Construction de sous-sol et de cave
Technologie du nitrate d'ammonium. Technologie de production de nitrate d'ammonium

Technologie du nitrate d'ammonium. Technologie de production de nitrate d'ammonium

Production nitrate d'ammonium consiste en la neutralisation de l'acide nitrique avec du gaz ammoniac et la cristallisation du produit. L'ammoniac ne doit pas contenir plus de 1 % d'humidité et la présence d'huile n'est pas autorisée. L'acide nitrique est pris à une concentration supérieure à 45 % de HNO 3 ; la teneur en oxydes d'azote ne doit pas dépasser 0,1%. Pour obtenir du nitrate d'ammonium, les déchets de la production d'ammoniac peuvent également être utilisés - par exemple, l'eau ammoniacale et les gaz de réservoir et de purge retirés des installations de stockage d'ammoniac liquide et obtenus par purge des systèmes de synthèse d'ammoniac. Composition des gaz du réservoir : 45-70 % NH 3, 55-30 % H 2 + N 2 (avec traces de méthane et d'argon) ; composition des gaz de purge : 7,5-9 % NH 3, 92,5-91 % H 2 + N 2 (avec traces de méthane et d'argon). De plus, les gaz de distillation issus de la production d'urée sont également utilisés pour produire du nitrate d'ammonium ; leur composition approximative est : 55 à 57 % de NH 3, 18 à 24 % de CO 2, 15 à 20 % de H 2 O.

L'effet thermique de la réaction NH 3(g) + HNO 3(l) NH 4 NO 3 est de 35,46 kcal/(g mol). Dans la production de nitrate d'ammonium, 45 à 58 % d'acide sont généralement utilisés. Dans ce cas, l'effet thermique de la réaction de neutralisation est réduit en conséquence par la quantité de chaleur de dilution de l'acide nitrique avec de l'eau et par la quantité de dissolution du nitrate d'ammonium.

Avec une utilisation rationnelle de la chaleur de neutralisation, des solutions concentrées et même du nitrate d'ammonium fondu peuvent être obtenues par évaporation de l'eau.

Conformément à cela, il existe des schémas pour produire une solution de nitrate d'ammonium avec son évaporation ultérieure (le processus dit en plusieurs étapes) et pour produire une masse fondue (un processus en une seule étape ou sans évaporation). Pour sélectionner un schéma de neutralisation rationnel, il est nécessaire de comparer quatre schémas fondamentalement différents de production de nitrate d'ammonium en utilisant la chaleur de neutralisation :

1) installations fonctionnant à pression atmosphérique (surpression de vapeur de jus 0,15-0,2 at) ;

2) installations avec évaporateur sous vide ;

3) les installations fonctionnant sous pression, avec une seule utilisation de la chaleur de la vapeur du jus ;

4) installations fonctionnant sous pression, utilisant la double chaleur de la vapeur de jus (produisant une matière fondue concentrée).

Dans la pratique industrielle, elles sont largement utilisées comme installations les plus efficaces fonctionnant à pression atmosphérique, utilisant la chaleur de neutralisation et partiellement des installations avec un évaporateur sous vide.

Exigences techniques pour les produits finis

Selon le GOST 2-85 actuel en Russie, le nitrate d'ammonium granulé est produit en deux qualités : A - la catégorie de qualité la plus élevée et B - la catégorie de qualité la plus élevée (qualité la plus élevée) et la première catégorie de qualité (première qualité). Les indicateurs de qualité du nitrate d'ammonium produit industriellement sont présentés dans le tableau 1.

Tableau 1

nitrate d'ammonium GOST 2-85

apparence	Produit granulaire sans impuretés mécaniques étrangères
Total fraction massique nitrite et azote ammoniacal en termes de :
pour NH4NO3 en matière sèche, % pas moins		non standardisé
pour l'azote dans la matière sèche, %, pas moins
Fraction massique d'eau, %, pas plus
pH d'une solution aqueuse à 10 %, pas moins
Fraction massique de substances insolubles dans une solution à 10 % d'acide nitrique, %, pas plus		non standardisé
Classement :
Fraction massique de granulés
de 1 à 3 mm, %, pas moins		non standardisé
de 1 à 4 mm, %, pas moins
de 2 à 4 mm, %, pas moins
moins de 1 mm,%
plus de 6 mm, %
Résistance statistique des granulés n/granule (kg/granule), pas moins
Friabilité, %, pas moins
Additif de conditionnement	nitrate de magnésium

Les entreprises produisant du nitrate d'ammonium doivent garantir au consommateur que les indicateurs de qualité du produit prévus par GOST 2-85 seront maintenus pendant 6 mois, à condition que le consommateur respecte les conditions de stockage établies par la norme.

Application de nitrate d'ammonium

Le nitrate d'ammonium est l'un des types d'engrais minéraux sans lesquels l'agriculture moderne est presque impensable. Appartenance à la famille des engrais azotés, polyvalence d'application, possibilité de volumes industriels de production et d'approvisionnement, technologie de production éprouvée, tels sont les avantages qui maintiennent la position inébranlable du nitrate d'ammonium sur le marché des engrais.

L'azote est absolument nécessaire aux plantes. La chlorophylle, qui exploite l'énergie solaire et produit materiel de construction pour les cellules vivantes, contient de l'azote. Extérieurement, le nitrate d'ammonium se présente sous forme de granulés blanc. La substance granulaire est hautement soluble dans l'eau et contient 34,4 % d'azote. Il s'applique en top dressing pour tous types de cultures agricoles, dans tous types de sols et pour préparer le sol au semis. Dans l'industrie, le nitrate d'ammonium est utilisé comme matière première pour la production d'explosifs et est ensuite utilisé dans les industries chimique, minière et de la construction.

Il existe un problème lié à l'hygroscopique élevée du nitrate d'ammonium. Les granulés perdent leur dureté et se propagent lorsque l'humidité de l'air augmente. Cependant, les évolutions technologiques modernes permettent de prendre en compte cette nuance et de l'éradiquer dès la phase de production.

L'un des avantages du nitrate d'ammonium est traditionnellement considéré comme le fait que le sol absorbe complètement la partie ammoniac en raison de la solubilité rapide de l'engrais. Dans le même temps, le nitrate d'ammonium a une action plus longue que le nitrate. L’application fractionnée de nitrate d’ammonium peut réduire la perte d’azote nitrique due au lessivage. Il est utilisé avec succès dans la production de mélanges d'engrais en tant que composant azoté le plus optimal. Actuellement, le marché chimique connaît une augmentation constante de la demande de nitrate d’ammonium, à la fois comme engrais et comme matière première chimique industrielle. Cela est également dû au soutien apporté par l'État au secteur agricole et au développement de l'industrie nationale en général.

Méthode de base

Dans la production industrielle, l'ammoniac anhydre et l'acide nitrique concentré sont utilisés :

La réaction se déroule rapidement avec dégagement d'une grande quantité de chaleur. Réaliser un tel procédé dans des conditions artisanales est extrêmement dangereux (bien que le nitrate d'ammonium puisse être facilement obtenu dans des conditions de forte dilution avec de l'eau). Une fois qu'une solution est formée, généralement avec une concentration de 83 %, l'excès d'eau est évaporé jusqu'à l'état fondu, dans lequel la teneur en nitrate d'ammonium est de 95 à 99,5 %, selon la qualité du produit fini. Pour être utilisée comme engrais, la masse fondue est granulée dans des pulvérisateurs, séchée, refroidie et recouverte de composés pour éviter l'agglomération. La couleur des granules varie du blanc à l'incolore. Le nitrate d'ammonium utilisé en chimie est généralement déshydraté, car il est très hygroscopique et le pourcentage d'eau qu'il contient (a(H2O)) est presque impossible à obtenir.

