Teknologi amonium nitrat. Teknologi produksi amonium nitrat

Produksi amonium nitrat terdiri dari netralisasi asam nitrat dengan gas amonia dan kristalisasi produk. Amonia tidak boleh mengandung kelembaban lebih dari 1%, dan keberadaan minyak tidak diperbolehkan. Asam nitrat diambil pada konsentrasi lebih dari 45% HNO 3; kandungan nitrogen oksida di dalamnya tidak boleh melebihi 0,1%. Untuk memperoleh amonium nitrat, limbah dari produksi amonia juga dapat digunakan - misalnya, air amonia dan tangki serta gas pembersih yang dikeluarkan dari fasilitas penyimpanan amonia cair dan diperoleh dengan membersihkan sistem sintesis amonia. Komposisi gas tangki: 45-70% NH 3, 55-30% H 2 + N 2 (dengan sedikit metana dan argon); komposisi gas pembersih: 7,5-9% NH 3, 92,5-91% H 2 + N 2 (dengan sedikit metana dan argon). Selain itu, gas distilasi dari produksi urea juga digunakan untuk menghasilkan amonium nitrat; perkiraan komposisinya adalah: 55-57% NH 3, 18-24% CO 2, 15-20% H 2 O.

Efek termal reaksi NH 3(g) +HNO 3(l) NH 4 NO 3 adalah 35,46 kkal/(g mol). Dalam produksi amonium nitrat, asam 45-58% biasanya digunakan. Dalam hal ini, efek termal dari reaksi netralisasi berkurang dengan jumlah panas pengenceran asam nitrat dengan air dan jumlah pelarutan amonium nitrat.

Dengan penggunaan panas netralisasi yang rasional, larutan pekat dan bahkan amonium nitrat yang meleleh dapat diperoleh dengan menguapkan air.

Sesuai dengan ini, terdapat skema untuk memperoleh larutan amonium nitrat dengan penguapan berikutnya (yang disebut proses multi-tahap) dan untuk menghasilkan lelehan (proses satu tahap atau non-penguapan). Untuk memilih skema netralisasi yang rasional, perlu membandingkan empat skema yang berbeda secara mendasar untuk memproduksi amonium nitrat menggunakan panas netralisasi:

1) instalasi yang beroperasi pada tekanan atmosfer (tekanan berlebih dari uap sari 0,15-0,2 at);

2) instalasi dengan evaporator vakum;

3) instalasi yang beroperasi di bawah tekanan, dengan sekali penggunaan panas uap sari;

4) instalasi yang beroperasi di bawah tekanan, dengan penggunaan ganda panas uap sari (produksi lelehan pekat).

Dalam praktik industri, mereka banyak digunakan sebagai instalasi paling efisien yang beroperasi pada tekanan atmosfer, menggunakan netralisasi panas dan sebagian instalasi dengan evaporator vakum.

Persyaratan teknis untuk produk jadi

Menurut GOST 2-85 saat ini di Rusia, amonium nitrat butiran diproduksi dalam dua tingkatan: A - kategori kualitas tertinggi dan B - kategori kualitas tertinggi (kelas tertinggi) dan kategori kualitas pertama (kelas satu). Indikator mutu amonium nitrat yang diproduksi secara industri disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1

amonium nitrat gost 2-85
penampilan	Produk granular tanpa kotoran mekanis asing
Fraksi massa total nitrit dan amonium nitrogen dalam hal:
untuk NH4NO3 dalam bahan kering, % tidak kurang		tidak terstandarisasi
untuk nitrogen dalam bahan kering, %, tidak kurang
Fraksi massa air, %, tidak lebih
pH larutan berair 10%, tidak kurang
Fraksi massa zat yang tidak larut dalam larutan asam nitrat 10%, %, tidak lebih		tidak terstandarisasi
Penilaian:
Fraksi massa butiran
dari 1 sampai 3 mm, %, tidak kurang		tidak terstandarisasi
dari 1 sampai 4 mm, %, tidak kurang
dari 2 sampai 4 mm, %, tidak kurang
kurang dari 1 mm,%
lebih dari 6 mm, %
Kekuatan statistik butiran n/butiran (kg/butiran), tidak kurang
Kerapuhan, %, tidak kurang
Aditif pengkondisian	magnesium nitrat

Perusahaan yang memproduksi amonium nitrat harus menjamin konsumen bahwa indikator kualitas produk yang ditentukan oleh GOST 2-85 akan dipertahankan selama 6 bulan, asalkan konsumen mematuhi kondisi penyimpanan yang ditetapkan oleh standar.

Penerapan amonium nitrat

Amonium nitrat adalah sejenis pupuk mineral yang tanpanya pertanian modern hampir tidak terpikirkan. Milik keluarga pupuk nitrogen, keserbagunaan aplikasi, kemungkinan volume produksi dan pasokan industri, teknologi produksi yang terbukti - inilah keunggulan yang mempertahankan posisi amonium nitrat yang tak tergoyahkan di pasar pupuk.

Nitrogen mutlak diperlukan oleh tanaman. Klorofil, yang memanfaatkan energi matahari dan menghasilkan bahan pembangun sel hidup, mengandung nitrogen. Secara eksternal, amonium nitrat berbentuk butiran putih. Zat granular sangat larut dalam air dan mengandung 34,4% nitrogen. Ini diterapkan sebagai pembalut atas untuk semua jenis tanaman pertanian, di semua jenis tanah dan untuk menyiapkan tanah untuk disemai. Dalam industri, amonium nitrat digunakan sebagai bahan baku produksi bahan peledak dan selanjutnya digunakan dalam industri kimia, pertambangan dan konstruksi.

Ada masalah yang terkait dengan tingginya higroskopisitas amonium nitrat. Butiran kehilangan kekerasannya dan menyebar ketika kelembapan udara meningkat. Namun perkembangan teknologi modern memungkinkan untuk mempertimbangkan nuansa ini dan menghilangkannya pada tahap produksi.

Salah satu keunggulan amonium nitrat secara tradisional dianggap bahwa tanah menyerap sepenuhnya bagian amonia karena kelarutan pupuk yang cepat. Pada saat yang sama, amonium nitrat memiliki efek yang lebih lama dibandingkan dengan nitrat. Aplikasi fraksional amonium nitrat dapat mengurangi hilangnya nitrogen nitrat akibat pencucian. Ini berhasil digunakan dalam produksi campuran pupuk sebagai komponen nitrogen yang paling optimal. Saat ini, pasar kimia mengalami peningkatan permintaan amonium nitrat baik sebagai pupuk maupun sebagai bahan baku kimia industri. Hal ini juga disebabkan oleh dukungan yang diberikan negara terhadap industri pertanian dan pengembangan industri dalam negeri pada umumnya.

