تکنولوژی نیترات آمونیوم تکنولوژی تولید نیترات آمونیوم

تولید نیترات آمونیوم شامل خنثی کردن اسید نیتریک با گاز آمونیاک و کریستال کردن محصول است. آمونیاک نباید بیش از 1% رطوبت داشته باشد و وجود روغن مجاز نیست. اسید نیتریک در غلظت بیش از 45٪ HNO 3 گرفته می شود. محتوای اکسیدهای نیتروژن در آن نباید از 0.1٪ تجاوز کند. برای به دست آوردن نیترات آمونیوم، از زباله های تولید آمونیاک نیز می توان استفاده کرد - به عنوان مثال، آب آمونیاک و مخزن و گازهای تصفیه که از تاسیسات ذخیره آمونیاک مایع خارج شده و با تصفیه سیستم های سنتز آمونیاک به دست می آیند. ترکیب گازهای مخزن: 45-70٪ NH 3، 55-30٪ H 2 + N 2 (با آثار متان و آرگون). ترکیب گازهای پاکسازی: 7.5-9٪ NH 3، 92.5-91٪ H 2 + N 2 (با آثار متان و آرگون). علاوه بر این، گازهای تقطیر حاصل از تولید اوره نیز برای تولید نیترات آمونیوم استفاده می شود؛ ترکیب تقریبی آنها: 55-57٪ NH 3، 18-24٪ CO 2، 15-20٪ H 2 O.

اثر حرارتی واکنش NH 3 (g) + HNO 3 (l) NH 4 NO 3 35.46 kcal/(g mol) است. در تولید نیترات آمونیوم معمولاً از اسید 45 تا 58 درصد استفاده می شود. در این حالت، اثر حرارتی واکنش خنثی سازی به ترتیب با مقدار گرمای رقیق شدن اسید نیتریک با آب و مقدار انحلال نیترات آمونیوم کاهش می یابد.

با استفاده منطقی از گرمای خنثی سازی، محلول های غلیظ و حتی نیترات آمونیوم ذوب شده را می توان با تبخیر آب به دست آورد.

مطابق با این، طرح هایی برای تولید محلول نیترات آمونیوم با تبخیر بعدی آن (به اصطلاح فرآیند چند مرحله ای) و برای تولید مذاب (فرایند تک مرحله ای یا غیر تبخیر) وجود دارد. برای انتخاب یک طرح خنثی سازی منطقی، لازم است چهار طرح اساساً متفاوت برای تولید نیترات آمونیوم با استفاده از گرمای خنثی سازی مقایسه شود:

1) تاسیساتی که در فشار اتمسفر کار می کنند (فشار اضافی بخار آب میوه 0.15-0.2 در)؛

2) تاسیسات با اواپراتور خلاء؛

3) تاسیساتی که تحت فشار کار می کنند، با یک بار استفاده از گرمای بخار آب.

4) تأسیساتی که تحت فشار کار می کنند، با استفاده مضاعف از گرمای بخار آبمیوه (تولید مذاب غلیظ).

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

الزامات فنی برای محصولات نهایی

بر اساس GOST 2-85 فعلی در روسیه، نیترات آمونیوم دانه بندی شده در دو درجه تولید می شود: A - بالاترین رده و B - بالاترین رده (بالاترین درجه) و دسته اول کیفیت (درجه اول). شاخص های کیفی نیترات آمونیوم تولید شده به صورت صنعتی در جدول 1 ارائه شده است.

میز 1

نیترات آمونیوم GOST 2-85
ظاهر	محصول دانه ای بدون ناخالصی های مکانیکی خارجی
کسر جرمی کل نیتریت و نیتروژن آمونیوم بر حسب:
برای NH4NO3 در ماده خشک، % نه کمتر		استاندارد نیست
برای نیتروژن در ماده خشک، درصد، نه کمتر
کسر جرمی آب، ٪، نه بیشتر
pH محلول آبی 10٪، نه کمتر
کسر جرمی از مواد نامحلول در محلول 10٪ اسید نیتریک، ٪، نه بیشتر		استاندارد نیست
درجه بندی:
کسر جرمی گرانول
از 1 تا 3 میلی متر، ٪، نه کمتر		استاندارد نیست
از 1 تا 4 میلی متر، ٪، نه کمتر
از 2 تا 4 میلی متر، ٪، نه کمتر
کمتر از 1 میلی متر،٪
بیش از 6 میلی متر، ٪
قدرت آماری گرانول n / گرانول (کیلوگرم / گرانول)، نه کمتر
شکنندگی، درصد، نه کمتر
افزودنی تهویه	نیترات منیزیم

شرکت های تولید کننده نیترات آمونیوم باید به مصرف کننده تضمین کنند که شاخص های کیفیت محصول ارائه شده توسط GOST 2-85 به مدت 6 ماه حفظ می شود مشروط بر اینکه مصرف کننده با شرایط ذخیره سازی تعیین شده توسط استاندارد مطابقت داشته باشد.

کاربرد نیترات آمونیوم

نیترات آمونیوم یکی از انواع کودهای معدنی است که بدون آن کشاورزی مدرن تقریبا غیر قابل تصور است. متعلق به خانواده کودهای نیتروژن، تطبیق پذیری کاربرد، امکان حجم صنعتی تولید و عرضه، فناوری تولید ثابت شده - اینها مزایایی است که موقعیت تزلزل نیترات آمونیوم را در بازار کود حفظ می کند.

نیتروژن برای گیاهان کاملا ضروری است. کلروفیل که انرژی خورشیدی را مهار می کند و مواد ساختمانی برای سلول های زنده تولید می کند، حاوی نیتروژن است. از نظر خارجی، نیترات آمونیوم گرانول سفید رنگ است. این ماده دانه ای بسیار محلول در آب است و حاوی 34.4 درصد نیتروژن است. به عنوان پانسمان بالا برای انواع محصولات کشاورزی، در انواع خاک ها و برای آماده سازی خاک برای کاشت استفاده می شود. در صنعت از نیترات آمونیوم به عنوان ماده اولیه برای تولید مواد منفجره و استفاده بیشتر در صنایع شیمیایی، معدنی و ساختمانی استفاده می شود.

مشکلی در ارتباط با رطوبت سنجی بالای نیترات آمونیوم وجود دارد. گرانول ها سختی خود را از دست می دهند و با افزایش رطوبت هوا پخش می شوند. با این حال، پیشرفت های فن آوری مدرن این امکان را فراهم می کند که این تفاوت ظریف را در نظر گرفته و در مرحله تولید ریشه کن شود.

یکی از مزایای نیترات آمونیوم به طور سنتی این است که خاک به دلیل حلالیت سریع کود، بخش آمونیاک را به طور کامل جذب می کند. در عین حال نیترات آمونیوم در مقایسه با نیترات اثر طولانی تری دارد. کاربرد جزئی نیترات آمونیوم می تواند از دست دادن نیتروژن نیترات ناشی از شستشو را کاهش دهد. این با موفقیت در تولید مخلوط کود به عنوان بهینه ترین جزء نیتروژن استفاده می شود. در حال حاضر، بازار مواد شیمیایی با افزایش مستمر تقاضا برای نیترات آمونیوم هم به عنوان کود و هم به عنوان یک ماده خام شیمیایی صنعتی مواجه است. این نیز به دلیل حمایت دولت از صنعت کشاورزی و به طور کلی توسعه صنعت داخلی است.