Méthode Haber

à pression, haute température et catalyseur

Selon la méthode Haber, l'ammoniac est synthétisé à partir d'azote et d'hydrogène, dont une partie est oxydée en acide nitrique et réagit avec l'ammoniac, entraînant la formation de nitrate d'ammonium :

Méthode au nitrophosphate

Cette méthode est également connue sous le nom de méthode Odd, du nom de la ville norvégienne dans laquelle le procédé a été développé. Il est utilisé directement pour produire des engrais azotés et azotés-phosphorés à partir de matières premières naturelles largement disponibles. Dans ce cas, les processus suivants se produisent :

1. Le phosphate de calcium naturel (apatite) est dissous dans l'acide nitrique :
2. Le mélange résultant est refroidi à 0 °C, tandis que le nitrate de calcium cristallise sous forme de tétrahydrate - Ca(NO3)2·4H2O, et il est séparé de l'acide phosphorique.

Le nitrate de calcium résultant et l'acide phosphorique non éliminé sont traités avec de l'ammoniac et le nitrate d'ammonium est ainsi obtenu :

Pour obtenir du nitrate d'ammonium pratiquement non agglomérant, plusieurs méthodes technologiques sont utilisées. Un remède efficace réduire le taux d'absorption de l'humidité par les sels hygroscopiques est leur granulation. La surface totale des granulés homogènes est inférieure à la surface de la même quantité de sel finement cristallin, de sorte que les engrais granulaires absorbent plus lentement l'humidité de l'air. Parfois, le nitrate d'ammonium est fusionné avec des sels moins hygroscopiques, comme le sulfate d'ammonium.

Le processus technologique de production de nitrate d'ammonium comprend les étapes principales suivantes : neutralisation de l'acide nitrique avec de l'ammoniac gazeux, évaporation du nitrate d'ammonium, cristallisation et granulation de la masse fondue, refroidissement, classification et saupoudrage du produit fini (Fig. 4.1. ).

Graphique 4.1 Diagramme schématique production de nitrate d'ammonium

Actuellement, dans le cadre du développement de la production d'acide nitrique 18 - 60 %, la majeure partie du nitrate d'ammonium est produite dans les unités AS-67, AS-72, AS-72M, d'une capacité de 1360 et 1171 tonnes/jour avec évaporation. en une seule étape (Fig. 4.2. ) , ainsi que dans les installations de la méthode sans évaporation (Fig. 4.4.).

Figure 4.2 Schéma technologique de la production de l'AS-72M : 1 - réchauffeur d'ammoniac ; 2 - réchauffeur d'acide ; 3 - Appareils ITN ; 4 - pré-neutraliseur ; 1 - évaporateur ; 6 - neutraliseur de garde d'eau ; 7 - collecte de matière fondue ; 8 - réservoir sous pression ; 9 - granulateur vibroacoustique ; 10 - tour de granulation ; 11 - convoyeur ; 12 - refroidisseur à pellets « KS » ; 13 - aérotherme ; 14 - laveur de lavage

L'ammoniac gazeux du réchauffeur 1, chauffé par le condensat de vapeur de jus, chauffé à 120 - 160°C, et l'acide nitrique du réchauffeur 2, chauffé par la vapeur de jus, à une température de 80 - 90°C, entrent dans l'appareil de pompe à chaleur (en utilisant le chaleur de neutralisation) 3. Pour réduire les pertes d'ammoniac ensemble La réaction avec la vapeur est réalisée en excès d'acide. La solution de nitrate d'ammonium de l'appareil ITN est neutralisée dans le post-neutraliseur 4 avec de l'ammoniac, dans lequel l'additif de conditionnement nitrate de magnésium est simultanément ajouté et est envoyé pour évaporation à l'évaporateur 1. À partir de celui-ci, le nitrate d'ammonium fondu formé à travers l'eau le joint après neutraliseur 6 et le collecteur de matière fondue 7 sont envoyés au réservoir sous pression 8 et de celui-ci, à l'aide des granulateurs vibroacoustiques 9, entre dans la tour de granulation 10. Il est aspiré dans la partie inférieure de la tour air atmosphérique, et l'air est fourni par l'appareil de refroidissement des granulés « KS » 12. Les granules de nitrate d'ammonium résultants du bas de la tour entrent dans le convoyeur 11 et dans l'appareil à lit fluidisé 12 pour refroidir les granulés, dans lequel de l'air sec est fourni à travers le chauffage 13. Depuis l'appareil 12, le produit fini est envoyé au conditionnement. L'air provenant du sommet de la tour 10 entre dans les épurateurs 14, irrigués avec une solution à 20 % de nitrate d'ammonium, où la poussière de nitrate d'ammonium est lavée et rejetée dans l'atmosphère. Dans les mêmes épurateurs, les gaz sortant de l'évaporateur et du neutralisant sont purifiés de l'ammoniac et de l'acide nitrique n'ayant pas réagi. L'appareil ITN, la tour de granulation et l'évaporateur combiné sont les principaux dispositifs du schéma technologique AS-72M.

L'appareil ITN (Fig. 4.3.) a une hauteur totale de 10 m et se compose de deux parties : la réaction inférieure et la séparation supérieure. Dans la partie réactionnelle se trouve un verre perforé dans lequel sont introduits de l'acide nitrique et de l'ammoniac. De plus, en raison du bon transfert thermique de la masse réactionnelle vers les parois du verre, la réaction de neutralisation se déroule à une température inférieure au point d'ébullition de l'acide. La solution de nitrate d'ammonium résultante bout et l'eau s'en évapore. En raison de la force de levage de la vapeur, l'émulsion vapeur-liquide est éjectée du haut du verre et traverse l'espace annulaire entre le corps et le verre, continuant à s'évaporer. Ensuite, il entre dans la partie supérieure de séparation, où la solution, passant par une série de plaques, est lavée de l'ammoniac avec une solution de nitrate d'ammonium et de condensat de vapeur de jus. Le temps de séjour des réactifs dans la zone de réaction ne dépasse pas une seconde, ce qui évite la décomposition thermique de l'acide et du nitrate d'ammonium. En utilisant la chaleur de neutralisation dans l'appareil, la majeure partie de l'eau s'évapore et une solution à 90 % de nitrate d'ammonium se forme.

L'évaporateur combiné de 16 m de haut se compose de deux parties. Dans la partie tubulaire inférieure d'un diamètre de 3 m, la solution s'évapore en passant dans des tubes chauffés d'abord par de la vapeur surchauffée chauffée à 180°C par l'air. La partie supérieure de l'appareil sert à nettoyer le mélange vapeur-air sortant de l'appareil et à évaporer partiellement la solution de nitrate d'ammonium entrant dans l'appareil. Le nitrate d'ammonium fondu avec une concentration de 99,7 % et une température d'environ 180°C sort de l'évaporateur.

La tour de granulation a une section rectangulaire de 11x8 m2 et une hauteur d'environ 61 m. L'air extérieur et l'air du refroidisseur de granulés pénètrent dans la tour par une ouverture dans la partie inférieure. La masse fondue de nitrate d'ammonium entrant dans la partie supérieure de la tour est dispersée à l'aide de trois granulateurs vibro-acoustiques, dans lesquels le flux de matière fondue se transforme en gouttelettes. Lorsque des gouttes tombent d’une hauteur d’environ 10 m, elles durcissent et se transforment en granulés. La cristallisation d'une matière fondue ayant une teneur en humidité de 0,2 % commence à 167 °C et se termine à 140 °C. Le volume d'air fourni à la tour est de 300 à 100 m3/heure, selon la période de l'année. Dans les unités AS-72M, un additif de magnésium contre l'agglomération du produit (nitrate de magnésium) est utilisé. Par conséquent, l'opération de traitement des granules de tensioactifs prévue dans les schémas AC - 67 et AC - 72 n'est pas requise. Les différences fondamentales dans le schéma technologique de production de nitrate d'ammonium par la méthode sans évaporation (Fig. 4.) sont : l'utilisation d'acide nitrique plus concentré ; effectuer le processus de neutralisation à une pression élevée (0,4 MPa) ; contact rapide des composants chauffés. Dans ces conditions, à l'étape de neutralisation, il se forme une émulsion vapeur-liquide, après séparation de laquelle on obtient un fondu d'une concentration de 98,1 %, ce qui permet d'éliminer une étape distincte d'évaporation de la solution.