Metode dasar

Dalam produksi industri, amonia anhidrat dan asam nitrat pekat digunakan:

Reaksi berlangsung cepat dengan pelepasan sejumlah besar panas. Melakukan proses seperti itu dalam kondisi artisanal sangatlah berbahaya (meskipun amonium nitrat dapat dengan mudah diperoleh dalam kondisi pengenceran besar dengan air). Setelah larutan terbentuk, biasanya dengan konsentrasi 83%, kelebihan air diuapkan hingga meleleh, yang kandungan amonium nitratnya 95-99,5%, tergantung pada kualitas produk jadi. Untuk digunakan sebagai pupuk, lelehannya digranulasi dalam penyemprot, dikeringkan, didinginkan dan dilapisi dengan senyawa untuk mencegah penggumpalan. Warna butiran bervariasi dari putih hingga tidak berwarna. Amonium nitrat yang digunakan dalam kimia biasanya mengalami dehidrasi, karena sangat higroskopis dan persentase air di dalamnya (a(H2O)) hampir mustahil diperoleh.

metode Haber

pada tekanan, suhu tinggi dan katalis

Menurut metode Haber, amonia disintesis dari nitrogen dan hidrogen, sebagian dioksidasi menjadi asam nitrat dan bereaksi dengan amonia, menghasilkan pembentukan amonium nitrat:

Metode nitrofosfat

Metode ini juga dikenal sebagai metode Ganjil, diambil dari nama kota di Norwegia tempat proses tersebut dikembangkan. Ini digunakan langsung untuk memproduksi pupuk nitrogen dan nitrogen-fosfor dari bahan baku alami yang tersedia secara luas. Dalam hal ini, proses berikut terjadi:

• 1. Kalsium fosfat alami (apatite) dilarutkan dalam asam nitrat:
• 2. Campuran yang dihasilkan didinginkan hingga 0 °C, sedangkan kalsium nitrat mengkristal dalam bentuk tetrahidrat - Ca(NO3)2·4H2O, dan dipisahkan dari asam fosfat.

Kalsium nitrat yang dihasilkan dan asam fosfat yang tidak dihilangkan diolah dengan amonia, dan sebagai hasilnya diperoleh amonium nitrat:

Untuk memperoleh amonium nitrat yang praktis tidak menggumpal, sejumlah metode teknologi digunakan. Cara efektif untuk mengurangi laju penyerapan air oleh garam higroskopis adalah granulasinya. Total permukaan butiran homogen lebih kecil dari permukaan garam kristal halus dalam jumlah yang sama, sehingga pupuk granul menyerap kelembapan dari udara lebih lambat. Terkadang amonium nitrat menyatu dengan garam yang kurang higroskopis, misalnya amonium sulfat.

Proses teknologi produksi amonium nitrat terdiri dari tahapan utama berikut: netralisasi asam nitrat dengan gas amonia, penguapan amonium nitrat, kristalisasi dan granulasi lelehan, pendinginan, klasifikasi dan debu produk jadi (Gbr. 4.1. ).

Gambar 4.1 Diagram skema produksi amonium nitrat

Saat ini, sehubungan dengan pengembangan produksi asam nitrat 18 - 60%, sebagian besar amonium nitrat diproduksi di unit AS-67, AS-72, AS-72M, dengan kapasitas 1360 dan 1171 ton/hari dengan evaporasi. dalam satu tahap (Gbr. 4.2. ) , serta dalam instalasi metode non-evaporasi (Gbr. 4.4.).

Gambar 4.2 Diagram teknologi produksi AS-72M: 1 - pemanas amonia; 2 - pemanas asam; 3 - peralatan ITN; 4 - pra-penetralisir; 1 - alat penguap; 6 - penetral segel air; 7 - koleksi lelehan; 8 - tangki tekanan; 9 - granulator vibroakustik; 10 - menara granulasi; 11 - konveyor; 12 - pendingin pelet “KS”; 13 - pemanas udara; 14 - scrubber pencuci

Gas amonia dari pemanas 1, dipanaskan dengan kondensat uap sari, dipanaskan hingga 120 - 160°C, dan asam nitrat dari pemanas 2, dipanaskan dengan uap sari, pada suhu 80 - 90°C, masuk ke peralatan pompa kalor (menggunakan panas netralisasi) 3. Untuk mengurangi kehilangan amonia bersama-sama Reaksi dengan uap dilakukan dalam keadaan asam berlebih. Larutan amonium nitrat dari peralatan ITN dinetralkan dalam after-neutralizer 4 dengan amonia, di mana aditif pengkondisi magnesium nitrat ditambahkan secara bersamaan dan dikirim untuk penguapan ke evaporator 1. Dari situ, lelehan amonium nitrat terbentuk melalui air seal-after-neutralizer 6 dan pengumpul lelehan 7 dikirim ke tangki tekanan 8 dan dari menggunakan granulator vibroacoustic 9, memasuki menara granulasi 10. Udara atmosfer dihisap ke bagian bawah menara, dan udara disuplai dari alat pendingin butiran “KS” 12. Butiran amonium nitrat yang dihasilkan dari bagian bawah menara memasuki konveyor 11 dan peralatan unggun terfluidisasi 12 untuk mendinginkan butiran, di mana udara kering disuplai melalui pemanas 13. Dari peralatan 12 produk jadi dikirim ke pengemasan. Udara dari puncak menara 10 memasuki scrubber 14, diairi dengan larutan amonium nitrat 20%, dimana debu amonium nitrat dicuci dan dilepaskan ke atmosfer. Dalam scrubber yang sama, gas yang meninggalkan evaporator dan penetral dibersihkan dari amonia dan asam nitrat yang tidak bereaksi. Peralatan ITN, menara granulasi dan evaporator gabungan merupakan perangkat utama dalam skema teknologi AS-72M.

Peralatan ITN (Gbr. 4.3.) memiliki tinggi total 10 m dan terdiri dari dua bagian: reaksi bawah dan pemisahan atas. Di bagian reaksi terdapat kaca berlubang tempat asam nitrat dan amonia disuplai. Selain itu, karena perpindahan panas yang baik dari massa reaksi ke dinding kaca, reaksi netralisasi berlangsung pada suhu yang lebih rendah dari titik didih asam. Larutan amonium nitrat yang dihasilkan mendidih dan air menguap. Karena gaya angkat uap, emulsi uap-cair dikeluarkan dari bagian atas kaca dan melewati celah melingkar antara badan dan kaca, terus menguap. Kemudian memasuki bagian pemisahan atas, di mana larutan, melewati serangkaian pelat, dicuci dari amonia dengan larutan amonium nitrat dan kondensat uap sari. Waktu tinggal reagen dalam zona reaksi tidak melebihi satu detik, sehingga dekomposisi termal asam dan amonium nitrat tidak terjadi. Dengan menggunakan panas netralisasi dalam peralatan, sebagian besar air menguap dan 90% larutan amonium nitrat terbentuk.

Evaporator kombinasi setinggi 16 m terdiri dari dua bagian. Pada bagian bawah shell-and-tube dengan diameter 3 m, terjadi penguapan larutan, melewati tabung-tabung yang dipanaskan terlebih dahulu oleh uap super panas yang dipanaskan hingga 180°C oleh udara. Bagian atas alat berfungsi untuk membersihkan campuran uap-udara yang keluar dari alat dan menguapkan sebagian larutan amonium nitrat yang masuk ke dalam alat. Amonium nitrat yang meleleh dengan konsentrasi 99,7% dengan suhu sekitar 180°C keluar dari evaporator.

Menara granulasi mempunyai penampang persegi panjang 11x8 m2 dan tinggi sekitar 61 m. Udara luar dan udara dari pendingin granul masuk ke menara melalui lubang di bagian bawah. Lelehan amonium nitrat yang memasuki bagian atas menara didispersikan menggunakan tiga granulator vibroakustik, di mana aliran lelehan berubah menjadi tetesan. Ketika jatuh dari ketinggian sekitar 10 m, tetesan tersebut mengeras dan berubah menjadi butiran. Kristalisasi lelehan dengan kadar air 0,2% dimulai pada 167 °C dan berakhir pada 140 °C. Volume udara yang disuplai ke menara adalah 300 - 100 m3/jam, tergantung waktu dalam setahun. Dalam unit AS-72M, aditif magnesium terhadap penggumpalan produk (magnesium nitrat) digunakan. Oleh karena itu, pengoperasian pemrosesan butiran surfaktan yang diatur dalam skema AC - 67 dan AC - 72 tidak diperlukan. Perbedaan mendasar dalam skema teknologi produksi amonium nitrat dengan metode non-evaporasi (Gbr. 4.) adalah: penggunaan asam nitrat yang lebih pekat; melakukan proses netralisasi pada tekanan tinggi (0,4 MPa); kontak cepat dari komponen yang dipanaskan. Dalam kondisi ini, pada tahap netralisasi, emulsi uap-cair terbentuk, setelah pemisahan diperoleh lelehan dengan konsentrasi 98,1%, yang memungkinkan untuk menghilangkan tahap penguapan larutan yang terpisah.

