Technologia azotanu amonu. Technologia produkcji saletry amonowej

Produkcja azotanu amonu polega na zobojętnianiu kwasu azotowego gazowym amoniakiem i krystalizacji produktu. Amoniak nie powinien zawierać więcej niż 1% wilgoci, a obecność oleju nie jest dozwolona. Kwas azotowy przyjmuje się w stężeniu większym niż 45% HNO 3; zawartość tlenków azotu w nim nie powinna przekraczać 0,1%. Do otrzymania azotanu amonu można również wykorzystać odpady z produkcji amoniaku – na przykład wodę amoniakalną oraz gazy ze zbiorników i gazów płuczkowych usuwane z obiektów magazynowania ciekłego amoniaku i otrzymywane w wyniku oczyszczania układów syntezy amoniaku. Skład gazów zbiornikowych: 45-70% NH 3, 55-30% H 2 + N 2 (ze śladami metanu i argonu); skład gazów płuczących: 7,5-9% NH3, 92,5-91% H2 + N2 (ze śladami metanu i argonu). Ponadto do produkcji azotanu amonu wykorzystuje się także gazy destylacyjne z produkcji mocznika, których przybliżony skład to: 55-57% NH3, 18-24% CO2, 15-20% H2O.

Efekt cieplny reakcji NH 3(g) +HNO 3(l) NH 4NO 3 wynosi 35,46 kcal/(g mol). Do produkcji azotanu amonu zwykle stosuje się kwas 45-58%. W tym przypadku efekt termiczny reakcji zobojętniania zmniejsza się odpowiednio o ilość ciepła rozcieńczenia kwasu azotowego wodą i o ilość rozpuszczenia azotanu amonu.

Przy racjonalnym wykorzystaniu ciepła neutralizacji poprzez odparowanie wody można otrzymać stężone roztwory, a nawet stopioną azotan amonu.

Zgodnie z tym istnieją schematy wytwarzania roztworu azotanu amonu z jego późniejszym odparowaniem (tzw. Proces wieloetapowy) i wytwarzania stopu (proces jednoetapowy lub bez odparowania). Aby wybrać racjonalny schemat neutralizacji, konieczne jest porównanie czterech zasadniczo różnych schematów produkcji azotanu amonu za pomocą ciepła neutralizacji:

1) instalacje działające pod ciśnieniem atmosferycznym (nadciśnienie pary sokowej 0,15-0,2 at);

2) instalacje z parownikiem próżniowym;

3) instalacje pracujące pod ciśnieniem, z jednorazowym wykorzystaniem ciepła pary sokowej;

4) instalacje pracujące pod ciśnieniem, z podwójnym wykorzystaniem ciepła pary sokowej (produkcja zagęszczonego stopu).

W praktyce przemysłowej są one szeroko stosowane jako najbardziej wydajne instalacje pracujące pod ciśnieniem atmosferycznym, wykorzystujące ciepło neutralizacji oraz częściowo instalacje z parownikiem próżniowym.

Wymagania techniczne dotyczące wyrobów gotowych

Zgodnie z obowiązującymi w Rosji GOST 2-85, saletra amonowa granulowana produkowana jest w dwóch klasach: A - kategoria najwyższej jakości i B - kategoria najwyższej jakości (najwyższa klasa) i pierwsza kategoria jakości (pierwsza klasa). Wskaźniki jakości saletry amonowej produkowanej przemysłowo przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1

azotan amonu GOST 2-85
wygląd	Produkt granulowany bez obcych zanieczyszczeń mechanicznych
Całkowity udział masowy azotynów i azotu amonowego w przeliczeniu na:
dla NH4NO3 w suchej masie, % nie mniej		niestandaryzowane
dla azotu w suchej masie, %, nie mniej
Udział masowy wody,%, nie więcej
pH 10% roztworu wodnego, nie mniej
Udział masowy substancji nierozpuszczalnych w 10% roztworze kwasu azotowego,%, nie więcej		niestandaryzowane
Cieniowanie:
Udział masowy granulek
od 1 do 3 mm,%, nie mniej		niestandaryzowane
od 1 do 4 mm,%, nie mniej
od 2 do 4 mm,%, nie mniej
mniej niż 1 mm,%
więcej niż 6 mm,%
Statystyczna wytrzymałość granulek n / granulkę (kg / granulkę), nie mniej
Kruchość,%, nie mniej
Dodatek kondycjonujący	azotan magnezu

