada się z eksplozją:

NH4NO3=N2+ 2Н20 (6)

Azotan amonu nie reaguje z żelazem, cyną i aluminium nawet w stanie stopionym.

Wraz ze wzrostem wilgotności i wzrostem wielkości cząstek azotanu amonu znacznie zmniejsza się jego wrażliwość na wybuch. W obecności około 3% wilgoci saletra staje się niewrażliwa na wybuch nawet przy silnym detonatorze.

Rozkład termiczny saletry amonowej wraz ze wzrostem ciśnienia do określonej granicy ulega przyspieszeniu. Ustalono, że przy ciśnieniu około 6 kgf/cm2 i odpowiedniej temperaturze rozkłada się cała stopiona saletra.

Decydujące znaczenie dla ograniczenia lub zapobieżenia rozkładowi termicznemu saletry amonowej ma utrzymanie zasadowego środowiska podczas odparowywania roztworów. Dlatego w nowym schemacie technologicznym produkcji niezbrylającej saletry amonowej wskazane jest dodanie niewielkiej ilości amoniaku do gorącego powietrza.

Biorąc pod uwagę, że saletra amonowa w określonych warunkach może być produktem wybuchowym, podczas jej wytwarzania, przechowywania i transportu należy bezwzględnie przestrzegać ustalonego reżimu technologicznego i zasad bezpieczeństwa.

Saletra amonowa jest produktem niepalnym. Jedynie podtlenek azotu, który powstaje podczas termicznego rozkładu soli, wspomaga spalanie.

Mieszanina azotanu amonu z rozdrobnionym węglem drzewnym może ulec samozapłonowi po silnym podgrzaniu. Niektóre łatwo utleniające się metale (takie jak sproszkowany cynk) w kontakcie z mokrym azotanem amonu przy lekkim podgrzaniu mogą również spowodować jego zapłon. W praktyce zdarzały się przypadki samozapłonu mieszanin saletry amonowej z superfosfatem.

Torby papierowe lub drewniane beczki zawierające azotan amonu mogą się zapalić nawet pod wpływem światła słonecznego. W przypadku zapalenia się pojemnika z azotanem amonu mogą wydzielać się tlenki azotu i opary kwasu azotowego. W przypadku pożarów powstałych z otwartego ognia lub w wyniku detonacji azotan amonu topi się i częściowo rozkłada. Płomień nie rozprzestrzenia się w głąb masy saletry, .

2 . Metody produkcji

kwas zobojętniający azotan amonu

W przemyśle szeroko stosowana jest tylko metoda otrzymywania azotanu amonu z syntetycznego amoniaku (lub gazów zawierających amoniak) i rozcieńczonego kwasu azotowego.

Produkcja saletry amonowej z syntetycznego amoniaku (lub gazów zawierających amoniak) oraz kwasu azotowego jest procesem wieloetapowym. W związku z tym próbowali otrzymać azotan amonu bezpośrednio z amoniaku, tlenków azotu, tlenu i pary wodnej w reakcji

4Np + 4NO2 + 02 + 2Н20 = 4NH4NO3 (7)

Jednak z tej metody trzeba było zrezygnować, ponieważ wraz z azotanem amonu powstał azotyn amonu - produkt niestabilny i wybuchowy.

W produkcji saletry amonowej z amoniaku i kwasu azotowego wprowadzono szereg usprawnień, które obniżyły nakłady kapitałowe na budowę nowych zakładów oraz obniżyły koszt wyrobu gotowego.

Dla radykalnego usprawnienia produkcji saletry amonowej konieczne było odejście od wypracowanych przez wiele lat idei o niemożności pracy bez odpowiednich rezerw podstawowego sprzętu (np. wyparki, wieże granulacyjne itp.), o niebezpieczeństwie uzyskiwania prawie bezwodnego stopu saletry amonowej do granulacji.

W Rosji i za granicą ugruntowało się przekonanie, że tylko budowa bloków o dużej mocy, z wykorzystaniem nowoczesnych osiągnięć nauki i techniki, może przynieść znaczące korzyści ekonomiczne w porównaniu z istniejącymi zakładami saletry amonowej.

Znaczna ilość saletry amonowej jest obecnie wytwarzana z gazów odlotowych zawierających amoniak z niektórych układów syntezy mocznika. Według jednej z metod jego produkcji na 1 tonę mocznika uzyskuje się od 1 do 1,4 tony amoniaku. Z tej ilości amoniaku można wyprodukować 4,6-6,5 ton saletry amonowej. Chociaż działają również bardziej zaawansowane schematy syntezy mocznika, gazy zawierające amoniak - produkty odpadowe tej produkcji - jeszcze przez jakiś czas będą służyły jako surowiec do produkcji saletry amonowej.

Sposób otrzymywania azotanu amonu z gazów zawierających amoniak różni się od sposobu jego otrzymywania z amoniaku gazowego tylko na etapie neutralizacji.

W małych ilościach azotan amonu otrzymuje się przez wymienny rozkład soli (metody konwersji).

Te metody otrzymywania saletry amonowej polegają na wytrąceniu jednej z powstałych soli w osad lub na wytworzeniu dwóch soli o różnej rozpuszczalności w wodzie. W pierwszym przypadku roztwory azotanu amonu są oddzielane od osadów na filtrach obrotowych i przetwarzane na produkt stały zgodnie ze zwykłymi schematami. W drugim przypadku roztwory są odparowywane do określonego stężenia i rozdzielane przez krystalizację frakcyjną, która sprowadza się do tego, że po schłodzeniu gorących roztworów wyodrębnia się większość czystego azotanu amonu, następnie przeprowadza się krystalizację w oddzielnym aparat z ługów macierzystych w celu uzyskania produktu zanieczyszczonego zanieczyszczeniami.