Gambar 4.4 Diagram teknologi metode non-evaporasi: 1 - pemanas asam nitrat; 2 - pemanas amonia; 3 - reaktor (penetralisir); 4 - pemisah emulsi; 1 - alat kristalisasi drum; 6 - pisau; 7 - pengeringan drum

Dipanaskan dalam pemanas 1 dan 2, dipanaskan dengan uap yang keluar dari separator, emulsi 4, asam nitrat dan amonia masuk ke penetral 3, dimana sebagai hasil reaksi terbentuk emulsi dari larutan encer amonium nitrat dan uap air. Emulsi dipisahkan dalam pemisah 4 dan lelehan amonium nitrat dimasukkan ke dalam drum crystallizer 1, di mana amonium nitrat mengkristal pada permukaan drum logam, didinginkan dari dalam dengan air.

Lapisan amonium nitrat padat setebal sekitar 1 mm yang terbentuk pada permukaan drum dipotong dengan pisau 6 dan dalam bentuk serpihan disuplai untuk dikeringkan dalam pengering drum 7. Produk serupa dalam bentuk serpihan digunakan untuk tujuan teknis.

Produk yang didinginkan dikirim ke gudang, dan kemudian dikirim dalam jumlah besar atau untuk dikemas dalam tas. Perawatan dengan dispersan dilakukan dalam peralatan berongga dengan nosel yang terletak di tengah yang menyemprotkan aliran butiran vertikal berbentuk cincin, atau dalam drum yang berputar. Kualitas pemrosesan produk granular di semua perangkat bekas memenuhi persyaratan Gost 2-85.

Amonium nitrat butiran disimpan di gudang dalam tumpukan setinggi 11 m. Sebelum dikirim ke konsumen, nitrat diumpankan dari gudang untuk diayak. Produk nonstandar dilarutkan, larutan dikembalikan untuk distilasi. Produk standar diolah dengan dispersan NF dan dikirim ke konsumen.

Tangki asam sulfat dan fosfat serta peralatan pompa untuk takarannya disusun dalam unit terpisah. Titik kendali pusat, gardu listrik, laboratorium, layanan dan tempat rumah tangga terletak di gedung terpisah.

Nitrat dikemas dalam kantong dengan lapisan polietilen seberat 50 kg, serta wadah khusus - tas besar dengan berat 500-800 kg. Pengangkutan dilakukan baik dalam wadah yang sudah disiapkan maupun dalam jumlah besar. Perjalanan dengan berbagai jenis transportasi dimungkinkan, tetapi transportasi udara tidak termasuk karena meningkatnya bahaya kebakaran.

Amonium nitrat adalah salah satu pupuk yang paling umum.

Amonium nitrat (atau dikenal sebagai amonium nitrat) diproduksi di pabrik dari asam nitrat dan amonia melalui interaksi kimia senyawa ini.

Proses produksi terdiri dari tahapan sebagai berikut:

1. Netralisasi asam nitrat dengan gas amonia.
2. Penguapan larutan amonium nitrat.
3. Kristalisasi amonium nitrat.
4. Mengeringkan garam.

Gambar tersebut menunjukkan diagram alir proses yang disederhanakan untuk produksi amonium nitrat. Bagaimana proses ini terjadi?

Bahan bakunya - gas amonia dan asam nitrat (larutan berair) - memasuki penetralisir. Di sini, sebagai akibat interaksi kimia kedua zat, terjadi reaksi hebat dengan pelepasan sejumlah besar panas. Dalam hal ini, sebagian air menguap, dan uap air yang dihasilkan (disebut uap getah) dibuang ke luar melalui perangkap.

Larutan amonium nitrat yang tidak menguap sempurna mengalir dari penetral ke peralatan berikutnya - penetral akhir. Di dalamnya, setelah menambahkan larutan amonia berair, proses netralisasi asam nitrat berakhir.

Dari pra-penetralisir, larutan amonium nitrat dipompa ke evaporator - peralatan vakum yang beroperasi terus menerus. Larutan dalam alat tersebut diuapkan pada tekanan rendah, dalam hal ini pada tekanan 160-200 mm Hg. Seni. Panas untuk penguapan dipindahkan ke larutan melalui dinding tabung yang dipanaskan dengan uap.

Penguapan dilakukan hingga konsentrasi larutan mencapai 98%. Setelah itu, solusinya digunakan untuk kristalisasi.

Menurut salah satu metode, kristalisasi amonium nitrat terjadi pada permukaan drum, yang didinginkan dari dalam. Drum berputar, dan kerak amonium nitrat yang mengkristal setebal 2 mm terbentuk di permukaannya. Keraknya dipotong dengan pisau dan dikirim melalui saluran untuk dikeringkan.

Amonium nitrat dikeringkan dengan udara panas dalam drum pengering berputar pada suhu 120°. Setelah kering, produk jadi dikirim untuk dikemas. Amonium nitrat mengandung 34-35% nitrogen. Untuk mengurangi penggumpalan, berbagai bahan tambahan ditambahkan ke komposisinya selama produksi.

Amonium nitrat diproduksi oleh pabrik dalam bentuk butiran dan dalam bentuk serpihan. Serpihan sendawa sangat menyerap kelembapan dari udara, sehingga selama penyimpanan ia menyebar dan kehilangan kerapuhannya. Amonium nitrat berbentuk butiran berbentuk butiran (butiran).

Granulasi amonium nitrat sebagian besar dilakukan di menara (lihat gambar). Larutan amonium nitrat yang diuapkan - meleleh - disemprotkan menggunakan centrifuge yang dipasang di langit-langit menara.

Lelehan mengalir dalam aliran terus menerus ke dalam drum centrifuge berlubang yang berputar. Melewati lubang-lubang drum, semprotan berubah menjadi bola-bola dengan diameter yang sesuai dan mengeras saat jatuh.

Amonium nitrat butiran memiliki sifat fisik yang baik, tidak menggumpal selama penyimpanan, tersebar dengan baik di lapangan dan perlahan menyerap kelembapan dari udara.

Amonium sulfat - (jika tidak - amonium sulfat) mengandung 21% nitrogen. Sebagian besar amonium sulfat diproduksi oleh industri kokas.

Di tahun-tahun mendatang, produksi pupuk nitrogen paling pekat - urea, atau urea, yang mengandung 46% nitrogen, akan mengalami perkembangan pesat.

Urea diproduksi di bawah tekanan tinggi melalui sintesis dari amonia dan karbon dioksida. Ini digunakan tidak hanya sebagai pupuk, tetapi juga untuk pakan ternak (menambah nutrisi protein) dan sebagai bahan antara produksi plastik.

Pupuk nitrogen cair - amonia cair, amonia, dan air amonia - juga sangat penting.