Przedsiębiorstwa produkujące azotan amonu muszą zagwarantować konsumentowi, że wskaźniki jakości produktu przewidziane w GOST 2-85 zostaną utrzymane przez 6 miesięcy, pod warunkiem, że konsument będzie przestrzegał warunków przechowywania określonych w normie.

Zastosowanie azotanu amonu

Saletra amonowa to rodzaj nawozu mineralnego, bez którego współczesne rolnictwo jest prawie nie do pomyślenia. Przynależność do rodziny nawozów azotowych, wszechstronność zastosowania, możliwość przemysłowej wielkości produkcji i dostaw, sprawdzona technologia produkcji – to atuty, które utrzymują niezachwianą pozycję saletry amonowej na rynku nawozowym.

Azot jest absolutnie niezbędny roślinom. Chlorofil, który wykorzystuje energię słoneczną i wytwarza materiał budulcowy żywych komórek, zawiera azot. Zewnętrznie azotan amonu ma postać białych granulek. Substancja ziarnista jest dobrze rozpuszczalna w wodzie i zawiera 34,4% azotu. Stosuje się go jako pogłówny pod wszystkie rodzaje upraw rolnych, na wszystkie rodzaje gleb oraz do przygotowania gleby pod siew. W przemyśle azotan amonu wykorzystywany jest jako surowiec do produkcji materiałów wybuchowych i dalszego wykorzystania w przemyśle chemicznym, górniczym i budowlanym.

Istnieje problem związany z wysoką higroskopijnością azotanu amonu. Granulki tracą swoją twardość i rozprzestrzeniają się wraz ze wzrostem wilgotności powietrza. Jednak nowoczesny rozwój technologiczny pozwala uwzględnić ten niuans i wyeliminować go na etapie produkcji.

Tradycyjnie uważa się, że jedną z zalet azotanu amonu jest to, że gleba całkowicie wchłania część amoniaku ze względu na szybką rozpuszczalność nawozu. Jednocześnie azotan amonu ma dłuższe działanie w porównaniu do azotanu. Frakcyjne zastosowanie azotanu amonu może zmniejszyć utratę azotu azotanowego w wyniku ługowania. Z powodzeniem stosowany jest w produkcji mieszanek nawozowych jako najbardziej optymalny składnik azotowy. Obecnie na rynku chemicznym obserwuje się stały wzrost zapotrzebowania na azotan amonu zarówno jako nawóz, jak i przemysłowy surowiec chemiczny. Dzieje się tak także dzięki wsparciu państwa dla przemysłu rolnego i rozwojowi krajowego przemysłu w ogóle.

Metoda podstawowa

W produkcji przemysłowej stosuje się bezwodny amoniak i stężony kwas azotowy:

Reakcja przebiega szybko z wydzieleniem dużej ilości ciepła. Prowadzenie takiego procesu w warunkach rzemieślniczych jest niezwykle niebezpieczne (choć azotan amonu można łatwo otrzymać w warunkach dużego rozcieńczenia wodą). Po utworzeniu roztworu, zwykle o stężeniu 83%, nadmiar wody odparowuje się do stopu, w którym zawartość azotanu amonu wynosi 95-99,5%, w zależności od gatunku gotowego produktu. Do stosowania jako nawóz stop jest granulowany w opryskiwaczach, suszony, chłodzony i powlekany związkami zapobiegającymi zbrylaniu. Kolor granulek zmienia się od białego do bezbarwnego. Azotan amonu do stosowania w chemii jest zwykle odwodniony, ponieważ jest bardzo higroskopijny, a zawartość procentowa wody (a(H2O)) jest prawie niemożliwa do uzyskania.