Wszystkie metody otrzymywania saletry amonowej na drodze wymiennego rozkładu soli są złożone, wiążą się z dużym zużyciem pary wodnej i utratą związanego azotu. Stosowane są zwykle w przemyśle tylko wtedy, gdy zachodzi konieczność unieszkodliwiania związków azotu powstających jako produkty uboczne.

Nowoczesna metoda produkcji saletry amonowej z amoniaku gazowego (lub gazów zawierających amoniak) i kwasu azotowego jest ciągle udoskonalana.

3 . Główne etapy produkcji saletry amonowej z amoniaku i kwasu azotowego

Proces produkcji saletry amonowej składa się z następujących głównych etapów:

1. Otrzymywanie roztworów saletry amonowej poprzez zobojętnianie kwasu azotowego gazowym amoniakiem lub gazami zawierającymi amoniak.

2. Odparowanie roztworów saletry amonowej do stanu stopionego.

3. Krystalizacja z roztopionej soli w postaci zaokrąglonych cząstek (granulek), płatków (płytek) i małych kryształków.

4. Sól chłodząca lub susząca.

5. Pakowanie w pojemniki gotowego produktu.

W celu uzyskania niskozbrylającej się i wodoodpornej saletry amonowej oprócz wskazanych etapów konieczny jest jeszcze jeden etap przygotowania odpowiednich dodatków.

3,1 str przygotowywanie roztworów saletry amonowej

3.1.1 Podstawy procesu neutralizacji

Roztwory selitu amonowego ry otrzymuje się w wyniku oddziaływania amoniaku z kwasem azotowym zgodnie z reakcją:

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

Powstawanie azotanu amonu przebiega nieodwracalnie i towarzyszy mu wydzielanie ciepła. Ilość ciepła uwalnianego podczas reakcji zobojętniania zależy od stężenia użytego kwasu azotowego i jego temperatury oraz od temperatury gazowego amoniaku (lub gazów zawierających amoniak). Im wyższe stężenie kwasu azotowego, tym więcej ciepła jest uwalniane. W tym przypadku następuje odparowanie wody, co umożliwia uzyskanie bardziej stężonych roztworów saletry amonowej. Do uzyskania roztworów azotanu amonu stosuje się 42-58% kwas azotowy.

Stosowanie kwasu azotowego o stężeniu powyżej 58% do otrzymywania roztworów saletry amonowej przy istniejącej konstrukcji procesu nie jest możliwe, gdyż w tym przypadku w aparatach zobojętniających powstaje temperatura, która znacznie przekracza temperaturę wrzenia kwasu azotowego, co może prowadzić do jego rozkładu z uwolnieniem tlenków azotu. Podczas odparowywania roztworów azotanu amonu, z powodu ciepła reakcji w aparatach-neutralizatorach, powstaje para sokowa o temperaturze 110-120 ° C.

Przy otrzymywaniu roztworów saletry amonowej o najwyższym możliwym stężeniu wymagane są stosunkowo małe powierzchnie wymiany ciepła parowników, a do dalszego odparowania roztworów zużywana jest niewielka ilość świeżej pary wodnej. W tym zakresie wraz z wsadem dostarczają zwykle dodatkowe ciepło do neutralizatora, dla którego podgrzewają amoniak do 70°C i kwas azotowy do 60°C za pomocą pary sokowej (w wyższej temperaturze kwas azotowy znacznie się rozkłada, a rury grzejnika są narażone na działanie silna korozja chyba że są wykonane z tytanu).

Kwas azotowy stosowany do produkcji saletry amonowej może zawierać nie więcej niż 0,20% rozpuszczonych tlenków azotu. Jeśli kwas nie zostanie wystarczająco przedmuchany powietrzem, aby usunąć rozpuszczone tlenki azotu, tworzą one z amoniakiem azotyn amonu, który szybko rozkłada się na azot i wodę. W takim przypadku straty azotu mogą wynieść około 0,3 kg na 1 tonę gotowego produktu.

Para sokowa z reguły zawiera zanieczyszczenia NH3, NHO3 i NH4NO3. Ilość tych zanieczyszczeń silnie zależy od stabilności ciśnień, przy których amoniak i kwas azotowy muszą być dostarczane do neutralizatora. Do utrzymania zadanego ciśnienia dostarczany jest kwas azotowy ze zbiornika ciśnieniowego wyposażonego w rurkę przelewową, a amoniak w postaci gazowej za pomocą reduktora ciśnienia.

Obciążenie neutralizatora również w dużej mierze decyduje o utracie azotu związanego z parą soku. Przy normalnym obciążeniu straty z kondensatem oparów soku nie powinny przekraczać 2 g/l (w przeliczeniu na azot). Po przekroczeniu obciążenia neutralizatora zachodzą reakcje uboczne między amoniakiem a parami kwasu azotowego, w wyniku których w fazie gazowej powstaje mętny azotan amonu, zanieczyszczający opary soku i zwiększa się utrata związanego azotu. Otrzymane w neutralizatorach roztwory saletry amonowej gromadzone są w zbiornikach pośrednich z mieszadłami, neutralizowane amoniakiem lub kwasem azotowym, a następnie kierowane do odparowania.

3.1.2 Charakterystyka instalacji neutralizacji

W zależności od zastosowania ciśnieniowe, nowoczesne instalacje do produkcji roztworów saletry amonowej z wykorzystaniem ciepła neutralizacji dzieli się na instalacje pracujące pod ciśnieniem atmosferycznym; w stanie rozrzedzenia (próżnia); przy podwyższonym ciśnieniu (kilka atmosfer) oraz na instalacjach kombinowanych pracujących pod ciśnieniem w strefie zobojętniania i rozrzedzonej w strefie oddzielania oparów soku z roztworu (stopu) saletry amonowej.