روش پایه

در تولید صنعتی از آمونیاک بی آب و اسید نیتریک غلیظ استفاده می شود:

واکنش به سرعت با آزاد شدن مقدار زیادی گرما ادامه می یابد. انجام چنین فرآیندی در شرایط صنعتی بسیار خطرناک است (اگرچه نیترات آمونیوم را می توان به راحتی در شرایط رقیق شدن زیاد با آب به دست آورد). پس از تشکیل محلول، معمولاً با غلظت 83 درصد، آب اضافی تبخیر می شود و به مذاب تبدیل می شود که در آن محتوای نیترات آمونیوم 95-99.5 درصد بسته به عیار محصول نهایی است. برای استفاده به عنوان کود، مذاب در سمپاش ها دانه بندی می شود، خشک می شود، سرد می شود و برای جلوگیری از کیک شدن با ترکیباتی پوشانده می شود. رنگ دانه ها از سفید تا بی رنگ متفاوت است. نیترات آمونیوم برای استفاده در شیمی معمولاً کم آب است، زیرا بسیار مرطوب است و درصد آب موجود در آن (a(H2O)) تقریباً غیرممکن است.

روش هابر

در فشار، دمای بالا و کاتالیزور

طبق روش هابر، آمونیاک از نیتروژن و هیدروژن سنتز می شود که بخشی از آن به اسید نیتریک اکسید می شود و با آمونیاک واکنش می دهد و در نتیجه نیترات آمونیوم تشکیل می شود:

روش نیتروفسفات

این روش همچنین به عنوان روش Odd شناخته می شود که نام آن از شهر نروژی که در آن فرآیند توسعه یافته است، گرفته شده است. این به طور مستقیم برای تولید کودهای نیتروژن و نیتروژن فسفر از مواد خام طبیعی به طور گسترده ای در دسترس استفاده می شود. در این مورد، فرآیندهای زیر رخ می دهد:

• 1. فسفات کلسیم طبیعی (آپاتیت) در اسید نیتریک حل می شود:
• 2. مخلوط حاصل تا دمای 0 درجه سانتیگراد سرد می شود، در حالی که نیترات کلسیم به شکل تتراهیدرات - Ca(NO3)2·4H2O متبلور می شود و از اسید فسفریک جدا می شود.

نیترات کلسیم به دست آمده و اسید فسفریک حذف نشده با آمونیاک تصفیه می شوند و در نتیجه نیترات آمونیوم به دست می آید:

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

فرآیند تکنولوژیکی برای تولید نیترات آمونیوم شامل مراحل اصلی زیر است: خنثی سازی اسید نیتریک با گاز آمونیاک، تبخیر نیترات آمونیوم، تبلور و دانه بندی مذاب، خنک سازی، طبقه بندی و گردگیری محصول نهایی (شکل 4.1. ).

شکل 4.1 نمودار شماتیک تولید نیترات آمونیوم

در حال حاضر در ارتباط با توسعه تولید اسید نیتریک 18 تا 60 درصد، عمده نیترات آمونیوم در واحدهای AS-67، AS-72، AS-72M با ظرفیت 1360 و 1171 تن در روز با تبخیر تولید می شود. در یک مرحله (شکل 4.2. ) و همچنین در تاسیسات روش غیر تبخیر (شکل 4.4.).

شکل 4.2 نمودار تکنولوژیکی تولید AS-72M: 1 - بخاری آمونیاکی. 2 - بخاری اسید; 3 - دستگاه ITN; 4 - پیش خنثی کننده; 1 - اواپراتور؛ 6 - آب بند خنثی کننده; 7 - مجموعه مذاب; 8 - مخزن فشار; 9 - گرانول ارتعاشی; 10 - برج دانه بندی؛ 11 - نوار نقاله; 12 - کولر گلوله "KS"؛ 13 - بخاری هوا; 14 - اسکرابر شستشو

آمونیاک گازی از بخاری 1 که توسط میعانات بخار آب گرم شده تا دمای 120 - 160 درجه سانتیگراد گرم می شود و اسید نیتریک از بخاری 2 که با بخار آب گرم می شود در دمای 80 - 90 درجه سانتیگراد وارد دستگاه پمپ حرارتی می شود (با استفاده از حرارت خنثی سازی) 3. برای کاهش تلفات آمونیاک با هم واکنش با بخار بیش از حد اسید انجام می شود. محلول نیترات آمونیوم از دستگاه ITN در پس از خنثی کننده 4 با آمونیاک خنثی می شود، که افزودنی تهویه کننده نیترات منیزیم به طور همزمان به آن اضافه می شود و برای تبخیر به اواپراتور 1 فرستاده می شود. از آن، مذاب نیترات آمونیوم از طریق آب تشکیل می شود. مهر و موم پس از خنثی سازی 6 و جمع کننده مذاب 7 به مخزن فشار 8 فرستاده می شود و از استفاده از گرانولاتورهای لرزشی 9 وارد برج دانه بندی 10 می شود. هوای اتمسفر به قسمت پایینی برج مکیده می شود و هوا از برج تامین می شود. دستگاه خنک کننده گرانول "KS" 12. گرانول های نیترات آمونیوم حاصل از قسمت پایینی برج وارد نوار نقاله 11 و دستگاه بستر سیال 12 برای خنک کردن گرانول ها می شود که هوای خشک از طریق بخاری 13 به آن وارد می شود. از دستگاه 12 محصول نهایی به بسته بندی ارسال می شود. هوا از بالای برج 10 وارد اسکرابرهای 14 می شود که با محلول نیترات آمونیوم 20 درصد آبیاری می شود، جایی که گرد و غبار نیترات آمونیوم شسته شده و در جو آزاد می شود. در همین اسکرابرها، گازهای خروجی از اواپراتور و خنثی کننده از آمونیاک و اسید نیتریک واکنش نداده پاک می شوند. دستگاه ITN، برج دانه بندی و اواپراتور ترکیبی دستگاه های اصلی در طرح فناوری AS-72M هستند.

دستگاه ITN (شکل 4.3.) دارای ارتفاع کلی 10 متر است و از دو بخش تشکیل شده است: واکنش پایین و جداسازی بالایی. در قسمت واکنش یک شیشه سوراخ دار وجود دارد که اسید نیتریک و آمونیاک در آن تامین می شود. علاوه بر این، به دلیل انتقال حرارت خوب جرم واکنش به دیواره های شیشه، واکنش خنثی سازی در دمای کمتر از نقطه جوش اسید انجام می شود. محلول نیترات آمونیوم به دست آمده می جوشد و آب از آن تبخیر می شود. به دلیل نیروی بالابرنده بخار، امولسیون بخار- مایع از بالای لیوان خارج می شود و از شکاف حلقوی بین بدنه و شیشه عبور می کند و به تبخیر ادامه می دهد. سپس وارد قسمت جداسازی بالایی می شود، جایی که محلول با عبور از یک سری صفحات، با محلول نیترات آمونیوم و میعانات بخار آب از آمونیاک شسته می شود. زمان اقامت معرف ها در منطقه واکنش از یک ثانیه تجاوز نمی کند، به همین دلیل تجزیه حرارتی اسید و نیترات آمونیوم رخ نمی دهد. با استفاده از گرمای خنثی سازی در دستگاه، بیشتر آب تبخیر شده و محلول 90 درصد نیترات آمونیوم تشکیل می شود.