Amonia cair dihasilkan dari gas amonia melalui pencairan di bawah tekanan tinggi. Ini mengandung 82% nitrogen. Senyawa amonia adalah larutan amonium nitrat, kalsium nitrat atau urea dalam amonia cair dengan sedikit penambahan air. Mereka mengandung hingga 37% nitrogen. Air amonia adalah larutan amonia dalam air. Ini mengandung 20% ​​nitrogen. Dari segi pengaruhnya terhadap tanaman, pupuk nitrogen cair tidak kalah dengan pupuk padat. Dan produksinya jauh lebih murah daripada produksi padat, karena operasi penguapan larutan, pengeringan, dan granulasi tidak termasuk. Dari ketiga jenis pupuk nitrogen cair, air amoniaklah yang paling banyak digunakan. Tentu saja, penerapan pupuk cair ke dalam tanah, serta penyimpanan dan pengangkutannya, memerlukan mesin dan peralatan khusus.

Jika Anda menemukan kesalahan, silakan sorot sepotong teks dan klik Ctrl+Masuk.

Perkenalan

Jenis pupuk mineral yang paling penting adalah pupuk nitrogen: amonium nitrat, urea, amonium sulfat, larutan amonia berair, dll. Nitrogen memainkan peran yang sangat penting dalam kehidupan tanaman: merupakan bagian dari klorofil, yang merupakan akseptor tenaga surya. energi, dan protein, yang diperlukan untuk pembangunan sel hidup. Tumbuhan hanya dapat mengonsumsi nitrogen tetap - dalam bentuk nitrat, garam amonium, atau Amida. Nitrogen terfiksasi dalam jumlah yang relatif kecil terbentuk dari nitrogen di atmosfer akibat aktivitas mikroorganisme tanah. Namun, pertanian intensif modern tidak akan ada lagi tanpa penambahan pupuk nitrogen ke dalam tanah, yang diperoleh sebagai hasil fiksasi industri nitrogen di atmosfer.

Pupuk nitrogen berbeda satu sama lain dalam kandungan nitrogennya, dalam bentuk senyawa nitrogen (nitrat, amonium, urea), keadaan fase (padat dan cair), dan ada juga pupuk yang bersifat asam fisiologis dan pupuk basa fisiologis.

Produksi amonium nitrat

Amonium nitrat, atau amonium nitrat, NH4NO3 - zat kristal putih yang mengandung 35% nitrogen dalam bentuk amonium dan nitrat , kedua bentuk nitrogen tersebut mudah diserap oleh tanaman. Amonium nitrat butiran digunakan dalam skala besar sebelum disemai dan untuk semua jenis pemupukan. Dalam skala yang lebih kecil, digunakan untuk memproduksi bahan peledak.

Amonium nitrat sangat larut dalam air dan memiliki higroskopisitas tinggi (kemampuan menyerap kelembapan dari udara). Inilah alasan butiran pupuk menyebar, kehilangan bentuk kristalnya, terjadi penggumpalan pupuk - bahan curah berubah menjadi massa monolitik padat.

Amonium nitrat diproduksi dalam tiga jenis:

A dan B - digunakan dalam industri; digunakan dalam campuran bahan peledak (amon, amonia)

B adalah pupuk nitrogen yang efektif dan paling umum, mengandung sekitar 33-34% nitrogen; memiliki keasaman fisiologis.

Bahan baku

Bahan awal produksi amonium nitrat adalah amonia dan asam nitrat.

Asam sendawa . Asam nitrat murni HNO

-cairan tidak berwarna dengan massa jenis 1,51 gram/cm pada -42 C ia membeku menjadi massa kristal transparan. Di udara, ia “berasap”, seperti asam klorida pekat, karena uapnya membentuk tetesan kecil kabut dengan uap air di udara. Asam nitrat tidak tahan lama, bahkan di bawah pengaruh cahaya, ia terurai secara bertahap:

Semakin tinggi suhu dan semakin pekat asamnya, semakin cepat penguraiannya. Nitrogen dioksida dilepaskan larut dalam asam dan memberikan warna coklat.

Asam nitrat adalah salah satu asam yang paling kuat; dalam larutan encer ia terurai sempurna menjadi ion-ion

i- Asam nitrat adalah salah satu senyawa nitrogen yang paling penting: digunakan dalam jumlah besar dalam produksi pupuk nitrogen, bahan peledak dan pewarna organik, berfungsi sebagai zat pengoksidasi dalam banyak proses kimia, dan digunakan dalam produksi asam sulfat . nitrogen metode, digunakan untuk produksi pernis selulosa, film .

Produksi industri asam nitrat . Metode industri modern untuk memproduksi asam nitrat didasarkan pada oksidasi katalitik amonia dengan oksigen atmosfer. Ketika menjelaskan sifat-sifat amonia, ditunjukkan bahwa amonia terbakar dalam oksigen, dan produk reaksinya adalah air dan nitrogen bebas. Namun dengan adanya katalis, oksidasi amonia dengan oksigen dapat berlangsung berbeda. Jika campuran amonia dan udara dilewatkan melalui katalis, maka pada suhu 750 °C dan komposisi campuran tertentu, konversi hampir sempurna terjadi.

Terbentuk

mudah berubah menjadi, dengan air dengan adanya oksigen atmosfer, menghasilkan asam nitrat.

Paduan berbahan dasar platina digunakan sebagai katalis untuk oksidasi amonia.

Asam nitrat yang diperoleh dari oksidasi amonia memiliki konsentrasi tidak melebihi 60%. Jika perlu, terkonsentrasi,

Industri ini memproduksi asam nitrat encer dengan konsentrasi 55, 47 dan 45%, dan asam nitrat pekat - 98 dan 97%. Asam pekat diangkut dalam tangki aluminium, asam encer - dalam tangki yang terbuat dari baja tahan asam.

Sintesis amonia

Amonia adalah produk utama dari berbagai zat yang mengandung nitrogen yang digunakan dalam industri dan pertanian. D. N. Pryanishnikov menyebut amonia sebagai “alfa dan omega” dalam metabolisme zat nitrogen pada tumbuhan.

Diagram menunjukkan aplikasi utama amonia. Komposisi amonia ditetapkan oleh C. Berthollet pada tahun 1784. Amonia NH3 adalah basa, zat pereduksi cukup kuat dan zat pengompleks yang efektif terhadap kation dengan orbital ikatan kosong.

Dasar fisika-kimia dari proses tersebut . Sintesis amonia dari unsur dilakukan sesuai dengan persamaan reaksi

N2+ЗН2 =2NНз; ∆H<0

Reaksinya bersifat reversibel, eksotermik, ditandai dengan efek entalpi negatif yang besar (∆H = -91,96 kJ/mol) dan pada suhu tinggi menjadi lebih eksotermik (∆H = -112,86 kJ/mol). Menurut prinsip Le Chatelier, ketika dipanaskan, kesetimbangan bergeser ke kiri menuju penurunan hasil amonia. Perubahan entropi dalam hal ini juga negatif dan tidak mendukung reaksi. Dengan nilai ∆S negatif, peningkatan suhu mengurangi kemungkinan terjadinya reaksi,

Reaksi sintesis amonia berlangsung dengan penurunan volume. Menurut persamaan reaksi, 4 mol reaktan gas awal membentuk 2 mol produk gas. Berdasarkan asas Le Chatelier dapat disimpulkan bahwa pada kondisi setimbang, kandungan amonia dalam campuran akan lebih besar pada tekanan tinggi dibandingkan pada tekanan rendah.

Karakteristik produk sasaran

Ciri-ciri fisikokimia Amonium nitrat (amonium nitrat) NH4NO3 memiliki berat molekul 80,043; produk murninya adalah zat kristal tidak berwarna yang mengandung 60% oksigen, 5% hidrogen, dan 35% nitrogen (masing-masing 17,5% dalam bentuk amonia dan nitrat). Produk teknis mengandung setidaknya 34,0% nitrogen.

