Nosūtiet savu labo darbu zināšanu bāzē ir vienkārši. Izmantojiet zemāk esošo veidlapu

Studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi savās studijās un darbā, būs jums ļoti pateicīgi.

Publicēts http://www.allbest.ru/

• Ievads
• 1. Amonija nitrāta ražošana
• 2. Izejvielas
• 3. Amonjaka sintēze
• 4. Mērķa produkta raksturojums
• 5. Mērķa produkta ražošanas galveno procesu fizikāli ķīmiskais pamatojums un ražošanas vides drošība

Ievads

Vissvarīgākais minerālmēslu veids ir slāpekļa mēslojums: amonija nitrāts, urīnviela, amonija sulfāts, amonjaka ūdens šķīdumi utt. Slāpeklim ir ārkārtīgi liela nozīme augu dzīvē: tas ir daļa no hlorofila, kas ir saules akceptors. enerģiju un olbaltumvielas, kas nepieciešamas dzīvas šūnas uzbūvei. Augi var patērēt tikai fiksētu slāpekli - nitrātu, amonija sāļu vai amīdu veidā. Salīdzinoši nelieli fiksētā slāpekļa daudzumi veidojas no atmosfēras slāpekļa augsnes mikroorganismu aktivitātes dēļ. Tomēr mūsdienu intensīvā lauksaimniecība vairs nevar pastāvēt bez papildu slāpekļa mēslošanas līdzekļu iestrādāšanas augsnē, kas iegūts atmosfēras slāpekļa rūpnieciskās fiksācijas rezultātā.

Slāpekļa mēslošanas līdzekļi atšķiras viens no otra ar slāpekļa saturu, slāpekļa savienojumu formā (nitrāts, amonijs, amīds), fāzē (ciets un šķidrs), kā arī ir fizioloģiski skābie un fizioloģiski sārmainie mēslošanas līdzekļi.

1. Amonija nitrāta ražošana

Amonija nitrāts jeb amonija nitrāts, NH 4 NO 3 - balta kristāliska viela, kas satur 35% slāpekļa amonija un nitrātu formās , abas slāpekļa formas augi viegli absorbē. Granulēto amonija nitrātu plaši izmanto pirms sēšanas un visa veida mēslošanai. Mazākā mērogā to izmanto sprāgstvielu ražošanai.

Amonija nitrāts labi šķīst ūdenī un tam ir augsta higroskopiskums (spēja absorbēt mitrumu no gaisa). Šī iemesla dēļ mēslojuma granulas izkliedējas, zaudē savu kristālisko formu, notiek mēslošanas līdzekļu salipšana - beramais materiāls pārvēršas cietā monolītā masā.

Amonija nitrātu ražo trīs veidu:

A un B - izmanto rūpniecībā; izmanto sprādzienbīstamos maisījumos (amonīti, amonjaks)

B ir visefektīvākais un visizplatītākais slāpekļa mēslojums, kas satur apmēram 33-34% slāpekļa; ir fizioloģisks skābums.

2. Izejvielas

Amonija nitrāta ražošanas izejmateriāli ir amonjaks un slāpekļskābe.

Slāpekļskābe . Tīra slāpekļskābe HNO ir bezkrāsains šķidrums ar blīvumu 1,51 g/cm3 -42 °C temperatūrā, kas sacietē caurspīdīgā kristāliskā masā. Gaisā tā, tāpat kā koncentrēta sālsskābe, “dūmo”, jo tās tvaiki kopā ar gaisa mitrumu veido sīkus miglas pilienus Slāpekļskābe nav izturīga, un jau gaismas ietekmē tā pamazām sadalās:

Jo augstāka temperatūra un koncentrētāka skābe, jo ātrāk notiek sadalīšanās. Izdalītais slāpekļa dioksīds izšķīst skābē un piešķir tai brūnu krāsu.

Slāpekļskābe ir viena no spēcīgākajām skābēm; atšķaidītos šķīdumos pilnībā sadalās H un -NO jonos Slāpekļskābe ir viens no svarīgākajiem slāpekļa savienojumiem: lielos daudzumos to izmanto slāpekļa mēslošanas līdzekļu, sprāgstvielu un organisko krāsvielu ražošanā, kalpo kā oksidētājs daudzās ķīmiskos procesos, un to izmanto sērskābes ražošanā, izmantojot slāpekļa metodi, izmanto celulozes laku un plēvju ražošanā .

Slāpekļskābes rūpnieciskā ražošana . Mūsdienu rūpnieciskās slāpekļskābes ražošanas metodes ir balstītas uz amonjaka katalītisko oksidēšanu ar atmosfēras skābekli. Raksturojot amonjaka īpašības, tika norādīts, ka tas deg skābeklī, un reakcijas produkti ir ūdens un brīvais slāpeklis.Bet katalizatoru klātbūtnē amonjaka oksidēšanās ar skābekli var noritēt savādāk.Ja amonjaka un gaisa maisījums tiek izvadīts pāri katalizatoram, pēc tam 750 ° C temperatūrā un pie noteikta maisījuma sastāva notiek gandrīz pilnīga konversija

Iegūtais maisījums viegli nokļūst, kas ar ūdeni atmosfēras skābekļa klātbūtnē rada slāpekļskābi.

Uz platīna bāzes izgatavotie sakausējumi tiek izmantoti kā katalizatori amonjaka oksidēšanai.

Slāpekļskābes, kas iegūta, oksidējot amonjaku, koncentrācija nepārsniedz 60%. Ja nepieciešams, tas tiek koncentrēts,

Nozare ražo atšķaidītu slāpekļskābi ar koncentrāciju 55, 47 un 45%, bet koncentrētu slāpekļskābi - 98 un 97%.Koncentrētā skābe tiek transportēta alumīnija cisternās, atšķaidīta skābe - cisternās, kas izgatavotas no skābes izturīga tērauda.

3. Amonjaka sintēze

amonjaka slāpekļa nitrāta izejvielas

Amonjaks ir dažādu slāpekli saturošu vielu galvenais produkts, ko izmanto rūpniecībā un lauksaimniecībā. D.N. Prjanišņikovs amonjaku sauca par "alfa un omega" slāpekļa vielu metabolismā augos.

Diagrammā parādīti galvenie amonjaka pielietojumi. Amonjaka sastāvu noteica K. Bertolē 1784. gadā. Amonjaks NH 3 ir bāze, vidēji spēcīgs reducētājs un efektīvs kompleksveidotājs attiecībā uz katjoniem ar brīvām savienojošām orbitālēm.

Procesa fizikāli ķīmiskais pamats . Amonjaka sintēze no elementiem tiek veikta saskaņā ar reakcijas vienādojumu

N2+3H2=2NH3; ?H<0

Reakcija ir atgriezeniska, eksotermiska, tai raksturīgs liels negatīvs entalpijas efekts (?H = -91,96 kJ/mol) un augstā temperatūrā kļūst vēl eksotermiskāka (?H = -112,86 kJ/mol). Saskaņā ar Le Chatelier principu, karsējot, līdzsvars nobīdās pa kreisi, amonjaka iznākuma samazināšanās virzienā. Arī entropijas izmaiņas šajā gadījumā ir negatīvas un neveicina reakciju. Ar negatīvu vērtību ?S temperatūras paaugstināšanās samazina reakcijas iespējamību,

Amonjaka sintēzes reakcija notiek, samazinoties tilpumam. Saskaņā ar reakcijas vienādojumu 4 moli sākotnējo gāzveida reaģentu veido 2 molus gāzveida produkta. Pamatojoties uz Le Šateljē principu, varam secināt, ka līdzsvara apstākļos amonjaka saturs maisījumā būs lielāks augstā spiedienā nekā zemā spiedienā.

4. Mērķa produkta raksturojums

Fizikāli ķīmiskās īpašības . Amonija nitrāts (amonija nitrāts) NH4NO3 molekulmasa ir 80,043; tīrs produkts ir bezkrāsaina kristāliska viela, kas satur 60% skābekļa, 5% ūdeņraža un 35% slāpekļa (17,5% amonjaka un nitrātu formā). Tehniskais produkts satur vismaz 34,0% slāpekļa.

Amonija nitrāta fizikālās un ķīmiskās pamatīpašībass:

Amonija nitrāts atkarībā no temperatūras pastāv piecās kristāliskās modifikācijās, kas ir termodinamiski stabilas atmosfēras spiedienā (tabula). Katra modifikācija pastāv tikai noteiktā temperatūras diapazonā, un pāreju (polimorfu) no vienas modifikācijas uz otru pavada izmaiņas kristāla struktūrā, siltuma izdalīšanās (vai absorbcija), kā arī krasas īpatnējā tilpuma, siltumietilpības izmaiņas. , entropija utt. Polimorfās pārejas ir atgriezeniskas – enantiotropas.

Tabula. Amonija nitrāta kristālu modifikācijas

NH 4 NO 3 -H 2 O sistēma (11.-2. att.) attiecas uz sistēmām ar vienkāršu eitektiku. Eitektiskais punkts atbilst 42,4% MH 4 MO 3 koncentrācijai un -16,9 °C temperatūrai. Diagrammas kreisais atzars — ūdens šķidruma līnija — atbilst ledus izdalīšanās nosacījumiem sistēmā NN 4 MO 3 -H 2 O. Likvidusa līknes labais atzars ir MH 4 MO 3 šķīdības līkne. ūdenī. Šai līknei ir trīs pārtraukuma punkti, kas atbilst modifikācijas pāreju temperatūrām NH 4 NO 3 1 = 11 (125,8 ° C), II = III (84,2 ° C) un 111 = IV (32,2 ° C). Kušanas temperatūra (kristalizācija) bezūdens amonija nitrāts ir 169,6 ° C. Tas samazinās, palielinoties sāls mitruma saturam.

NH 4 NO 3 (Tkristāls, "C) kristalizācijas temperatūras atkarība no mitruma satura (X,%) līdz 1,5% apraksta ar vienādojumu:

t crist = 169,6–13, 2x (11.6)

Amonija nitrāta kristalizācijas temperatūras, pievienojot amonija sulfātu, atkarība no mitruma satura (X,%) līdz 1,5% un amonija sulfātu (U, %) līdz 3,0% izsaka ar vienādojumu:

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

Amonija nitrāts izšķīst ūdenī un absorbē siltumu. Zemāk ir norādītas dažādu koncentrāciju amonija nitrāta šķīšanas siltuma (Q dist) vērtības ūdenī 25 ° C temperatūrā:

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

Amonija nitrāts labi šķīst ūdenī, etilspirtos un metilspirtos, piridīnā, acetonā un šķidrā amonjakā.

Rīsi. 11-2. Sistēmas stāvokļa diagrammaN.H.4 N03 - H20

Termiskā sadalīšanās . Amonija nitrāts ir oksidētājs, kas var veicināt degšanu. Sildot slēgtā telpā, kad termiskās sadalīšanās produktus nevar brīvi noņemt, salpetra noteiktos apstākļos var eksplodēt (detonēt). Tas var arī eksplodēt spēcīgu triecienu ietekmē, piemēram, ja to ierosina sprāgstvielas.

Sākotnējā karsēšanas periodā 110 ° C temperatūrā pakāpeniski notiek nitrātu endotermiskā disociācija amonjakā un slāpekļskābē:

NH 4 NO 3 > NH 3 + HNO 3 - 174,4 kJ/mol. (11.9)

Pie 165 °C svara zudums nepārsniedz 6% dienā. Disociācijas ātrums ir atkarīgs ne tikai no temperatūras, bet arī no attiecības starp nitrātu virsmu un tā tilpumu, piemaisījumu saturu utt.

Amonjaks kausē šķīst mazāk nekā slāpekļskābe, tāpēc tas tiek izvadīts ātrāk; slāpekļskābes koncentrācija palielinās līdz līdzsvara vērtībai, ko nosaka temperatūra. Slāpekļskābes klātbūtne kausējumā nosaka termiskās sadalīšanās autokatalītisko raksturu.

Temperatūras diapazonā 200-270 °C notiek galvenokārt vāji eksotermiska reakcija, nitrātam sadaloties slāpekļa oksīdā un ūdenī:

NH 4 NO 3 > N 2 O+ 2H 2 O + 36,8 kJ/mol. (11.10)

Ievērojamu ietekmi uz termiskās sadalīšanās ātrumu iedarbojas slāpekļa dioksīds, kas veidojas slāpekļskābes termiskās sadalīšanās laikā, kas ir amonija nitrāta disociācijas produkts.

Slāpekļa dioksīdam reaģējot ar nitrātiem, veidojas slāpekļskābe, ūdens un slāpeklis:

NH 4 NO 3 + 2NO 2 > N 2 + 2HNO 3 + H 2 O + 232 kJ/mol (11.11. )

Šīs reakcijas termiskais efekts ir vairāk nekā 6 reizes lielāks nekā termiskais efekts, kas rodas reakcijai, nitrātam sadaloties N 2 O un H 2 O. Tādējādi paskābinātā nitrātā pat parastā temperatūrā notiek ievērojama eksotermiska reakcija. mijiedarbībā ar slāpekļa dioksīdu notiek spontāna termiskā sadalīšanās, kas ar lielu amonija nitrāta masu var izraisīt tā strauju sadalīšanos.

Karsējot nitrātu slēgtā sistēmā 210-220 °C, uzkrājas amonjaks, samazinās slāpekļskābes koncentrācija, un līdz ar to tiek stipri kavēta sadalīšanās reakcija Termiskās sadalīšanās process praktiski apstājas, neskatoties uz to, ka lielākā daļa sāls ir vēl nav sadalījusies. Augstākā temperatūrā amonjaks oksidējas ātrāk, slāpekļskābe uzkrājas sistēmā un reakcija norit ar ievērojamu pašpaātrinājumu, kas var izraisīt sprādzienu.

Piedeva pie vielu amonija nitrāts, kas var sadalīties, izdaloties amonjakam (piemēram, urīnviela un acetamīds), kavē termisko sadalīšanos. Sāļi ar sudraba vai tallija katjoniem ievērojami palielina reakcijas ātrumu, jo kausējumā veidojas kompleksi ar nitrātu joniem. Hlora joniem ir spēcīga katalītiska ietekme uz termiskās sadalīšanās procesu. Ja maisījumu, kas satur hlorīdu un amonija nitrātu, karsē līdz 220-230 °C, sākas ļoti strauja sadalīšanās, izdaloties lielam gāzes daudzumam. Reakcijas siltuma dēļ maisījuma temperatūra ievērojami paaugstinās, un sadalīšanās tiek pabeigta īsā laikā.

Ja hlorīdu saturošais maisījums tiek uzturēts 150-200 ° C temperatūrā, tad pirmajā laika periodā, ko sauc par indukciju, sadalīšanās notiks ar ātrumu, kas atbilst nitrātu sadalīšanai noteiktā temperatūrā. Šajā periodā bez sadalīšanās notiks arī citi procesi, kuru rezultāts jo īpaši ir skābes satura palielināšanās maisījumā un neliela hlora daudzuma izdalīšanās. Pēc indukcijas perioda sadalīšanās notiek lielā ātrumā, un to pavada spēcīga siltuma izdalīšanās un liela daudzuma toksisku gāzu veidošanās. Ar augstu hlorīda saturu visas amonija nitrāta masas sadalīšanās ātri beidzas. Ņemot to vērā, hlorīda saturs produktā ir stingri ierobežots.