اواپراتور ترکیبی با ارتفاع 16 متر از دو قسمت تشکیل شده است. در قسمت پایینی پوسته و لوله با قطر 3 متر، تبخیر محلول رخ می دهد و از لوله هایی عبور می کند که ابتدا با بخار فوق گرم گرم شده تا 180 درجه سانتیگراد توسط هوا گرم می شود. قسمت بالایی دستگاه برای تمیز کردن مخلوط بخار و هوا که از دستگاه خارج می شود و تا حدی محلول نیترات آمونیوم وارد شده به دستگاه را تبخیر می کند. مذاب نیترات آمونیوم با غلظت 99.7 درصد با دمای حدود 180 درجه سانتی گراد از اواپراتور خارج می شود.

برج دانه بندی دارای سطح مقطع مستطیل شکل 8*11 متر مربع و ارتفاع حدود 61 متر می باشد و هوای بیرونی و هوای کولر گرانول از طریق دهانه ای در قسمت پایین وارد برج می شود. مذاب نیترات آمونیومی که وارد قسمت بالایی برج می شود با استفاده از سه گرانول ارتعاشی که در آنها جریان مذاب به قطرات تبدیل می شود، پراکنده می شود. هنگامی که قطرات از ارتفاع حدود 10 متری می ریزند، سفت شده و به دانه تبدیل می شوند. تبلور مذاب با رطوبت 0.2٪ در دمای 167 درجه سانتیگراد شروع می شود و در 140 درجه سانتیگراد به پایان می رسد. حجم هوای عرضه شده به برج 300 تا 100 متر مکعب در ساعت بسته به زمان سال است. در واحدهای AS-72M از یک افزودنی منیزیم در برابر کیک شدن محصول (نیترات منیزیم) استفاده می شود. بنابراین، عملیات پردازش گرانول های سورفکتانت ارائه شده در طرح های AC - 67 و AC - 72 مورد نیاز نیست. تفاوت های اساسی در طرح تکنولوژیکی برای تولید نیترات آمونیوم با استفاده از روش غیر تبخیر (شکل 4.) عبارتند از: استفاده از اسید نیتریک غلیظ تر. انجام فرآیند خنثی سازی در فشار بالا (0.4 مگاپاسکال). تماس سریع اجزای گرم شده در این شرایط، در مرحله خنثی سازی، امولسیون بخار-مایع تشکیل می شود که پس از جداسازی آن مذابی با غلظت 1/98 درصد به دست می آید که امکان حذف مرحله جداگانه ای از تبخیر محلول را فراهم می کند.

شکل 4.4 نمودار تکنولوژیکی روش غیر تبخیر: 1 - بخاری اسید نیتریک. 2 - بخاری آمونیاکی; 3 - راکتور (خنثی کننده)؛ 4 - جدا کننده امولسیون; 1 - کریستالایزر درام؛ 6 - چاقو؛ 7 - خشک کردن درام

گرم شده در هیترهای 1 و 2، گرم شده توسط بخار خارج شده از جداکننده، امولسیون 4، اسید نیتریک و آمونیاک وارد خنثی کننده 3 می شود، جایی که در نتیجه واکنش، امولسیون از محلول آبی نیترات آمونیوم و بخار آب تشکیل می شود. امولسیون در جداکننده 4 جدا می شود و مذاب نیترات آمونیوم به یک درام کریستالایزر 1 وارد می شود که در آن نیترات آمونیوم روی سطح یک درام فلزی متبلور می شود که از داخل با آب سرد شده است.

لایه ای از نیترات آمونیوم جامد به ضخامت حدود 1 میلی متر که روی سطح درام تشکیل شده است با چاقو 6 بریده می شود و به صورت پولک برای خشک کردن در خشک کن درام 7 عرضه می شود. محصول مشابه به شکل پولک است. برای اهداف فنی استفاده می شود.

محصول خنک شده به انبار فرستاده می شود و سپس برای ارسال به صورت عمده یا بسته بندی در کیسه ها ارسال می شود. درمان با یک پراکنده در یک دستگاه توخالی با یک نازل واقع در مرکز انجام می شود که جریان عمودی حلقوی گرانول ها را پاشش می کند، یا در یک درام چرخان. کیفیت پردازش محصول گرانول در تمام دستگاه های مورد استفاده الزامات GOST 2-85 را برآورده می کند.

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

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

نیترات در کیسه هایی با روکش پلی اتیلن به وزن 50 کیلوگرم و همچنین ظروف تخصصی - کیسه های بزرگ با وزن 500-800 کیلوگرم بسته بندی می شود. حمل و نقل هم در ظروف آماده و هم به صورت فله انجام می شود. سفر با انواع وسایل حمل و نقل امکان پذیر است، اما حمل و نقل هوایی به دلیل افزایش خطر آتش سوزی منتفی است.

نیترات آمونیوم یکی از رایج ترین کودها است.

نیترات آمونیوم (که با نام نیترات آمونیوم شناخته می شود) در کارخانه ها از اسید نیتریک و آمونیاک در اثر فعل و انفعالات شیمیایی این ترکیبات تولید می شود.

فرآیند تولید شامل مراحل زیر است:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

اگر خطایی پیدا کردید، لطفاً قسمتی از متن را برجسته کرده و کلیک کنید Ctrl+Enter.

معرفی

مهمترین نوع کودهای معدنی کودهای نیتروژنی هستند: نیترات آمونیوم، اوره، سولفات آمونیوم، محلول های آبی آمونیاک و غیره. نیتروژن نقش بسیار مهمی در زندگی گیاهان دارد: بخشی از کلروفیل است که پذیرنده خورشید است. انرژی و پروتئین لازم برای ساخت یک سلول زنده. گیاهان فقط می توانند نیتروژن ثابت - به شکل نیترات ها، نمک های آمونیوم یا آمیدها - مصرف کنند. مقادیر نسبتا کمی نیتروژن ثابت از نیتروژن اتمسفر به دلیل فعالیت میکروارگانیسم های خاک تشکیل می شود. با این حال، کشاورزی فشرده مدرن دیگر نمی تواند بدون استفاده اضافی از کودهای نیتروژن در خاک، که در نتیجه تثبیت صنعتی نیتروژن اتمسفر به دست می آید، وجود داشته باشد.

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

تولید نیترات آمونیوم

نیترات آمونیوم، یا نیترات آمونیوم، NH4NO3 - یک ماده کریستالی سفید حاوی 35٪ نیتروژن در اشکال آمونیوم و نیترات است. , هر دو شکل نیتروژن به راحتی توسط گیاهان جذب می شوند. نیترات آمونیوم دانه بندی شده در مقیاس وسیع قبل از کاشت و برای انواع کود دهی استفاده می شود. در مقیاس کوچکتر برای تولید مواد منفجره استفاده می شود.