Sifat fisik dan kimia dasar amonium nitrat :

Amonium nitrat, bergantung pada suhu, terdapat dalam lima modifikasi kristal yang stabil secara termodinamika pada tekanan atmosfer (tabel). Setiap modifikasi hanya ada dalam kisaran suhu tertentu, dan peralihan (polimorfik) dari satu modifikasi ke modifikasi lainnya disertai dengan perubahan struktur kristal, pelepasan (atau penyerapan) panas, serta perubahan mendadak pada volume spesifik, kapasitas panas. , entropi, dll. Transisi polimorfik bersifat reversibel - enantiotropik.

Meja. Modifikasi kristal amonium nitrat

Sistem NH4NO3-H2O (Gbr. 11-2) mengacu pada sistem dengan eutektik sederhana. Titik eutektik sesuai dengan konsentrasi 42,4% MH4MO3 dan suhu -16,9 °C. Cabang kiri diagram—garis likuidus air—sesuai dengan kondisi pelepasan es dalam sistem HH4MO3--H20. Cabang kanan kurva likuidus adalah kurva kelarutan MH4MO3 dalam air. Kurva ini memiliki tiga titik putus yang sesuai dengan suhu transisi modifikasi NH4NO3 1 = 11 (125,8 °C), II = III (84,2 °C) dan 111 = IV (32,2 °C). 169.6°C. Menurun dengan meningkatnya kadar air garam.

Ketergantungan suhu kristalisasi NH4NO3 (Tcrystal, "C) pada kadar air (X,%) sampai dengan 1,5% dijelaskan dengan persamaan:

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

Ketergantungan suhu kristalisasi amonium nitrat dengan penambahan amonium sulfat pada kadar air (X,%) sampai dengan 1,5% dan amonium sulfat (U, %) sampai dengan 3,0% dinyatakan dengan persamaan:

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

Amonium nitrat larut dalam air dan menyerap panas. Di bawah ini adalah nilai kalor pelarutan (Q dist) amonium nitrat berbagai konsentrasi dalam air pada suhu 25°C:

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

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

Amonium nitrat sangat larut dalam air, etil dan metil alkohol, piridin, aseton, dan amonia cair.

Badan Federal untuk Pendidikan

PERHITUNGAN DAN CATATAN PENJELASAN

Untuk tugas mata kuliah teknologi kimia umum dengan topik:

“Produksi amonium nitrat. Perhitungan penetralisir dengan produktivitas G=10 t/jam NH 4 NO 3

Lengkap:
siswa gr. ХН-091
Artemenko A.A.
Diperiksa:
Ushakov A.G.

Kemerovo 2012

Pendahuluan 4
1.Studi kelayakan metode yang dipilih 7
2. Diagram alir produksi amonium nitrat 12
3. Perhitungan keseimbangan bahan dan panas netralisasi
asam nitrat dengan amonia 17
3.1.Keseimbangan bahan 17
3.2.Keseimbangan panas 20
4. Pemilihan ukuran perangkat kontak 21
Kesimpulan 22
Referensi 23

Perkenalan

Pupuk mineral banyak digunakan baik di bidang pertanian maupun di berbagai bidang industri. Berbeda dengan pasar dunia, konsumsi industri pupuk nitrogen merupakan konsumsi utama di pasar dalam negeri.
Jenis pupuk mineral yang paling penting adalah pupuk nitrogen: amonium nitrat, urea, amonium sulfat, larutan amonia dalam air.
Amonium nitrat, atau amonium nitrat, NH 4 NO 3 adalah zat kristal putih yang mengandung 35% nitrogen dalam bentuk amonium dan nitrat, kedua bentuk tersebut mudah diserap oleh tanaman.
Konsumen utama amonium nitrat adalah industri berikut:
- Pertanian;
- produksi pupuk mineral kompleks;
- kompleks pertambangan (produksi bahan peledak sendiri);
- industri batubara (produksi bahan peledak sendiri);
- produksi bahan peledak;
- industri konstruksi;
Amonium nitrat memiliki potensi, atau keasaman fisiologis. Keasaman ini terjadi di dalam tanah, di satu sisi, sebagai akibat dari konsumsi ion (NH 4 +) yang lebih cepat oleh tanaman dan, dengan demikian, akumulasi residu asam (ion NO 3) di dalam tanah dan, di sisi lain. , sebagai akibat dari oksidasi amonia menjadi asam nitrat oleh mikroorganisme tanah yang melakukan nitrifikasi . Dengan penggunaan amonium nitrat dalam jangka panjang, potensi keasaman pupuk ini dapat menyebabkan perubahan komposisi kimia tanah, yang dalam beberapa kasus menyebabkan penurunan hasil.

Tanaman pertanian.
Amonium nitrat butiran digunakan dalam skala besar sebelum disemai dan untuk semua jenis pemupukan. Dalam skala yang lebih kecil, digunakan untuk memproduksi bahan peledak. Amonium nitrat sangat larut dalam air dan memiliki higroskopisitas tinggi (kemampuan menyerap kelembapan dari udara). Hal ini disebabkan butiran pupuk menyebar, kehilangan bentuk kristalnya, terjadi penggumpalan pupuk - bahan curah berubah menjadi
massa monolitik padat. Amonium nitrat memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan pupuk nitrogen lainnya, karena mengandung 34% nitrogen dan menempati urutan kedua setelah urea dalam rasio ini.
Selain itu, amonium nitrat mengandung nitrogen dalam bentuk amonium dan nitrat, yang digunakan oleh tanaman selama periode pertumbuhan berbeda, yang secara positif meningkatkan hasil hampir semua tanaman pertanian.
Industri yang menggunakan amonium nitrat sebagai bahan baku produksi bahan peledak merupakan segmen konsumsi terbesar kedua di pasar domestik setelah pertanian. Amonia-
bahan peledak sendawa adalah kelompok besar bahan peledak.
Mereka biasanya diklasifikasikan sebagai bahan peledak berkekuatan rendah (setara dengan TNT, 25% lebih lemah dari TNT). Namun, hal ini tidak sepenuhnya benar. Dalam hal brisance, bahan peledak amonium nitrat biasanya rendah

Mereka lebih rendah dari TNT, tetapi dalam hal daya ledaknya yang tinggi mereka melebihi TNT, beberapa di antaranya cukup signifikan. Bahan peledak amonium nitrat lebih banyak digunakan dalam perekonomian nasional dan lebih sedikit digunakan dalam urusan militer. Alasan penggunaan ini adalah biaya bahan peledak amonium nitrat yang jauh lebih rendah dan keandalan penggunaannya yang jauh lebih rendah. Pertama-tama, hal ini disebabkan oleh tingginya higroskopisitas bahan peledak amonia, oleh karena itu, bila dilembabkan lebih dari 3%, bahan peledak tersebut benar-benar kehilangan kemampuannya untuk meledak. Mereka rentan terhadap penggumpalan, mis. kehilangan kemampuan mengalirnya selama penyimpanan, itulah sebabnya mereka sepenuhnya

Atau mereka kehilangan sebagian kemampuan ledakannya.
Alasan terpenting terjadinya caking adalah:
1. Peningkatan kadar air dalam produk jadi;
2.Heterogenitas dan kekuatan mekanik partikel sendawa yang rendah;
3.Perubahan modifikasi kristal amonium nitrat.
Amonium nitrat adalah zat pengoksidasi kuat. Ia bereaksi hebat dengan larutan beberapa zat, bahkan sampai meledak (natrium nitrit). Ia tidak sensitif terhadap guncangan, gesekan, benturan, dan tetap stabil ketika terkena percikan api dengan intensitas yang bervariasi. Ia hanya mampu meledak di bawah pengaruh detonator yang kuat atau selama dekomposisi termal. Saltpeter bukanlah produk yang mudah terbakar. Pembakaran hanya didukung oleh oksida nitrat. Jadi, salah satu syarat untuk produksi amonium nitrat adalah kemurnian larutan awal dan produk jadi.