Darbinot mehānismus, ko izmanto amonija nitrāta ražošanā, jāizmanto smērvielas, kas nesadarbojas ar produktu un nesamazina sākotnējo termiskās sadalīšanās temperatūru. Šim nolūkam var izmantot, piemēram, VNIINP-282 smērvielu (GOST 24926-81).

Uzglabāšanai bez taras vai iepakošanai maisos nosūtītā produkta temperatūra nedrīkst pārsniegt 55 °C. Kā konteineri tiek izmantoti polietilēna vai kraftpapīra maisiņi. Temperatūra, kurā sākas aktīvi polietilēna un kraftpapīra oksidēšanās ar amonija nitrātu procesi, ir attiecīgi 270-280 un 220-230 °C. Tukšie plastmasas un kraftpapīra maisiņi ir jāattīra no produktu atliekām un, ja tos nevar izmantot, jāsadedzina.

Sprādziena enerģijas ziņā amonija nitrāts ir trīs reizes vājāks nekā lielākā daļa sprāgstvielu. Granulēts produkts principā var uzspridzināt, bet ierosināšana ar detonatora kapsulu nav iespējama; tam ir nepieciešami lieli spēcīgu sprāgstvielu lādiņi.

Nitrātu eksplozīvā sadalīšanās notiek saskaņā ar vienādojumu:

NH 4 NO 3 > N 2 + 0,5 O 2 + 2H 2 O + 118 kJ/mol. (11.12)

Saskaņā ar vienādojumu (11.12.) sprādziena siltumam jābūt 1,48 MJ/kg. Tomēr blakusreakciju rašanās dēļ, no kurām viena ir endotermiska (11,9), faktiskais sprādziena siltums ir 0,96 MJ/kg un ir mazs, salīdzinot ar heksogēna sprādziena siltumu (5,45 MJ). Bet tādam lielas ietilpības produktam kā amonija nitrāts drošības nodrošināšanai ir svarīgi ņemt vērā tā sprādzienbīstamības (kaut arī vājas).

Patērētāju prasības attiecībā uz rūpniecībā ražotā amonija nitrāta kvalitāti ir atspoguļotas GOST 2-85, saskaņā ar kuru tiek ražotas divas komerciālas preces.

Granulu stiprumu nosaka saskaņā ar GOST-21560.2-82, izmantojot IPG-1, MIP-10-1 vai OSPG-1M ierīces.

Maisos iepakotā granulētā amonija nitrāta irdenums tiek noteikts saskaņā ar GOST-21560.5-82.

GOST 14702-79-" ūdensdrošs"

5. Mērķa produkta ražošanas galveno procesu fizikāli ķīmiskais pamatojums un ražošanas vides drošība

Praktiski nesalipoša amonija nitrāta iegūšanai tiek izmantotas vairākas tehnoloģiskas metodes. Efektīvs līdzeklis mitruma absorbcijas ātruma samazināšanai ar higroskopiskiem sāļiem ir to granulēšana. Kopējā viendabīgo granulu virsma ir mazāka nekā tāda paša daudzuma smalki kristāliskā sāls virsma, tāpēc granulētie mēslošanas līdzekļi mitrumu no gaisa absorbē lēnāk. Dažreiz amonija nitrātu sakausē ar mazāk higroskopiskiem sāļiem, piemēram, amonija sulfātu.

Amonija fosfātus, kālija hlorīdu un magnija nitrātu izmanto arī kā līdzīgas darbības piedevas. Amonija nitrāta ražošanas procesa pamatā ir neviendabīga reakcija starp gāzveida amonjaku un slāpekļskābes šķīdumu:

NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3

?H = -144,9 kJ (VIII)

Ķīmiskā reakcija notiek lielā ātrumā; rūpnieciskajā reaktorā to ierobežo gāzes šķīšana šķidrumā.Lai samazinātu difūzijas kavēšanu, liela nozīme ir reaģentu sajaukšanai.

Izstrādājot aparāta konstrukciju, lielā mērā var nodrošināt intensīvus apstākļus procesa veikšanai. Reakcija (VIII) tiek veikta nepārtraukti strādājošā ITN aparātā (izmantojot neitralizācijas siltumu). Reaktors ir vertikāls cilindrisks aparāts, kas sastāv no reakcijas un atdalīšanas zonām. Reakcijas zonā ir stikls /, kura apakšējā daļā ir caurumi šķīduma cirkulācijai. Burbuļotājs atrodas nedaudz virs caurumiem stikla iekšpusē 2 amonjaka gāzes padevei, virs tā ir burbulis 3 slāpekļskābes piegādei. Reakcijas tvaiku-šķidruma maisījums iziet no reakcijas stikla augšdaļas; daļa šķīduma tiek izņemta no ITN aparāta un nonāk galīgajā neitralizatorā, bet pārējais (cirkulācija) atkal samazinās. Sulas tvaikus, kas izdalās no tvaiku-šķidruma maisījuma, mazgā uz vāciņu plāksnēm 6 no amonija nitrāta šķīduma un slāpekļskābes tvaiku šļakatām ar 20% nitrāta šķīdumu un pēc tam sulas tvaika kondensātu.

Reakcijas siltumu (VIII) izmanto, lai daļēji iztvaicētu ūdeni no reakcijas maisījuma (tātad arī aparāta nosaukums – ITN). Temperatūras atšķirības dažādās iekārtas daļās izraisa intensīvāku reakcijas maisījuma cirkulāciju.

Amonija nitrāta ražošanas tehnoloģiskais process papildus slāpekļskābes neitralizācijas stadijai ar amonjaku ietver arī nitrāta šķīduma iztvaicēšanas posmus, kausējuma granulēšanu, granulu atdzesēšanu, granulu apstrādi ar virsmaktīvām vielām. , nitrātu iepakošana, uzglabāšana un iekraušana, gāzu emisiju un notekūdeņu attīrīšana.

Attēlā parādīta modernas lieljaudas amonija nitrāta AS-72 ražošanas iekārtas shēma ar jaudu 1360 tonnas/diennaktī. Sākotnējo 58-60% slāpekļskābes karsē sildītājā / līdz 70-80 ar sulas tvaiku no ITN aparāta 3 un tiek nosūtīts neitralizācijai. Ierīču priekšā 3 Slāpekļskābei pievieno fosforskābi un sērskābi tādos daudzumos, lai gatavajā produktā būtu 0,3-0,5% P 2 O 5 un 0,05-0,2% amonija sulfāta.

Iekārtā ir divas ITN ierīces, kas darbojas paralēli. Papildus slāpekļskābei tie tiek piegādāti ar amonjaka gāzi, kas iepriekš uzkarsēta sildītājā. 2 tvaika kondensāts līdz 120-130 °C. Piegādājamās slāpekļskābes un amonjaka daudzumi tiek regulēti tā, lai pie izejas no ITN aparāta šķīdumam būtu neliels skābes pārpalikums (2-5 g/l), nodrošinot pilnīgu amonjaka uzsūkšanos.

Slāpekļskābe (58-60%) tiek uzkarsēta aparātā 2 līdz 80-90 °C ar sulas tvaiku no ITN aparāta 8. Amonjaka gāze sildītājā 1 karsē ar tvaika kondensātu līdz 120-160°C. Slāpekļskābe un gāzveida amonjaks automātiski kontrolētā proporcijā nonāk divu paralēli strādājošu ITN 5 aparātu reakcijas daļās. 89-92% NH 4 NO 3 šķīdumā, kas iziet no ITN aparāta 155-170 °C temperatūrā, slāpekļskābes pārpalikums ir 2-5 g/l robežās, nodrošinot pilnīgu amonjaka uzsūkšanos.

Aparāta augšējā daļā sulas tvaiki no reakcijas daļas tiek nomazgāti no amonija nitrāta šļakatām; HNO 3 un NH 3 tvaiki ar 20% amonija nitrāta šķīdumu no mazgāšanas skrubera 18 un sulas tvaika kondensātu no slāpekļskābes sildītāja 2, kas tiek pasniegti uz aparāta augšējās daļas vāciņu plāksnēm. Daļa sulas tvaika tiek izmantota slāpekļskābes sildīšanai sildītājā 2, un lielākā daļa tiek nosūtīta uz mazgāšanas skruberi. 18, kur tas ir sajaukts ar gaisu no granulēšanas torņa, ar tvaika-gaisa maisījumu no iztvaicētāja 6 un mazgāti uz skrubera mazgāšanas plāksnēm. Izmazgātais tvaika-gaisa maisījums tiek izvadīts atmosfērā ar ventilatora palīdzību 19.

Risinājums no ITN ierīcēm 8 secīgi iet caur neitralizatoru 4 un kontroles neitralizators 5. Uz neitralizatoru 4 sērskābe un fosforskābe tiek dozētas tādā daudzumā, kas nodrošina, ka gatavais produkts satur 0,05-0,2% amonija sulfāta un 0,3-0,5% P20. Skābju dozēšana ar virzuļsūkņiem tiek pielāgota atkarībā no iekārtas slodzes.

Pēc NMO3 pārpalikuma neitralizēšanas amonija nitrāta šķīdumā no ITN ierīcēm un sērskābes un fosforskābes ievadīšanas pēcneitralizatorā 4, šķīdums iztur kontroles pēcneitralizatoru. 5 (kur amonjaks tiek automātiski piegādāts tikai skābes noplūdes gadījumā no neitralizatora 4) un nonāk iztvaicētājā 6. Atšķirībā no AS-67 vienības, iztvaicētāja augšējā daļa 6 aprīkots ar divām sietu mazgāšanas plāksnēm, uz kurām tiek padots tvaika kondensāts, tvaika-gaisa maisījuma mazgāšana no iztvaicētāja no amonija nitrāta

Nitrātu kausējums no iztvaicētāja 6, kas iet caur ūdens blīvējumu un neitralizatoru 9 un filtrē 10, iekļūst tvertnē 11, kur tas nāk no zemūdens sūkņa 12 piegādāts pa cauruļvadu ar pretdetonācijas sprauslu uz spiediena tvertni 15, un tad uz granulatoriem 16 vai 17. Kausējuma atsūknēšanas iekārtas drošību nodrošina kausējuma temperatūras automātiskas uzturēšanas sistēma tās iztvaicēšanas laikā iztvaicētājā (ne augstāka par 190 °C), kausējuma vides kontrole un regulēšana pēc neitralizatora. 9 (0,1–0,5 g/l NH 3 robežās), kontrolējot kausējuma temperatūru tvertnē 11, sūkņa korpuss 12 un spiediena cauruļvads. Ja procesa regulējošie parametri atšķiras, kausējuma sūknēšana automātiski apstājas un kausējums tvertnēs 11 un iztvaicētājs 6 kad temperatūra paaugstinās, atšķaida ar kondensātu.

Granulēšanu nodrošina divu veidu granulatori: vibroakustiskie 16 un monodisperss 17. Vibroakustiskie granulatori, kurus izmanto liela mēroga iekārtās, ir izrādījušies uzticamāki un ērtāk lietojami.

Kausējums tiek granulēts taisnstūrveida metāla tornī 20 ar plāna izmēriem 8x11 m. Granulu lidojuma augstums ir 55 m, kas nodrošina granulu ar diametru 2-3 mm kristalizāciju un atdzesēšanu līdz 90-120 ° C ar pretgaisa plūsmu vasarā līdz 500 tūkst. m/h un ziemā (zemā temperatūrā) līdz 300- 400 tūkst.m/h. Torņa apakšā ir uztveršanas konusi, no kuriem granulas tiek nogādātas ar lentes konveijeru 21 nosūtīts uz CC dzesēšanas aparātu 22.

Dzesēšanas aparāts 22 sadalīts trīs sekcijās ar autonomu gaisa padevi zem katras verdošā slāņa režģa sekcijas. Tās galvas daļā ir iebūvēts ekrāns, kas izsijā nitrātu kunkuļus, kas radušies granulatoru darbības režīma traucējumu rezultātā. Gabali tiek nosūtīti izšķīdināšanai. Gaiss tiek piegādāts dzesēšanas aparāta sekcijām ar ventilatoru palīdzību 23, karsē aparātā 24 ITN ierīču sulas tvaika siltuma dēļ. Karsēšanu veic, kad atmosfēras mitrums ir virs 60%, un ziemā, lai izvairītos no granulu pēkšņas atdzišanas. Amonija nitrāta granulas secīgi iziet cauri vienai, divām vai trim dzesēšanas aparāta sekcijām atkarībā no iekārtas slodzes un apkārtējā gaisa temperatūras. Ieteicamā granulētā produkta dzesēšanas temperatūra ziemā ir zem 27 °C, vasarā līdz 40-50 °C. Darbinot agregātus dienvidu reģionos, kur ievērojamu dienu skaitu gaisa temperatūra pārsniedz 30 °C, dzesēšanas aparāta trešā sekcija darbojas ar iepriekš atdzesētu gaisu (iztvaikošanas amonjaka siltummainī). Katrai sekcijai tiek piegādāts gaisa daudzums 75-80 tūkst.m³/h. Ventilatora spiediens 3,6 kPa. Izplūdes gaiss no aparāta sekcijām 45-60°C temperatūrā, kas satur līdz 0,52 g/m 3 amonija nitrāta putekļus, tiek novadīts uz granulēšanas torni, kur to sajauc ar atmosfēras gaisu un tiek piegādāts mazgāšanai mazgāšanas skruberis 18.

Atdzesētu produktu nosūta uz noliktavu vai apstrādei ar virsmaktīvo vielu (NP disperģētāju), un pēc tam sūtīšanai bez taras vai iepakošanai maisos. Apstrādi ar NF disperģētāju veic dobā aparātā 27 ar centrāli novietotu sprauslu, kas izsmidzina gredzenveida vertikālu granulu plūsmu, vai rotējošā cilindrā. Granulētā produkta apstrādes kvalitāte visās izmantotajās ierīcēs atbilst GOST 2-85 prasībām.

Granulēto amonija nitrātu uzglabā noliktavā līdz 11 m augstās kaudzēs.Pirms nosūtīšanas patērētājam nitrāts tiek padots no noliktavas sijāšanai. Nestandarta produkts tiek izšķīdināts, šķīdums tiek atgriezts parkā. Standarta produkts tiek apstrādāts ar NF disperģētāju un nosūtīts patērētājiem.

Sērskābes un fosforskābes tvertnes un sūknēšanas iekārtas to dozēšanai ir izvietotas atsevišķā vienībā. Centrālais vadības punkts, elektriskā apakšstacija, laboratorijas, servisa un saimniecības telpas atrodas atsevišķā ēkā.