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

نیترات آمونیوم در سه نوع تولید می شود:

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

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

مواد اولیه

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

اسید نیتریک . اسید نیتریک خالص HNO

- مایع بی رنگ با چگالی 1.51 g/cmدر دمای 42- درجه سانتیگراد به یک جرم بلوری شفاف تبدیل می شود. در هوا، مانند اسید هیدروکلریک غلیظ «دود می‌کند»، زیرا بخارات آن با رطوبت موجود در هوا، قطرات کوچکی از مه را تشکیل می‌دهند. اسید نیتریک دوام ندارد حتی تحت تأثیر نور به تدریج تجزیه می شود:

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

اسید نیتریک یکی از قوی ترین اسیدها است. در محلول های رقیق کاملاً به یون تجزیه می شود

i- اسید نیتریک یکی از مهمترین ترکیبات نیتروژنی است: به مقدار زیاد در تولید کودهای نیتروژنی، مواد منفجره و رنگهای آلی استفاده می شود، در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل می کند و در تولید اسید سولفوریک استفاده می شود. . نیتروژن دارروش، مورد استفاده برای تولید لاک های سلولزی، فیلم .

تولید صنعتی اسید نیتریک . روش های صنعتی مدرن برای تولید اسید نیتریک مبتنی بر اکسیداسیون کاتالیزوری آمونیاک با اکسیژن اتمسفر است. هنگام توصیف خواص آمونیاک، مشخص شد که در اکسیژن می سوزد و محصولات واکنش آب و نیتروژن آزاد هستند. اما در حضور کاتالیزورها، اکسیداسیون آمونیاک با اکسیژن می تواند به طور متفاوتی انجام شود. اگر مخلوطی از آمونیاک و هوا از روی یک کاتالیزور عبور داده شود، در دمای 750 درجه سانتیگراد و ترکیب معینی از مخلوط، تبدیل تقریباً کامل رخ می دهد.

شکل گرفت

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

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

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

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

سنتز آمونیاک

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

نمودار کاربردهای اصلی آمونیاک را نشان می دهد. ترکیب آمونیاک توسط C. Berthollet در سال 1784 ایجاد شد. آمونیاک NH3 یک باز است، یک عامل احیا کننده نسبتاً قوی و یک عامل کمپلکس کننده موثر با توجه به کاتیون های با اوربیتال های پیوند خالی است.

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

N2+ЗН2 =2NNz; ∆H<0

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

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

ویژگی های محصول هدف

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

خواص فیزیکی و شیمیایی پایه نیترات آمونیوم :

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

جدول. تغییرات کریستالی نیترات آمونیوم

سیستم NH4NO3-H2O (شکل 11-2) به سیستم هایی با یوتکتیک ساده اشاره دارد. نقطه یوتکتیک مربوط به غلظت 42.4٪ MH4MO3 و دمای -16.9 درجه سانتیگراد است. شاخه سمت چپ نمودار - خط مایع مایع - مربوط به شرایط آزادسازی یخ در سیستم HH4MO3--H20 است. شاخه سمت راست منحنی مایع منحنی حلالیت MH4MO3 در آب است. این منحنی دارای سه نقطه شکست مربوط به دماهای انتقال اصلاح NH4NO3 1 = 11 (125.8 درجه سانتیگراد)، II = III (84.2 درجه سانتیگراد) و 111 = IV (32.2 درجه سانتیگراد) دمای ذوب (بلور شدن) نیترات آمونیوم بی آب است. 169.6 درجه سانتی گراد. با افزایش رطوبت نمک کاهش می یابد.

وابستگی دمای تبلور NH4NO3 (Tcrystal، "C) به میزان رطوبت (ایکس،٪ تا 1.5٪ با معادله توصیف می شود:

tcrist == 169.6-13، 2 برابر (11.6)

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

tcrist = 169.6- 13.2X+2، OU. (11.7).

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

C(NH4NO3) ٪ جرم 59,69 47.05 38,84 30,76 22,85 15,09 2,17

Qsolute kJ/kg. -202.8 -225.82 -240.45 -256.13 -271.29 -287.49 -320.95

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

آژانس فدرال آموزش

محاسبه و یادداشت توضیحی

برای کار دوره ای در مورد فناوری شیمیایی عمومی با موضوع:

«تولید نیترات آمونیوم. محاسبه خنثی کننده با بهره وری G=10 تن در ساعت NH 4 NO 3

تکمیل شد:
دانشجو gr. ХН-091
آرتمنکو A.A.
بررسی شد:
اوشاکوف A.G.

کمروو 2012

مقدمه 4
1. امکان سنجی روش انتخابی 7
2. نمودار جریان برای تولید نیترات آمونیوم 12
3. محاسبه تعادل مواد و حرارت خنثی سازی
اسید نیتریک با آمونیاک 17
3.1. تعادل مواد 17
3.2 تعادل حرارتی 20
4. انتخاب اندازه دستگاه تماس 21
نتیجه 22
مراجع 23

معرفی

کودهای معدنی هم در کشاورزی و هم در زمینه های مختلف صنعتی کاربرد فراوانی دارند. برخلاف بازار جهانی، مصرف صنعتی کودهای نیتروژنی است که در بازار داخلی بیشترین مصرف را دارد.
مهمترین نوع کودهای معدنی کودهای نیتروژنی هستند: نیترات آمونیوم، اوره، سولفات آمونیوم، محلول های آبی آمونیاک.
نیترات آمونیوم یا نیترات آمونیوم، NH 4 NO 3 یک ماده کریستالی سفید رنگ است که حاوی 35 درصد نیتروژن به اشکال آمونیوم و نیترات است که هر دو شکل به راحتی توسط گیاهان جذب می شوند.
مصرف کنندگان اصلی نیترات آمونیوم صنایع زیر هستند:
- کشاورزی؛
- تولید کودهای معدنی پیچیده؛
- مجتمع معدن (تولید خود مواد منفجره)؛
- صنعت زغال سنگ (تولید خود مواد منفجره)؛
- تولید مواد منفجره؛
- صنعت ساخت و ساز؛
نیترات آمونیوم دارای پتانسیل یا اسیدیته فیزیولوژیکی است. این اسیدیته از یک طرف در نتیجه مصرف سریعتر یونها (NH 4 +) توسط گیاهان و بر این اساس، تجمع باقیمانده اسید (یونهای NO 3) در خاک و از طرف دیگر در خاک ایجاد می شود. در نتیجه اکسیداسیون آمونیاک به اسید نیتریک توسط نیتریفیکاسیون میکروارگانیسم های خاک. با استفاده طولانی مدت از نیترات آمونیوم، اسیدیته بالقوه این کود می تواند منجر به تغییراتی در ترکیب شیمیایی خاک شود که در برخی موارد باعث کاهش عملکرد می شود.