Instalacje pracujące przy ciśnieniu atmosferycznym lub niewielkim nadciśnieniu charakteryzują się prostotą technologiczną i konstrukcyjną. Są również łatwe w utrzymaniu, uruchamianiu i zatrzymywaniu; przypadkowe naruszenia danego trybu działania są zazwyczaj szybko eliminowane. Instalacje tego typu są najczęściej stosowane. Głównym aparatem tych instalacji jest aparat-neutralizator ITN (wykorzystanie ciepła neutralizacji). Aparat ITN pracuje pod ciśnieniem bezwzględnym 1,15-1,25 atm. Strukturalnie jest zaprojektowany w taki sposób, że prawie nie ma musowania roztworów - z tworzeniem się mglistej saletry amonowej.

Obecność cyrkulacji w urządzeniach ITN eliminuje przegrzewanie w strefie reakcji, co pozwala na prowadzenie procesu neutralizacji przy minimalnych stratach związanego azotu.

W zależności od warunków pracy produkcji saletry amonowej, para sokowa aparatów ITN wykorzystywana jest do wstępnego odparowania roztworów saletry, do odparowania ciekłego amoniaku, ogrzewania kwasu azotowego i amoniaku gazowego przesyłanych do aparatów ITN oraz do odparowanie ciekłego amoniaku przy otrzymywaniu amoniaku gazowego wykorzystywanego do produkcji rozcieńczonego kwasu azotowego.

Roztwory saletry amonowej z gazów zawierających amoniak otrzymuje się na instalacjach, których główne aparaty pracują w próżni (wyparka) oraz pod ciśnieniem atmosferycznym (płuczka-neutralizator). Takie instalacje są wielkogabarytowe i trudno jest w nich utrzymać stabilny tryb pracy ze względu na zmienność składu gazów zawierających amoniak. Ta ostatnia okoliczność negatywnie wpływa na dokładność kontrolowania nadmiaru kwasu azotowego, w wyniku czego otrzymane roztwory saletry amonowej często zawierają zwiększoną ilość kwasu lub amoniaku.

Instalacje neutralizacji pracujące pod ciśnieniem bezwzględnym 5–6 atm nie są zbyt powszechne. Wymagają znacznej ilości energii elektrycznej do sprężania gazowego amoniaku i dostarczania kwasu azotowego pod ciśnieniem do neutralizatorów. Ponadto w zakładach tych możliwe są zwiększone straty saletry amonowej z powodu porywania rozprysków roztworów (nawet w separatorach o skomplikowanej konstrukcji rozpryski nie mogą być całkowicie wychwycone).

W instalacjach opartych na metodzie kombinowanej łączone są procesy zobojętniania kwasu azotowego amoniakiem i otrzymywania wytopu saletry amonowej, który można bezpośrednio skierować do krystalizacji (tj. z takich instalacji wyłączone są wyparki do zatężania roztworów saletry). Instalacje tego typu wymagają 58-60% kwasu azotowego, który przemysł produkuje do tej pory w stosunkowo niewielkich ilościach. Do tego część sprzętu musi być wykonana z drogiego tytanu. Proces neutralizacji z wytworzeniem wytopu saletry musi być prowadzony w bardzo wysokich temperaturach (200-220°C). Biorąc pod uwagę właściwości saletry amonowej, w celu prowadzenia procesu w wysokich temperaturach konieczne jest stworzenie specjalnych warunków, które zapobiegają rozkładowi termicznemu wytopu saletry.

3.1.3 Zakłady neutralizacji pracujące pod ciśnieniem atmosferycznym

Instalacje te obejmują dat urządzeń-neutralizatorów ITN (wykorzystanie ciepła neutralizacji) oraz urządzeń pomocniczych.

Rysunek 1 przedstawia jeden z projektów aparatury ITN stosowanej w wielu istniejących zakładach saletry amonowej.

Z1 - zawirowywacz; BC1 - statek zewnętrzny (zbiornik); ВЦ1 - cylinder wewnętrzny (część neutralizująca); U1 - urządzenie do dystrybucji kwasu azotowego; Ш1 - złączka do roztworów odwadniających; O1 - okna; U2 - urządzenie do dystrybucji amoniaku; G1 - uszczelnienie wodne; C1 - separator pułapek

Rysunek 1 - Aparat-neutralizator ITN z naturalnym obiegiem roztworów

Aparat ITN jest pionowym cylindrycznym naczyniem (zbiornikiem) 2, w którym umieszczony jest cylinder (szkło) 3 z półkami 1 (wirówka) w celu poprawy mieszania roztworów. Rurociągi do wprowadzania kwasu azotowego i gazowego amoniaku są podłączone do cylindra 3 (odczynniki podawane są w przeciwprądzie); rury kończą się urządzeniami 4 i 7 dla lepszego rozprowadzania kwasu i gazu. W cylindrze wewnętrznym kwas azotowy reaguje z amoniakiem. Cylinder ten nazywany jest komorą neutralizacji.

Przestrzeń pierścieniowa między naczyniem 2 a cylindrem 3 służy do cyrkulacji wrzących roztworów saletry amonowej. W dolnej części cylindra znajdują się otwory 6 (okna) łączące komorę zobojętniania z częścią odparowującą HPP. Ze względu na obecność tych otworów wydajność urządzeń ITN jest nieco zmniejszona, ale uzyskuje się intensywną naturalną cyrkulację roztworów, co prowadzi do zmniejszenia utraty związanego azotu.