Figure 4.4 Schéma technologique de la méthode de non-évaporation : 1 - réchauffeur d'acide nitrique ; 2 - réchauffeur d'ammoniac ; 3 - réacteur (neutraliseur) ; 4 - séparateur d'émulsion ; 1 - cristalliseur à tambour ; 6 - couteau; 7 - séchage au tambour

Chauffées dans les radiateurs 1 et 2, chauffées par la vapeur sortant du séparateur, les émulsions 4, l'acide nitrique et l'ammoniac pénètrent dans le neutralisant 3, où à la suite de la réaction une émulsion se forme à partir d'une solution aqueuse de nitrate d'ammonium et de vapeur d'eau. L'émulsion est séparée dans le séparateur 4 et le nitrate d'ammonium fondu est introduit dans un cristalliseur à tambour 1, dans lequel le nitrate d'ammonium cristallise à la surface d'un tambour métallique, refroidi de l'intérieur avec de l'eau.

Une couche de nitrate d'ammonium solide, d'environ 1 mm d'épaisseur, formée à la surface du tambour est découpée avec un couteau 6 et sous forme de flocons est fournie pour être séchée dans un séchoir à tambour 7. Un produit similaire sous forme de flocons est utilisé à des fins techniques.

Le produit refroidi est envoyé vers un entrepôt, puis pour être expédié en vrac ou conditionné en sacs. Le traitement avec un dispersant est effectué dans un appareil creux doté d'une buse centrale pulvérisant un flux vertical annulaire de granulés, ou dans un tambour rotatif. La qualité du traitement du produit granulaire dans tous les appareils utilisés satisfait aux exigences de GOST 2-85.

Le nitrate d'ammonium granulé est stocké dans un entrepôt en tas pouvant atteindre 11 m de haut. Avant d'être expédié au consommateur, le nitrate est acheminé depuis l'entrepôt pour être tamisé. Le produit non standard est dissous, la solution est renvoyée pour distillation. Le produit standard est traité avec un dispersant NF et expédié aux consommateurs.

Les réservoirs d'acide sulfurique et phosphorique et les équipements de pompage pour leur dosage sont disposés dans une unité séparée. Le point de contrôle central, la sous-station électrique, le laboratoire, les services et les locaux domestiques sont situés dans un bâtiment séparé.

Le nitrate est conditionné dans des sacs avec une doublure en polyéthylène pesant 50 kg, ainsi que dans des conteneurs spécialisés - big bag, pesant 500 à 800 kg. Le transport s'effectue aussi bien en conteneurs préparés qu'en vrac. Les déplacements par différents moyens de transport sont possibles, mais le transport aérien est exclu en raison du risque accru d'incendie.

Le nitrate d'ammonium est l'un des engrais les plus courants.

Le nitrate d'ammonium (également connu sous le nom de nitrate d'ammonium) est produit dans les usines à partir d'acide nitrique et d'ammoniac par interaction chimique de ces composés.

Le processus de production comprend les étapes suivantes :

Neutralisation de l'acide nitrique avec du gaz ammoniac.
Évaporation de la solution de nitrate d'ammonium.
Cristallisation du nitrate d'ammonium.
Sel de séchage.

La figure montre une forme simplifiée système technologique production de nitrate d'ammonium. Comment se déroule ce processus ?

La matière première - ammoniac gazeux et acide nitrique (solution aqueuse) - entre dans le neutralisant. Ici, à la suite de l'interaction chimique des deux substances, une réaction violente se produit avec dégagement d'une grande quantité de chaleur. Dans ce cas, une partie de l'eau s'évapore et la vapeur d'eau qui en résulte (appelée vapeur de sève) est évacuée à l'extérieur par le piège.

La solution de nitrate d'ammonium incomplètement évaporée s'écoule du neutraliseur vers l'appareil suivant - le neutralisant final. Dans celui-ci, après avoir ajouté une solution aqueuse d'ammoniaque, se termine le processus de neutralisation de l'acide nitrique.

À partir du pré-neutraliseur, la solution de nitrate d'ammonium est pompée vers un évaporateur - un appareil à vide fonctionnant en continu. La solution dans de tels dispositifs est évaporée sous pression réduite, dans ce cas à une pression de 160-200 mm Hg. Art. La chaleur nécessaire à l'évaporation est transférée à la solution à travers les parois des tubes chauffés à la vapeur.

L'évaporation est réalisée jusqu'à ce que la concentration de la solution atteigne 98 %. Après cela, la solution va à la cristallisation.

Selon une méthode, la cristallisation du nitrate d'ammonium se produit à la surface d'un tambour refroidi de l'intérieur. Le tambour tourne et une croûte de nitrate d'ammonium cristallisant jusqu'à 2 mm d'épaisseur se forme à sa surface. La croûte est coupée au couteau et envoyée dans une goulotte pour être séchée.

Le nitrate d'ammonium est séché à l'air chaud dans des tambours de séchage rotatifs à une température de 120°. Après séchage, le produit fini est envoyé pour emballage. Le nitrate d'ammonium contient 34 à 35 % d'azote. Pour réduire l'agglomération, divers additifs sont ajoutés à sa composition lors de la production.

Le nitrate d'ammonium est produit par les usines sous forme granulaire et sous forme de flocons. Le salpêtre en flocons absorbe fortement l'humidité de l'air, donc pendant le stockage il se propage et perd sa friabilité. Le nitrate d'ammonium granulé se présente sous forme de grains (granulés).

La granulation du nitrate d'ammonium s'effectue majoritairement dans des tours (voir figure). La solution évaporée de nitrate d'ammonium - fondue - est pulvérisée à l'aide d'une centrifugeuse montée au plafond de la tour.

La matière fondue s'écoule en un flux continu dans le tambour perforé rotatif de la centrifugeuse. En passant par les trous du tambour, le spray se transforme en boules du diamètre approprié et durcit en tombant.

Le nitrate d'ammonium granulé a une bonne propriétés physiques, ne s'agglutine pas pendant le stockage, se disperse bien dans le champ et absorbe lentement l'humidité de l'air.

Le sulfate d'ammonium - (sinon - le sulfate d'ammonium) contient 21% d'azote. La majeure partie du sulfate d’ammonium est produite par l’industrie du coke.

Dans les années à venir, la production de l'engrais azoté le plus concentré - l'urée, ou urée, qui contient 46 % d'azote, connaîtra un grand développement.

L'urée est obtenue à partir de haute pression synthèse à partir d'ammoniac et de dioxyde de carbone. Il est utilisé non seulement comme engrais, mais aussi pour nourrir le bétail (suppléments nutrition protéique) et comme intermédiaire pour la production de matières plastiques.

Les engrais azotés liquides - ammoniac liquide, ammoniac et eau ammoniaquée - sont également d'une grande importance.