محصولات کشاورزی.
نیترات آمونیوم دانه بندی شده در مقیاس وسیع قبل از کاشت و برای انواع کود دهی استفاده می شود. در مقیاس کوچکتر برای تولید مواد منفجره استفاده می شود. نیترات آمونیوم بسیار محلول در آب است و رطوبت سنجی بالایی دارد (قابلیت جذب رطوبت از هوا). این به این دلیل است که گرانول های کود پخش می شوند، شکل کریستالی خود را از دست می دهند، کیک شدن کود رخ می دهد - مواد فله به
توده جامد یکپارچه نیترات آمونیوم مزایای زیادی نسبت به سایر کودهای نیتروژن دار دارد، زیرا حاوی 34 درصد نیتروژن است و در این نسبت پس از اوره در رتبه دوم قرار دارد.
علاوه بر این، نیترات آمونیوم حاوی هر دو شکل نیتروژن آمونیوم و نیترات است که توسط گیاهان در دوره های مختلف رشد استفاده می شود که عملکرد تقریباً تمام محصولات کشاورزی را به طور مثبت افزایش می دهد.
صنایعی که از نیترات آمونیوم به عنوان ماده اولیه برای تولید مواد منفجره استفاده می کنند، دومین بخش مصرفی آن در بازار داخلی پس از کشاورزی است. آمونیاک -
مواد منفجره نمکدان گروه بزرگی از مواد منفجره هستند.
آنها معمولاً به عنوان مواد منفجره با قدرت کم (در معادل TNT، 25٪ ضعیف تر از TNT) طبقه بندی می شوند. با این حال، این کاملا درست نیست. از نظر بریزانس، مواد منفجره نیترات آمونیوم معمولاً کم هستند

آنها نسبت به TNT پایین تر هستند ، اما از نظر انفجاری بالا از TNT فراتر می روند ، برخی از آنها کاملاً قابل توجه است. مواد منفجره نیترات آمونیوم به میزان بیشتری در اقتصاد ملی و به میزان کمتری در امور نظامی استفاده می شود. دلیل این استفاده هزینه قابل توجه کمتر مواد منفجره نیترات آمونیوم و قابلیت اطمینان قابل توجهی پایین تر آنها در استفاده است. اول از همه، این به دلیل رطوبت بالای مواد منفجره آمونیاک است، بنابراین، هنگامی که بیش از 3٪ مرطوب می شود، چنین مواد منفجره کاملاً توانایی خود را برای انفجار از دست می دهند. آنها مستعد کیک شدن هستند، یعنی. در حین ذخیره سازی، جریان پذیری خود را از دست می دهند، به همین دلیل است که به طور کامل

یا تا حدی توانایی انفجاری خود را از دست می دهند.
مهمترین دلایل کیک کردن عبارتند از:
1. افزایش رطوبت در محصول نهایی.
2. ناهمگنی و مقاومت مکانیکی کم ذرات نمکدان.
3. تغییر در تغییرات کریستالی نیترات آمونیوم.
نیترات آمونیوم یک عامل اکسید کننده قوی است. با محلول های برخی از مواد حتی تا حد انفجار (نیتریت سدیم) به شدت واکنش نشان می دهد.به ضربه، اصطکاک، ضربه حساس نیست و در صورت برخورد جرقه هایی با شدت های متفاوت پایدار می ماند. فقط تحت تأثیر یک چاشنی قوی یا در هنگام تجزیه حرارتی می تواند منفجر شود. نمکدان یک محصول قابل اشتعال نیست. احتراق فقط توسط اکسید نیتریک پشتیبانی می شود. بنابراین یکی از شرایط تولید نیترات آمونیوم خلوص محلول های اولیه آن و محصول نهایی است.

2. نمودار جریان برای تولید نیترات آمونیوم

فرآیند تولید نیترات آمونیوم شامل مراحل اصلی زیر است:
1. خنثی سازی اسید نیتریک با گاز آمونیاک.
2. تبخیر محلول های نیترات آمونیوم به حالت مذاب.
3. تبلور نمک از مذاب.
4. خشک کردن یا خنک کردن نمک.
5. بسته بندی
برای به دست آوردن نیترات آمونیوم تقریباً غیر کیک، تعدادی از روش های تکنولوژیکی استفاده می شود. فرآیند تولید نیترات آمونیوم بر اساس واکنش ناهمگن بین آمونیاک گازی و محلول اسید نیتریک است:
NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3 (2)
?H = -144.9 کیلوژول
اثر حرارتی واکنش در طول برهمکنش 100% مواد اولیه 46/35 کیلوکالری در مول است.

واکنش شیمیایی با سرعت بالا رخ می دهد. در یک راکتور صنعتی با انحلال گاز در مایع محدود می شود. برای کاهش مهار انتشار، هم زدن معرف ها از اهمیت بالایی برخوردار است. شرایط فشرده برای انجام فرآیند را می توان تا حد زیادی در هنگام توسعه طراحی دستگاه تضمین کرد. واکنش (1) در یک دستگاه ITN که به طور مداوم کار می کند (استفاده از گرمای خنثی سازی) انجام می شود (شکل 2.1).

شکل 2.1. دستگاه ITN

راکتور یک دستگاه استوانه ای عمودی است که از مناطق واکنش و جداسازی تشکیل شده است. در ناحیه واکنش یک شیشه 1 وجود دارد که در قسمت پایین آن سوراخ هایی برای گردش محلول وجود دارد. تا حدودی بالای سوراخ های داخل شیشه یک حباب 2 برای تامین گاز آمونیاک و بالای آن حباب 3 برای تامین اسید نیتریک وجود دارد. مخلوط بخار و مایع واکنش از بالای شیشه واکنش خارج می شود. بخشی از محلول از دستگاه ITN خارج شده و وارد خنثی کننده نهایی می شود و بقیه (سیرکولاسیون) دوباره پایین می رود. بخار آب آزاد شده از مخلوط بخار و مایع بر روی صفحات درپوش 6 از پاشیدن محلول نیترات آمونیوم و بخار اسید نیتریک با محلول 20٪ نیترات و سپس با میعانات بخار آبمیوه شسته می شود.
گرمای واکنش (1) برای تبخیر جزئی آب از مخلوط واکنش (از این رو نام دستگاه - ITN) استفاده می شود. تفاوت دما در قسمت های مختلف دستگاه منجر به گردش شدیدتر مخلوط واکنش می شود.

فرآیند تکنولوژیکی تولید نیترات آمونیوم علاوه بر مراحل خنثی سازی اسید نیتریک با آمونیاک، مراحل تبخیر محلول نیترات، دانه بندی مذاب، خنک سازی گرانول ها، تصفیه گرانول ها با سورفکتانت ها را نیز شامل می شود. بسته بندی، ذخیره سازی و بارگیری نیترات، تصفیه گازهای خروجی و فاضلاب.
شکل 2.2 نموداری از یک واحد مدرن در مقیاس بزرگ برای تولید نیترات آمونیوم AS-72 با ظرفیت 1360 تن در روز را نشان می دهد. اسید نیتریک 60-58 درصد اولیه در بخاری 1 تا 70 تا 80 درجه سانتیگراد با بخار آب از دستگاه ITN 3 گرم می شود و برای خنثی سازی عرضه می شود. قبل از دستگاه 3، اسیدهای فسفریک و سولفوریک به مقداری به اسید نیتریک اضافه می شوند که محصول نهایی حاوی 0.3-0.5٪ P 2 O 5 و 0.05-0.2٪ سولفات آمونیوم باشد.
این واحد شامل دو دستگاه ITN است که به صورت موازی کار می کنند. علاوه بر اسید نیتریک، گاز آمونیاک نیز به آنها عرضه می شود
در بخاری 2 توسط میعانات بخار تا 120-130 درجه سانتیگراد گرم می شود. مقدار اسید نیتریک و آمونیاک عرضه شده به گونه ای تنظیم می شود که در خروجی از دستگاه ITN محلول دارای مقدار کمی اسید (2-5 گرم در لیتر) باشد که جذب کامل آمونیاک را تضمین می کند.