2. Diagram alir produksi amonium nitrat

Proses produksi amonium nitrat terdiri dari tahapan utama sebagai berikut:
1. Netralisasi asam nitrat dengan gas amonia;
2. Penguapan larutan amonium nitrat hingga meleleh;
3. Kristalisasi garam dari lelehan;
4. Mengeringkan atau mendinginkan garam;
5. Pengemasan.
Untuk mendapatkan amonium nitrat yang hampir tidak menggumpal, sejumlah metode teknologi digunakan. Proses produksi amonium nitrat didasarkan pada reaksi heterogen antara gas amonia dan larutan asam nitrat:
NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3 (2)
?H = -144,9 kJ
Efek termal reaksi selama interaksi 100% zat awal adalah 35,46 kkal/mol.

Reaksi kimia terjadi dengan kecepatan tinggi; dalam reaktor industri dibatasi oleh pelarutan gas dalam cairan. Untuk mengurangi hambatan difusi, pengadukan reagen sangatlah penting. Kondisi intensif untuk melaksanakan proses sebagian besar dapat dipastikan ketika mengembangkan desain peralatan. Reaksi (1) dilakukan dalam peralatan ITN yang beroperasi terus menerus (penggunaan panas netralisasi) (Gbr. 2.1).

Gambar.2.1. peralatan ITN

Reaktor adalah peralatan silinder vertikal yang terdiri dari zona reaksi dan pemisahan. Pada zona reaksi terdapat gelas 1 yang pada bagian bawahnya terdapat lubang-lubang untuk sirkulasi larutan. Agak di atas lubang-lubang di dalam kaca terdapat bubbler 2 untuk mensuplai gas amonia, di atasnya terdapat bubbler 3 untuk mensuplai asam nitrat. Campuran uap-cair reaksi keluar dari bagian atas kaca reaksi; sebagian larutan dikeluarkan dari alat ITN dan masuk ke penetral akhir, dan sisanya (sirkulasi) turun lagi. Uap sari yang dilepaskan dari campuran uap-cair dicuci pada pelat penutup 6 dari percikan larutan amonium nitrat dan uap asam nitrat dengan larutan nitrat 20%, dan kemudian dengan kondensat uap sari.
Panas reaksi (1) digunakan untuk menguapkan sebagian air dari campuran reaksi (karena itu nama peralatannya - ITN). Perbedaan suhu di berbagai bagian peralatan menyebabkan sirkulasi campuran reaksi menjadi lebih intensif.

Proses teknologi produksi amonium nitrat, selain tahapan netralisasi asam nitrat dengan amonia, juga meliputi tahapan penguapan larutan nitrat, granulasi lelehan, pendinginan butiran, pengolahan butiran dengan surfaktan. , pengemasan, penyimpanan dan pemuatan nitrat, pemurnian emisi gas dan air limbah.
Gambar 2.2 menunjukkan diagram unit modern skala besar untuk produksi amonium nitrat AS-72 dengan kapasitas 1360 ton/hari. Asam nitrat awal 58-60% dipanaskan dalam pemanas 1 hingga 70-80°C dengan uap sari dari peralatan ITN 3 dan disuplai untuk netralisasi. Sebelum peralatan 3, asam fosfat dan sulfat ditambahkan ke asam nitrat dalam jumlah sedemikian rupa sehingga produk jadi mengandung 0,3-0,5% P 2 O 5 dan 0,05-0,2% amonium sulfat.
Unit ini berisi dua perangkat ITN yang beroperasi secara paralel. Selain asam nitrat, gas amonia disuplai ke mereka setelahnya
dipanaskan dalam pemanas 2 dengan uap kondensat hingga 120-130 C. Jumlah asam nitrat dan amonia yang disuplai diatur sehingga pada keluaran peralatan ITN larutan mempunyai sedikit kelebihan asam (2-5 g/l), memastikan penyerapan amonia sepenuhnya.

Gambar.2.2 Diagram unit amonium nitrat AS-72
Di bagian bawah peralatan, reaksi netralisasi terjadi pada suhu 155-170? ini menghasilkan larutan pekat yang mengandung 91-92% NH 4 NO 3 . Di bagian atas peralatan, uap air (disebut uap jus) dibersihkan dari percikan amonium nitrat dan uap asam nitrat. Sebagian panas dari uap jus digunakan untuk memanaskan asam nitrat. Uap jus kemudian dikirim untuk pemurnian dan dilepaskan ke atmosfer. Larutan amonium nitrat yang keluar dari penetral mempunyai reaksi sedikit asam atau sedikit basa.
Larutan asam amonium nitrat dikirim ke penetral 4; di mana amonia disuplai, perlu untuk bereaksi dengan sisa asam nitrat. Kemudian larutan dimasukkan ke dalam evaporator 5. Lelehan yang dihasilkan, mengandung 99,7-99,8% nitrat, melewati filter 21 pada suhu 175? C dan diumpankan oleh pompa submersible sentrifugal 20 ke dalam tangki bertekanan 6, dan kemudian ke dalam tangki persegi panjang. menara granulasi logam 16.
Di bagian atas menara terdapat granulator 7 dan 8, ke bagian bawah disuplai udara, mendinginkan tetesan nitrat yang jatuh dari atas. Ketika tetesan nitrat jatuh dari ketinggian 50-55 m dan udara mengalir di sekitarnya, butiran pupuk terbentuk. Suhu butiran di

Suhu di luar menara adalah 90-110?C; butiran panas didinginkan dalam peralatan unggun terfluidisasi 15. Ini adalah peralatan persegi panjang yang memiliki tiga bagian dan dilengkapi dengan kisi-kisi berlubang. Kipas memasok udara di bawah kisi-kisi; dalam hal ini, lapisan butiran nitrat terfluidisasi dibuat, tiba melalui konveyor dari menara granulasi. Setelah dingin, udara masuk ke menara granulasi.
Butiran amonium nitrat diumpankan melalui konveyor 14 untuk diolah dengan surfaktan ke dalam drum berputar 11. Kemudian pupuk yang sudah jadi dikirim melalui konveyor 12 ke kemasan.
Udara yang meninggalkan menara granulasi terkontaminasi dengan partikel amonium nitrat, dan uap sari dari penetral serta campuran uap-udara dari evaporator mengandung amonia yang tidak bereaksi dan

Asam nitrat, serta partikel amonium nitrat yang terperangkap. Untuk ini
Ada enam aliran di menara atas menara granulasi
scrubber pencuci yang beroperasi paralel dari pelat tipe 10, diairi dengan larutan amonium nitrat 20-30%, yang disuplai oleh pompa 18 dari pengumpul 17. Sebagian dari larutan ini dibuang ke penetral ITN untuk mencuci uap jus, dan kemudian dicampur dengan amonium nitrat, dan oleh karena itu, digunakan untuk menghasilkan produk. Udara yang telah dimurnikan disedot keluar dari menara granulasi oleh kipas 9 dan dilepaskan ke atmosfer.