Uwolniona z roztworu para soku odprowadzana jest przez króciec w pokrywie aparatu ITN oraz przez syfon-separator 9. Roztwory azotanów powstające w cylindrze 3 w postaci emulsji - mieszaniny z oparami soku wchodzą do separatora przez uszczelnienie wodne 5. Z króćca dolnej części syfonu-separatora roztwory saletry amonowej kierowane są do mieszalnika-neutralizatora w celu dalszej obróbki. Uszczelka wodna w części odparowującej aparatu pozwala na utrzymanie w niej stałego poziomu roztworu i zapobiega wydostawaniu się pary soku bez spłukiwania z porwanych przez nią rozprysków roztworu.

Kondensat pary tworzy się na płytach separatora w wyniku częściowej kondensacji oparów soku. W tym przypadku ciepło skraplania jest usuwane przez krążącą wodę przepływającą przez wężownice ułożone na płytach. W wyniku częściowej kondensacji oparów soku otrzymuje się 15-20% roztwór NH4NO3, który wraz z głównym strumieniem roztworu saletry amonowej kierowany jest do odparowania.

Na rysunku 2 przedstawiono schemat działania jednego z zespołów neutralizacji pracującego przy ciśnieniu zbliżonym do atmosferycznego.

NB1 - zbiornik ciśnieniowy; C1 - separator; I1 - parownik; P1 - grzejnik; SK1 - kolektor kondensatu; ITN1 - aparat ITN; M1 - mieszadło; TsN1 - pompa odśrodkowa

Rysunek 2 - Schemat instalacji neutralizacji pracującej przy ciśnieniu atmosferycznym

Czysty lub z dodatkami kwas azotowy podawany jest do zbiornika ciśnieniowego wyposażonego w stały przelew nadmiaru kwasu do magazynu.

Ze zbiornika ciśnieniowego 1 kwas azotowy kierowany jest bezpośrednio do szyby aparatu ITN 6 lub przez grzałkę (nie pokazaną na rysunku), gdzie jest podgrzewany ciepłem pary soku odprowadzanej przez separator 2.

Amoniak w postaci gazowej wchodzi do wyparki ciekłego amoniaku 3, następnie do podgrzewacza 4, gdzie jest podgrzewany ciepłem pary wtórnej z rozprężarki lub gorącym kondensatem pary grzewczej parowników, a następnie przesyłany jest przez dwa równoległe rurki do szyby aparatu ITN 6.

W parowniku 3 porywany ciekły amoniak odparowuje i zanieczyszczenia zwykle związane z gazowym amoniakiem są oddzielane. W tym przypadku powstaje słaba woda amoniakalna z domieszką oleju smarowego i pyłu katalizatora z wytwórni amoniaku.

Roztwór azotanu amonu uzyskany w neutralizatorze przez uszczelnienie hydrauliczne i pułapkę rozpylającą w sposób ciągły wchodzi do mieszalnika neutralizatora 7, skąd po zneutralizowaniu nadmiaru kwasu jest przesyłany do odparowania.

Uwalniane w aparacie ITN opary soku, przechodząc przez separator 2, kierowane są do wykorzystania jako para grzewcza w wyparkach pierwszego stopnia.

Kondensat pary sokowej z podgrzewacza 4 zbierany jest w kolektorze 5, skąd jest wykorzystywany do różnych potrzeb produkcyjnych.

Przed uruchomieniem neutralizatora przeprowadza się prace przygotowawcze przewidziane w instrukcji pracy. Zwracamy uwagę tylko na niektóre Praca przygotowawcza związanych z prawidłowym przebiegiem procesu unieszkodliwiania i zapewnieniem bezpieczeństwa.

W pierwszej kolejności należy napełnić neutralizator roztworem saletry amonowej lub kondensatem pary wodnej do wysokości kurka do pobierania próbek.

Następnie konieczne jest ustanowienie ciągłego dopływu kwasu azotowego do zbiornika ciśnieniowego i jego przelewu do magazynu magazynowego. Następnie wymagane jest odebranie gazowego amoniaku ze sklepu syntezy amoniaku, dla którego konieczne jest otwarcie na krótki czas zaworów na linii usuwania oparów soku do atmosfery i zaworu wylotu roztworu do mieszalnika neutralizatora końcowego. Zapobiega to tworzeniu ITN w urządzeniu wysokie ciśnienie krwi oraz powstawanie niebezpiecznej mieszaniny amoniaku z powietrzem podczas uruchamiania aparatu.

W tym samym celu neutralizator i połączone z nim połączenia są przedmuchiwane parą przed uruchomieniem.

Po osiągnięciu normalnego trybu pracy para sokowa z aparatu ITN jest kierowana do wykorzystania jako para grzewcza,].

3.1.4 Instalacje neutralizacji próżni

Współprzetwarzanie AMM a gazowy amoniak jest niepraktyczny, ponieważ wiąże się z dużymi stratami azotanu amonu, kwasu i amoniaku z powodu obecności znacznej ilości zanieczyszczeń w gazach zawierających amoniak (azot, metan, wodór itp.) - te zanieczyszczenia, bulgotanie poprzez powstałe wrzące roztwory saletry amonowej, unosiłyby związany azot wraz z oparami soku. Ponadto zanieczyszczona para sokowa nie mogła być wykorzystana jako para grzewcza. Dlatego gazy zawierające amoniak są zwykle traktowane oddzielnie od gazowego amoniaku.