شکل 2.2 نمودار واحد نیترات آمونیوم AS-72
در قسمت پایینی دستگاه، واکنش خنثی سازی در دمای 155-170 درجه سانتیگراد رخ می دهد. این یک محلول غلیظ حاوی 91-92٪ NH 4 NO 3 تولید می کند. در قسمت بالایی دستگاه، بخار آب (به اصطلاح بخار آبمیوه) از پاشش نیترات آمونیوم و بخار اسید نیتریک شسته می شود. بخشی از گرمای بخار آب برای گرم کردن اسید نیتریک استفاده می شود. سپس بخار آبمیوه برای تصفیه فرستاده می شود و در اتمسفر رها می شود. محلول نیترات آمونیوم که از خنثی کننده خارج می شود واکنش کمی اسیدی یا کمی قلیایی دارد.
محلول اسیدی نیترات آمونیوم به خنثی کننده 4 ارسال می شود. جایی که آمونیاک تامین می شود، برای واکنش با اسید نیتریک باقی مانده ضروری است. سپس محلول به اواپراتور 5 وارد می شود. مذاب حاصل، حاوی 99.7-99.8 درصد نیترات، در دمای 175 درجه سانتیگراد از فیلتر 21 عبور می کند و توسط یک پمپ شناور گریز از مرکز 20 به مخزن فشار 6 و سپس به یک مستطیل وارد می شود. برج دانه بندی فلزی 16.
در قسمت بالایی برج گرانولاتورهای 7 و 8 وجود دارد که به قسمت پایینی آن هوا وارد می شود و قطرات نیترات را که از بالا می ریزد خنک می کند. هنگامی که قطرات نیترات از ارتفاع 50-55 متری می ریزد و هوا در اطراف آنها جریان دارد، دانه های کود تشکیل می شود. دمای گرانول در

خروجی از برج 90-110 درجه سانتیگراد است. گرانول های داغ در دستگاه بستر سیال 15 سرد می شوند. این یک دستگاه مستطیل شکل است که دارای سه بخش است و مجهز به شبکه ای با سوراخ است. فن ها هوا را در زیر مشبک تامین می کنند. در این حالت، یک لایه سیال از گرانول های نیترات ایجاد می شود که از طریق یک نوار نقاله از برج دانه بندی می رسد. پس از سرد شدن هوا وارد برج دانه بندی می شود.
دانه های نیترات آمونیوم توسط نوار نقاله 14 برای درمان با سورفکتانت ها به یک درام چرخان 11 وارد می شود. سپس کود تمام شده توسط نوار نقاله 12 به بسته بندی ارسال می شود.
هوای خروجی از برج دانه بندی آلوده به ذرات نیترات آمونیوم است و بخار آب حاصل از خنثی کننده و مخلوط بخار و هوا از اواپراتور حاوی آمونیاک واکنش نداده و

اسید نیتریک و همچنین ذرات نیترات آمونیوم حباب شده. برای اینها
شش نهر در برج فوقانی برج دانه بندی وجود دارد
اسکرابرهای شستشوی موازی صفحه نوع 10، آبیاری شده با محلول 30-20 درصد نیترات آمونیوم، که توسط پمپ 18 از مجموعه 17 تامین می شود. بخشی از این محلول برای شستشوی بخار آب به خنثی کننده ITN تخلیه می شود. سپس با نیترات آمونیوم مخلوط می شود و بنابراین برای تولید محصولات استفاده می شود. هوای تصفیه شده توسط فن 9 از برج دانه بندی مکیده شده و در اتمسفر رها می شود.

3. محاسبه تعادل مواد و حرارت خنثی سازی اسید نیتریک با آمونیاک

3.1 تعادل مواد

اطلاعات اولیه
غلظت اسید نیتریک اولیه 50% HNO 3 است.
غلظت آمونیاک 100% NH 3 ;
غلظت محلول حاصل 70% NH 4 NO 3 است.
ظرفیت نصب G=10 تن در ساعت
تولید نیترات آمونیوم بر اساس واکنش زیر است:

NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3
M(NH 3) = 17 گرم در مول
M(NH 4 NO 3) = 80 گرم در مول
1. مقدار آمونیاک 100% واکنش داده شده را تعیین کنید:
m(NH 3)=17*10000/80=2125 کیلوگرم در ساعت
M(HNO 3) = 63 گرم در مول
2. مقدار اسید نیتریک 100% واکنش داده شده را تعیین کنید:
m(HNO 3)=63*10000/80=7875 کیلوگرم در ساعت
سپس مقدار اسید نیتریک 50٪ واکنش نشان داده شده است:
m(HNO 3) = 7875/0.5 = 15750 کیلوگرم در ساعت
مقدار کل معرف های وارد شده به خنثی کننده را بیابید:
3. مقدار محلول نیترات آمونیوم 70٪:
m(NH 4 NO 3) = 10000/0.7 = 14285.7 کیلوگرم در ساعت
4. مقدار آب تبخیر شده در طول خنثی سازی:
m(H 2 O) = 2125 + 15750 - 14285.7 = 3589.3 کیلوگرم در ساعت
مصرف NH 3 + مصرف HNO 3 = مقدار NH 4 NO 3 + بخار آبمیوه

2125 +15750 = 14285,7+3589,3
17875 کیلوگرم در ساعت = 17875 کیلوگرم در ساعت

ما نتایج محاسبات را در جدول خلاصه می کنیم:

میز 1
تعادل مواد

3.2 تعادل حرارتی

اطلاعات اولیه.
نقطه جوش نیترات آمونیوم 120 درجه سانتیگراد است.

فشار در خنثی کننده 117.68 کیلو پاسکال است.
ظرفیت های حرارتی:

در 30?: C НNO3 = 2.763 kJ/(m 3 ·? С);
در 50 C: NH3 = 2.185 kJ/ (m 3 ·? C);
در 123.6?C:C NH4NO3 =2.303 kJ/ (m 3 ·?C);

راه حل.
Q ورود = مصرف Q
ورود گرما:
1. گرمای وارد شده توسط اسید نیتریک:
Q 1 = 15907.5 * 2.763 * 30 = 1318572 kJ = 1318.572 MJ;
2. حرارت تامین شده توسط گاز آمونیاک:
Q 2 = 2146.25 * 2.185 * 50 = 234478 kJ = 234.478 MJ;
در طول تولید نیترات آمونیوم گرما آزاد می شود که می توان آن را به صورت گرافیکی کاملاً دقیق تعیین کرد. برای اسید نیتریک 50% Q=105.09 کیلوژول بر مول.
3. در حین خنثی سازی موارد زیر آزاد می شود:
Q 3 = (105.09* 1000 * 10000)/80 = 13136250 kJ = 13136.25 MJ;
درآمد کلی:
Q ورود = Q 1 + Q 2 + Q 3 = 1318572 + 234478 + 13136250 = 14689300 کیلوژول.
مصرف گرما:
1. محلول نیترات آمونیوم:
Q 1 " = 14285.7 * 2.303 * t جوش؛

در فشار 117.68 کیلو پاسکال، دمای بخار آب اشباع 103 درجه سانتیگراد است.
نقطه جوش آب 100 درجه سانتیگراد است.
افسردگی دما برابر است با:
?t = 120 – 100 = 20 ?С;
بیایید نقطه جوش محلول نیترات آمونیوم 70٪ را تعیین کنیم:
t جوش = 103 + 20 * 1.03 = 123.6 C;
Q 1 = 14285.7 * 2.303 * 123.6 = 4066436 kJ = 4066.436 MJ.
2. گرمای صرف شده برای تبخیر آب:
Q 2 = 3589.3 * 2379.9 = 8542175 kJ = 8542.175 MJ.
3. از دست دادن حرارت:
ضرر Q = Q ورودی. -Q معایب = 14689300-8542175-4066436 = 2080689kJ=2080.689MJ.
کل مصرف:
Q exp. = Q 1 " + Q 2 " + Q تلفات = 4066436 + 8542175 + 2080689 = 14689300 کیلوژول.