Metoda Habera

pod ciśnieniem, w wysokiej temperaturze i z katalizatorem

Według metody Habera amoniak syntetyzuje się z azotu i wodoru, którego część utlenia się do kwasu azotowego i reaguje z amoniakiem, w wyniku czego powstaje azotan amonu:

Metoda nitrofosforanowa

Metoda ta znana jest również jako metoda Odd, nazwana na cześć norweskiego miasta, w którym opracowano proces. Służy bezpośrednio do produkcji nawozów azotowych i azotowo-fosforowych z powszechnie dostępnych surowców naturalnych. W takim przypadku zachodzą następujące procesy:

• 1. Naturalny fosforan wapnia (apatyt) rozpuszcza się w kwasie azotowym:
• 2. Otrzymaną mieszaninę schładza się do 0°C, podczas gdy azotan wapnia krystalizuje w postaci tetrahydratu - Ca(NO3)2·4H2O i oddziela się go od kwasu fosforowego.

Powstały azotan wapnia i nieusunięty kwas fosforowy poddaje się działaniu amoniaku, w wyniku czego otrzymuje się azotan amonu:

Aby otrzymać praktycznie niezbrylającą się azotan amonu, stosuje się szereg metod technologicznych. Skutecznym sposobem na zmniejszenie szybkości wchłaniania wilgoci przez sole higroskopijne jest ich granulacja. Całkowita powierzchnia jednorodnych granulek jest mniejsza niż powierzchnia tej samej ilości drobnokrystalicznej soli, dlatego nawozy granulowane wolniej absorbują wilgoć z powietrza. Czasami azotan amonu łączy się z mniej higroskopijnymi solami, na przykład siarczanem amonu.

Proces technologiczny produkcji azotanu amonu składa się z następujących głównych etapów: zobojętnianie kwasu azotowego gazowym amoniakiem, odparowanie azotanu amonu, krystalizacja i granulacja wytopu, chłodzenie, klasyfikacja i pylenie gotowego produktu (Rys. 4.1. ).

Rysunek 4.1 Schematyczny diagram produkcji azotanu amonu

Obecnie w związku z rozwojem produkcji kwasu azotowego 18 - 60%, większość saletry amonowej produkowana jest na instalacjach AS-67, AS-72, AS-72M o wydajnościach 1360 i 1171 ton/dobę z odparowaniem w jednym etapie (ryc. 4.2. ), a także w instalacjach metody bezodparowej (ryc. 4.4.).

Rysunek 4.2 Schemat technologiczny produkcji AS-72M: 1 - podgrzewacz amoniaku; 2 - podgrzewacz kwasu; 3 - aparat ITN; 4 - neutralizator wstępny; 1 - parownik; 6 - neutralizator uszczelnienia wodnego; 7 - zbieranie stopu; 8 - zbiornik ciśnieniowy; 9 - granulator wibroakustyczny; 10 - wieża granulacyjna; 11 - przenośnik; 12 - chłodnica pelletu „KS”; 13 - nagrzewnica powietrza; 14 - płuczka myjąca