3. Perhitungan keseimbangan bahan dan panas netralisasi asam nitrat dengan amonia

3.1 Keseimbangan materi

Data awal
Konsentrasi asam nitrat awal adalah 50% HNO 3;
Konsentrasi amonia 100% NH 3 ;
Konsentrasi larutan yang dihasilkan adalah 70% NH 4 NO 3;
Kapasitas instalasi G=10 t/jam
Produksi amonium nitrat didasarkan pada reaksi berikut:

NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3
M(NH3)=17g/mol
M(NH 4 NO 3) = 80 g/mol
1. Tentukan jumlah amonia 100% yang bereaksi:
m(NH 3)=17*10000/80=2125 kg/jam
M(HNO 3)=63g/mol
2. Tentukan jumlah asam nitrat 100% yang bereaksi:
m(HNO 3)=63*10000/80=7875 kg/jam
Maka banyaknya asam nitrat 50% yang bereaksi adalah:
m(HNO 3) = 7875/0,5 = 15750 kg/jam
Temukan jumlah total reagen yang masuk ke penetral:
3. Jumlah larutan amonium nitrat 70%:
m(NH 4 NO 3)= 10000/0,7=14285,7 kg/jam
4.Jumlah air yang diuapkan selama netralisasi:
m(H 2 O)= 2125 +15750 – 14285,7=3589,3 kg/jam
Konsumsi NH 3 + Konsumsi HNO 3 = Jumlah NH 4 NO 3 + uap sari buah

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

Kami merangkum hasil perhitungan dalam tabel:

Tabel 1
Keseimbangan materi

3.2 Keseimbangan panas

Data awal.
Titik didih amonium nitrat adalah 120?C.

Tekanan pada konverter adalah 117,68 kPa.
Kapasitas panas:

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

Larutan.
kedatangan Q =Q konsumsi
Kedatangan kehangatan:
1. Panas yang ditimbulkan oleh asam nitrat:
Q 1 = 15907,5 * 2,763 * 30 = 1318572 kJ = 1318,572 MJ;
2.Panas yang disuplai oleh gas amonia:
Q 2 = 2146,25 * 2,185 * 50 = 234478 kJ = 234,478 MJ;
Selama produksi amonium nitrat, panas dilepaskan, yang dapat ditentukan secara grafis dengan cukup akurat. Untuk asam nitrat 50% Q=105,09 kJ/mol.
3. Selama netralisasi, yang berikut ini dilepaskan:
Q 3 = (105,09* 1000 * 10000)/80 = 13136250 kJ = 13136,25 MJ;
Jumlah pemasukan:
kedatangan Q = Q 1 + Q 2 + Q 3 = 1318572+234478 +13136250 = 14689300 kJ.
Konsumsi panas:
1. Larutan amonium nitrat membawa:
Q 1" = 14285,7 * 2,303 * t mendidih;

Pada tekanan 117,68 kPa, suhu uap air jenuhnya adalah 103?C.
Titik didih air adalah 100?C.
Penurunan suhu sama dengan:
?t = 120 – 100 = 20 ?С;
Mari kita tentukan titik didih larutan amonium nitrat 70%:
t mendidih = 103 + 20 * 1,03 = 123,6 C;
Q 1" = 14285,7*2,303*123,6 = 4066436 kJ = 4066,436 MJ.
2. Panas yang dihabiskan untuk penguapan air:
Q 2" = 3589,3 * 2379,9 = 8542175 kJ = 8542,175 MJ.
3. Kehilangan panas:
Q kerugian =Q masuk. -Q kontra. = 14689300-8542175-4066436= 2080689kJ=2080.689MJ.
Jumlah konsumsi:
Q kontra. = Q 1 "+ Q 2" + Q kerugian = 4066436 + 8542175 + 2080689 = 14689300 kJ.

Kami merangkum hasil perhitungan dalam tabel:

Meja 2
Keseimbangan panas

Yang akan datang			Konsumsi
Artikel	kJ	%	Artikel	kJ	%
Pertanyaan 1	1318572	8,98	Pertanyaan 1"	4066436	27,7
Pertanyaan 2	234478	1,62	Pertanyaan 2"	8542175	58,1
Pertanyaan 3	13136250	89,4	kerugian Q	2080689	14,2
Total:	14689300	100,00	Total:	14689300	100,00

1.Studi kelayakan metode yang dipilih

Metode paling umum untuk memproduksi amonium nitrat didasarkan pada reaksi netralisasi asam nitrat dengan amonia.
Interaksi kimia antara gas amonia dan larutan asam nitrat terjadi dengan kecepatan tinggi, namun dibatasi oleh perpindahan massa dan kondisi hidrodinamik. Oleh karena itu, intensitas pencampuran reagen sangat penting; yang terutama bergantung pada rasio antara laju pergerakan asam nitrat dan amonia di dalam reaktor. Kontak terdekat reagen dicapai jika kecepatan linier gas amonia melebihi kecepatan linier larutan asam nitrat tidak lebih dari 15 kali.
Proses netralisasi terjadi dengan pelepasan panas. Dalam kondisi produksi digunakan asam nitrat dengan konsentrasi 45-60%, Semakin tinggi konsentrasi asam nitrat yang digunakan maka semakin rendah panas pengencerannya dan semakin besar efek termal netralisasi larutan asam nitrat dengan amonia.
Jumlah total kalor Q? yang dilepaskan sebagai hasil reaksi netralisasi larutan asam nitrat dengan gas amonia ditentukan dengan persamaan:
Q? =Q bereaksi. -(q 1 -q 2) (1)
Skema yang berbeda secara mendasar berikut ini untuk memproduksi amonium nitrat menggunakan panas netralisasi adalah mungkin:
- instalasi yang beroperasi pada tekanan atmosfer (kelebihan tekanan uap sari 0,15-0,2 at);
- instalasi dengan evaporator vakum;
- instalasi tekanan sekali pakai
panasnya uap jus;

Instalasi beroperasi di bawah tekanan, menggunakan panas ganda dari uap sari buah (menghasilkan lelehan pekat).
Yang paling luas di Rusia adalah skema netralisasi di bawah tekanan atmosfer, ditunjukkan pada Gambar 3.

Beras. 1.1 Skema netralisasi asam nitrat di bawah tekanan atmosfer:
1 – tangki untuk asam nitrat; 2 – pemanas amonia; 3 – pemisah amonia cair; 4 – peralatan pompa panas; 5 – perangkap pencuci uap jus; 6 – evaporator vakum tahap I; 7 – penetralisir lengkap.
Pada 1967-1970-an, skema teknologi dikembangkan dan proyek unit AC-67 berkapasitas besar dengan kapasitas harian rata-rata 1.400 ton diselesaikan.
Fitur khusus dari unit AC-67 adalah penempatan semua peralatan teknologi utama (dari tahap netralisasi hingga tahap produksi lelehan) pada menara granulasi secara bertingkat, tanpa operasi perantara pemompaan larutan amonium nitrat. Fitur lain dari unit AC-67 adalah bahwa udara tidak disedot keluar dari menara, tetapi dipompa ke dalam menara dari bawah di bawah jeruji unggun terfluidisasi dengan satu kipas yang kuat, yaitu menara beroperasi di bawah dukungan.
Menempatkan semua peralatan teknologi utama di menara granulasi, sebagaimana disebutkan, menyederhanakan skema karena penolakan untuk memompa larutan nitrat pekat. Pada saat yang sama, keputusan ini menyebabkan komplikasi tertentu dalam proses konstruksi dan

Operasi satuan:
- batang menara menanggung beban besar, sehingga terbuat dari beton bertulang dengan lapisan internal dengan batu bata tahan asam, yang menyebabkan biaya modal yang signifikan, peningkatan intensitas tenaga kerja dan durasi konstruksi;
- bangunan atas dengan peralatan teknologi terletak di ketinggian, oleh karena itu harus tertutup sepenuhnya, dipanaskan, dan diberi ventilasi.
- pemasangan peralatan hanya dapat dimulai setelah menara didirikan, yang memperpanjang siklus pekerjaan konstruksi dan pemasangan;
- lokasi peralatan di ketinggian meningkatkan persyaratan kinerja peralatan pengangkat dan transportasi (elevator);
- pengoperasian menara di bawah tekanan mempersulit pemeliharaan peralatan pendingin produk unggun terfluidisasi yang terpasang di dalam menara;

Penggunaan perangkat pendingin internal menyebabkan peningkatan konsumsi energi untuk memasok udara ke menara.
Untuk menghilangkan kekurangan skema AC-67 dan meningkatkan kualitas produk pada skema AC-72, solusi teknis berikut diadopsi:
- peningkatan kekuatan butiran terjadi sebagai akibat dari pengaruh tiga faktor: penggunaan aditif sulfat-fosfat, memperoleh butiran yang lebih besar, mengatur laju pendinginan butiran, yang mana peralatan jarak jauh yang dibelah dengan a fluidized bed dan pasokan udara terpisah ke setiap bagian digunakan;
- peralatan terletak di bawah di rak terpisah; Pompa digunakan untuk memompa lelehan.
Skema teknologi produksi nitrat menurut skema AS-72 terdiri dari tahapan yang sama dengan skema AS-67; Langkah tambahannya adalah pemompaan lelehan amonium nitrat dengan konsentrasi tinggi ke puncak menara granulasi.