Ievietots vietnē Allbest.ru

...

Līdzīgi dokumenti

Amonija nitrāta fizikāli ķīmiskās īpašības. Amonija nitrāta ražošanas galvenie posmi no amonjaka un slāpekļskābes. Neitralizācijas iekārtas, kas darbojas atmosfēras spiedienā un darbojas vakuumā. Atkritumu pārstrāde un neitralizācija.

kursa darbs, pievienots 31.03.2014


Ražotās produkcijas, izejvielu un ražošanas materiālu raksturojums. Amonija nitrāta ražošanas tehnoloģiskais process. Slāpekļskābes neitralizācija ar amonjaka gāzi un iztvaicēšana līdz ļoti koncentrētam kausējumam.

kursa darbs, pievienots 19.01.2016


Granulētā amonija nitrāta ražošanas automatizācija. Ķēdes spiediena stabilizēšanai sulas tvaika padeves līnijā un tvaika kondensāta temperatūras regulēšanai no barometriskā kondensatora. Spiediena uzraudzība vakuuma sūkņa izplūdes līnijā.

kursa darbs, pievienots 01.09.2014


Amonija nitrāts ir izplatīts un lēts slāpekļa mēslojums. Esošo tehnoloģisko shēmu apskats tā ražošanai. Amonija nitrāta ražošanas modernizācija ar kompleksā slāpekļa-fosfāta mēslojuma ražošanu OJSC Cherepovets Azot.

diplomdarbs, pievienots 22.02.2012


Slāpekļskābes ražošanas izejvielu un palīgmateriālu raksturojums. Pieņemtās ražošanas shēmas izvēle un pamatojums. Tehnoloģiskās shēmas apraksts. Procesu materiālu bilanču aprēķini. Tehnoloģiskā procesa automatizācija.

diplomdarbs, pievienots 24.10.2011


Rūpnieciskās metodes atšķaidītas slāpekļskābes ražošanai. Amonjaka oksidēšanas katalizatori. Gāzu maisījuma sastāvs. Optimāls amonjaka saturs amonjaka-gaisa maisījumā. Slāpekļskābes sistēmu veidi. Reaktora materiālu un termiskā bilances aprēķins.

kursa darbs, pievienots 14.03.2015


Mūsdienu slāpekļskābes ražošanas metožu apskats. Instalācijas tehnoloģiskās shēmas apraksts, galvenā aparāta un palīgiekārtu projektēšana. Izejvielu un gatavās produkcijas, blakusproduktu un ražošanas atkritumu raksturojums.

diplomdarbs, pievienots 11.01.2013


Amonjaka sintēzes katalizatoru ražošana un izmantošana. Oksīda katalizatora struktūra, tā reducēšanas apstākļu ietekme uz aktivitāti. Atveseļošanās mehānisms un kinētika. Termogravimetriskā iekārta amonjaka sintēzes katalizatoru reģenerācijai.

diplomdarbs, pievienots 16.05.2011


Granulatoru apraksti beztaras materiālu, samitrinātu pulveru un pastu granulēšanai un sajaukšanai. Komplekso mēslošanas līdzekļu ražošana uz amonija nitrāta un urīnvielas bāzes. Saišu starp daļiņām stiprināšana, žāvējot, atdzesējot un polimerizējot.

kursa darbs, pievienots 11.03.2015


Amonjaka ražošanas stadijas tehnoloģija un ķīmiskās reakcijas. Izejviela, sintēzes produkts. Pārveidotās gāzes attīrīšanas no oglekļa dioksīda tehnoloģijas analīze, esošās problēmas un identificēto ražošanas problēmu risināšanas veidu izstrāde.

9.4. AMONIJA NITERĀTA RAŽOŠANA

Amonija nitrāts ir viens no galvenajiem slāpekļa mēslošanas līdzekļu veidiem; satur vismaz 34,2% slāpekļa. Granulētā amonija nitrāta ražošanas izejvielas ir nekoncentrēta 58-60% slāpekļskābe un gāzveida amonjaks.

Kā kondicionējošo piedevu izmanto 92,5% sērskābi, kuru ar amonjaku kopā ar slāpekļskābi neitralizē līdz amonija sulfātam. Gatavo granulu izsmidzināšanai tiek izmantota virsmaktīvā viela - 40% NF disperģētāja ūdens šķīdums.

Amonija nitrāta ražošanas galvenie posmi ir: slāpekļskābes neitralizācija ar amonjaka gāzi; ļoti koncentrēta amonija nitrāta kausējuma iegūšana; kausējuma granulēšana; amonija nitrāta granulu dzesēšana; granulu apstrāde ar virsmaktīvo vielu - disperģētāju "NF"; gaisa un sulas tvaika attīrīšana pirms izlaišanas atmosfērā; gatavā produkta iepakošana un uzglabāšana.

Zemāk mēs aplūkojam pirmā posma automatizāciju - slāpekļskābes neitralizāciju ar amonjaku -, kas lielā mērā nosaka nākamo posmu darbības režīmus.

Procesa tehnoloģiskā diagramma. Slāpekļskābi iepriekš uzkarsē siltummainī 1 (9.8. att.) līdz 70-80 °C temperatūrai ar sulas tvaiku no aparāta 2 neitralizācija (ITN), amonjaka gāze tiek uzkarsēta siltummainī 3 un tad ieiet aparātā 2. Uzkarsētā slāpekļskābe nonāk maisītājā 4, kur tiek piegādāta arī sērskābe un fosforskābe. Sērskābi dozē tā, lai amonija sulfāta saturs gatavajā produktā būtu 0,3-0,7% robežās. Pēc tam skābju maisījums nonāk sildīšanas aparātā, kur zem atmosfēras spiediena 155-165 °C temperatūrā tiek veikts slāpekļskābes neitralizēšanas process ar amonjaku:

Slāpekļskābi un amonjaku dozē tā, lai pie izejas no ITN aparāta šķīdumā būtu zināms slāpekļskābes pārpalikums (2-5 g/l robežās), kas nepieciešams, lai reakcijas zonā nodrošinātu pilnīgu amonjaka uzsūkšanos. . ITN aparāta atdalīšanas zonā sulas tvaiki tiek atdalīti no vārošā šķīduma un nonāk tīrīšanai ITN aparāta mazgāšanas zonā, kas sastāv no četrām plāksnēm un šļakatu uztvērēja. Sulas tvaika kondensāts tiek piegādāts augšējai plāksnei. Pie izejas no ITN aparāta sulas tvaiki satur 2-5 g/l NH 4 NO 3, 1-2 g/l HNO 3; Ja mazgāšanas process tiek veikts pareizi, tvaikā nav amonjaka.

ITN aparātā izveidoto 92-93% amonija nitrāta šķīdumu nedaudz atšķaida ar šķīdumiem no aparāta mazgāšanas daļas un 89-91% koncentrācijā nosūta uz galīgo neitralizatoru. 5 , kur tiek piegādāts amonjaks, lai neitralizētu lieko skābi un izveidotu sārmainu šķīdumu (amonjaka pārpalikums jāsaglabā 0,1 g/l brīvā NH 3 robežās). Pēc tam amonija nitrāta šķīdumu nosūta uz iztvaicēšanas nodaļu.

Procesu automatizācija. Neitralizācijas stadijā automātiskās procesa vadības sistēmas uzdevums ir uzturēt ITN aparātā ieplūstošo amonjaka un slāpekļskābes plūsmu attiecību; amonija nitrāta šķīduma noteikta pH uzturēšana ITN aparātā; nodrošinot amonija nitrāta šķīduma sārmainu reakciju pēc pilnīgas neitralizācijas pie iztvaicētāja ieejas.

Vadības sistēmai galvenie parametri ir amonjaka gāzes parametri. Lai izvairītos no ārējā tīkla amonjaka spiediena svārstību ietekmes uz neitralizācijas procesa regulēšanas kvalitāti, pie ieejas amonija nitrāta blokā automātiski tiek uzturēts amonjaka gāzes spiediens. Amonjaka plūsma ITN aparātā tiek uzturēta automātiski, izmantojot plūsmas regulatoru 6, iedarbojoties uz vadības vārstu 7 .

Slāpekļskābes padeve sūknēšanas iekārtai tiek automātiski regulēta noteiktā proporcijā ar amonjaka plūsmas ātrumu, izmantojot plūsmas attiecības regulatoru 8 ietekme uz vadības vārstu 9. Sērskābes un fosforskābes padeve tiek automātiski regulēta noteiktā proporcijā ar slāpekļskābes patēriņu, izmantojot plūsmas attiecības regulatorus 10 Un 11 un vadības vārsti 12 Un 13 .

Slāpekļskābes un amonjaka patēriņa attiecība nosaka noteiktu skābes pārpalikumu, kura kontrolei un regulēšanai tiek nepārtraukti kontrolēts amonija nitrāta šķīduma pH līmenis sūknēšanas aparāta izejā. Norādīto slāpekļskābes pārpalikumu šķīdumā automātiski uztur pH regulators 14 , regulējot amonjaka padevi sūkņu stacijai, izmantojot vadības vārstu 15 uzstādīts uz amonjaka apvada līnijas, kas pārvadā nelielu amonjaka daudzumu (daži procenti no kopējās plūsmas). Šāda sistēma nodrošina labu neitralizācijas procesa kvalitātes kontroli.

Lai nodrošinātu maksimāli iespējamo sulas tvaika attīrīšanu ITN aparāta mazgāšanas daļā, tiek automātiski regulēta sulas tvaika kondensāta padeve uz augšējo plāksni. Liela kondensāta padeve nav vēlama, lai izvairītos no nitrātu šķīdumu atšķaidīšanas pirms to iztvaicēšanas, un nepietiekama kondensāta padeve atklās plāksnes, jo sulas tvaiki ir pārkarsēti. Sulas tvaika kondensāta padeve tiek regulēta, izmantojot temperatūras regulatoru 16 ietekme uz vadības vārstu 17 . Tā kā iztvaicētājā nevar ievadīt skābus amonija nitrāta šķīdumus, neitralizatorā tiek neitralizēts skābuma pārpalikums. 5 . Amonjaka padevi tajā regulē, izmantojot regulatoru 18 Šķīduma pH priekš neitralizatora izejā, kas iedarbojas uz vadības vārstu 19 .

Automātiskā vadības sistēma nodrošina amonjaka un slāpekļskābes sildīšanas regulēšanu, izmantojot temperatūras regulatorus 20 Un 21 ietekme uz vadības vārstiem 22 Un 23 dzesēšanas šķidruma padeve siltummaiņiem 1 Un 2 .

Amonija nitrāts jeb amonija nitrāts, NH 4 NO 3 ir balta kristāliska viela, kas satur 35% slāpekļa amonija un nitrātu formās, abas slāpekļa formas augi viegli absorbē. Granulēto amonija nitrātu plaši izmanto pirms sēšanas un visa veida mēslošanai. Mazākā mērogā to izmanto sprāgstvielu ražošanai.

Amonija nitrāts labi šķīst ūdenī un tam ir augsta higroskopiskums (spēja absorbēt mitrumu no gaisa), tāpēc mēslojuma granulas izkliedējas, zaudē savu kristālisko formu un notiek mēslošanas līdzekļu salipšana - birstošais materiāls pārvēršas cietā monolītā masā. .

Amonija nitrāta ražošanas shematiskā diagramma

Praktiski nesalipoša amonija nitrāta iegūšanai tiek izmantotas vairākas tehnoloģiskas metodes. Efektīvs līdzeklis mitruma absorbcijas ātruma samazināšanai ar higroskopiskiem sāļiem ir to granulēšana. Viendabīgo granulu kopējā virsma ir mazāka par tāda paša daudzuma smalki kristāliskā sāls virsmu, tāpēc granulētie mēslošanas līdzekļi absorbē mitrumu no

Amonija fosfātus, kālija hlorīdu un magnija nitrātu izmanto arī kā līdzīgas darbības piedevas. Amonija nitrāta ražošanas procesa pamatā ir neviendabīga reakcija starp gāzveida amonjaku un slāpekļskābes šķīdumu:

NH3 +HNO3 = NH4NO3; ΔН = -144,9 kJ

Ķīmiskā reakcija notiek lielā ātrumā; rūpnieciskajā reaktorā to ierobežo gāzes šķīšana šķidrumā. Lai samazinātu difūzijas kavēšanu, liela nozīme ir reaģentu maisīšanai.

Amonija nitrāta ražošanas tehnoloģiskais process papildus slāpekļskābes neitralizācijas stadijai ar amonjaku ietver arī nitrāta šķīduma iztvaicēšanas posmus, kausējuma granulēšanu, granulu atdzesēšanu, granulu apstrādi ar virsmaktīvām vielām. , nitrātu iepakošana, uzglabāšana un iekraušana, gāzu emisiju un notekūdeņu attīrīšana. Attēlā 8.8. attēlā parādīta moderna liela mēroga amonija nitrāta AS-72 ražošanas iekārtas shēma ar jaudu 1360 tonnas/diennaktī. Sākotnējo 58-60% slāpekļskābi uzkarsē sildītājā līdz 70 - 80°C ar sulas tvaiku no ITN 3 aparāta un piegādā neitralizācijai. Pirms 3. aparāta slāpekļskābei pievieno fosforskābi un sērskābi tādos daudzumos, lai gatavais produkts satur 0,3–0,5% P 2 O 5 un 0,05–0,2% amonija sulfāta. Iekārtā ir divas ITN ierīces, kas darbojas paralēli. Papildus slāpekļskābei tie tiek piegādāti ar amonjaka gāzi, kas iepriekš uzsildīta sildītājā 2 ar tvaika kondensātu līdz 120-130°C. Piegādājamās slāpekļskābes un amonjaka daudzums tiek regulēts tā, lai pie izejas no sūknēšanas aparāta šķīdumam būtu neliels skābes pārpalikums (2-5 g/l), nodrošinot pilnīgu amonjaka uzsūkšanos.

Aparāta apakšējā daļā 155-170°C temperatūrā notiek neitralizācijas reakcija; tas rada koncentrētu šķīdumu, kas satur 91-92% NH 4 NO 3. Aparāta augšējā daļā ūdens tvaiki (tā sauktie sulas tvaiki) tiek nomazgāti no amonija nitrāta un slāpekļskābes tvaiku šļakatām. Daļu no sulas tvaika siltuma izmanto slāpekļskābes sildīšanai. Pēc tam sulas tvaiks tiek nosūtīts attīrīšanai un izplūst atmosfērā.

8.8. att. Amonija nitrāta vienības AS-72 diagramma:

1 – skābes sildītājs; 2 – amonjaka sildītājs; 3 – ITN ierīces; 4 – priekšneitralizators; 5 – iztvaicētājs; 6 – spiediena tvertne; 7,8 – granulatori; 9.23 – līdzjutēji; 10 – mazgāšanas skruberis; 11 – bungas; 12,14 – konveijeri; 13 – lifts; 15 – verdošā slāņa aparāti; 16 – granulēšanas tornis; 17 – kolekcija; 18, 20 – sūkņi; 19 – peldtvertne; 21 – filtrs ūdenim; 22 – gaisa sildītājs.