L'ammoniac liquide est produit à partir d'ammoniac gazeux par liquéfaction sous haute pression. Il contient 82% d'azote. Les composés d'ammoniac sont des solutions de nitrate d'ammonium, de nitrate de calcium ou d'urée dans de l'ammoniac liquide avec une petite addition d'eau. Ils contiennent jusqu'à 37 % d'azote. L’eau ammoniaquée est une solution aqueuse d’ammoniaque. Il contient 20% d'azote. En termes d'effet sur la culture, les engrais azotés liquides ne sont pas inférieurs aux engrais solides. Et leur production est beaucoup moins chère que celle des solides, puisque les opérations d'évaporation de la solution, de séchage et de granulation sont éliminées. Parmi les trois types d’engrais azotés liquides, l’eau ammoniaquée est la plus largement utilisée. Bien entendu, l'application d'engrais liquides sur le sol, ainsi que leur stockage et leur transport, nécessitent des machines et des équipements spéciaux.

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Introduction

Les engrais minéraux les plus importants sont les engrais azotés : nitrate d'ammonium, urée, sulfate d'ammonium, solutions aqueuses d'ammoniaque, etc. L'azote appartient exclusivement à rôle important dans la vie des plantes : il fait partie de la chlorophylle, qui est un accepteur de l'énergie solaire, et des protéines nécessaires à la construction d'une cellule vivante. Les plantes ne peuvent consommer que de l'azote fixe, sous forme de nitrates, de sels d'ammonium ou d'amides. Des quantités relativement faibles d’azote fixe sont formées à partir de l’azote atmosphérique en raison de l’activité des micro-organismes du sol. Cependant, l'agriculture intensive moderne ne peut plus exister sans l'application supplémentaire d'engrais azotés au sol, obtenus grâce à la fixation industrielle de l'azote atmosphérique.

Les engrais azotés diffèrent les uns des autres par leur teneur en azote, sous forme de composés azotés (nitrate, ammonium, amide), d'état de phase (solide et liquide), et il existe également des engrais physiologiquement acides et physiologiquement alcalins.

Production de nitrate d'ammonium

Nitrate d'ammonium, ou nitrate d'ammonium, NH4NO3 - une substance cristalline blanche contenant 35 % d'azote sous forme d'ammonium et de nitrate , les deux formes d’azote sont facilement absorbées par les plantes. Le nitrate d'ammonium granulé est utilisé à grande échelle avant le semis et pour tous types de fertilisation. À plus petite échelle, il est utilisé pour produire des explosifs.

Le nitrate d'ammonium est très soluble dans l'eau et possède une hygroscopique élevée (capacité à absorber l'humidité de l'air). C'est la raison pour laquelle les granulés d'engrais se dispersent, perdent leur forme cristalline et les engrais s'agglutinent - le matériau en vrac se transforme en une masse monolithique solide.

Le nitrate d'ammonium est produit sous trois types :

A et B - utilisés dans l'industrie ; utilisé dans des mélanges explosifs (ammonites, ammoniacs)

B est l'engrais azoté efficace et le plus courant, contenant environ 33 à 34 % d'azote ; a une acidité physiologique.

Matière première

Les matières premières pour la production de nitrate d'ammonium sont l'ammoniac et l'acide nitrique.

Acide nitrique . Acide nitrique pur HNO

-liquide incolore de densité 1,51 g/cmà - 42 C, il se solidifie en une masse cristalline transparente. Dans l’air, il « fume », comme l’acide chlorhydrique concentré, puisque ses vapeurs forment de petites gouttelettes de brouillard avec l’humidité de l’air. L'acide nitrique n'est pas durable Même sous l'influence de la lumière, il se décompose progressivement :

Plus la température est élevée et plus l’acide est concentré, plus la décomposition est rapide. Dioxyde d'azote libéré dissout en acide et lui donne une couleur brune.

L'acide nitrique est l'un des acides les plus puissants ; dans les solutions diluées, il se désintègre complètement en ions

i- L'acide nitrique est l'un des composés azotés les plus importants : dans grandes quantités Il est utilisé dans la production d'engrais azotés, d'explosifs et de colorants organiques, sert d'agent oxydant dans de nombreux processus chimiques et est utilisé dans la production d'acide sulfurique. nitreux procédé, utilisé pour la production de vernis cellulosiques, de films .

Production industrielle d'acide nitrique . Les méthodes industrielles modernes de production d'acide nitrique reposent sur l'oxydation catalytique de l'ammoniac avec l'oxygène de l'air. Lors de la description des propriétés de l'ammoniac, il a été indiqué qu'il brûle dans l'oxygène et que les produits de réaction sont de l'eau et de l'azote libre. Mais en présence de catalyseurs, l'oxydation de l'ammoniac par l'oxygène peut se dérouler différemment. Si un mélange d'ammoniac et d'air passe sur un catalyseur, alors à 750 °C et une certaine composition du mélange, une conversion presque complète se produit.

Formé

se transforme facilement en lequel, avec de l'eau en présence d'oxygène atmosphérique, donne de l'acide nitrique.

Les alliages à base de platine sont utilisés comme catalyseurs pour l'oxydation de l'ammoniac.

L'acide nitrique obtenu par oxydation de l'ammoniac a une concentration ne dépassant pas 60 %. Si nécessaire, il est concentré,

L'industrie produit de l'acide nitrique dilué avec une concentration de 55, 47 et 45 %, et de l'acide nitrique concentré - 98 et 97 %. L'acide concentré est transporté dans des réservoirs en aluminium, l'acide dilué - dans des réservoirs en acier résistant aux acides.

Synthèse d'ammoniac

L'ammoniac est un produit clé de diverses substances contenant de l'azote utilisées dans l'industrie et l'agriculture. D. N. Pryanishnikov a qualifié l'ammoniac d'« alpha et oméga » dans le métabolisme des substances azotées des plantes.

Le diagramme montre les principales applications de l'ammoniac. La composition de l'ammoniac a été établie par C. Berthollet en 1784. L'ammoniac NH3 est une base, un réducteur moyennement fort et un agent complexant efficace vis-à-vis des cations à orbitales de liaison vacantes.

Bases physico-chimiques du procédé . La synthèse de l'ammoniac à partir des éléments s'effectue selon l'équation de réaction

N2+ЗН2 =2NНз; ∆H<0

La réaction est réversible, exothermique, caractérisée par un effet enthalpique négatif important (∆H = -91,96 kJ/mol) et devient encore plus exothermique à haute température (∆H = -112,86 kJ/mol). Selon le principe de Le Chatelier, lorsqu'on chauffe, l'équilibre se déplace vers la gauche, vers une diminution du rendement en ammoniac. Dans ce cas, le changement d’entropie est également négatif et ne favorise pas la réaction. Avec une valeur ∆S négative, une augmentation de la température réduit la probabilité qu'une réaction se produise,

La réaction de synthèse de l'ammoniac se déroule avec une diminution de volume. Selon l'équation de réaction, 4 moles de réactifs gazeux initiaux forment 2 moles de produit gazeux. En nous basant sur le principe de Le Chatelier, nous pouvons conclure que, dans des conditions d'équilibre, la teneur en ammoniac du mélange sera plus élevée à haute pression qu'à basse pression.

Caractéristiques du produit cible

Caractéristiques physicochimiques Le nitrate d'ammonium (nitrate d'ammonium) NH4NO3 a un poids moléculaire de 80,043 ; le produit pur est une substance cristalline incolore contenant 60 % d'oxygène, 5 % d'hydrogène et 35 % d'azote (17,5 % chacun sous forme d'ammoniac et de nitrate). Le produit technique contient au moins 34,0 % d'azote.

Propriétés physiques et chimiques de base du nitrate d'ammonium :

Le nitrate d'ammonium, selon la température, existe sous cinq modifications cristallines thermodynamiquement stables à pression atmosphérique (tableau). Chaque modification n'existe que dans une certaine plage de température, et la transition (polymorphe) d'une modification à une autre s'accompagne de changements dans la structure cristalline, de dégagement (ou d'absorption) de chaleur, ainsi que d'un changement brusque de volume spécifique, de capacité thermique , entropie, etc. Les transitions polymorphes sont réversibles - énantiotropes.