Gazowy amoniak z podgrzewacza 1, podgrzewany kondensatem pary sokowej, ogrzany do temperatury 120 - 160°C, oraz kwas azotowy z podgrzewacza 2, podgrzewany parą sokową, o temperaturze 80 - 90°C, przedostają się do aparatury pompy ciepła (za pomocą ciepło neutralizacji) 3. Aby wspólnie zmniejszyć straty amoniaku. Reakcję z parą prowadzi się w nadmiarze kwasu. Roztwór azotanu amonu z aparatu ITN neutralizuje się w neutralizatorze końcowym 4 amoniakiem, gdzie jednocześnie dodaje się dodatek kondycjonujący azotan magnezu i przesyła do odparowania do wyparki 1. Z niego stopiony azotan amonu powstający przez syfon wodny -doobojętniacz 6 i kolektor stopu 7 kierowany jest do zbiornika ciśnieniowego 8 i po zastosowaniu granulatorów wibroakustycznych 9 trafia do wieży granulacyjnej 10. Powietrze atmosferyczne zasysane jest do dolnej części wieży, a powietrze dostarczane jest z granulatu urządzenie chłodzące „KS” 12. Powstałe granulaty azotanu amonu z dolnej części wieży trafiają na przenośnik 11 i aparat ze złożem fluidalnym 12 w celu chłodzenia granulatu, do którego poprzez nagrzewnicę 13 dostarczane jest suche powietrze. Z aparatu 12 gotowy produkt kierowany jest do pakowania. Powietrze ze szczytu wieży 10 trafia do płuczek 14, nawadnianych 20% roztworem azotanu amonu, gdzie pył azotanu amonu jest zmywany i uwalniany do atmosfery. W tych samych płuczkach gazy opuszczające wyparkę i neutralizator są oczyszczane z nieprzereagowanego amoniaku i kwasu azotowego. Głównymi urządzeniami w schemacie technologicznym AS-72M jest aparat ITN, wieża granulacyjna i wyparka kombinowana.

Aparat ITN (rys. 4.3.) ma całkowitą wysokość 10 m i składa się z dwóch części: dolnej części reakcyjnej i górnej separacji. W części reakcyjnej znajduje się perforowana szyba, do której wprowadzany jest kwas azotowy i amoniak. Ponadto, dzięki dobremu przekazywaniu ciepła masy reakcyjnej do ścianek szkła, reakcja zobojętniania przebiega w temperaturze niższej niż temperatura wrzenia kwasu. Powstały roztwór azotanu amonu wrze i odparowuje z niego woda. Dzięki sile unoszącej pary wodnej emulsja para-ciecz zostaje wyrzucona z górnej części szkła i przechodzi przez pierścieniową szczelinę pomiędzy korpusem a szkłem, kontynuując odparowywanie. Następnie trafia do górnej części separacji, gdzie roztwór przechodząc przez szereg płyt jest myty z amoniaku roztworem saletry amonowej i kondensatu pary sokowej. Czas przebywania odczynników w strefie reakcji nie przekracza jednej sekundy, dzięki czemu nie następuje rozkład termiczny kwasu i azotanu amonu. Dzięki wykorzystaniu ciepła neutralizacji w aparacie większość wody odparowuje i powstaje 90% roztwór azotanu amonu.

Parownik kombinowany o wysokości 16 m składa się z dwóch części. W dolnej części płaszczowo-rurowej o średnicy 3 m następuje odparowanie roztworu, przechodząc przez rury ogrzewane najpierw parą przegrzaną, podgrzaną powietrzem do temperatury 180°C. Górna część aparatu służy do oczyszczania mieszaniny pary i powietrza opuszczającej aparat oraz częściowego odparowania roztworu azotanu amonu wchodzącego do aparatu. Z wyparki wychodzi stopiony azotan amonu o stężeniu 99,7% i temperaturze około 180°C.

Wieża granulacyjna ma prostokątny przekrój poprzeczny o wymiarach 11x8 m2 i wysokość około 61 m. Powietrze zewnętrzne i powietrze z chłodnicy granulatu wchodzi do wieży przez otwór w dolnej części. Dopływający do górnej części wieży stopiony azotan amonu ulega dyspersji za pomocą trzech granulatorów wibroakustycznych, w których strumień stopu zamienia się w kropelki. Krople spadające z wysokości około 10 m twardnieją i zamieniają się w granulki. Krystalizacja stopu o zawartości wilgoci 0,2% rozpoczyna się w temperaturze 167°C i kończy w temperaturze 140°C. Ilość powietrza dostarczanego do wieży wynosi 300 - 100 m3/godz., w zależności od pory roku. W urządzeniach AS-72M stosuje się dodatek magnezowy zapobiegający zbrylaniu produktu (azotan magnezu). Dlatego operacja przetwarzania granulatu środka powierzchniowo czynnego przewidziana w schematach AC - 67 i AC - 72 nie jest wymagana. Zasadnicze różnice w schemacie technologicznym produkcji saletry amonowej metodą bezodparowania (rys. 4.) to: zastosowanie bardziej stężonego kwasu azotowego; prowadzenie procesu neutralizacji pod podwyższonym (0,4 MPa) ciśnieniem; szybki kontakt nagrzanych elementów. W tych warunkach na etapie zobojętniania powstaje emulsja para-ciecz, po oddzieleniu której otrzymuje się stop o stężeniu 98,1%, co pozwala wyeliminować odrębny etap odparowania roztworu.