W instalacjach pracujących w próżni wykorzystanie ciepła reakcji odbywa się poza neutralizatorem – w parowniku próżniowym. Tutaj gorące roztwory saletry amonowej pochodzące z neutralizatora wrzą w temperaturze odpowiadającej próżni w aparacie. Do takich instalacji należą: neutralizator typu skruber, wyparka próżniowa oraz urządzenia pomocnicze.

Na rysunku 3 przedstawiono schemat instalacji neutralizacji współpracującej z parownikiem próżniowym.

HP1 - neutralizator typu skruber; H1 - pompa; B1 - parownik próżniowy; B2 - separator próżniowy; HB1 - zbiornik ciśnieniowy kwasu azotowego; B1 - zbiornik (mikser żaluzjowy); P1 - podkładka; DN1 - neutralizator końcowy

Rysunek 3 - Schemat instalacji neutralizacji z wyparką próżniową

Gazy zawierające amoniak w temperaturze 30-90 ° C pod ciśnieniem 1,2-1,3 atm są podawane do dolnej części skrubera-neutralizatora 1. Cyrkulacyjny roztwór azotanu jest dostarczany do górnej części skrubera ze zbiornika żaluzjowego 6, który jest zwykle dostarczany w sposób ciągły ze zbiornika 5 kwas azotowy, czasami podgrzany do temperatury nieprzekraczającej 60 °C. Proces neutralizacji przeprowadza się przy nadmiarze kwasu w zakresie 20-50 g/l. Płuczka 1 jest zwykle utrzymywana w temperaturze 15-20 ° C poniżej temperatury wrzenia roztworów, co pomaga zapobiegać rozkładowi kwasu i tworzeniu się mgły azotanu amonu. Zadana temperatura jest utrzymywana przez spryskiwanie płuczki roztworem z wyparki próżniowej, która pracuje pod próżnią 600 mm Hg. Art., więc rozwiązanie w nim ma więcej niska temperatura niż w szorowcu.

Roztwór saletry uzyskany w płuczce jest zasysany do wyparki próżniowej 5, gdzie przy rozrzedzeniu 560-600 mm Hg. Sztuka. następuje częściowe odparowanie wody (odparowanie) i wzrost stężenia roztworu.

Z wyparki próżniowej roztwór przepływa do zbiornika z uszczelnieniem wodnym 6, skąd ponownie w większości trafia do skrubera 1 w celu irygacji, a reszta jest przesyłana do neutralizatora wtórnego 8. Para soku wytwarzana w parowniku próżniowym 3 jest przesyłane przez separator próżniowy 4 do skraplacza powierzchniowego (nie pokazanego na rysunku) lub do skraplacza mieszającego. W pierwszym przypadku kondensat pary sokowej jest wykorzystywany do produkcji kwasu azotowego, w drugim – do różnych innych celów. Próżnia w parowniku próżniowym powstaje w wyniku skraplania się pary soku. Nieskroplone opary i gazy są odsysane ze skraplaczy przez pompę próżniową i odprowadzane do atmosfery.

Spaliny ze skrubera 1 wchodzą do aparatu 7, gdzie są przemywane kondensatem w celu usunięcia kropel roztworu azotanów, po czym są również usuwane do atmosfery. Roztwory zobojętnia się w mieszalniku zobojętniającym do zawartości 0,1-0,2 g/l wolnego amoniaku i wraz ze strumieniem roztworu azotanów otrzymanego w aparacie ITN przesyła się do odparowania.

Rysunek 4 przedstawia bardziej zaawansowany schemat neutralizacji próżni.

XK1 - skraplacz chłodniczy; CH1 - skruber-neutralizator; C1, C2 - kolekcje; TsN1, TsN2, TsN3 - pompy odśrodkowe; P1 - myjka gazowa; G1 - uszczelnienie wodne; L1 - pułapka; B1 - parownik próżniowy; BD1 - zbiornik neutralizacyjny; B2 - pompa próżniowa; P2 - myjka sokowirówki; K1 - kondensator powierzchniowy

Rysunek 4 - Schemat neutralizacji próżni:

Gazy destylacyjne kierowane są do dolnej części płuczki neutralizatora 2, która jest nawadniana roztworem z kolektora 3 za pomocą pompy obiegowej 4.

Roztwory z płuczki-neutralizatora 2, a także roztwory po pułapce wyparki próżniowej 10 i myjki parowej soku 14 dostają się do kolektora 3 przez uszczelnienie wodne 6.

Przez zbiornik ciśnieniowy (nie pokazany na rysunku) roztwór kwasu azotowego z płuczki gazowej 5, nawadniany kondensatem pary sokowej, przepływa w sposób ciągły do ​​kolektora 7. Stąd roztwory pompa obiegowa 8 trafiają do myjki 5, po czym wracają do zbioru 7.

Gorące gazy za myjką 5 są schładzane w chłodnicy-skraplaczu 1 i uwalniane do atmosfery.

Gorące roztwory saletry amonowej z syfonu 6 zasysane są przez pompę próżniową 13 do wyparki próżniowej 10, gdzie stężenie NH4NO3 wzrasta o kilka procent.

Opary soku uwolnione w parowniku próżniowym 10, po przejściu przez syfon 9, podkładkę 14 i kondensator powierzchniowy 15, są odprowadzane do atmosfery przez pompę próżniową 13.

Roztwór azotanu amonu o określonej kwasowości jest odprowadzany z przewodu tłocznego pompy 4 do zbiornika neutralizacji. Tutaj roztwór jest neutralizowany gazowym amoniakiem, a pompa 12 jest wysyłana do stacji wyparki.