Tableau. Modifications cristallines du nitrate d'ammonium

Le système NH4NO3-H2O (Fig. 11-2) fait référence aux systèmes avec eutectiques simples. Le point eutectique correspond à une concentration de 42,4% de MH4MO3 et une température de -16,9 °C. La branche gauche du diagramme, la ligne du liquidus de l'eau, correspond aux conditions de libération de glace dans le système HH4MO3--H20. La branche droite de la courbe du liquidus est la courbe de solubilité du MH4MO3 dans l'eau. Cette courbe présente trois points de rupture correspondant aux températures de transitions de modification NH4NO3 1 = 11 (125,8°C), II = III (84,2°C) et 111 = IV (32,2°C). Température de fusion (cristallisation) du nitrate d'ammonium anhydre. 169,6°C. Elle diminue avec l'augmentation de la teneur en humidité du sel.

Dépendance de la température de cristallisation de NH4NO3 (Tcristal, "C) sur la teneur en humidité (X,%) jusqu'à 1,5 % est décrit par l'équation :

tcrist == 169,6-13, 2x (11.6)

Dépendance de la température de cristallisation du nitrate d'ammonium avec ajout de sulfate d'ammonium sur la teneur en humidité (X,%) jusqu'à 1,5 % et le sulfate d'ammonium (U, %) jusqu'à 3,0 % est exprimé par l'équation :

tcrist = 169,6- 13,2X+2, OU. (11.7).

Le nitrate d'ammonium se dissout dans l'eau et absorbe la chaleur. Ci-dessous les valeurs des chaleurs de dissolution (Q dist) du nitrate d'ammonium de différentes concentrations dans l'eau à 25°C :

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

Qsoluté kJ/kg. -202,8 -225,82 -240,45 -256,13 -271,29 -287,49 -320,95

Le nitrate d'ammonium est hautement soluble dans l'eau, les alcools éthylique et méthylique, la pyridine, l'acétone et l'ammoniac liquide.

Agence fédérale pour l'éducation

CALCUL ET NOTE EXPLICATIVE

Pour les travaux de cours de technologie chimique générale sur le sujet :

« Production de nitrate d'ammonium. Calcul d'un neutralisant avec une productivité de G=10 t/heure NH 4 NO 3

Complété:
étudiant gr. ХН-091
Artemenko A.A.
Vérifié:
Ouchakov A.G.

Kemerovo 2012

Introduction 4
1.Etude de faisabilité de la méthode choisie 7
2.Schéma de flux pour la production de nitrate d'ammonium 12
3. Calcul des bilans matière et thermique de neutralisation
acide nitrique avec ammoniaque 17
3.1.Bilan matière 17
3.2. Bilan thermique 20
4. Sélection des tailles d'appareils de contact 21
Conclusion 22
Références 23

Introduction

Les engrais minéraux sont largement utilisés aussi bien en agriculture que dans divers domaines industriels. Contrairement au marché mondial, c'est la consommation industrielle d'engrais azotés qui est la principale sur le marché intérieur.
Les engrais minéraux les plus importants sont les engrais azotés : nitrate d'ammonium, urée, sulfate d'ammonium, solutions aqueuses d'ammoniaque.
Le nitrate d'ammonium, ou nitrate d'ammonium, NH 4 NO 3 est une substance cristalline blanche contenant 35 % d'azote sous forme d'ammonium et de nitrate, les deux formes sont facilement absorbées par les plantes.
Les principaux consommateurs de nitrate d'ammonium sont les industries suivantes :
- Agriculture;
- production d'engrais minéraux complexes ;
- complexe minier (propre production d'explosifs) ;
- industrie charbonnière (production propre d'explosifs) ;
- production d'explosifs ;
- industrie de construction;
Le nitrate d'ammonium a un potentiel ou une acidité physiologique. Cette acidité se produit dans le sol, d'une part, du fait d'une consommation plus rapide d'ions (NH 4 +) par les plantes et, par conséquent, de l'accumulation de résidus acides (ions NO 3) dans le sol et, d'autre part. , résultant de l'oxydation de l'ammoniac en acide nitrique par les micro-organismes nitrifiants du sol. Avec une utilisation à long terme du nitrate d'ammonium, l'acidité potentielle de cet engrais peut entraîner des modifications dans la composition chimique du sol, ce qui entraîne dans certains cas une diminution du rendement.

Les cultures agricoles.
Le nitrate d'ammonium granulé est utilisé à grande échelle avant le semis et pour tous types de fertilisation. À plus petite échelle, il est utilisé pour produire des explosifs. Le nitrate d'ammonium est très soluble dans l'eau et possède une hygroscopique élevée (capacité à absorber l'humidité de l'air). Cela est dû au fait que les granulés d'engrais se dispersent, perdent leur forme cristalline et l'engrais s'agglutine - le matériau en vrac se transforme en
masse monolithique solide. Le nitrate d'ammonium présente un certain nombre d'avantages par rapport aux autres engrais azotés, car il contient 34 % d'azote et est juste derrière l'urée dans ce rapport.
De plus, le nitrate d'ammonium contient à la fois des formes d'azote ammonium et nitrate, qui sont utilisées par les plantes au cours de différentes périodes de croissance, ce qui augmente positivement le rendement de presque toutes les cultures agricoles.
Les industries utilisant le nitrate d’ammonium comme matière première pour la production d’explosifs constituent le deuxième segment de sa consommation sur le marché intérieur après l’agriculture. Ammoniac-
les explosifs à base de salpêtre constituent un grand groupe d'explosifs.
Ils sont généralement classés comme explosifs puissants de faible puissance (en équivalent TNT, 25 % plus faibles que le TNT). Cependant, ce n’est pas entièrement vrai. En termes de brisance, les explosifs au nitrate d'ammonium sont généralement faibles en

Ils sont inférieurs au TNT, mais en termes d'explosivité élevée, ils dépassent le TNT, certains d'entre eux de manière assez significative. Les explosifs au nitrate d’ammonium sont davantage utilisés dans l’économie nationale et dans une moindre mesure dans les affaires militaires. La raison de cette utilisation est le coût nettement inférieur des explosifs au nitrate d’ammonium et leur fiabilité d’utilisation nettement inférieure. Tout d'abord, cela est dû à l'hygroscopique élevée des explosifs à base d'ammoniac. Par conséquent, lorsqu'ils sont humidifiés à plus de 3 %, ces explosifs perdent complètement leur capacité à exploser. Ils sont susceptibles de s'agglutiner, c'est-à-dire perdent leur fluidité pendant le stockage, c'est pourquoi ils complètement

Ou bien ils perdent partiellement leur capacité explosive.
Les raisons les plus importantes de la prise en masse sont :
1. Augmentation de la teneur en humidité dans le produit fini ;
2.Hétérogénéité et faible résistance mécanique des particules de salpêtre ;
3.Changement des modifications cristallines du nitrate d'ammonium.
Le nitrate d'ammonium est un puissant agent oxydant. Il réagit violemment avec les solutions de certaines substances, jusqu'à l'explosion (nitrite de sodium). Il est insensible aux chocs, aux frottements, aux impacts, et reste stable face à des étincelles d'intensité variable. Il n'est capable d'exploser que sous l'influence d'un détonateur puissant ou lors d'une décomposition thermique. Le salpêtre n'est pas un produit inflammable. La combustion est entretenue uniquement par l'oxyde nitrique. Ainsi, l'une des conditions de production de nitrate d'ammonium est la pureté de ses solutions initiales et du produit fini.