Rysunek 4.4 Schemat technologiczny metody bez odparowania: 1 - podgrzewacz kwasu azotowego; 2 - podgrzewacz amoniaku; 3 - reaktor (neutralizator); 4 - separator emulsji; 1 - krystalizator bębnowy; 6 - nóż; 7 - suszenie bębna

Ogrzane w podgrzewaczach 1 i 2, ogrzane parą wydobywającą się z separatora, emulsje 4, kwas azotowy i amoniak dostają się do neutralizatora 3, gdzie w wyniku reakcji powstaje emulsja z wodnego roztworu azotanu amonu i pary wodnej. Emulsja oddzielana jest w separatorze 4, a stopiony azotan amonu wprowadzany jest do krystalizatora bębnowego 1, w którym azotan amonu krystalizuje na powierzchni metalowego bębna, chłodzonego od wewnątrz wodą.

Utworzoną na powierzchni bębna warstwę stałej azotanu amonu o grubości około 1 mm odcina się nożem 6 i w postaci płatków dostarcza do suszenia w suszarce bębnowej 7. Podobny produkt w postaci płatków służy do celów technicznych.

Schłodzony produkt kierowany jest do magazynu, a następnie do wysyłki luzem lub do pakowania w worki. Obróbkę dyspergatorem przeprowadza się w wydrążonym aparacie z centralnie umieszczoną dyszą rozpylającą pierścieniowy pionowy przepływ granulek lub w obracającym się bębnie. Jakość obróbki granulatu we wszystkich stosowanych urządzeniach odpowiada wymaganiom GOST 2-85.

Saletra amonowa granulowana składowana jest w magazynie w pryzmach o wysokości do 11 m. Przed wysyłką do konsumenta azotan podawany jest z magazynu do przesiewania. Niestandardowy produkt rozpuszcza się, roztwór zawraca się do destylacji. Standardowy produkt jest poddawany działaniu dyspergatora NF i wysyłany do konsumentów.

Zbiorniki na kwasy siarkowy i fosforowy oraz urządzenia pompujące do ich dozowania umieszczone są w oddzielnej jednostce. W oddzielnym budynku zlokalizowano centralny punkt kontrolny, stację elektroenergetyczną, laboratorium, pomieszczenia usługowe i gospodarcze.

Azotan pakowany jest w worki z wkładką polietylenową o masie 50 kg, a także w opakowania specjalistyczne – big bagi o masie 500-800 kg. Transport odbywa się zarówno w przygotowanych kontenerach jak i luzem. Możliwe są podróże różnymi rodzajami transportu, jednak ze względu na zwiększone zagrożenie pożarowe wykluczony jest transport lotniczy.

Saletra amonowa jest jednym z najpopularniejszych nawozów.

Azotan amonu (znany również jako azotan amonu) produkowany jest w fabrykach z kwasu azotowego i amoniaku w wyniku chemicznego oddziaływania tych związków.

Proces produkcyjny składa się z następujących etapów:

1. Neutralizacja kwasu azotowego gazowym amoniakiem.
2. Odparowanie roztworu azotanu amonu.
3. Krystalizacja azotanu amonu.
4. Suszenie soli.

Rysunek przedstawia uproszczony schemat blokowy procesu produkcji azotanu amonu. Jak przebiega ten proces?

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

Niecałkowicie odparowany roztwór azotanu amonu przepływa z neutralizatora do kolejnego aparatu – neutralizatora końcowego. W nim po dodaniu wodnego roztworu amoniaku kończy się proces neutralizacji kwasu azotowego.