Amonija nitrāta skābo šķīdumu nosūta uz neitralizatoru 4; kur tiek piegādāts amonjaks, nepieciešams reaģēt ar atlikušo slāpekļskābi. Pēc tam šķīdumu ievada iztvaicētājā 5. Iegūtais kausējums, kas satur 99,7–99,8% nitrāta, 175 °C temperatūrā iziet caur filtru 21 un ar centrbēdzes zemūdens sūkni 20 tiek ievadīts spiediena tvertnē 6 un pēc tam taisnstūrveida formā. metāla granulēšanas tornis 16.

Torņa augšējā daļā atrodas granulatori 7 un 8, kuru apakšējā daļā tiek padots gaiss, atdzesējot no augšas krītošos nitrātu pilienus. Nitrātu pilieniem nokrītot no 50-55 m augstuma un ap tiem plūstot gaisam, veidojas mēslojuma granulas. Granulu temperatūra pie izejas no torņa ir 90-110°C; karstās granulas atdzesē verdošā slāņa aparātā 15. Tas ir taisnstūrveida aparāts ar trīs sekcijām un aprīkots ar režģi ar caurumiem. Ventilatori pievada gaisu zem režģa; šajā gadījumā tiek izveidots šķidrināts nitrātu granulu slānis, kas pa konveijeru pienāk no granulēšanas torņa. Pēc atdzesēšanas gaiss nonāk granulēšanas tornī. Amonija nitrāta granulas pa konveijeru 14 ievada rotējošā cilindrā apstrādei ar virsmaktīvām vielām. Pēc tam gatavo mēslojumu ar konveijeru 12 nosūta uz iepakojumu.

Gaiss, kas iziet no granulēšanas torņa, ir piesārņots ar amonija nitrāta daļiņām, un sulas tvaiki no neitralizatora un tvaika-gaisa maisījums no iztvaicētāja satur nereaģējušu amonjaku un slāpekļskābi, kā arī aiznestā amonija nitrāta daļiņas.

Šo plūsmu attīrīšanai granulēšanas torņa augšējā daļā ir izvietoti seši paralēli darbojošies 10. plākšņu tipa mazgāšanas skruberi, kas apūdeņoti ar 20-30% amonija nitrāta šķīdumu, ko piegādā ar sūkni 18 no 17. kolekcijas. šī šķīduma tiek novadīts ITN neitralizatorā sulas tvaika mazgāšanai, pēc tam sajauc ar nitrāta šķīdumu un tāpēc tiek izmantots produktu ražošanai. Attīrīto gaisu no granulēšanas torņa izsūc ventilators 9 un izlaiž atmosfērā.

Nosūtiet savu labo darbu zināšanu bāzē ir vienkārši. Izmantojiet zemāk esošo veidlapu

Studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi savās studijās un darbā, būs jums ļoti pateicīgi.

Ievietots vietnē http://www.allbest.ru/

Krievijas Federācijas Izglītības un zinātnes ministrija

Valsts izglītības iestāde

Augstākā profesionālā izglītība

"Tveras Valsts tehniskā universitāte"

TPM departaments

Kursa darbs

disciplīnā: “Vispārējā ķīmiskā tehnoloģija”

Amonija nitrāta ražošana

• Saturs

Ievads

2. Ražošanas metodes

3. Amonija nitrāta ražošanas no amonjaka un slāpekļskābes galvenie posmi

3.1. Amonija nitrāta šķīdumu sagatavošana

3.1.1. Neitralizācijas procesa pamati

3. 1 5 Galvenais aprīkojums

4. Materiālu un enerģijas aprēķini

5. Termodinamiskais aprēķins

6. Atkritumu pārstrāde un neitralizācija amonija nitrāta ražošanā

Secinājums

Izmantoto avotu saraksts

Pielikums A

Ievads

Dabā un cilvēka dzīvē slāpeklis ir ārkārtīgi svarīgs. Tā ir daļa no olbaltumvielu savienojumiem (16-18%), kas ir augu un dzīvnieku pasaules pamatā. Cilvēks dienā patērē 80-100 g olbaltumvielu, kas atbilst 12-17 g slāpekļa.

Normālai augu attīstībai ir nepieciešami daudzi ķīmiskie elementi. Galvenie no tiem ir ogleklis, skābeklis, ūdeņradis, slāpeklis, fosfors, magnijs, sērs, kalcijs, kālijs un dzelzs. Pirmos trīs auga elementus iegūst no gaisa un ūdens, pārējos iegūst no augsnes.

Slāpeklim ir īpaši liela nozīme augu minerālajā uzturā, lai gan tā vidējais saturs augu masā nepārsniedz 1,5%. Bez slāpekļa neviens augs nevar normāli dzīvot vai attīstīties.

Slāpeklis ir ne tikai augu olbaltumvielu, bet arī hlorofila sastāvdaļa, ar kuras palīdzību augi saules enerģijas ietekmē absorbē oglekli no oglekļa dioksīda CO2 atmosfērā.

Dabīgie slāpekļa savienojumi veidojas organisko atlieku sadalīšanās ķīmisko procesu rezultātā, zibens izlādes laikā, kā arī bioķīmiski īpašu baktēriju - Azotobacter darbības rezultātā, kas tieši absorbē slāpekli no gaisa. Tāda pati spēja piemīt mezgla baktērijām, kas mīt pākšaugu saknēs (zirņi, lucerna, pupas, āboliņš u.c.).

Ar iegūto ražu katru gadu no augsnes tiek izvadīts ievērojams daudzums slāpekļa un citu lauksaimniecības kultūru attīstībai nepieciešamo barības vielu. Turklāt dažas barības vielas tiek zaudētas to izskalošanās rezultātā ar gruntsūdeņiem un lietus ūdeni. Tāpēc, lai novērstu ražas samazināšanos un augsnes noplicināšanu, ir nepieciešams to papildināt ar barības vielām, izmantojot dažāda veida mēslojumu.

Ir zināms, ka gandrīz katram mēslošanas līdzeklim ir fizioloģisks skābums vai sārmainība. Atkarībā no tā tam var būt paskābinoša vai sārmaina iedarbība uz augsni, kas tiek ņemta vērā, izmantojot to noteiktām lauksaimniecības kultūrām.

Mēslošanas līdzekļi, kuru sārmainos katjonus augi ātrāk izdala no augsnes, izraisa paskābināšanos; Augi, kas ātrāk patērē skābos anjonus no mēslošanas līdzekļiem, veicina augsnes sārmināšanu.

Slāpekļa mēslošanas līdzekļi, kas satur amonija katjonu NH4 (amonija nitrāts, amonija sulfāts) un amīdu grupu NH2 (urīnviela), paskābina augsni. Amonija nitrātam paskābinošā iedarbība ir vājāka nekā amonija sulfātam.

Atkarībā no augsnes īpašībām, klimatiskajiem un citiem apstākļiem dažādām kultūrām ir nepieciešams atšķirīgs slāpekļa daudzums.

Amonija nitrāts (amonija nitrāts jeb amonija nitrāts) ieņem nozīmīgu vietu slāpekļa mēslošanas līdzekļu klāstā, kura globālā ražošana sasniedz miljoniem tonnu gadā.

Pašlaik aptuveni 50% no mūsu valstī lauksaimniecībā izmantotajiem slāpekļa mēslošanas līdzekļiem ir amonija nitrāts.

Amonija nitrātam ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem slāpekļa mēslošanas līdzekļiem. Tas satur 34-34,5% slāpekļa un šajā ziņā ir otrajā vietā aiz urīnvielas CO(NH2) 2, kas satur 46% slāpekļa. Citos slāpekli un slāpekli saturošajos mēslošanas līdzekļos slāpekļa saturs ir ievērojami mazāks (slāpekļa saturs norādīts sausnā):

1. tabula – Slāpekļa saturs savienojumos

Amonija nitrāts ir universāls slāpekļa mēslojums, jo tas vienlaikus satur slāpekļa amonija un nitrāta formas. Tas ir efektīvs visās zonās, gandrīz visām kultūrām.

Ir ļoti svarīgi, lai amonija nitrāta slāpekļa formas augi izmantotu dažādos laikos. Amonija slāpeklis, kas tieši iesaistīts olbaltumvielu sintēzē, augos ātri uzsūcas augšanas periodā; Nitrātu slāpeklis uzsūcas salīdzinoši lēni, tāpēc tas ilgst ilgāk. Ir arī konstatēts, ka slāpekļa amonjaka formu augi var izmantot bez iepriekšējas oksidēšanas.

Šīs amonija nitrāta īpašības ļoti pozitīvi ietekmē gandrīz visu lauksaimniecības kultūru ražas palielināšanu.

Augstais slāpekļa saturs amonija nitrātā, salīdzinoši vienkāršā tā ražošanas metode un salīdzinoši zemās izmaksas uz vienu slāpekļa vienību rada labus priekšnoteikumus šīs ražošanas tālākai attīstībai.

Amonija nitrāts ir daļa no lielas stabilu sprāgstvielu grupas. Spridzināšanas darbos izmanto sprāgstvielas uz amonija nitrāta un amonija nitrāta bāzes, tīras vai apstrādātas ar noteiktām piedevām.

Slāpekļa oksīda ražošanai izmanto nelielu daudzumu salpetra, ko izmanto medicīnā.

Līdz ar amonija nitrāta ražošanas apjomu palielināšanu, modernizējot esošās ražotnes un izbūvējot jaunas, tiek veikti pasākumi gatavās produkcijas kvalitātes tālākai uzlabošanai (100% irdena produkta iegūšana un granulu saglabāšana pēc produkta ilgstošas ​​uzglabāšanas). ).

1. Amonija nitrāta fizikāli ķīmiskās īpašības

Tīrā veidā amonija nitrāts ir balta kristāliska viela, kas satur 35% slāpekļa, 60% skābekļa un 5% ūdeņraža. Tehniskais produkts ir balts ar dzeltenīgu nokrāsu un satur vismaz 34,2% slāpekļa.

Amonija nitrāts ir spēcīgs oksidētājs vairākiem neorganiskiem un organiskiem savienojumiem. Tas spēcīgi reaģē ar dažu vielu kausējumiem, pat līdz sprādzienam (piemēram, ar nātrija nitrītu NaNO2).

Ja gāzveida amonjaks tiek izlaists pāri cietajam amonija nitrātam, ātri veidojas ļoti kustīgs šķidrums - amonjaks 2NH4NO3*2NH3 vai NH4NO3*3NH3.

Amonija nitrāts labi šķīst ūdenī, etilspirtos un metilspirtos, piridīnā, acetonā un šķidrā amonjakā. Paaugstinoties temperatūrai, amonija nitrāta šķīdība ievērojami palielinās.

Kad amonija nitrāts tiek izšķīdināts ūdenī, tiek absorbēts liels siltuma daudzums. Piemēram, 1 molu kristāliskā NH4NO3 izšķīdinot 220-400 molos ūdens un 10-15 °C temperatūrā, tiek absorbēts 6,4 kcal siltuma.

Amonija nitrātam ir spēja sublimēt. Uzglabājot amonija nitrātu paaugstinātas temperatūras un gaisa mitruma apstākļos, tā tilpums aptuveni dubultojas, kas parasti noved pie tvertnes plīsuma.

Zem mikroskopa amonija nitrāta granulu virsmā ir skaidri redzamas poras un plaisas. Paaugstināta nitrātu granulu porainība ļoti negatīvi ietekmē gatavā produkta fizikālās īpašības.

Amonija nitrāts ir ļoti higroskopisks. Brīvā dabā plānā salpetra slānī tas ātri samirkst, zaudē kristālisko formu un sāk izpludināt. Pakāpe, kādā sāls absorbē mitrumu no gaisa, ir atkarīga no tā mitruma un tvaika spiediena virs piesātināta sāls šķīduma noteiktā temperatūrā.

Mitruma apmaiņa notiek starp gaisu un higroskopisko sāli. Relatīvajam gaisa mitrumam ir izšķiroša ietekme uz šo procesu.

Kalcijam un kaļķa-amonija nitrātam ir salīdzinoši zems ūdens tvaika spiediens, salīdzinot ar piesātinātiem šķīdumiem; noteiktā temperatūrā tie atbilst zemākajam relatīvajam mitrumam. Šie ir higroskopiskākie sāļi starp iepriekšminētajiem slāpekļa mēslošanas līdzekļiem. Amonija sulfāts ir vismazāk higroskopisks, un kālija nitrāts ir gandrīz pilnīgi nehigroskopisks.

Mitrumu absorbē tikai salīdzinoši neliels sāls slānis, kas atrodas tieši blakus apkārtējam gaisam. Taču pat šāda salpetra samitrināšana ļoti pasliktina gatavā produkta fizikālās īpašības. Ātrums, ar kādu amonija nitrāts absorbē mitrumu no gaisa, strauji palielinās, paaugstinoties temperatūrai. Tādējādi pie 40 °C mitruma uzsūkšanās ātrums ir 2,6 reizes lielāks nekā 23 °C.

Ir ierosinātas daudzas metodes, lai samazinātu amonija nitrāta higroskopiskumu. Viena no šādām metodēm ir balstīta uz amonija nitrāta sajaukšanu vai sakausēšanu ar citu sāli. Izvēloties otru sāli, rīkojieties pēc šāda noteikuma: lai samazinātu higroskopiskumu, ūdens tvaiku spiedienam virs piesātināta sāļu maisījuma šķīduma jābūt lielākam par to spiedienu virs piesātināta tīra amonija nitrāta šķīduma.

Konstatēts, ka divu sāļu ar kopīgu jonu maisījuma higroskopiskums ir lielāks par higroskopiskāko no tiem (izņēmums ir amonija nitrāta maisījumi vai sakausējumi ar amonija sulfātu un daži citi). Amonija nitrāta sajaukšana ar nehigroskopiskām, bet ūdenī nešķīstošām vielām (piemēram, kaļķakmens putekļiem, fosfātiežiem, dikalcija fosfātu u.c.) nesamazina tā higroskopiskumu. Daudzi eksperimenti ir parādījuši, ka visiem sāļiem, kuriem ir tāda pati vai lielāka šķīdība ūdenī nekā amonija nitrātam, ir īpašība palielināt tā higroskopiskumu.

Sāļi, kas var samazināt amonija nitrāta higroskopiskumu, jāpievieno lielos daudzumos (piemēram, kālija sulfāts, kālija hlorīds, diamonija fosfāts), kas krasi samazina slāpekļa saturu produktā.

Visefektīvākais veids, kā samazināt mitruma uzsūkšanos no gaisa, ir pārklāt nitrātu daļiņas ar organisko vielu aizsargplēvēm, kuras ūdens nesamitrina. Aizsargplēve samazina mitruma uzsūkšanās ātrumu 3-5 reizes un palīdz uzlabot amonija nitrāta fizikālās īpašības.