2. Diagramme de flux pour la production de nitrate d'ammonium

Le processus de production de nitrate d'ammonium comprend les principales étapes suivantes :
1. Neutralisation de l'acide nitrique avec du gaz ammoniac ;
2. Évaporation des solutions de nitrate d'ammonium jusqu'à l'état fondu ;
3. Cristallisation du sel fondu ;
4. Séchage ou refroidissement du sel ;
5.Emballage.
Pour obtenir du nitrate d'ammonium quasiment non agglomérant, plusieurs méthodes technologiques sont utilisées. Le procédé de production du nitrate d'ammonium repose sur une réaction hétérogène entre l'ammoniac gazeux et une solution d'acide nitrique :
NH 3 + HNO 3 = NH 4 NON 3 (2)
?H = -144,9 kJ
L'effet thermique de la réaction lors de l'interaction de 100 % de substances de départ est de 35,46 kcal/mol.

La réaction chimique se produit à grande vitesse ; dans un réacteur industriel, elle est limitée par la dissolution du gaz dans le liquide. Pour réduire l’inhibition de la diffusion, l’agitation des réactifs est d’une grande importance. Des conditions intensives de mise en œuvre du procédé peuvent être assurées dans une large mesure lors du développement de la conception de l'appareil. La réaction (1) est réalisée dans un appareil ITN fonctionnant en continu (utilisation de chaleur de neutralisation) (Fig. 2.1).

Figure 2.1. Appareil MII

Le réacteur est un appareil cylindrique vertical constitué de zones de réaction et de séparation. Dans la zone de réaction se trouve un verre 1, dans la partie inférieure duquel se trouvent des trous pour la circulation de la solution. Un peu au-dessus des trous à l'intérieur du verre se trouve un barboteur 2 pour l'alimentation en gaz ammoniac, au-dessus se trouve un barboteur 3 pour l'alimentation en acide nitrique. Le mélange vapeur-liquide de réaction sort par le haut du verre de réaction ; une partie de la solution est retirée de l'appareil ITN et entre dans le neutralisant final, et le reste (circulation) redescend. La vapeur de jus libérée par le mélange vapeur-liquide est lavée sur les plaques à capuchon 6 des éclaboussures de solution de nitrate d'ammonium et des vapeurs d'acide nitrique avec une solution à 20 % de nitrate, puis avec du condensat de vapeur de jus.
La chaleur de réaction (1) est utilisée pour évaporer partiellement l'eau du mélange réactionnel (d'où le nom de l'appareil - ITN). La différence de températures dans les différentes parties de l'appareil conduit à une circulation plus intense du mélange réactionnel.

Le processus technologique de production de nitrate d'ammonium comprend, outre les étapes de neutralisation de l'acide nitrique avec de l'ammoniac, également les étapes d'évaporation de la solution de nitrate, de granulation de la masse fondue, de refroidissement des granulés, de traitement des granulés avec des tensioactifs. , conditionnement, stockage et chargement des nitrates, épuration des émissions de gaz et des eaux usées.
La figure 2.2 montre un schéma d'une unité moderne à grande échelle pour la production de nitrate d'ammonium AS-72 d'une capacité de 1 360 tonnes/jour. L'acide nitrique initial à 58-60 % est chauffé dans le réchauffeur 1 à 70-80 °C avec la vapeur de jus provenant de l'appareil ITN 3 et fourni pour la neutralisation. Avant l'appareil 3, les acides phosphorique et sulfurique sont ajoutés à l'acide nitrique en quantités telles que le produit fini contient 0,3 à 0,5 % de P 2 O 5 et 0,05 à 0,2 % de sulfate d'ammonium.
L'unité contient deux appareils ITN fonctionnant en parallèle. En plus de l'acide nitrique, du gaz ammoniac leur est fourni, après
chauffé dans le réchauffeur 2 par condensat de vapeur à 120-130 C. Les quantités d'acide nitrique et d'ammoniac fournies sont régulées de manière à ce qu'à la sortie de l'appareil ITN, la solution présente un léger excès d'acide (2-5 g/l), garantissant une absorption complète de l'ammoniac.

Fig.2.2 Schéma de l'unité de nitrate d'ammonium AS-72
Dans la partie inférieure de l'appareil, une réaction de neutralisation se produit à une température de 155-170°C ; cela produit une solution concentrée contenant 91 à 92 % de NH 4 NO 3 . Dans la partie supérieure de l'appareil, la vapeur d'eau (appelée vapeur de jus) est éliminée des éclaboussures de nitrate d'ammonium et des vapeurs d'acide nitrique. Une partie de la chaleur dégagée par la vapeur du jus est utilisée pour chauffer l’acide nitrique. La vapeur du jus est ensuite envoyée pour purification et rejetée dans l’atmosphère. La solution de nitrate d'ammonium sortant du neutralisant a une réaction légèrement acide ou légèrement alcaline.
La solution acide de nitrate d'ammonium est envoyée vers le neutraliseur 4 ; là où l'ammoniac est fourni, il est nécessaire de réagir avec l'acide nitrique restant. Ensuite, la solution est introduite dans l'évaporateur 5. La masse fondue résultante, contenant 99,7 à 99,8 % de nitrate, passe à travers un filtre 21 à 175 °C et est introduite par une pompe centrifuge submersible 20 dans un réservoir sous pression 6, puis dans un récipient rectangulaire. tour de granulation métallique 16.
Dans la partie supérieure de la tour se trouvent les granulateurs 7 et 8, dans la partie inférieure desquels est amené de l'air, refroidissant les gouttes de nitrate tombant d'en haut. Lorsque des gouttes de nitrate tombent d'une hauteur de 50 à 55 m et que l'air circule autour d'elles, des granulés d'engrais se forment. Température des granulés à

La température de sortie de la tour est de 90-110°C ; les granulés chauds sont refroidis dans un appareil à lit fluidisé 15. Il s'agit d'un appareil rectangulaire à trois sections et équipé d'une grille percée de trous. Des ventilateurs fournissent de l'air sous la grille ; dans ce cas, une couche fluidisée de granulés de nitrate est créée, arrivant via un convoyeur depuis la tour de granulation. Après refroidissement, l'air entre dans la tour de granulation.
Les granulés de nitrate d'ammonium sont introduits par le convoyeur 14 pour traitement avec des tensioactifs dans un tambour rotatif 11. Ensuite, l'engrais fini est envoyé par le convoyeur 12 vers l'emballage.
L'air sortant de la tour de granulation est contaminé par des particules de nitrate d'ammonium, et la vapeur de jus provenant du neutraliseur et le mélange vapeur-air provenant de l'évaporateur contiennent de l'ammoniac n'ayant pas réagi et

Acide nitrique, ainsi que particules de nitrate d'ammonium entraînées. Pour ces
Il y a six ruisseaux dans la tour supérieure de la tour de granulation
des laveurs de lavage fonctionnant en parallèle du type à plaques 10, irrigués avec une solution à 20-30% de nitrate d'ammonium, qui est alimentée par la pompe 18 à partir de la collecte 17. Une partie de cette solution est déversée dans le neutraliseur ITN pour laver la vapeur de jus, et puis mélangé avec du nitrate d'ammonium et, par conséquent, utilisé pour fabriquer des produits. L'air purifié est aspiré hors de la tour de granulation par le ventilateur 9 et rejeté dans l'atmosphère.