3.1. 5 Wyposażenie podstawowe

Neutralizatory ITN. Stosowanych jest kilka rodzajów neutralizatorów, różniących się głównie wielkością i konstrukcją urządzeń do rozprowadzania amoniaku i kwasu azotowego wewnątrz aparatu. Często stosowane są aparaty o wymiarach: średnica 2400 mm, wysokość 7155 mm, szkło - średnica 1000 mm, wysokość 5000 mm. Działają również aparaty o średnicy 2440 mm i wysokości 6294 mm oraz aparaty, z których usunięto dostarczony wcześniej mieszalnik (rys. 5).

LK1 - właz; P1 - półki; L1 - linia pobierania próbek; L2 - linia wyjściowa rozwiązania; BC1 - szyba wewnętrzna; C1 - naczynie zewnętrzne; Ш1 - złączka do roztworów odwadniających; P1 - dystrybutor amoniaku; P2 - dystrybutor kwasu azotowego

Rysunek 5 - Urządzenie neutralizujące ITN

W niektórych przypadkach do przetwarzania niewielkich ilości gazów zawierających amoniak stosuje się aparaty ITN o średnicy 1700 mm i wysokości 5000 mm.

Gazowy podgrzewacz amoniaku jest aparatem płaszczowo-rurowym wykonanym ze stali węglowej. Średnica obudowy 400--476 mm, wysokość 3500--3280 mm. Rura często składa się ze 121 rur (średnica rury 25x3 mm) o łącznej powierzchni wymiany ciepła 28 m2. Gazowy amoniak wchodzi do rur, a para grzewcza lub gorący kondensat wchodzi do pierścienia.

Jeżeli do ogrzewania wykorzystywana jest para sokowa z urządzeń ITN, to grzałka wykonana jest ze stali nierdzewnej 1X18H9T.

Wyparka ciekłego amoniaku jest aparatem ze stali węglowej, w którego dolnej części znajduje się wężownica parowa, aw części środkowej znajduje się styczny wlot gazowego amoniaku.

W większości przypadków parownik pracuje na świeżej parze pod ciśnieniem (nadmiernym) 9 atm. W dolnej części parownika amoniaku znajduje się króciec do okresowego oczyszczania z nagromadzonych zanieczyszczeń.

Podgrzewacz kwasu azotowego jest aparatem płaszczowo-rurowym o średnicy 400 mm i długości 3890 mm. Średnica rury 25x2 mm, długość 3500 mm; całkowita powierzchnia wymiany ciepła wynosi 32 m2. Ogrzewanie odbywa się za pomocą pary soku o ciśnieniu bezwzględnym 1,2 atm.

Neutralizator typu skruber jest pionowym cylindrycznym aparatem o średnicy 1800-2400 mm i wysokości 4700-5150 mm. Stosowane są również urządzenia o średnicy 2012 mm i wysokości 9000 mm. Wewnątrz aparatu do równomiernego rozprowadzania krążących roztworów na przekroju znajduje się kilka perforowanych płyt lub dysza wykonana z pierścieni ceramicznych. W górnej części aparatu wyposażonego w tace ułożona jest warstwa pierścieni o wymiarach 50x50x3 mm, która stanowi zatyczkę do rozpryskiwania roztworów.

Prędkość gazów w wolnej sekcji płuczki o średnicy 1700 mm i wysokości 5150 mm wynosi około 0,4 m/s. Nawadnianie aparatu typu skruber roztworami odbywa się za pomocą pomp odśrodkowych o wydajności 175-250 m3/h.

Wyparka próżniowa to pionowe cylindryczne urządzenie o średnicy 1000-1200 mm i wysokości 5000-3200 mm. Dysza - pierścienie ceramiczne o wymiarach 50x50x5 mm, ułożone w równych rzędach.

Płuczka gazowa to pionowe cylindryczne urządzenie wykonane ze stali nierdzewnej o średnicy 1000 mm i wysokości 5000 mm. Dysza - pierścienie ceramiczne o wymiarach 50x50x5 mm.

Mieszadło-neutralizator - cylindryczny aparat z mieszadłem obracającym się z prędkością 30 obr./min. Napęd realizowany jest z silnika elektrycznego przez przekładnię (rysunek 6).

Ш1 - złączka do montażu miernika poziomu; B1 - odpowietrznik; E1 - silnik elektryczny; P1 - skrzynia biegów; VM1 - wał mieszadła; L1 - właz

Rysunek 6 - Mieszadło-neutralizator

Średnica często używanych urządzeń to 2800 mm, wysokość 3200 mm. Działają pod ciśnieniem atmosferycznym, służą do neutralizacji roztworów saletry amonowej oraz jako zbiorniki pośrednie dla roztworów kierowanych do odparowania.

Kondensator powierzchniowy jest pionowym płaszczowo-rurowym dwukierunkowym (wodnym) wymiennikiem ciepła przeznaczonym do skraplania pary soku pochodzącej z wyparki próżniowej. Średnica urządzenia 1200 mm, wysokość 4285 mm; powierzchnia wymiany ciepła 309 m2. Działa przy próżni około 550-600 mm Hg. Sztuka.; posiada rury: średnica 25x2 mm, długość 3500 m, łączna ilość 1150 szt.; waga takiego kondensatora wynosi około 7200 kg

W niektórych przypadkach w celu wyeliminowania emisji do atmosfery oparów soku odprowadzanych podczas odsaleń z parowników, syfonów urządzeń ITN i syfonów instaluje się skraplacz powierzchniowy o następujących parametrach: średnica korpusu 800 mm, wysokość 4430 mm, łączna liczba rurek 483 szt., średnica 25x2, powierzchnia całkowita 125 m2.