Amonija nitrāta negatīvā īpašība ir tā spēja sabiezēt – uzglabāšanas laikā zaudēt plūstamību (drupināt). Šajā gadījumā amonija nitrāts pārvēršas par cietu monolītu masu, kuru ir grūti samalt. Amonija nitrāta salipšanu izraisa daudzi iemesli.

Palielināts mitruma saturs gatavajā produktā. Jebkuras formas amonija nitrāta daļiņas vienmēr satur mitrumu piesātināta (mātes) šķīduma veidā. NH4NO3 saturs šādā šķīdumā atbilst sāls šķīdībai tajās temperatūrās, kādās to iepilda traukā. Gatavajam produktam atdziestot, mātes šķidrums bieži kļūst pārsātināts. Ar turpmāku temperatūras pazemināšanos no pārsātinātā šķīduma izkrīt liels skaits kristālu ar izmēru 0,2–0,3 mm. Šie jaunie kristāli cementē iepriekš nesaistītās nitrāta daļiņas, liekot tai pārvērsties blīvā masā.

Salpetra daļiņu zema mehāniskā izturība. Amonija nitrātu ražo apaļas formas daļiņu (granulu), plākšņu vai mazu kristālu veidā. Granulētā amonija nitrāta daļiņām ir mazāks īpatnējais laukums un regulārāka forma nekā pārslveida un smalki kristāliskām daļiņām, tāpēc granulas mazāk sabiezē. Tomēr granulēšanas procesā veidojas noteikts daudzums dobu daļiņu, kurām ir zema mehāniskā izturība.

Uzglabājot, maisus ar granulētu salpetru liek 2,5 m augstās kaudzītēs.. Zem augšējo maisu spiediena vismazāk noturīgās granulas tiek iznīcinātas, veidojoties putekļiem līdzīgām daļiņām, kas sablīvē salpetra masu, palielinot tā salipšanu. Prakse rāda, ka dobu daļiņu iznīcināšana granulēta produkta slānī krasi paātrina salipšanas procesu. Tas tiek novērots pat tad, ja, ievietojot konteinerā, produkts tika atdzesēts līdz 45 °C un lielākajai daļai granulu bija laba mehāniskā izturība. Konstatēts, ka pārkristalizācijas rezultātā tiek iznīcinātas arī dobās granulas.

Paaugstinoties apkārtējai temperatūrai, salpetra granulas gandrīz pilnībā zaudē spēku, un šāds produkts stipri sabiezē.

Amonija nitrāta termiskā sadalīšanās. Sprādzienbīstamība. Ugunsizturība. No sprādziendrošības viedokļa amonija nitrāts ir salīdzinoši maz jutīgs pret triecieniem, berzi, triecieniem un saglabājas stabils, ja to ietekmē dažādas intensitātes dzirksteles. Smilšu, stikla un metāla piemaisījumu piemaisījumi nepalielina amonija nitrāta jutību pret mehānisko spriegumu. Tas spēj eksplodēt tikai spēcīga detonatora ietekmē vai termiskās sadalīšanās laikā noteiktos apstākļos.

Ilgstoši karsējot, amonija nitrāts pakāpeniski sadalās amonjakā un slāpekļskābē:

NH4NO3=NH3+HNO3 — 174598,32 J (1)

Šis process, kas notiek ar siltuma absorbciju, sākas temperatūrā virs 110°C.

Tālāk karsējot, amonija nitrāts sadalās, veidojot slāpekļa oksīdu un ūdeni:

NH4NO3= N2O + 2H2O + 36902,88 J (2)

Amonija nitrāta termiskā sadalīšanās notiek šādos secīgos posmos:

· NH4NO3 molekulu hidrolīze (vai disociācija);

· hidrolīzes laikā radušās slāpekļskābes termiskā sadalīšanās;

· pirmajos divos posmos izveidojusies slāpekļa dioksīda un amonjaka mijiedarbība.

Intensīvi karsējot amonija nitrātu līdz 220–240 °C, tā sadalīšanos var pavadīt izkusušās masas uzliesmojumi.

Amonija nitrāta karsēšana slēgtā tilpumā vai tilpumā ar ierobežotu gāzu izdalīšanos, kas veidojas nitrāta termiskās sadalīšanās laikā, ir ļoti bīstama.

Šādos gadījumos amonija nitrāta sadalīšanās var notikt daudzās reakcijās, jo īpaši šādi:

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

2NH4NO3 = N2 + 2NO+ 4H20 + 359,82 J/kg (4)

3NH4NO3= 2N2 + N0 + N02 + 6H20 + 966,50 J/kg (5)

No iepriekšminētajām reakcijām ir skaidrs, ka gāzu maisījumos bieži vien nav amonjaka, kas veidojas nitrātu termiskās sadalīšanās sākotnējā periodā; Tajos notiek sekundāras reakcijas, kuru laikā amonjaks pilnībā oksidējas līdz elementāram slāpeklim. Sekundāro reakciju rezultātā gāzu maisījuma spiediens slēgtā tilpumā strauji palielinās un sadalīšanās process var beigties ar sprādzienu.

Varš, sulfīdi, magnijs, pirīti un daži citi piemaisījumi aktivizē amonija nitrāta sadalīšanās procesu, kad tas tiek karsēts. Šo vielu mijiedarbības rezultātā ar sakarsētu nitrātu veidojas nestabils amonija nitrīts, kas 70-80 ° C temperatūrā ātri sadalās ar sprādzienu:

NH4NO3=N2+ 2H20 (6)

Amonija nitrāts nereaģē ar dzelzi, alvu un alumīniju pat kausētā stāvoklī.

Palielinoties mitrumam un amonija nitrāta daļiņu izmēram, tā jutība pret sprādzieniem ievērojami samazinās. Aptuveni 3% mitruma klātbūtnē salpetra kļūst nejutīga pret sprādzienu pat tad, ja tiek pakļauta spēcīgam detonatoram.

Amonija nitrāta termiskā sadalīšanās palielinās, palielinoties spiedienam līdz noteiktai robežai. Konstatēts, ka pie aptuveni 6 kgf/cm2 spiediena un atbilstošas ​​temperatūras viss izkusušais nitrāts sadalās.

Lai samazinātu vai novērstu amonija nitrāta termisko sadalīšanos, izšķiroša nozīme ir sārmainas vides uzturēšanai, iztvaicējot šķīdumus. Tāpēc jaunajā nesalipošā amonija nitrāta ražošanas tehnoloģiskajā shēmā karstajam gaisam vēlams pievienot nelielu daudzumu amonjaka.

Ņemot vērā, ka noteiktos apstākļos amonija nitrāts var būt sprādzienbīstams produkts, tā ražošanas, uzglabāšanas un transportēšanas laikā ir stingri jāievēro noteiktais tehnoloģiskais režīms un drošības noteikumi.

Amonija nitrāts ir neuzliesmojošs produkts. Tikai slāpekļa oksīds, kas veidojas sāls termiskās sadalīšanās laikā, veicina degšanu.

Amonija nitrāta maisījums ar sasmalcinātu kokogli var spontāni aizdegties, spēcīgi karsējot. Daži viegli oksidējoši metāli (piemēram, pulverveida cinks), saskaroties ar mitru amonija nitrātu ar nelielu karstumu, var izraisīt arī tā aizdegšanos. Praksē ir novēroti amonija nitrāta un superfosfāta maisījumu spontānas aizdegšanās gadījumi.

Papīra maisiņi vai koka mucas, kurās bija amonija nitrāts, var aizdegties pat tad, ja tie tiek pakļauti saules gaismai. Kad tvertne, kurā ir amonija nitrāts, aizdegas, var izdalīties slāpekļa oksīdi un slāpekļskābes tvaiki. Ugunsgrēka gadījumā, kas rodas no atklātas liesmas vai detonācijas rezultātā, amonija nitrāts kūst un daļēji sadalās. Liesma neizplatās salpetras masas dziļumā.

2 . Ražošanas metodes

amonija nitrāta neitralizējošā skābe

Rūpniecībā plaši tiek izmantota tikai metode, kā iegūt amonija nitrātu no sintētiskā amonjaka (vai amonjaku saturošām gāzēm) un atšķaidītas slāpekļskābes.

Amonija nitrāta ražošana no sintētiskā amonjaka (vai amonjaku saturošām gāzēm) un slāpekļskābes notiek vairākos posmos. Šajā sakarā viņi ar reakciju mēģināja iegūt amonija nitrātu tieši no amonjaka, slāpekļa oksīdiem, skābekļa un ūdens tvaikiem.

4NH3 + 4NO2 + 02 + 2H20 = 4NH4NO3 (7)

Tomēr no šīs metodes nācās atteikties, jo kopā ar amonija nitrātu izveidojās amonija nitrīts - nestabils un sprādzienbīstams produkts.

Amonija nitrāta ražošanā no amonjaka un slāpekļskābes ir ieviesti vairāki uzlabojumi, kas ļāvuši samazināt kapitāla izmaksas jaunu ražotņu celtniecībai un samazināt gatavās produkcijas pašizmaksu.

Lai radikāli uzlabotu amonija nitrāta ražošanu, bija jāatsakās no daudzus gadus valdījušajām idejām par neiespējamību strādāt bez atbilstošām pamata aprīkojuma rezervēm (piemēram, iztvaicētājiem, granulēšanas torņiem u.c.), par bīstamību iegūstot gandrīz bezūdens amonija nitrāta kausējumu granulēšanai.

Krievijā un ārzemēs ir stingri noteikts, ka tikai lieljaudas bloku būvniecība, izmantojot mūsdienu zinātnes un tehnikas sasniegumus, var nodrošināt ievērojamas ekonomiskās priekšrocības salīdzinājumā ar esošo amonija nitrāta ražošanu.

Ievērojams daudzums amonija nitrāta pašlaik tiek ražots no dažu urīnvielas sintēzes sistēmu amonjaku saturošām izplūdes gāzēm. Saskaņā ar vienu no tās ražošanas metodēm 1 tonna urīnvielas rada no 1 līdz 1,4 tonnām amonjaka. No šī amonjaka daudzuma var saražot 4,6-6,5 tonnas amonija nitrāta. Lai gan darbojas arī progresīvākas urīnvielas sintēzes shēmas, amonjaku saturošas gāzes - šīs ražošanas atkritumi - kādu laiku kalpos par izejvielām amonija nitrāta ražošanai.

Metode amonija nitrāta iegūšanai no amonjaku saturošām gāzēm atšķiras no metodes tā iegūšanai no gāzveida amonjaka tikai neitralizācijas stadijā.

Amonija nitrātu nelielos daudzumos iegūst sāļu apmaiņas sadalīšanās ceļā (pārveidošanas metodes).

Šīs amonija nitrāta iegūšanas metodes ir balstītas uz viena iegūtā sāļa izgulsnēšanu vai divu sāļu ar atšķirīgu šķīdību ūdenī ražošanu. Pirmajā gadījumā amonija nitrāta šķīdumus atdala no nogulsnēm uz rotējošiem filtriem un pārstrādā cietā produktā saskaņā ar parastajām procedūrām. Otrajā gadījumā šķīdumus iztvaicē līdz noteiktai koncentrācijai un atdala ar frakcionētu kristalizāciju, kas izpaužas šādi: atdzesējot karstos šķīdumus, lielākā daļa amonija nitrāta tiek izolēta tīrā veidā, pēc tam kristalizāciju veic atsevišķās iekārtas no mātes šķīdumiem, lai iegūtu ar piemaisījumiem piesārņotu produktu.

Visas metodes amonija nitrāta iegūšanai, sadalot sāļus apmaiņas ceļā, ir sarežģītas un ietver lielu tvaika patēriņu un saistītā slāpekļa zudumu. Rūpniecībā tos parasti izmanto tikai tad, ja nepieciešams izmantot kā blakusproduktus iegūtos slāpekļa savienojumus.

Mūsdienu metode amonija nitrāta iegūšanai no gāzveida amonjaka (vai amonjaku saturošām gāzēm) un slāpekļskābes tiek pastāvīgi pilnveidota.

3 . Amonija nitrāta ražošanas galvenie posmi no amonjaka un slāpekļskābes

Amonija nitrāta ražošanas process sastāv no šādiem galvenajiem posmiem:

1. Amonija nitrāta šķīdumu pagatavošana, neitralizējot slāpekļskābi ar gāzveida amonjaku vai amonjaku saturošām gāzēm.

2. Amonija nitrāta šķīdumu iztvaicēšana līdz kausējuma stāvoklim.

3. Kristalizācija no kausēta sāls apaļas formas daļiņu (granulu), pārslu (plāksnīšu) un mazu kristāliņu veidā.

4. Dzesēšanas vai žāvēšanas sāls.

5. Gatavās produkcijas iepakošana.

Lai iegūtu mazsalipes un ūdensizturīgu amonija nitrātu, papildus norādītajiem posmiem ir nepieciešams arī atbilstošu piedevu sagatavošanas posms.

3,1 P Amonija nitrāta šķīdumu sagatavošana

3.1.1 Neitralizācijas procesa pamati

Amonija nitrāta šķīdumi ry iegūst, reaģējot amonjaku ar slāpekļskābi atbilstoši šādai reakcijai:

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

Amonija nitrāta veidošanās ir neatgriezeniska, un to pavada siltuma izdalīšanās. Neitralizācijas reakcijas laikā izdalītā siltuma daudzums ir atkarīgs no izmantotās slāpekļskābes koncentrācijas un tās temperatūras, kā arī no amonjaka gāzes (vai amonjaku saturošo gāzu) temperatūras. Jo augstāka ir slāpekļskābes koncentrācija, jo vairāk siltuma rodas. Šajā gadījumā ūdens iztvaiko, kas ļauj iegūt koncentrētākus amonija nitrāta šķīdumus. Lai iegūtu amonija nitrāta šķīdumus, tiek izmantota 42-58% slāpekļskābe.

Slāpekļskābes, kuras koncentrācija ir lielāka par 58%, izmantošana amonija nitrāta šķīdumu iegūšanai ar esošo procesa dizainu nav iespējama, jo šajā gadījumā neitralizatora aparātā veidojas temperatūra, kas ievērojami pārsniedz slāpekļskābes viršanas temperatūru, kas ir var izraisīt tā sadalīšanos, izdaloties slāpekļa oksīdiem. Iztvaicējot amonija nitrāta šķīdumus, neitralizatora aparātos reakcijas karstuma ietekmē veidojas sulas tvaiki, kuru temperatūra ir 110-120 °C.

Iegūstot pēc iespējas augstākās koncentrācijas amonija nitrāta šķīdumus, nepieciešamas salīdzinoši nelielas iztvaicētāju siltuma apmaiņas virsmas, un tālākai šķīdumu iztvaicēšanai tiek patērēts neliels daudzums svaiga tvaika. Šajā sakarā kopā ar izejvielu viņi cenšas neitralizatoram piegādāt papildu siltumu, kam ar sulas tvaiku uzsilda amonjaku līdz 70 ° C un slāpekļskābi līdz 60 ° C (augstākā slāpekļskābes temperatūrā tā ievērojama sadalīšanās. notiek, un sildītāja caurules tiek pakļautas spēcīgai korozijai, ja tās nav izgatavotas no titāna).