3. Calcul du bilan matière et thermique de neutralisation de l'acide nitrique par l'ammoniac

3.1 Bilan matière

Donnée initiale
La concentration de l'acide nitrique initial est de 50 % HNO 3 ;
Concentration en ammoniac 100% NH 3 ;
La concentration de la solution résultante est de 70 % NH 4 NO 3 ;
Capacité d'installation G=10 t/heure
La production de nitrate d'ammonium repose sur la réaction suivante :

NH 3 + HNO 3 = NH 4 NON 3
M(NH3)=17g/mol
M(NH 4 NO 3) = 80 g/mol
1. Déterminez la quantité d'ammoniac à 100 % ayant réagi :
m(NH 3)=17*10000/80=2125 kg/heure
M(HNO3) = 63 g/mol
2. Déterminez la quantité d’acide nitrique à 100 % ayant réagi :
m(HNO3)=63*10000/80=7875 kg/heure
La quantité d’acide nitrique à 50 % ayant réagi est alors :
m(HNO 3) = 7875/0,5 = 15750 kg/heure
Trouvez la quantité totale de réactifs entrant dans le neutralisant :
3. Quantité de solution de nitrate d'ammonium à 70 % :
m(NH 4 NO 3)= 10 000/0,7=14 285,7 kg/heure
4.Quantité d’eau évaporée lors de la neutralisation :
m(H 2 O)= 2125 +15750 – 14285,7=3589,3 kg/heure
Consommation de NH 3 + consommation de HNO 3 = Quantité de NH 4 NO 3 + vapeur de jus

2125 +15750 = 14285,7+3589,3
17875kg/heure=17875kg/heure

Nous résumons les résultats du calcul dans le tableau :

Tableau 1
Bilan matière

3.2 Bilan thermique

Donnée initiale.
Le point d’ébullition du nitrate d’ammonium est de 120°C.

La pression dans le neutralisant est de 117,68 kPa.
Capacités calorifiques :

A 30 ? : C НNO3 = 2,763 kJ/(m 3 ·? С) ;
A 50?C : NH3 = 2,185 kJ/ (m 3 ·?C) ;
À 123,6 ?C :C NH4NO3 =2,303 kJ/ (m 3 ·?C) ;

Solution.
Q arrivée =Q consommation
Arrivée de chaleur :
1. Chaleur introduite par l’acide nitrique :
Q 1 = 15907,5 * 2,763 * 30 = 1318572 kJ = 1318,572 MJ ;
2. Chaleur fournie par le gaz ammoniac :
Q 2 = 2146,25 * 2,185 * 50 = 234478 kJ = 234,478 MJ ;
Lors de la production de nitrate d'ammonium, de la chaleur est libérée, qui peut être déterminée graphiquement de manière assez précise. Pour l'acide nitrique à 50 % Q = 105,09 kJ/mol.
3. Lors de la neutralisation, les éléments suivants sont libérés :
Q 3 = (105,09* 1 000 * 10 000)/80 = 1 3136 250 kJ = 13 136,25 MJ ;
Revenu total:
Q arrivée = Q1 + Q2 + Q3 = 1318572+234478 +13136250 = 14689300 kJ.
Consommation de chaleur :
1. La solution de nitrate d'ammonium emporte :
Q 1" = 14285,7 * 2,303 * t ébullition ;

À une pression de 117,68 kPa, la température de la vapeur d'eau saturée est de 103 °C.
Le point d'ébullition de l'eau est de 100°C.
La dépression de température est égale à :
?t = 120 – 100 = 20 ?С ;
Déterminons le point d'ébullition d'une solution à 70 % de nitrate d'ammonium :
t bouillir = 103 + 20 * 1,03 = 123,6 C ;
Q 1" = 14285,7 * 2,303 * 123,6 = 4066436 kJ = 4066,436 MJ.
2. Chaleur dépensée pour l’évaporation de l’eau :
Q 2" = 3589,3 * 2379,9 = 8542175 kJ = 8542,175 MJ.
3. Perte de chaleur :
Q pertes = Q entrants. -Q contre. = 14689300-8542175-4066436= 2080689kJ=2080,689MJ.
Consommation totale :
Q contre. = Q 1 "+ Q 2 "+ Q pertes = 4066436 + 8542175 + 2080689 = 14689300 kJ.

Nous résumons les résultats du calcul dans le tableau :

Tableau 2
Bilan thermique

À venir			Consommation
Article	kJ	%	Article	kJ	%
Question 1	1318572	8,98	Question 1"	4066436	27,7
Question 2	234478	1,62	Question 2"	8542175	58,1
Question 3	13136250	89,4	Pertes Q	2080689	14,2
Total:	14689300	100,00	Total:	14689300	100,00

1.Etude de faisabilité de la méthode choisie

Les méthodes les plus courantes de production de nitrate d'ammonium sont basées sur la réaction de neutralisation de l'acide nitrique avec l'ammoniac.
L'interaction chimique des solutions d'ammoniac gazeux et d'acide nitrique se produit à grande vitesse, mais est limitée par le transfert de masse et les conditions hydrodynamiques. Par conséquent, l'intensité du mélange des réactifs est d'une grande importance ; qui dépend principalement du rapport entre les vitesses de déplacement de l'acide nitrique et de l'ammoniac dans le réacteur. Le contact le plus étroit des réactifs est obtenu si la vitesse linéaire du gaz ammoniac ne dépasse pas la vitesse linéaire de la solution d'acide nitrique de plus de 15 fois.
Le processus de neutralisation se produit avec dégagement de chaleur. Dans les conditions de production, l'acide nitrique est utilisé à une concentration de 45 à 60 %. Plus la concentration d'acide nitrique utilisée est élevée, plus la chaleur de sa dilution est faible et plus l'effet thermique de neutralisation des solutions d'acide nitrique avec de l'ammoniac est important.
Quantité totale de chaleur Q ? libéré à la suite de la réaction de neutralisation des solutions d'acide nitrique avec de l'ammoniac gazeux est déterminé par l'équation :
Q ? =Q réagir. -(q 1 -q 2) (1)
Les schémas fondamentalement différents suivants pour la production de nitrate d'ammonium en utilisant la chaleur de neutralisation sont possibles :
- installations fonctionnant à pression atmosphérique (surpression de vapeur de jus 0,15-0,2 at) ;
- les installations avec évaporateur sous vide ;
- installations sous pression à usage unique
chaleur de la vapeur de jus ;

Installations fonctionnant sous pression, utilisant la double chaleur de la vapeur de jus (produisant une matière fondue concentrée).
Le plus répandu en Russie est le système de neutralisation sous pression atmosphérique, illustré à la figure 3.

Riz. 1.1 Schéma de neutralisation de l'acide nitrique sous pression atmosphérique :
1 – réservoir d'acide nitrique ; 2 – réchauffeur d'ammoniac ; 3 – séparateur d'ammoniac liquide ; 4 – appareil de pompe à chaleur ; 5 – siphon lave-jus vapeur ; 6 – étage I de l'évaporateur sous vide ; 7 – neutralisant complet.
Dans les années 1967-1970, un schéma technologique a été développé et un projet d'unité AC-67 de grande capacité avec une capacité quotidienne moyenne de 1 400 tonnes a été achevé.
Une particularité de l'unité AC-67 est le placement de tous les principaux équipements technologiques (de l'étape de neutralisation à l'étape de production de fonte) sur la tour de granulation en cascade, sans opérations intermédiaires de pompage des solutions de nitrate d'ammonium. Une autre caractéristique de l'unité AS-67 est que l'air n'est pas aspiré hors de la tour, mais est pompé dans la tour par le bas sous la grille à lit fluidisé avec un ventilateur puissant, c'est-à-dire que la tour fonctionne sous support.
Comme indiqué, le placement de tous les principaux équipements technologiques sur la tour de granulation a simplifié le schéma en raison du refus de pomper des solutions concentrées de nitrate. En même temps, cette décision a entraîné certaines complications dans les processus de construction et