Tidak ada perbedaan mendasar proses teknologi pada tahap netralisasi dan evaporasi pada skema AC-72 dibandingkan dengan AC-67. Perbedaannya adalah pemanasan asam nitrat dalam dua pemanas secara individual untuk setiap peralatan pompa panas, yang memungkinkan pemasangan pengatur aliran otomatis pada jalur suplai asam nitrat untuk pemanasan. Dan perbedaan karakteristik lainnya adalah pemasangan hanya satu penetralisir yang lebih kuat, bukan dua.
Meningkatnya tuntutan terhadap perlindungan lingkungan telah memasukkan agenda pengurangan emisi partikel aerosol amonium nitrat dan amonia ke atmosfer secara signifikan. Tingkat pemurnian emisi yang lebih tinggi adalah ciri pembeda utama dari unit AS-72M yang dimodernisasi.

Dalam produksi amonium nitrat modern, konsumsi spesifik bahan baku mendekati teori. Oleh karena itu, tidak terdapat perbedaan yang signifikan pada harga pokok produk yang diperoleh pada unit skala besar AS-67, AS-72 dan AS-72M.
Perbedaan indikator teknis dan ekonomi tergantung pada skema tertentu terutama terletak pada konsumsi sumber daya energi: uap, listrik, air daur ulang. Konsumsi uap ditentukan oleh konsentrasi awal asam nitrat, derajat penggunaan panas uap sari yang diperoleh pada tahap netralisasi.
Konsumsi listrik dalam produksi amonium nitrat secara absolut tidak besar. Tapi itu bisa berfluktuasi tergantung pada metode yang digunakan untuk mendinginkan produk (langsung di menara selama butiran terbang,
dalam perangkat dengan fluidized bed, dalam drum berputar), tentang metode pemurnian udara, pilihan
Dalam industri, unit AC-72 terutama digunakan, di mana, sebagai hasil dari penggunaan granulator monodisperse, komposisi granulometri yang seragam dipastikan, kandungan butiran kecil berkurang, dan kecepatan udara melintasi penampang menara. berkurang, yaitu lebih menguntungkan

Kondisi untuk mengurangi masuknya debu dari menara dan mengurangi beban pada scrubber pencuci.

Daftar literatur bekas

1. Perhitungan proses teknologi kimia. Di bawah redaksi umum Prof. Mukhlenova I.P. L., “Kimia”, 1976. –304 hal.
2.http://www.xumuk.ru//
3. Klevke.V.A., “Teknologi pupuk nitrogen”, M., Goskhimizdat, 1963.
4. Teknologi Kimia Umum: Produksi Kimia Paling Penting / I.P. Mukhlenov - Edisi ke-4 - M.: Higher School, 1984. - 263 hal.
5. Proses dasar dan peralatan teknologi kimia: Manual desain. Diedit oleh Yu.I. Dytnersky, edisi ke-2, M.: Kimia, 1991.-496 hal.
6. Miniovich M. A. Produksi amonium nitrat. M. “Kimia”, 1974. – 240 hal.

Kesimpulan

Dalam tugas kursus ini, kami mempelajari produksi amonium nitrat dan skema teknologi dasar, membenarkan pilihan peralatan utama dan tambahan dalam produksi amonium nitrat, dan menghitung keseimbangan bahan dan panas pada tahap netralisasi.
Kami memeriksa sifat fisik dan kimia amonium nitrat. Karena amonium nitrat memiliki sifat seperti penggumpalan dan higroskopisitas, langkah-langkah berikut perlu diambil: untuk mengurangi penggumpalan, gunakan bahan tambahan bubuk yang membuat partikel garam menjadi bubuk. Beberapa aditif mengurangi permukaan aktif partikel, sementara yang lain memiliki sifat adsorpsi. Tambahkan sedikit pewarna pada garam penggumpal, dan dinginkan amonium nitrat sebelum dikemas. Untuk mengurangi higroskopisitas, perlu dilakukan granulasi sendawa. Butiran memiliki luas permukaan spesifik yang lebih kecil dibandingkan garam kristal halus, sehingga melembapkan lebih lambat.
Amonium nitrat adalah pupuk nitrogen yang paling penting dan tersebar luas yang digunakan di bidang pertanian. Oleh karena itu, kondisi penyimpanan amonium nitrat perlu diperhatikan dan diciptakan solusi teknologi baru.

4.Pemilihan ukuran perangkat kontak

Kami menentukan volume peralatan menggunakan panas netralisasi:

Waktu kontak, jam;

M adalah produktivitas peralatan, m 3 /jam.

G=10.000 kg/jam=36000000 kg/detik.

Amonium nitrat = 1725 kg/m 3

M= G/ ? amonium nitrat

M=36000000 kg/detik: 1725 kg/m 3 =20869,5 m 3 /detik

V= 1 detik·20869,5 m 3 /detik=20869,5 m 3

Lembaga pendidikan negara
pendidikan profesional yang lebih tinggi
"Universitas Teknik Negeri Kuzbass"

Departemen Teknologi Kimia Bahan Bakar Padat dan Ekologi

SAYA MENYETUJUI
tanggal

Kepala departemen_______________
(tanda tangan)

Murid

1. Topik proyek

5. Konsultan proyek (menunjukkan bagian proyek yang relevan)

2. ______________________________ _____________________
Tanggal penugasan _____________
Pengawas ____________
(tanda tangan)
7. Literatur dasar dan materi yang direkomendasikan
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ _________________
Tugas diterima untuk dieksekusi (tanggal) _________________

Badan Federal untuk Pendidikan

Lembaga pendidikan negara
pendidikan profesional yang lebih tinggi
"Universitas Teknik Negeri Kuzbass"

Departemen Teknologi Kimia Bahan Bakar Padat dan Ekologi

SAYA MENYETUJUI
tanggal

Kepala departemen_______________
(tanda tangan)
Tugas desain kursus

Murid

1. Topik proyek
______________________________ _____________________

Disetujui atas perintah universitas dari
2. Batas waktu bagi siswa untuk menyerahkan proyek yang telah selesai
3. Data awal proyek
______________________________ ______________________

4. Volume dan isi catatan penjelasan (masalah pokok bagian umum dan khusus) dan materi grafis
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________
5. Konsultan proyek (menunjukkan bagian proyek yang relevan)
1. ______________________________ _____________________
2. ________________ _____________________ Tanggal penugasan _____________ Manajer ________________________ (tanda tangan) 7. Literatur dasar dan materi yang direkomendasikan ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ _________________ Menerima tugas untuk dieksekusi (tanggal) _________________