Slāpekļskābe, ko izmanto amonija nitrāta ražošanā, nedrīkst saturēt vairāk par 0,20% izšķīdušo slāpekļa oksīdu. Ja skābe netiek pietiekami attīrīta ar gaisu, lai atdalītu izšķīdušos slāpekļa oksīdus, tie kopā ar amonjaku veido amonija nitrītu, kas ātri sadalās slāpeklī un ūdenī. Šajā gadījumā slāpekļa zudumi var sasniegt aptuveni 0,3 kg uz 1 tonnu gatavā produkta.

Sulas tvaiki, kā likums, satur piemaisījumus NH3, NHO3 un NH4NO3. Šo piemaisījumu daudzums lielā mērā ir atkarīgs no tā spiediena stabilitātes, pie kura neitralizatoram jāpavada amonjaks un slāpekļskābe. Lai uzturētu noteiktu spiedienu, slāpekļskābe tiek piegādāta no spiediena tvertnes, kas aprīkota ar pārplūdes cauruli, un amonjaka gāze tiek piegādāta, izmantojot spiediena regulatoru.

Neitralizētāja slodze lielā mērā nosaka arī saistītā slāpekļa zudumu ar sulas tvaiku. Pie normālas slodzes zudumi ar sulas tvaika kondensātu nedrīkst pārsniegt 2 g/l (slāpekļa izteiksmē). Pārsniedzot neitralizatora slodzi, starp amonjaku un slāpekļskābes tvaikiem notiek blakusreakcijas, kuru rezultātā gāzes fāzē jo īpaši veidojas miglains amonija nitrāts, kas piesārņo sulas tvaikus, un palielinās saistītā slāpekļa zudumi. Neitralizatoros iegūtos amonija nitrāta šķīdumus uzkrāj starptraukos ar maisītājiem, neitralizē ar amonjaku vai slāpekļskābi un pēc tam nosūta iztvaicēšanai.

3.1.2. Neitralizācijas iekārtu raksturojums

Atkarībā no pielietojuma nepieciešamais spiediens, modernas iekārtas amonija nitrāta šķīdumu ražošanai, izmantojot neitralizācijas siltumu, ir sadalītas iekārtās, kas darbojas ar atmosfēras spiedienu; retināšanā (vakuumā); paaugstinātā spiedienā (vairākās atmosfērās) un kombinētās iekārtās, kas darbojas zem spiediena neitralizācijas zonā un vakuumā sulas tvaiku atdalīšanas zonā no amonija nitrāta šķīduma (kausējuma).

Iekārtas, kas darbojas ar atmosfēras spiedienu vai nelielu pārspiedienu, raksturo tehnoloģiju un dizaina vienkāršība. Tos ir arī viegli uzturēt, iedarbināt un apturēt; nejauši noteiktā darbības režīma pārkāpumi parasti tiek ātri novērsti. Šāda veida instalācijas tiek izmantotas visplašāk. Šo iekārtu galvenais aparāts ir neitralizatora aparāts ITN (neitralizācijas siltuma izmantošana). ITN aparāts darbojas ar absolūto spiedienu 1,15-1,25 atm. Strukturāli tas ir veidots tā, ka šķīdumi gandrīz nevārās - veidojas miglains amonija nitrāts.

Cirkulācijas klātbūtne siltumsūkņa aparātā novērš pārkaršanu reakcijas zonā, kas ļauj neitralizācijas procesu veikt ar minimāliem saistītā slāpekļa zudumiem.

Atkarībā no amonija nitrāta ražošanas darbības apstākļiem ITN aparātu sulas tvaiks tiek izmantots nitrātu šķīdumu iepriekšējai iztvaicēšanai, šķidrā amonjaka iztvaicēšanai, slāpekļskābes un gāzveida amonjaka karsēšanai, kas tiek nosūtīta uz ITN aparātiem un šķidrā amonjaka iztvaikošana, iegūstot gāzveida amonjaku, ko izmanto atšķaidītas slāpekļskābes ražošanā.

Amonija nitrāta šķīdumus ražo no amonjaku saturošām gāzēm iekārtās, kuru galvenais aparāts darbojas vakuumā (iztvaicētājs) un atmosfēras spiedienā (skruberis-neitralizators). Šādas iekārtas ir apjomīgas, un tajās ir grūti uzturēt stabilu darbības režīmu amonjaku saturošo gāzu sastāva mainīguma dēļ. Pēdējais apstāklis ​​negatīvi ietekmē slāpekļskābes pārpalikuma regulēšanas precizitāti, kā rezultātā iegūtie amonija nitrāta šķīdumi bieži satur palielinātu skābes vai amonjaka daudzumu.

Neitralizācijas iekārtas, kas darbojas ar absolūto spiedienu 5-6 atm, nav ļoti izplatītas. Tiem ir nepieciešams ievērojams enerģijas patēriņš, lai saspiestu amonjaka gāzi un piegādātu neitralizatoriem saspiestu slāpekļskābi. Turklāt šajās iekārtās ir iespējami palielināti amonija nitrāta zudumi šķīdumu šļakatu iekļūšanas dēļ (pat sarežģītas konstrukcijas separatoros šļakatas nevar pilnībā notvert).

Iekārtās, kas balstītas uz kombinēto metodi, slāpekļskābes neitralizēšanas ar amonjaku procesi tiek apvienoti un rodas amonija nitrāta kausējums, ko var tieši nosūtīt kristalizācijai (t.i., iztvaicētājus nitrātu šķīdumu koncentrēšanai šādās iekārtās izslēdz). Šāda veida iekārtām nepieciešama 58-60% slāpekļskābes, ko rūpniecība joprojām ražo salīdzinoši nelielos daudzumos. Turklāt daļai iekārtu jābūt no dārga titāna. Neitralizācijas process, lai iegūtu nitrātu kausējumu, jāveic ļoti augstā temperatūrā (200-220 ° C). Ņemot vērā amonija nitrāta īpašības, lai procesu veiktu augstā temperatūrā, ir jārada īpaši apstākļi, kas novērš nitrāta kausējuma termisko sadalīšanos.

3.1.3. Neitralizācijas iekārtas, kas darbojas atmosfēras spiedienā

Šīs instalācijas ietver Tajos ietilpst ITN neitralizatora ierīces (izmantojot neitralizācijas siltumu) un palīgiekārtas.

1. attēlā parādīts viens no ITN aparāta dizainiem, ko izmanto daudzās esošajās amonija nitrāta ražotnēs.

Z1 - virpulis; BC1 - ārējais trauks (rezervuārs); VTs1 - iekšējais cilindrs (neitralizācijas daļa); U1 - slāpekļskābes sadales ierīce; Ш1 - armatūra drenāžas risinājumiem; O1 - logi; U2 - ierīce amonjaka sadalei; G1 - ūdens blīvējums; C1 - separators-slazds

1. attēls - ITN neitralizatora aparāts ar dabisko šķīdumu cirkulāciju

ITN aparāts ir vertikāls cilindrisks trauks (rezervuārs) 2, kurā ir ievietots cilindrs (stikls) 3 ar plauktiem 1 (virpulis), lai uzlabotu šķīdumu sajaukšanos. Cauruļvadi slāpekļskābes un amonjaka gāzes ievadīšanai ir savienoti ar 3. cilindru (reaģenti tiek piegādāti pretstrāvā); caurules beidzas ar ierīcēm 4 un 7 labākai skābes un gāzes sadalei. Iekšējā cilindrā slāpekļskābe reaģē ar amonjaku. Šo cilindru sauc par neitralizācijas kameru.

Gredzenveida telpa starp trauku 2 un cilindru 3 kalpo verdošu amonija nitrāta šķīdumu cirkulācijai. Cilindra apakšējā daļā ir 6 atveres (logi), kas savieno neitralizācijas kameru ar sildelementa iztvaikošanas daļu. Pateicoties šo caurumu klātbūtnei, ITN aparāta produktivitāte ir nedaudz samazināta, bet tiek panākta intensīva dabisko šķīdumu cirkulācija, kas samazina saistītā slāpekļa zudumus.

No šķīduma izdalītie sulas tvaiki tiek izvadīti caur armatūru ITN aparāta vākā un caur slazdu-separatoru 9. 3. cilindrā izveidotie nitrātu šķīdumi emulsijas veidā - maisījumi ar sulas tvaiku nonāk separatorā cauri. ūdens blīvējums 5. No slazda-separatora apakšējās daļas montāžas, amonija šķīdumi Nitrāts tiek nosūtīts uz galīgo neitralizatoru-maisītāju tālākai apstrādei. Ūdens blīvējums aparāta iztvaicēšanas daļā ļauj uzturēt nemainīgu šķīduma līmeni tajā un neļauj sulas tvaikiem izkļūt, neizskalojoties no šķīduma šļakatām, ko tas satur.

Tvaika kondensāts veidojas uz separatora plāksnēm sulas tvaika daļējas kondensācijas dēļ. Šajā gadījumā kondensācijas siltums tiek noņemts, cirkulējot ūdeni, kas iet caur spirālēm, kas novietotas uz plāksnēm. Sulas tvaiku daļējas kondensācijas rezultātā tiek iegūts 15--20% NH4NO3 šķīdums, kas kopā ar amonija nitrāta šķīduma galveno plūsmu tiek nosūtīts iztvaicēšanai.

2. attēlā parādīta diagramma vienai no neitralizācijas vienībām, kas darbojas spiedienā, kas ir tuvu atmosfēras spiedienam.

NB1 - spiediena tvertne; C1 - separators; I1 - iztvaicētājs; P1 - sildītājs; SK1 - kondensāta savākšana; ITN1 - ITN aparāts; M1 - maisītājs; TsN1 - centrbēdzes sūknis

2. attēls - neitralizācijas iekārtas diagramma, kas darbojas atmosfēras spiedienā

Tīra vai ar piedevām slāpekļskābe tiek piegādāta spiediena tvertnē, kas aprīkota ar pastāvīgu liekās skābes pārplūdi noliktavā.

No spiedtvertnes 1 slāpekļskābe tiek novadīta tieši aparāta ITN 6 stiklā vai caur sildītāju (nav parādīts attēlā), kur to uzsilda caur separatoru 2 izvadītā sulas tvaika siltums.

Gāzveida amonjaks nonāk šķidrā amonjaka iztvaicētājā 3, pēc tam sildītājā 4, kur tas tiek uzkarsēts ar sekundārā tvaika siltumu no paplašinātāja vai ar iztvaicētāju sildīšanas tvaika karsto kondensātu, un pēc tam tiek nosūtīts pa divām paralēlām caurulēm aparāta stikls ITN 6.

Iztvaicētājā 3 šķidrais amonjaka aerosols iztvaiko, un piesārņotāji, kas parasti ir saistīti ar gāzveida amonjaku, tiek atdalīti. Šajā gadījumā vājš amonjaka ūdens veidojas ar smēreļļas un katalizatora putekļu piejaukumu no amonjaka sintēzes ceha.

Neitralizatorā iegūtais amonija nitrāta šķīdums nepārtraukti plūst caur hidraulisko blīvējumu un šļakatu uztvērēju gala neitralizatora maisītājā 7, no kurienes pēc skābes pārpalikuma neitralizēšanas tiek nosūtīts iztvaicēšanai.

Sulas tvaiks, kas izdalās sildīšanas aparātā, pēc tam, kad tas iziet cauri separatoram 2, tiek nosūtīts lietošanai kā sildīšanas tvaiks uz pirmās pakāpes iztvaicētājiem.

Sulas tvaika kondensāts no sildītāja 4 tiek savākts kolektorā 5, no kurienes tiek izlietots dažādām ražošanas vajadzībām.

Pirms neitralizatora iedarbināšanas tiek veikti sagatavošanas darbi, kas paredzēti lietošanas instrukcijā. Atzīmēsim tikai dažus sagatavošanās darbus, kas saistīti ar normālu neitralizācijas procesa norisi un drošības pasākumu nodrošināšanu.

Vispirms neitralizatorā līdz paraugu ņemšanas vārstam jāielej amonija nitrāta šķīdums vai tvaika kondensāts.

Pēc tam ir nepieciešams izveidot nepārtrauktu slāpekļskābes padevi spiedtvertnē un tās pārplūdi noliktavas uzglabāšanas zonā. Pēc tam no amonjaka sintēzes ceha ir jāsaņem gāzveida amonjaks, kuram uz īsu brīdi jāatver vārsti uz līnijas sulas tvaika izvadīšanai atmosfērā un vārsts šķīduma izvadei maisītājā-neitralizatorā. Tas novērš augsta spiediena veidošanos sūknēšanas aparātā un nedroša amonjaka-gaisa maisījuma veidošanos, iedarbinot ierīci.

Šim pašam nolūkam pirms palaišanas neitralizators un ar to saistītie sakari tiek iztīrīti ar tvaiku.

Pēc normālu darbības apstākļu sasniegšanas sulas tvaiks no sildīšanas aparāta tiek nosūtīts lietošanai kā sildīšanas tvaiks].

3.1.4. Neitralizācijas iekārtas, kas darbojas vakuumā

Amm. līdzapstrāde amonjaku saturošas gāzes un gāzveida amonjaks ir nepraktiski, jo tas ir saistīts ar lieliem amonija nitrāta, skābes un amonjaka zudumiem, jo ​​amonjaku saturošās gāzēs ir ievērojams daudzums piemaisījumu (slāpeklis, metāns, ūdeņradis utt.) - Šie piemaisījumi, kas burbuļo cauri iegūtajiem verdošajiem amonija nitrāta šķīdumiem, kopā ar sulas tvaikiem aiznestu saistīto slāpekli. Turklāt sulas tvaikus, kas piesārņoti ar piemaisījumiem, nevarēja izmantot kā sildošo tvaiku. Tāpēc amonjaku saturošas gāzes parasti apstrādā atsevišķi no amonjaka gāzes.

Iekārtās, kas darbojas vakuumā, reakcijas siltumu izmanto ārpus neitralizatora - vakuuma iztvaicētājā. Šeit karstos amonija nitrāta šķīdumus, kas nāk no neitralizatora, vāra temperatūrā, kas atbilst vakuumam aparātā. Šādas iekārtas ietver: skrubera tipa neitralizatoru, vakuuma iztvaicētāju un palīgiekārtas.

3. attēlā parādīta neitralizācijas iekārtas diagramma, kas darbojas, izmantojot vakuuma iztvaicētāju.