ما نتایج محاسبات را در جدول خلاصه می کنیم:

جدول 2
تعادل حرارتی

آینده			مصرف
مقاله	kJ	%	مقاله	kJ	%
س 1	1318572	8,98	س 1"	4066436	27,7
س 2	234478	1,62	س 2"	8542175	58,1
س 3	13136250	89,4	زیان Q	2080689	14,2
جمع:	14689300	100,00	جمع:	14689300	100,00

1. امکان سنجی روش انتخاب شده

متداول ترین روش های تولید نیترات آمونیوم بر اساس واکنش خنثی سازی اسید نیتریک با آمونیاک است.
برهمکنش شیمیایی گاز آمونیاک و محلول‌های اسید نیتریک با سرعت بالا اتفاق می‌افتد، اما با انتقال جرم و شرایط هیدرودینامیکی محدود می‌شود. بنابراین، شدت اختلاط معرف ها از اهمیت بالایی برخوردار است. که عمدتاً به نسبت بین سرعت حرکت اسید نیتریک و آمونیاک در راکتور بستگی دارد. اگر سرعت خطی گاز آمونیاک بیش از 15 برابر از سرعت خطی محلول اسید نیتریک بیشتر نباشد، نزدیکترین تماس معرفها حاصل می شود.
فرآیند خنثی سازی با انتشار گرما اتفاق می افتد. در شرایط تولید از اسید نیتریک با غلظت 60-45 درصد استفاده می شود.هر چه غلظت اسید نیتریک مصرفی بیشتر باشد حرارت رقت آن کمتر و اثر حرارتی خنثی سازی محلول های اسید نیتریک با آمونیاک بیشتر می شود.
مقدار کل گرما Q؟ آزاد شده در نتیجه واکنش خنثی سازی محلول های اسید نیتریک با گاز آمونیاک با این معادله تعیین می شود:
س؟ =Q واکنش نشان می دهد. -(q 1 -q 2) (1)
طرح های اساساً متفاوت زیر برای تولید نیترات آمونیوم با استفاده از گرمای خنثی سازی امکان پذیر است:
- تاسیساتی که در فشار اتمسفر کار می کنند (فشار اضافی بخار آب میوه 0.15-0.2 در)؛
- تاسیسات با اواپراتور خلاء؛
- تاسیسات فشار یکبار مصرف
گرمای بخار آب میوه؛

تاسیساتی که تحت فشار کار می کنند، با استفاده از حرارت مضاعف از بخار آبمیوه (تولید مذاب غلیظ).
گسترده ترین در روسیه طرح خنثی سازی تحت فشار اتمسفر است که در شکل 3 نشان داده شده است.

برنج. 1.1 طرح خنثی کردن اسید نیتریک تحت فشار اتمسفر:
1 - مخزن اسید نیتریک؛ 2 – بخاری آمونیاکی؛ 3 – جداکننده آمونیاک مایع؛ 4 – دستگاه پمپ حرارتی. 5 – تله بخارشوی آبمیوه؛ 6 - اواپراتور خلاء مرحله I. 7 – خنثی کننده کامل
در دهه 1967-1970، یک طرح تکنولوژیکی توسعه یافت و پروژه یک واحد AC-67 با ظرفیت بزرگ با ظرفیت متوسط ​​روزانه 1400 تن تکمیل شد.
از ویژگی های خاص واحد AC-67، قرار دادن کلیه تجهیزات تکنولوژیکی اصلی (از مرحله خنثی سازی تا مرحله تولید مذاب) بر روی برج دانه بندی به صورت آبشاری، بدون عملیات میانی پمپاژ محلول های نیترات آمونیوم است. یکی دیگر از ویژگی های یونیت AC-67 این است که هوا از برج مکیده نمی شود، بلکه با یک فن قدرتمند از زیر در زیر رنده بستر سیال به داخل برج پمپ می شود، یعنی برج تحت پشتیبانی کار می کند.
همانطور که اشاره شد، قرار دادن تمام تجهیزات فنی اصلی روی برج دانه بندی، به دلیل امتناع از پمپاژ محلول های نیترات غلیظ، این طرح را ساده کرد. در عین حال، این تصمیم منجر به پیچیدگی های خاصی در فرآیندهای ساخت و ساز و

عملکرد واحد:
- تنه برج بار زیادی را تحمل می کند ، در نتیجه از بتن مسلح با روکش داخلی با آجرهای مقاوم در برابر اسید ساخته شده است که منجر به هزینه های سرمایه ای قابل توجه ، افزایش شدت کار و مدت زمان ساخت می شود.
- روبنا با تجهیزات تکنولوژیکی در ارتفاع بالا قرار دارد، بنابراین باید کاملاً محصور، گرم و تهویه شود.
- نصب تجهیزات فقط پس از نصب برج می تواند آغاز شود که چرخه کار ساخت و ساز و نصب را طولانی تر می کند.
- قرار گرفتن تجهیزات در ارتفاع الزامات عملکرد تجهیزات بالابر و حمل و نقل (آسانسور) را افزایش می دهد.
- عملکرد برج تحت فشار، تعمیر و نگهداری دستگاه خنک کننده محصول بستر سیال ساخته شده در برج را پیچیده می کند.

استفاده از دستگاه خنک کننده داخلی منجر به افزایش مصرف انرژی برای تامین هوای برج می شود.
به منظور رفع نواقص طرح AC-67 و بهبود کیفیت محصول در طرح AC-72، راه حل های فنی زیر اتخاذ شد:
- افزایش استحکام گرانول ها در نتیجه تأثیر سه عامل ایجاد می شود: استفاده از یک افزودنی سولفات-فسفات، به دست آوردن گرانول های بزرگتر، تنظیم سرعت سرد شدن گرانول ها، که برای آن یک دستگاه از راه دور برش خورده با یک بستر سیال و هوای جداگانه برای هر بخش استفاده شد.
- تجهیزات در زیر در یک قفسه جداگانه قرار دارد. برای پمپاژ مذاب از پمپ استفاده می شود.
طرح تکنولوژیکی برای تولید نیترات طبق طرح AS-72 از همان مراحل مطابق با طرح AS-67 تشکیل شده است. یک مرحله اضافی پمپاژ مذاب نیترات آمونیوم بسیار غلیظ به بالای برج دانه بندی است.