Fonctionnement de l'unité :
- le tronc de la tour supporte une charge importante, de sorte qu'il est constitué de béton armé avec un revêtement interne en briques résistantes aux acides, ce qui entraîne des coûts d'investissement importants, une augmentation de l'intensité de la main-d'œuvre et de la durée de la construction ;
- la superstructure dotée d'équipements technologiques est située à haute altitude, elle doit donc être complètement fermée, chauffée et ventilée.
- l'installation des équipements ne peut commencer qu'après la construction de la tour, ce qui allonge le cycle des travaux de construction et d'installation ;
- la localisation des équipements en hauteur augmente les exigences de performance des équipements de levage et de transport (ascenseurs) ;
- le fonctionnement de la tour sous pression complique la maintenance de l'appareil de refroidissement des produits à lit fluidisé intégré à la tour ;

L'utilisation d'un dispositif de refroidissement intégré entraîne une augmentation de la consommation d'énergie pour l'alimentation en air de la tour.
Afin d'éliminer les lacunes du schéma AC-67 et d'améliorer la qualité du produit du schéma AC-72, les solutions techniques suivantes ont été adoptées :
- une augmentation de la résistance des granulés est assurée sous l'influence de trois facteurs : l'utilisation d'un additif sulfate-phosphate, l'obtention de granulés plus gros, la régulation de la vitesse de refroidissement des granulés, pour laquelle un appareil distant sectionné avec un un lit fluidisé et une alimentation en air séparée pour chaque section ont été utilisés ;
- l'équipement est situé en dessous sur une étagère séparée ; Une pompe est utilisée pour pomper la matière fondue.
Le schéma technologique de production de nitrate selon le schéma AS-72 comprend les mêmes étapes que selon le schéma AS-67 ; Une étape supplémentaire consiste à pomper le nitrate d'ammonium fondu hautement concentré vers le haut de la tour de granulation.

Il n'y a pas de différences fondamentales dans le processus technologique aux étapes de neutralisation et d'évaporation dans le schéma AC-72 par rapport à l'AC-67. La différence réside dans le chauffage de l'acide nitrique dans deux radiateurs individuellement pour chaque appareil à pompe à chaleur, ce qui a permis d'installer des régulateurs de débit automatiques sur la conduite d'alimentation en acide nitrique pour le chauffage. Et une autre différence caractéristique est l’installation d’un seul neutralisant plus puissant, au lieu de deux.
Les exigences croissantes en matière de protection de l'environnement ont mis à l'ordre du jour une réduction significative des émissions de particules d'aérosol de nitrate d'ammonium et d'ammoniac dans l'atmosphère. Un degré plus élevé de purification de ces émissions est la principale caractéristique distinctive des unités AS-72M modernisées.

Dans la production moderne de nitrate d'ammonium, la consommation spécifique de matières premières est proche de la théorie. Par conséquent, il n'y a pas de différence significative dans le coût du produit obtenu dans les unités à grande échelle AS-67, AS-72 et AS-72M.
La différence d'indicateurs techniques et économiques selon les schémas spécifiques réside principalement dans le domaine de la consommation des ressources énergétiques : vapeur, électricité, eau recyclée. La consommation de vapeur est déterminée par la concentration initiale d'acide nitrique, le degré d'utilisation de la chaleur de la vapeur de jus obtenue au stade de neutralisation.
La consommation d’électricité dans la production de nitrate d’ammonium n’est pas importante en termes absolus. Mais il peut fluctuer selon la méthode utilisée pour refroidir le produit (directement dans la tour lors de l'envol des granulés,
dans les appareils à lit fluidisé, dans les tambours rotatifs), sur les méthodes de purification de l'air, choix
Dans l'industrie, l'unité AC-72 est principalement utilisée, où, grâce à l'utilisation de granulateurs monodispersés, une composition granulométrique uniforme est assurée, la teneur en petits granulés est réduite et la vitesse de l'air à travers la section transversale de la tour est réduit, c'est-à-dire plus favorable

Conditions permettant de réduire l'entraînement de poussière de la tour et de réduire la charge sur l'épurateur de lavage.

Liste de la littérature utilisée

1. Calculs de processus technologiques chimiques. Sous la direction générale du prof. Moukhlenova I.P. L., « Chimie », 1976. –304 p.
2.http://www.xumuk.ru//
3. Klevke V.A., « Technologie des engrais azotés », M., Goskhimizdat, 1963.
4. Technologie chimique générale : La production chimique la plus importante / I.P. Mukhlenov - 4e éd. - M. : Ecole supérieure, 1984. - 263 p.
5. Procédés et appareils de base de la technologie chimique : Manuel de conception. Edité par Yu.I. Dytnersky, 2e éd., M. : Chimie, 1991.-496 p.
6. Miniovich M. A. Production de nitrate d'ammonium. M. « Chimie », 1974. – 240 p.

Conclusion

Dans ce cours, nous avons étudié la production de nitrate d'ammonium et le schéma technologique de base, justifié le choix des équipements principaux et auxiliaires dans la production de nitrate d'ammonium et calculé les bilans matières et thermiques de l'étape de neutralisation.
Nous avons examiné les propriétés physiques et chimiques du nitrate d'ammonium. Le nitrate d'ammonium ayant des propriétés telles que l'agglomération et l'hygroscopique, il est nécessaire de prendre les mesures suivantes : pour réduire l'agglomération, utiliser des additifs en poudre qui saupoudrent les particules de sel. Certains additifs réduisent la surface active des particules, d'autres ont des propriétés d'adsorption. Ajoutez de très petites quantités de colorants aux sels agglomérants et refroidissez le nitrate d'ammonium avant l'emballage. Pour réduire l'hygroscopique, il est nécessaire de granuler le salpêtre. Les granulés ont une surface spécifique plus petite que le sel cristallin fin, ils s'humidifient donc plus lentement.
Le nitrate d’ammonium est l’engrais azoté le plus important et le plus répandu utilisé en agriculture. Il est donc nécessaire de respecter les conditions de stockage du nitrate d’ammonium et de créer de nouvelles solutions technologiques.

4.Sélection des tailles de dispositifs de contact

On détermine le volume de l'appareil à l'aide de la chaleur de neutralisation :

Temps de contact, heure ;

M est la productivité de l'appareil, m 3 /heure.

G=10 000 kg/heure=36 000 000 kg/sec.

Nitrate d'ammonium = 1725 kg/m 3

M = G/? nitrate d'ammonium

M=36 000 000 kg/s : 1 725 kg/m 3 =20 869,5 m 3 /s

V= 1 s · 20 869,5 m 3 /s = 20 869,5 m 3

Établissement d'enseignement public
formation professionnelle supérieure
"Université technique d'État de Kouzbass"

Département de technologie chimique des combustibles solides et de l'écologie

J'APPROUVE
date

Tête département_______________
(signature)

Étudiant

1. Sujet du projet

5. Consultants de projet (indiquant les sections pertinentes du projet)

2. ______________________________ _____________________
Date d'affectation _____________
Superviseur ________________________
(signature)
7. Littérature de base et matériel recommandé
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ _________________
La tâche a été acceptée pour exécution (date) _________________

Agence fédérale pour l'éducation

Établissement d'enseignement public
formation professionnelle supérieure
"Université technique d'État de Kouzbass"

Département de technologie chimique des combustibles solides et de l'écologie

J'APPROUVE
date

Tête département_______________
(signature)
Mission de conception de cours

Étudiant

1. Sujet du projet
______________________________ _____________________

Approuvé par arrêté de l'université du
2. Date limite de dépôt du projet complété par l'étudiant
3. Données initiales du projet
______________________________ ______________________

4. Volume et contenu de la note explicative (principaux enjeux des parties générales et spéciales) et du matériel graphique
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________
5. Consultants du projet (indiquant les sections pertinentes du projet)
1. ______________________________ _____________________
2. ______________________________ _____________________ Date d'affectation _____________ Responsable ________________________ (signature) 7. Littérature de base et matériel recommandé ______________________________ ________________ ____________________________________________ __________________________________________ ________________ _________________ Accepté la tâche pour exécution (date) _________________