Pompy próżniowe. Stosowane są różne typy pomp. Pompa typu VVN-12 ma wydajność 66 m3/h, prędkość obrotową wału 980 obr/min. Pompa przeznaczona jest do wytwarzania próżni w instalacji neutralizacji próżni.

Pompy odśrodkowe. Do cyrkulacji roztworu saletry amonowej w oddziale neutralizacji próżniowej często stosuje się pompy marki 7KhN-12 o wydajności 175-250 m3/h. Moc zainstalowana silnika elektrycznego wynosi 55 kW.

4 . Obliczenia materiałowe i energetyczne

Obliczmy bilans materiałowy i cieplny procesu. Obliczenia zobojętnienia kwasu azotowego gazowym amoniakiem wykonuje się dla 1 tony produktu. Wstępne dane biorę z tabeli 2, stosując metodologię korzyści , , .

Akceptujemy, że proces neutralizacji będzie przebiegał pod następującymi warunkami:

Temperatura początkowa, °С

gazowy amoniak ................................................................ ...................................50

kwas azotowy ......................................................... ........................................................... ....20

Tabela 2 - Dane wstępne

obliczenia materiałowe

1 Aby otrzymać 1 tonę saletry w reakcji:

Np+HNO3=NH4NO3 +Q J (9)

teoretycznie potrzebna jest następująca ilość surowca (w kg):

17 - 80 x \u003d 1000 * 17/80 \u003d 212,5

kwas azotowy

63 - 80 x \u003d 1000 * 63/80 \u003d 787,5

Gdzie 17, 63 i 80 to odpowiednio masy cząsteczkowe amoniaku, kwasu azotowego i azotanu amonu.

Praktyczne zużycie Np i HNO3 jest nieco wyższe niż teoretyczne, ponieważ w procesie neutralizacji utrata odczynników z oparami soku w wyniku wycieku komunikacji z powodu niewielkiego rozkładu reagujących składników i saletry itp. jest nieunikniona .

2. Określ ilość saletry amonowej w produkcie handlowym: 0,98*1000=980 kg/h

980/80=12,25 kmol/h,

a także ilość wody:

1000-980=20kg/godz

3. Obliczę zużycie kwasu azotowego (100%), aby uzyskać 12,25 kmol/h saletry. Według stechiometrii zużywa taką samą ilość (kmol / h), jak powstała saletra: 12,25 kmol / h, czyli 12,25 * 63 \u003d 771, 75 kg / h

Ponieważ w warunkach określona jest pełna (100%) konwersja kwasu, będzie to jego dostarczona ilość.

Proces obejmuje rozcieńczony kwas - 60%:

771,75/0,6=1286,25 kg/h,

w tym woda:

1286,25-771,25=514,5 kg/godz

4. Podobnie zużycie amoniaku (100%) w celu uzyskania 12,25 kmol / h, czyli 12,25 * 17 \u003d 208,25 kg / h

W przeliczeniu na 25% wody amoniakalnej będzie to 208,25 / 0,25 = 833 kg / h, w tym woda 833-208,25 = 624,75 kg / h.

5. Znajdź całkowitą ilość wody w neutralizatorze dostarczonym z odczynnikami:

514,5+624,75=1139,25 kg/godz

6. Określmy ilość pary wodnej powstającej podczas odparowywania roztworu saletry (20 kg / h pozostaje w produkcie handlowym): 1139,25 - 20 \u003d 1119,25 kg / h.

7. Sporządźmy tabelę bilansu materiałowego procesu produkcji saletry amonowej.

Tabela 3 - Bilans materiałowy procesu neutralizacji

8. Oblicz wskaźniki technologiczne.

Teoretyczne współczynniki zużycia:

dla kwasu - 63/80=0,78 kg/kg

dla amoniaku - 17/80=0,21 kg/kg

Rzeczywiste wskaźniki kosztów:

dla kwasu - 1286,25/1000=1,28 kg/kg

dla amoniaku - 833/1000=0,83 kg/kg

W procesie neutralizacji zaszła tylko jedna reakcja, konwersja surowca była równa 1 (czyli nastąpiła konwersja całkowita), nie było strat, co oznacza, że ​​wydajność jest faktycznie równa teoretycznej:

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

Obliczanie energii

Nadejście ciepła. W procesie zobojętniania doprowadzone ciepło jest sumą ciepła wprowadzonego przez amoniak i kwas azotowy oraz ciepła wydzielanego podczas zobojętniania.

1. Ciepło wprowadzone przez gazowy amoniak wynosi:

Q1=208,25*2,18*50=22699,25 kJ,

gdzie 208,25 - zużycie amoniaku, kg/h

2,18 - pojemność cieplna amoniaku, kJ / (kg * ° С)

50 - temperatura amoniaku, °С

2. Ciepło wprowadzone przez kwas azotowy:

Q2=771,75*2,76*20=42600,8 kJ,

gdzie 771,25 to zużycie kwasu azotowego, kg/h

2,76 - pojemność cieplna kwasu azotowego, kJ / (kg * ° С)

20 - temperatura kwasu, °С

3. Ciepło neutralizacji oblicza się wstępnie na 1 mol powstałej saletry amonowej zgodnie z równaniem:

HNO3*3,95pO(ciecz) +Np(gaz) =NH4NO3*3,95pO(ciecz)

gdzie HNO3*3,95pO odpowiada kwasowi azotowemu.