HP1 - skrubera tipa neitralizators; H1 - sūknis; B1 - vakuuma iztvaicētājs; B2 - vakuuma separators; NB1 - slāpekļskābes spiediena tvertne; B1 - tvertne (vārtu maisītājs); P1 - paplāksne; DN1 - priekšneitralizators

3. attēls - neitralizācijas iekārtas shēma ar vakuuma iztvaicētāju

Amonjaku saturošas gāzes 30--90 °C temperatūrā zem spiediena 1,2--1,3 atm tiek padotas uz skrubera-neitralizatora 1 apakšējo daļu. Cirkulējošais nitrāta šķīdums nokļūst skrubera augšējā daļā no noslēdziet tvertni 6, kas parasti tiek nepārtraukti piegādāta no tvertnes 5 slāpekļskābe, dažreiz iepriekš uzkarsēta līdz temperatūrai, kas nepārsniedz 60 °C. Neitralizācijas procesu veic ar skābes pārpalikumu 20-50 g/l robežās. Scrubber 1 parasti uztur temperatūru 15-20 °C zem šķīdumu viršanas temperatūras, kas palīdz novērst skābes sadalīšanos un amonija nitrāta miglas veidošanos. Iestatītā temperatūra tiek uzturēta, apūdeņojot skruberi ar šķīdumu no vakuuma iztvaicētāja, kas darbojas ar vakuumu 600 mm Hg. Art., tāpēc šķīdumam tajā ir zemāka temperatūra nekā skruberī.

Skruberī iegūto nitrātu šķīdumu iesūc vakuuma iztvaicētājā 5, kur pie vakuuma 560-600 mm Hg. Art. notiek daļēja ūdens iztvaikošana (iztvaikošana) un šķīduma koncentrācijas palielināšanās.

No vakuuma iztvaicētāja šķīdums ieplūst ūdens blīvējuma tvertnē 6, no kurienes lielākā daļa atkal nonāk skrubera 1 apūdeņošanai, bet pārējais tiek nosūtīts uz pēcneitralizatoru 8. Vakuuma iztvaicētājā 3 radītais sulas tvaiks tiek caur vakuuma separatoru 4 tiek nosūtīts uz virsmas kondensatoru (nav parādīts attēlā) vai maisīšanas tipa kondensatorā. Pirmajā gadījumā sulas tvaika kondensātu izmanto slāpekļskābes ražošanā, otrajā - dažādiem citiem mērķiem. Vakuums vakuuma iztvaicētājā rodas sulas tvaika kondensācijas dēļ. Nekondensētie tvaiki un gāzes tiek izsūkti no kondensatoriem ar vakuumsūkni un izvadīti atmosfērā.

Izplūdes gāzes no skrubera 1 nonāk aparātā 7, kur tās mazgā ar kondensātu, lai noņemtu nitrātu šķīduma pilienus, pēc tam tās arī tiek izvadītas atmosfērā. Galīgajā neitralizatora maisītājā šķīdumus neitralizē līdz brīvā amonjaka saturam 0,1-0,2 g/l un kopā ar ITN aparātā iegūto nitrātu šķīduma plūsmu nosūta iztvaicēšanai.

4. attēlā parādīta uzlabota vakuuma neitralizācijas shēma.

XK1 - ledusskapis-kondensators; CH1 - skruberis-neitralizators; C1, C2 - kolekcijas; TsN1, TsN2, TsN3 - centrbēdzes sūkņi; P1 - gāzes mazgātājs; G1 - ūdens blīvējums; L1 - slazds; B1 - vakuuma iztvaicētājs; BD1 - neitralizatora tvertne; B2 - vakuumsūknis; P2 - sulas mašīnas mazgātājs; K1 - virsmas kondensators

4. attēls. Vakuuma neitralizācijas diagramma:

Destilācijas gāzes tiek novirzītas uz neitralizatora skrubera 2 apakšējo daļu, apūdeņotas ar šķīdumu no kolektora 3, izmantojot cirkulācijas sūkni 4.

Kolekcija 3 caur ūdens blīvējumu 6 saņem šķīdumus no skrubera-neitralizatora 2, kā arī šķīdumus pēc vakuuma iztvaicētāja 10 un sulas tvaika mazgātāja 14 uztvērēja.

Caur spiediena tvertni (nav parādīts attēlā) slāpekļskābes šķīdums no gāzes mazgātāja 5, kas apūdeņots ar sulas tvaika kondensātu, tiek nepārtraukti ievadīts savākumā 7. No šejienes šķīdumi tiek piegādāti ar cirkulācijas sūkni 8 uz mazgātāju 5, pēc kura tie tiek atgriezti kolekcijā 7.

Karstās gāzes pēc paplāksnes 5 tiek atdzesētas ledusskapī-kondensatorā 1 un izplūst atmosfērā.

Karsti amonija nitrāta šķīdumi no ūdens blīvējuma 6 ar vakuumsūkni 13 tiek iesūkti vakuuma iztvaicētājā 10, kur NH4NO3 koncentrācija palielinās par vairākiem procentiem.

Vakuuma iztvaicētājā 10 izdalītie sulas tvaiki, izgājuši cauri slazdam 9, paplāksnei 14 un virsmas kondensatoram 15, ar vakuumsūkņa 13 palīdzību tiek izvadīti atmosfērā.

No 4. sūkņa izplūdes līnijas neitralizatora tvertnē tiek izvadīts amonija nitrāta šķīdums ar noteiktu skābumu. Šeit šķīdumu neitralizē ar amonjaka gāzi un sūkni 12 nosūta uz iztvaicēšanas staciju.

3.1. 5 Galvenais aprīkojums

ITN neitralizatori. Tiek izmantoti vairāki neitralizatoru veidi, kas galvenokārt atšķiras ar amonjaka un slāpekļskābes sadalīšanas ierīču izmēru un dizainu aparāta iekšpusē. Bieži tiek izmantotas šādu izmēru ierīces: diametrs 2400 mm, augstums 7155 mm, stikls - diametrs 1000 mm, augstums 5000 mm. Tiek izmantotas arī ierīces ar diametru 2440 mm un augstumu 6294 mm un ierīces, no kurām noņemts iepriekš nodrošinātais maisītājs (5. attēls).

LK1 - lūka; P1 - plaukti; L1 - paraugu ņemšanas līnija; L2 - risinājuma izvadlīnija; BC1 - iekšējais stikls; C1 - ārējais trauks; Ш1 - armatūra drenāžas risinājumiem; P1 - amonjaka sadalītājs; P2 - slāpekļskābes sadalītājs

5. attēls - ITN neitralizatora ierīce

Dažos gadījumos, lai apstrādātu nelielu daudzumu amonjaku saturošu gāzu, tiek izmantotas ITP ierīces ar diametru 1700 mm un augstumu 5000 mm.

Amonjaka gāzes sildītājs ir korpusa un cauruļu aparāts, kas izgatavots no oglekļa tērauda. Korpusa diametrs 400--476 mm, augstums 3500--3280 mm. Caurule bieži sastāv no 121 caurules (caurules diametrs 25x3 mm) ar kopējo siltuma pārneses virsmu 28 m2. Gāzveida amonjaks iekļūst caurulēs, un apkures tvaiks vai karsts kondensāts nonāk starpcauruļu telpā.

Ja apkurei izmanto sulas tvaiku no apkures iekārtām, tad sildītājs ir izgatavots no nerūsējošā tērauda 1Х18Н9Т.

Šķidrā amonjaka iztvaicētājs ir oglekļa tērauda aparāts, kura apakšējā daļā atrodas tvaika spole, bet vidū ir tangenciāla gāzveida amonjaka ievade.

Vairumā gadījumu iztvaicētājs darbojas ar svaigu tvaiku ar spiedienu (pārsniegumu) 9 atm. Amonjaka iztvaicētāja apakšā ir armatūra periodiskai attīrīšanai no uzkrātajiem piesārņotājiem.

Slāpekļskābes sildītājs ir čaulas un caurules aparāts, kura diametrs ir 400 mm un garums 3890 mm. Caurules diametrs 25x2 mm, garums 3500 mm; kopējā siltummaiņas virsma 32 m2. Karsēšanu veic ar sulas tvaiku ar absolūto spiedienu 1,2 atm.

Skrubera tipa neitralizators ir vertikāls cilindrisks aparāts ar diametru 1800-2400 mm un augstumu 4700-5150 mm. Tiek izmantotas arī ierīces ar diametru 2012 mm un augstumu 9000 mm. Aparāta iekšpusē, lai vienmērīgi sadalītu cirkulācijas šķīdumus šķērsgriezumā, ir vairākas perforētas plāksnes vai uzgalis, kas izgatavots no keramikas gredzeniem. Ar plāksnēm aprīkoto ierīču augšējā daļā ir uzlikts gredzenu slānis ar izmēriem 50x50x3 mm, kas darbojas kā barjera pret šķīdumu šļakatām.

Gāzes ātrums skrubera brīvajā daļā ar diametru 1700 mm un augstumu 5150 mm ir aptuveni 0,4 m/sek. Skrubera tipa aparāta apūdeņošana ar šķīdumiem tiek veikta, izmantojot centrbēdzes sūkņus ar jaudu 175-250 m3/h.

Vakuuma iztvaicētājs ir vertikāla cilindriska ierīce ar diametru 1000-1200 mm un augstumu 5000-3200 mm. Sprausla ir keramikas gredzeni ar izmēru 50x50x5 mm, kas novietoti regulārās rindās.

Gāzes mazgātājs ir vertikāls cilindrisks aparāts, kas izgatavots no nerūsējošā tērauda ar diametru 1000 mm un augstumu 5000 mm. Sprausla ir keramikas gredzeni, kuru izmēri ir 50x50x5 mm.

Maisītājs-neitralizators - cilindrisks aparāts ar maisītāju, kas rotē ar ātrumu 30 apgr./min. Piedziņu veic no elektromotora caur pārnesumkārbu (6. attēls).

Ш1 - armatūra līmeņa mērītāja uzstādīšanai; B1 - gaisa atvere; E1 - elektromotors; P1 - pārnesumkārba; VM1 - maisītāja vārpsta; L1 - lūka

6. attēls – maisītājs-neitralizators

Bieži lietoto ierīču diametrs ir 2800 mm, augstums 3200 mm. Tie darbojas atmosfēras spiedienā, kalpo amonija nitrāta šķīdumu galīgai neitralizācijai un kā starptvertnes šķīdumiem, kas tiek nosūtīti iztvaicēšanai.

Virsmas kondensators ir vertikāls apvalka un caurules divu eju (caur ūdeni) siltummainis, kas paredzēts sulas tvaika kondensēšanai, kas nāk no vakuuma iztvaicētāja. Ierīces diametrs 1200 mm, augstums 4285 mm; siltuma pārneses virsma 309 m2. Tas darbojas ar vakuumu aptuveni 550-600 mm Hg. Art.; ir caurules: diametrs 25x2 mm, garums 3500 m, kopējais skaits 1150 gab.; šāda kondensatora svars ir aptuveni 7200 kg

Dažos gadījumos, lai novērstu sulas tvaika emisijas atmosfērā, kas izplūst attīrīšanas laikā no iztvaicētājiem, apkures iekārtu slazdiem un ūdens blīvēm, tiek uzstādīts virsmas kondensators ar šādiem parametriem: korpusa diametrs 800 mm, augstums 4430 mm, kopējais cauruļu skaits. 483 gab., diametrs 25x2, kopējā virsma 125 m2.

Vakuuma sūkņi. Tiek izmantoti dažāda veida sūkņi. VVN-12 tipa sūkņa jauda ir 66 m3/h, vārpstas griešanās ātrums ir 980 apgr./min. Sūknis ir paredzēts vakuuma radīšanai vakuuma neitralizēšanas blokā.

Centrbēdzes sūkņi. Amonija nitrāta šķīduma cirkulācijai vakuuma neitralizācijas iekārtā bieži izmanto 7ХН-12 sūkņus ar jaudu 175-250 m3/h. Elektromotora uzstādītā jauda ir 55 kW.

4 . Materiālu un enerģijas aprēķini

Aprēķināsim procesa materiālu un termisko līdzsvaru. Aprēķinu slāpekļskābes neitralizāciju ar amonjaka gāzi uz 1 tonnu produkta. Sākotnējos datus ņemu no 2. tabulas, izmantojot rokasgrāmatu metodoloģiju , , .

Mēs pieņemam, ka neitralizācijas process turpināsies šādos apstākļos:

Sākotnējā temperatūra, °C

amonjaka gāze................................................ ...........................50

slāpekļskābe................................................ ......................................................20

2. tabula – Sākotnējie dati

Materiālu aprēķins

1 Lai reakcijas rezultātā iegūtu 1 tonnu nitrāta:

NH3+HNO3=NH4NO3+Q J (9)

teorētiski ir nepieciešams šāds izejvielu daudzums (kg):

amonjaks

17–80 x = 1000*17/80 = 212,5

x - 1000

slāpekļskābe

63–80 x = 1000*63/80 = 787,5

x - 1000

Kur 17, 63 un 80 ir attiecīgi amonjaka, slāpekļskābes un amonija nitrāta molekulmasa.

Praktiskais NH3 un HNO3 patēriņš ir nedaudz lielāks nekā teorētiskais, jo neitralizācijas procesā ir neizbēgami reaģentu zudumi ar sulas tvaiku komunikāciju noplūžu dēļ, ko izraisa neliela reaģējošo komponentu un nitrātu sadalīšanās utt.

2. Noteikt amonija nitrāta daudzumu komercproduktā: 0,98*1000=980 kg/h

vai

980/80 = 12,25 kmol/h,

un arī ūdens daudzums:

1000-980=20 kg/h

3. Aprēķināšu slāpekļskābes patēriņu (100%), lai iegūtu 12,25 kmol/h nitrāta. Pēc stehiometrijas tā tiek patērēts tikpat daudz (kmol/h), kā veidojas nitrāts: 12,25 kmol/h jeb 12,25*63=771,75 kg/h.

Tā kā apstākļi nosaka pilnīgu (100%) skābes pārvēršanu, tas būs piegādātais daudzums.

Process ietver atšķaidītu skābi - 60%:

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

ieskaitot ūdeni:

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

4. Līdzīgi amonjaka patēriņš (100%), lai ražotu 12,25 kmol/h vai 12,25*17=208,25 kg/h

Runājot par 25% amonjaka ūdens, tas būs 208,25/0,25 = 833 kg/h, ieskaitot ūdeni 833-208,25 = 624,75 kg/h.

5. Es noskaidrošu kopējo ūdens daudzumu neitralizatorā, kas piegādāts kopā ar reaģentiem:

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

6. Noteiksim ūdens tvaiku daudzumu, kas veidojas, iztvaicējot nitrātu šķīdumam (komercproduktā paliek 20 kg/h): 1139,25 - 20 = 1119,25 kg/h.