هیچ تفاوت اساسی در فرآیند فن آوری در مراحل خنثی سازی و تبخیر در طرح AC-72 در مقایسه با AC-67 وجود ندارد. تفاوت گرمایش اسید نیتریک در دو بخاری به صورت جداگانه برای هر دستگاه پمپ حرارتی است که امکان نصب تنظیم کننده های جریان اتوماتیک روی خط تامین اسید نیتریک برای گرمایش را فراهم می کند. و یکی دیگر از تفاوت های مشخصه نصب تنها یک خنثی کننده قوی تر به جای دو است.
افزایش نیاز به حفاظت از محیط زیست کاهش قابل توجهی در انتشار ذرات آئروسل نیترات آمونیوم و آمونیاک در جو را در دستور کار قرار داده است. درجه بالاتری از تصفیه این گازهای گلخانه ای ویژگی اصلی متمایز کننده واحدهای مدرن AS-72M است.

در تولید مدرن نیترات آمونیوم، مصرف ویژه مواد اولیه نزدیک به تئوری است. بنابراین، تفاوت قابل توجهی در قیمت تمام شده محصول به دست آمده در واحدهای بزرگ مقیاس AS-67، AS-72 و AS-72M وجود ندارد.
تفاوت در شاخص های فنی و اقتصادی بسته به طرح های خاص عمدتاً در زمینه مصرف منابع انرژی نهفته است: بخار، برق، آب بازیافتی. مصرف بخار با غلظت اولیه اسید نیتریک، درجه استفاده از گرمای بخار آب به دست آمده در مرحله خنثی سازی تعیین می شود.
مصرف برق در تولید نیترات آمونیوم به صورت مطلق زیاد نیست. اما بسته به روشی که برای خنک کردن محصول استفاده می شود می تواند نوسان داشته باشد (مستقیماً در برج در طول پرواز گرانول ها،
در دستگاه‌های دارای بستر سیال، در درام‌های دوار، روش‌های تصفیه هوا، انتخاب
در صنعت، واحد AC-72 عمدتا مورد استفاده قرار می گیرد، جایی که در نتیجه استفاده از گرانولاتورهای تک پراکنده، یک ترکیب دانه سنجی یکنواخت تضمین می شود، محتوای دانه های کوچک کاهش می یابد و سرعت هوا در سطح مقطع برج کاهش می یابد. کاهش می یابد، یعنی مطلوب تر

شرایط کاهش حباب گرد و غبار از برج و کاهش بار روی اسکرابر شستشو.

فهرست ادبیات استفاده شده

1. محاسبات فرآیندهای تکنولوژیکی شیمیایی. تحت سردبیری پروفسور. موخلنووا I.P. L., "شیمی"، 1976. -304 ص.
2.http://www.xumuk.ru//
3. Klevke. V.A.، "تکنولوژی کودهای نیتروژنی"، M.، Goskhimizdat، 1963.
4. فناوری شیمیایی عمومی: مهمترین تولید شیمیایی / I.P. Mukhlenov. - ویرایش 4 - M.: دبیرستان، 1984. - 263 p.
5. فرآیندهای اساسی و دستگاه فناوری شیمیایی: کتابچه راهنمای طراحی. ویرایش شده توسط Yu.I. Dytnersky, 2nd ed., M.: Chemistry, 1991.-496 p.
6. Miniovich M. A. تولید نیترات آمونیوم. M. "شیمی"، 1974. - 240 ص.

نتیجه

در این کار درسی، تولید نیترات آمونیوم و طرح فناوری پایه را مطالعه کردیم، انتخاب تجهیزات اصلی و کمکی در تولید نیترات آمونیوم را توجیه کردیم و تعادل مواد و حرارت مرحله خنثی سازی را محاسبه کردیم.
ما خواص فیزیکی و شیمیایی نیترات آمونیوم را بررسی کردیم. از آنجایی که نیترات آمونیوم دارای خواصی مانند کیک شدن و رطوبت سنجی است، لازم است اقدامات زیر انجام شود: برای کاهش کیک شدن، از افزودنی های پودری استفاده کنید که ذرات نمک را پودر می کنند. برخی از افزودنی ها سطح فعال ذرات را کاهش می دهند، برخی دیگر خاصیت جذب دارند. مقادیر بسیار کمی رنگ را به نمک های کیک اضافه کنید و نیترات آمونیوم را قبل از بسته بندی خنک کنید. برای کاهش رطوبت سنجی لازم است که نمکدان دانه بندی شود. گرانول ها دارای سطح ویژه کوچک تری نسبت به نمک کریستالی ریز هستند، بنابراین آهسته تر مرطوب می شوند.
نیترات آمونیوم مهمترین و گسترده ترین کود نیتروژن مورد استفاده در کشاورزی است. بنابراین، رعایت شرایط نگهداری نیترات آمونیوم و ایجاد راه حل های تکنولوژیکی جدید ضروری است.

4.انتخاب اندازه دستگاه تماس

حجم دستگاه را با استفاده از گرمای خنثی سازی تعیین می کنیم:

زمان تماس، ساعت؛

M بهره وری دستگاه، m 3 / ساعت است.

G=10000 کیلوگرم/ساعت=36000000 کیلوگرم در ثانیه.

نیترات آمونیوم = 1725 کیلوگرم بر متر مکعب

M=G/ نیترات آمونیوم

M=36000000 کیلوگرم بر ثانیه: 1725 کیلوگرم بر مترمکعب 3 = 20869.5 متر مکعب بر ثانیه

V= 1 ثانیه· 20869.5 متر 3 / ثانیه = 20869.5 متر مکعب

موسسه آموزشی دولتی
آموزش عالی حرفه ای
"دانشگاه فنی دولتی کوزباس"

گروه فناوری شیمیایی سوخت جامد و اکولوژی

من تایید کردم
تاریخ

سر بخش_________________
(امضا)

دانشجو

1. موضوع پروژه

5. مشاوران پروژه (با ذکر بخشهای پروژه مربوط به آنها)

2. ______________________________ _____________________
تاریخ تکلیف _____________
سرپرست ________________________
(امضا)
7. ادبیات پایه و مطالب توصیه شده
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ _________________
کار برای اجرا پذیرفته شد (تاریخ) _________________

آژانس فدرال آموزش

موسسه آموزشی دولتی
آموزش عالی حرفه ای
"دانشگاه فنی دولتی کوزباس"

گروه فناوری شیمیایی سوخت جامد و اکولوژی

من تایید کردم
تاریخ

سر بخش_________________
(امضا)
تکلیف طراحی دوره

دانشجو

1. موضوع پروژه
______________________________ _____________________

تایید شده به دستور دانشگاه از
2. مهلت ارسال پروژه تکمیل شده توسط دانشجو
3. داده های اولیه برای پروژه
______________________________ ______________________

4. حجم و محتوای یادداشت توضیحی (مسائل اصلی بخش عمومی و خاص) و مطالب گرافیکی.
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________
5. مشاوران پروژه (با ذکر بخشهای پروژه مربوط به آنها)
1. ______________________________ _____________________
2. ________________________________ _____________________ تاریخ تکلیف _____________ مدیر ________________________ (امضا) 7. ادبیات پایه و مطالب پیشنهادی