Efekt termiczny Q3 tej reakcji można znaleźć na podstawie następujących wielkości:

a) ciepło rozpuszczania kwasu azotowego w wodzie:

HNO3+3,95pO=HNO3*3,95pO (10)

b) ciepło tworzenia stałego NH4NO3 ze 100% kwasu azotowego i 100% amoniaku:

HNO3 (ciecz) + Np (gaz) = NH4NO3 (ciało stałe) (11)

c) ciepło rozpuszczania saletry amonowej w wodzie z uwzględnieniem zużycia ciepła reakcji na odparowanie otrzymanego roztworu od 52,5% (NH4NO3*pO) do 64% (NH4NO3*2,5pO)

NH4NO3 +2,5pO= NH4NO3*2,5pO, (12)

gdzie NH4NO3*4pO odpowiada stężeniu 52,5% NH4NO3

Wartość NH4NO3*4pO oblicza się ze stosunku

80*47,5/52,5*18=4pO,

gdzie 80 to masa molowa NH4NO3

47,5 - stężenie HNO3, %

52,5 - stężenie NH4NO3, %

18 to masa molowa pO

Podobnie obliczana jest wartość NH4NO3 * 2,5pO, odpowiadająca 64% roztworowi NH4NO3

80*36/64*18=2,5pO

Zgodnie z reakcją (10) ciepło rozpuszczania q kwasu azotowego w wodzie wynosi 2594,08 J/mol. Aby wyznaczyć efekt cieplny reakcji (11), należy od ciepła tworzenia azotanu amonu odjąć sumę ciepła tworzenia Np (gaz) i HNO3 (ciecz).

Ciepło tworzenia tych związków z proste substancje przy 18°C ​​i 1 atm ma następujące wartości (w J/mol):

Np(gaz):46191,36

HNO3 (ciecz): 174472,8

NH4NO3(tv):364844,8

Całkowity efekt cieplny procesu chemicznego zależy tylko od ciepła powstawania substancji wchodzących w interakcje i produktów końcowych. Z tego wynika, że ​​efekt cieplny reakcji (11) będzie wynosił:

q2=364844,8-(46191,36+174472,8)=144180,64 J/mol

Ciepło q3 rozpuszczania NH4NO3 zgodnie z reakcją (12) wynosi 15606,32 J/mol.

Rozpuszczanie NH4NO3 w wodzie przebiega wraz z pochłanianiem ciepła. W związku z tym ciepło rozpuszczania jest przyjmowane w bilansie energetycznym ze znakiem minus. Stężenie roztworu NH4NO3 następuje odpowiednio wraz z wydzielaniem ciepła.

Zatem efekt termiczny reakcji Q3

HNO3 + * 3,95 pO (ciecz) + Np (gaz) \u003d NH4NO3 * 2,5 pO (ciecz) + 1,45 pO (para wodna)

będzie:

Q3=q1+q2+q3= -25940,08+144180,64-15606,32=102633,52 J/mol

Podczas produkcji 1 tony saletry amonowej ciepło reakcji zobojętniania będzie wynosić:

102633,52*1000/80=1282919 kJ,

gdzie 80 to masa cząsteczkowa NH4NO3

Z powyższych wyliczeń wynika, że ​​całkowite doprowadzone ciepło wyniesie: z amoniakiem 22699,25, z kwasem azotowym 42600,8, z powodu ciepła neutralizacji 1282919 i łącznie 1348219,05 kJ.

Zużycie ciepła. Podczas neutralizacji kwasu azotowego amoniakiem ciepło jest usuwane z aparatu przez powstały roztwór azotanu amonu, jest zużywane na odparowanie wody z tego roztworu i jest tracone do środowiska.

Ilość ciepła odprowadzanego przez roztwór azotanu amonu wynosi:

Q=(980+10)*2,55 łyżki stołowej,

gdzie 980 to ilość roztworu azotanu amonu, kg

10 - utrata Np i HNO3, kg

ttemperatura wrzenia roztworu azotanu amonu, °С

Temperaturę wrzenia roztworu azotanu amonu określa się przy ciśnieniu bezwzględnym w neutralizatorze 1,15 - 1,2 atm; ciśnienie to odpowiada temperaturze nasyconej pary wodnej 103°C. pod ciśnieniem atmosferycznym temperatura wrzenia roztworu NH4NO3 wynosi 115,2 °C. obniżenie temperatury to:

T=115,2 - 100=15,2°C

Obliczamy temperaturę wrzenia 64% roztworu NH4NO3

twrzenia = tset para + t * z \u003d 103 + 15,2 * 1,03 \u003d 118,7 ° С,

Podobne dokumenty

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


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


Przeznaczenie, urządzenie i schemat funkcjonalny amoniaku zakład chłodniczy. Budowa na schemacie termodynamicznym obiegu dla zadanego i optymalne tryby. Wyznaczanie wydajności chłodniczej, poboru mocy i zużycia energii elektrycznej.

test, dodano 25.12.2013


Istota procesu suszenia i opis jego schematu technologicznego. Bębnowe suszarki atmosferyczne, ich budowa i podstawowe obliczenia. Parametry spalin doprowadzanych do suszarni, automatyczna regulacja wilgotności. Transport środka suszącego.

praca semestralna, dodano 24.06.2012


Przegląd nowoczesnych metod produkcji kwasu azotowego. Opis schematu technologicznego instalacji, projekt aparatury głównej i urządzeń pomocniczych. Charakterystyka surowców i wyrobów gotowych, produktów ubocznych i odpadów produkcyjnych.

praca dyplomowa, dodano 11.01.2013


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

praca semestralna, dodano 14.03.2015


Proces technologiczny, normy reżimu technologicznego. Właściwości fizyczne i chemiczne fosforanu dwuamonowego. Układ technologiczny. Odbiór, dystrybucja kwasu fosforowego. Pierwszy i drugi etap neutralizacji kwasu fosforowego. Granulacja i suszenie produktu.

praca semestralna, dodano 18.12.2008


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