7. Sastādīsim amonija nitrāta ražošanas procesa materiālu bilances tabulu.

3. tabula - Neitralizācijas procesa materiālu bilance

8. Rēķināsim tehnoloģiskos rādītājus.

· teorētiskie izdevumu koeficienti:

skābei - 63/80=0,78 kg/kg

amonjakam - 17/80=0,21 kg/kg

· faktiskās izdevumu attiecības:

skābei - 1286,25/1000=1,28 kg/kg

amonjakam - 833/1000=0,83 kg/kg

Neitralizācijas procesā notika tikai viena reakcija, izejmateriāla konversija bija vienāda ar 1 (t.i., notika pilnīga konversija), nebija nekādu zudumu, kas nozīmē, ka faktiskā iznākums ir vienāds ar teorētisko:

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

Enerģijas aprēķins

Siltuma atnākšana. Neitralizācijas procesā siltuma ievade sastāv no siltuma, ko ievada amonjaks un slāpekļskābe, un siltums, kas izdalās neitralizācijas laikā.

1. Amonjaka gāzes radītais siltums ir:

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

kur 208,25 ir amonjaka patēriņš, kg/h

2,18 - amonjaka siltumietilpība, kJ/(kg*°C)

50 - amonjaka temperatūra, °C

2. Siltums, ko ievada slāpekļskābe:

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

kur 771,25 ir slāpekļskābes patēriņš, kg/h

2,76 - slāpekļskābes siltumietilpība, kJ/(kg*°C)

20 - skābes temperatūra, °C

3. Neitralizācijas siltumu provizoriski aprēķina uz 1 molu amonija nitrāta, kas veidojas saskaņā ar vienādojumu:

HNO3*3,95H2O(šķidrums) +NH3(gāze) =NH4NO3*3,95H2O(šķidrums)

kur HNO3*3.95H2O atbilst slāpekļskābei.

Šīs reakcijas termisko efektu Q3 nosaka no šādiem daudzumiem:

a) slāpekļskābes šķīšanas siltums ūdenī:

HNO3+3,95 H2O=HNO3*3,95H2O (10)

b) cietas NH4NO3 veidošanās siltums no 100% slāpekļskābes un 100% amonjaka:

HNO3 (šķidrums) + NH3 (gāze) = NH4NO3 (ciets) (11)

c) amonija nitrāta šķīšanas siltumu ūdenī, ņemot vērā reakcijas siltuma patēriņu iegūtā šķīduma iztvaicēšanai no 52,5% (NH4NO3 *H2O) līdz 64% (NH4NO3 *2,5H2O)

NH4NO3 +2,5H2O= NH4NO3*2,5H2O, (12)

kur NH4NO3*4H2O atbilst 52,5% NH4NO3 koncentrācijai

NH4NO3*4H2O vērtību aprēķina pēc attiecības

80*47,5/52,5*18=4H2O,

kur 80 ir NH4NO3 molārā masa

47,5 - HNO3 koncentrācija, %

52,5 - NH4NO3 koncentrācija, %

18 - H2O molārā masa

Līdzīgi tiek aprēķināta NH4NO3*2,5H2O vērtība, kas atbilst 64% NH4NO3 šķīdumam

80*36/64*18=2,5H2O

Saskaņā ar reakciju (10) slāpekļskābes šķīduma q siltums ūdenī ir 2594,08 J/mol. Lai noteiktu reakcijas (11) termisko efektu, no amonija nitrāta veidošanās siltuma ir jāatņem NH3 (gāze) un HNO3 (šķidrums) veidošanās siltumu summa.

Šo savienojumu veidošanās siltumam no vienkāršām vielām pie 18°C ​​un 1 atm ir šādas vērtības (J/mol):

NH3 (gāze): 46191,36

HNO3 (šķidrums): 174472,8

NH4NO3(s): 364844.8

Ķīmiskā procesa kopējais termiskais efekts ir atkarīgs tikai no sākotnējo mijiedarbības vielu un gala produktu veidošanās siltumiem. No tā izriet, ka reakcijas (11) termiskais efekts būs:

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

NH4NO3 izšķīdināšanas siltums q3 saskaņā ar reakciju (12) ir vienāds ar 15606,32 J/mol.

NH4NO3 izšķīšana ūdenī notiek, absorbējot siltumu. Šajā sakarā šķīduma siltums tiek ņemts enerģijas bilancē ar mīnusa zīmi. NH4NO3 šķīduma koncentrācija notiek attiecīgi līdz ar siltuma izdalīšanos.

Tādējādi Q3 reakcijas termiskais efekts

HNO3 +*3,95H2O (šķidrums) + NH3 (gāze) =NH4NO3*2,5H2O (šķidrums) + 1,45 H2O (tvaiks)

būs:

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

Ražojot 1 tonnu amonija nitrāta, neitralizācijas reakcijas siltums būs:

102633,52*1000/80=1282919 kJ,

kur 80 ir NH4NO3 molekulmasa

No iepriekšminētajiem aprēķiniem ir skaidrs, ka kopējais siltuma ieguvums būs: ar amonjaku 22699,25, ar slāpekļskābi 42600,8, neitralizācijas siltuma dēļ 1282919 un kopā 1348219,05 kJ.

Siltuma patēriņš. Slāpekļskābi neitralizējot ar amonjaku, iegūtais amonija nitrāta šķīdums no aparāta noņem siltumu, ko iztērē ūdens iztvaicēšanai no šī šķīduma un nokļūst vidē.

Amonija nitrāta šķīduma aiznestais siltuma daudzums ir:

Q=(980+10)*2,55 tkip,

kur 980 ir amonija nitrāta šķīduma daudzums, kg

10 - NH3 un HNO3 zudumi, kg

tboil - amonija nitrāta šķīduma viršanas temperatūra, °C

Amonija nitrāta šķīduma viršanas temperatūru nosaka pie absolūtā spiediena neitralizatorā 1,15 - 1,2 atm; Šis spiediens atbilst piesātināta ūdens tvaika temperatūrai 103 °C. atmosfēras spiedienā NH4NO3 šķīduma viršanas temperatūra ir 115,2 °C. temperatūras pazemināšanās ir vienāda ar:

?t=115,2 - 100=15,2 °C

Aprēķiniet 64% NH4NO3 šķīduma viršanas temperatūru

tboil = tsat. tvaiks+?t*з =103+15,2*1,03 = 118,7 °С,

Līdzīgi dokumenti

Ražotās produkcijas, izejvielu un ražošanas materiālu raksturojums. Amonija nitrāta ražošanas tehnoloģiskais process. Slāpekļskābes neitralizācija ar amonjaka gāzi un iztvaicēšana līdz ļoti koncentrētam kausējumam.

kursa darbs, pievienots 19.01.2016


Granulētā amonija nitrāta ražošanas automatizācija. Ķēdes spiediena stabilizēšanai sulas tvaika padeves līnijā un tvaika kondensāta temperatūras regulēšanai no barometriskā kondensatora. Spiediena uzraudzība vakuuma sūkņa izplūdes līnijā.

kursa darbs, pievienots 01.09.2014


Amonija nitrāts ir izplatīts un lēts slāpekļa mēslojums. Esošo tehnoloģisko shēmu apskats tā ražošanai. Amonija nitrāta ražošanas modernizācija ar kompleksā slāpekļa-fosfāta mēslojuma ražošanu OJSC Cherepovets Azot.

diplomdarbs, pievienots 22.02.2012


Granulatoru apraksti beztaras materiālu, samitrinātu pulveru un pastu granulēšanai un sajaukšanai. Komplekso mēslošanas līdzekļu ražošana uz amonija nitrāta un urīnvielas bāzes. Saišu starp daļiņām stiprināšana, žāvējot, atdzesējot un polimerizējot.

kursa darbs, pievienots 11.03.2015


Amonjaka saldēšanas iekārtas mērķis, dizains un funkcionālā shēma. Cikla konstruēšana termodinamiskajā diagrammā noteiktam un optimālam režīmam. Dzesēšanas jaudas, enerģijas patēriņa un enerģijas patēriņa noteikšana.

tests, pievienots 25.12.2013


Žāvēšanas procesa būtība un tā tehnoloģiskās shēmas apraksts. Bungu atmosfēras žāvētāji, to uzbūve un pamataprēķini. Žāvē pievadīto dūmgāzu parametri, automātiska mitruma kontrole. Žāvēšanas līdzekļa transportēšana.

kursa darbs, pievienots 24.06.2012


Mūsdienu slāpekļskābes ražošanas metožu apskats. Instalācijas tehnoloģiskās shēmas apraksts, galvenā aparāta un palīgiekārtu projektēšana. Izejvielu un gatavās produkcijas, blakusproduktu un ražošanas atkritumu raksturojums.

diplomdarbs, pievienots 11.01.2013


Rūpnieciskās metodes atšķaidītas slāpekļskābes ražošanai. Amonjaka oksidēšanas katalizatori. Gāzu maisījuma sastāvs. Optimāls amonjaka saturs amonjaka-gaisa maisījumā. Slāpekļskābes sistēmu veidi. Reaktora materiālu un termiskā bilances aprēķins.

kursa darbs, pievienots 14.03.2015


Tehnoloģiskais process, tehnoloģiskās normas. Diamonija fosfāta fizikāli ķīmiskās īpašības. Tehnoloģiju sistēma. Fosforskābes uzņemšana, izplatīšana. Fosforskābes neitralizācijas pirmais un otrais posms. Produkta granulēšana un žāvēšana.

kursa darbs, pievienots 18.12.2008


Slāpekļskābes ražošanas izejvielu un palīgmateriālu raksturojums. Pieņemtās ražošanas shēmas izvēle un pamatojums. Tehnoloģiskās shēmas apraksts. Procesu materiālu bilanču aprēķini. Tehnoloģiskā procesa automatizācija.

Amonija nitrāts ir viens no visizplatītākajiem mēslošanas līdzekļiem.

Amonija nitrāts (citādi saukts par amonija nitrātu) tiek ražots rūpnīcās no slāpekļskābes un amonjaka, ķīmiski mijiedarbojoties šiem savienojumiem.

Ražošanas process sastāv no šādiem posmiem:

1. Slāpekļskābes neitralizācija ar amonjaka gāzi.
2. Amonija nitrāta šķīduma iztvaicēšana.
3. Amonija nitrāta kristalizācija.
4. Žāvēšanas sāls.

Attēlā parādīta vienkāršota amonija nitrāta ražošanas procesa plūsmas diagramma. Kā šis process notiek?

Izejviela - gāzveida amonjaks un slāpekļskābe (ūdens šķīdums) - nonāk neitralizatorā. Šeit abu vielu ķīmiskās mijiedarbības rezultātā notiek vardarbīga reakcija ar liela daudzuma siltuma izdalīšanos. Šajā gadījumā daļa ūdens iztvaiko, un iegūtie ūdens tvaiki (tā sauktie sulas tvaiki) tiek izvadīti ārā caur slazdu.

Nepilnīgi iztvaicētais amonija nitrāta šķīdums plūst no neitralizatora uz nākamo aparātu - galīgo neitralizatoru. Tajā pēc amonjaka ūdens šķīduma pievienošanas slāpekļskābes neitralizācijas process beidzas.

No priekšneitralizatora amonija nitrāta šķīdums tiek iesūknēts iztvaicētājā - nepārtraukti strādājošā vakuuma aparātā. Šķīdums šādās ierīcēs tiek iztvaicēts pazeminātā spiedienā, šajā gadījumā ar spiedienu 160-200 mm Hg. Art. Iztvaikošanas siltums tiek pārnests uz šķīdumu caur tvaiku karsētu cauruļu sienām.

Iztvaicēšanu veic, līdz šķīduma koncentrācija sasniedz 98%. Pēc tam šķīdums tiek kristalizēts.

Saskaņā ar vienu metodi amonija nitrāta kristalizācija notiek uz cilindra virsmas, kas tiek atdzesēta no iekšpuses. Bungas griežas, un uz tās virsmas veidojas līdz 2 mm bieza kristalizējoša amonija nitrāta garoza. Garozu nogriež ar nazi un nosūta caur tekni žāvēšanai.

Amonija nitrātu žāvē ar karstu gaisu rotējošās žāvēšanas mucās 120° temperatūrā. Pēc žāvēšanas gatavo produktu nosūta iesaiņošanai. Amonija nitrāts satur 34-35% slāpekļa. Lai samazinātu salipšanu, ražošanas laikā tā sastāvam pievieno dažādas piedevas.

Amonija nitrātu rūpnīcas ražo granulu un pārslu veidā. Pārslu salpetris spēcīgi uzsūc mitrumu no gaisa, tāpēc uzglabāšanas laikā tas izplatās un zaudē savu irdenumu. Granulētajam amonija nitrātam ir graudu (granulu) forma.

Amonija nitrāta granulēšana pārsvarā tiek veikta torņos (skat. attēlu). Iztvaicēto amonija nitrāta šķīdumu - kausējumu - izsmidzina, izmantojot centrifūgu, kas uzstādīta torņa griestos.

Kausējums nepārtrauktā plūsmā ieplūst centrifūgas rotējošā perforētajā cilindrā. Izejot cauri cilindra caurumiem, aerosols pārvēršas atbilstoša diametra bumbiņās un, krītot uz leju, sacietē.

Granulētajam amonija nitrātam ir labas fizikālās īpašības, tas glabāšanas laikā nesablīvē, labi izkliedējas uz lauka un lēni uzsūc mitrumu no gaisa.

Amonija sulfāts - (citādi - amonija sulfāts) satur 21% slāpekļa. Lielāko daļu amonija sulfāta ražo koksa rūpniecība.

Tuvākajos gados lielu attīstību piedzīvos koncentrētākā slāpekļa mēslojuma - urīnvielas jeb urīnvielas, kas satur 46% slāpekļa, ražošana.

Karbamīdu ražo zem augsta spiediena, sintēzes ceļā no amonjaka un oglekļa dioksīda. To izmanto ne tikai kā mēslojumu, bet arī mājlopu barošanai (papildinot olbaltumvielu uzturu) un kā starpproduktu plastmasas ražošanā.

Liela nozīme ir arī šķidrajiem slāpekļa mēslošanas līdzekļiem - šķidrajam amonjaks, amonjaks un amonjaka ūdens.

Šķidru amonjaku iegūst no gāzveida amonjaka, sašķidrinot zem augsta spiediena. Tas satur 82% slāpekļa. Amonjaka savienojumi ir amonija nitrāta, kalcija nitrāta vai urīnvielas šķīdumi šķidrā amonjakā ar nelielu ūdens piedevu. Tie satur līdz 37% slāpekļa. Amonjaka ūdens ir amonjaka ūdens šķīdums. Tas satur 20% slāpekļa. Pēc ietekmes uz ražu šķidrie slāpekļa mēslošanas līdzekļi nav zemāki par cietajiem. Un to ražošana ir daudz lētāka nekā cieto, jo tiek izslēgtas šķīduma iztvaicēšanas, žāvēšanas un granulēšanas darbības. No trim šķidrā slāpekļa mēslojuma veidiem visplašāk tiek izmantots amonjaka ūdens. Protams, šķidrā mēslojuma iestrādei augsnē, kā arī to uzglabāšanai un transportēšanai ir nepieciešamas īpašas mašīnas un aprīkojums.

Ja atrodat kļūdu, lūdzu, iezīmējiet teksta daļu un noklikšķiniet Ctrl+Enter.