Z neutralizatora wstępnego roztwór azotanu amonu pompowany jest do parownika – działającego w sposób ciągły aparatu próżniowego. Roztwór w takich urządzeniach odparowuje się pod zmniejszonym ciśnieniem, w tym przypadku pod ciśnieniem 160-200 mm Hg. Sztuka. Ciepło parowania przekazywane jest do roztworu przez ścianki rur ogrzewanych parą.

Odparowanie prowadzi się do momentu, gdy stężenie roztworu osiągnie 98%. Następnie roztwór przechodzi do krystalizacji.

Według jednej z metod krystalizacja azotanu amonu zachodzi na powierzchni bębna chłodzonej od wewnątrz. Bęben obraca się, a na jego powierzchni tworzy się skorupa krystalizującego azotanu amonu o grubości do 2 mm. Skórkę odcina się nożem i przesyła przez rynnę do suszenia.

Saletra amonowa jest suszona gorącym powietrzem w obracających się bębnach suszących w temperaturze 120°. Po wyschnięciu gotowy produkt kierowany jest do pakowania. Saletra amonowa zawiera 34-35% azotu. Aby ograniczyć zbrylanie, podczas produkcji do jego składu dodaje się różne dodatki.

Saletra amonowa produkowana jest fabrycznie w postaci granulatu i płatków. Saletra płatkowa silnie chłonie wilgoć z powietrza, dlatego podczas przechowywania rozprzestrzenia się i traci swoją kruchość. Granulowana saletra amonowa ma postać ziarenek (granulek).

Granulacja azotanu amonu odbywa się najczęściej w wieżach (patrz rysunek). Odparowany roztwór azotanu amonu – stopiony – natryskuje się za pomocą wirówki zamontowanej w suficie wieży.

Stop przepływa ciągłym strumieniem do obracającego się perforowanego bębna wirówki. Przechodząc przez otwory bębna, spray zamienia się w kulki o odpowiedniej średnicy, które w miarę opadania twardnieją.

Saletra amonowa granulowana charakteryzuje się dobrymi właściwościami fizycznymi, nie zbryla się podczas przechowywania, dobrze rozprowadza się na polu i powoli wchłania wilgoć z powietrza.

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

W nadchodzących latach bardzo rozwinie się produkcja najbardziej stężonego nawozu azotowego - mocznika, czyli mocznika zawierającego 46% azotu.

Mocznik wytwarza się pod wysokim ciśnieniem w drodze syntezy z amoniaku i dwutlenku węgla. Stosowany jest nie tylko jako nawóz, ale także do karmienia zwierząt gospodarskich (uzupełnianie żywienia białkowego) oraz jako półprodukt do produkcji tworzyw sztucznych.

Duże znaczenie mają także nawozy ciekłym azotem – ciekły amoniak, amoniak i woda amoniakalna.

Amoniak ciekły wytwarzany jest z amoniaku gazowego poprzez upłynnienie pod wysokim ciśnieniem. Zawiera 82% azotu. Związki amoniaku to roztwory azotanu amonu, azotanu wapnia lub mocznika w ciekłym amoniaku z niewielkim dodatkiem wody. Zawierają do 37% azotu. Woda amoniakalna jest wodnym roztworem amoniaku. Zawiera 20% azotu. Pod względem wpływu na plony nawozy ciekłe azotowe nie ustępują nawozom stałym. A ich produkcja jest znacznie tańsza niż w postaci stałej, ponieważ eliminuje się operacje odparowania roztworu, suszenia i granulowania. Spośród trzech rodzajów nawozów ciekłych azotem najczęściej stosowana jest woda amoniakalna. Oczywiście aplikacja płynnych nawozów do gleby, a także ich przechowywanie i transport wymagają specjalnych maszyn i urządzeń.

Jeśli znajdziesz błąd, zaznacz fragment tekstu i kliknij Ctrl+Enter.

Wstęp

Najważniejszym rodzajem nawozów mineralnych są nawozy azotowe: saletra amonowa, mocznik, siarczan amonu, wodne roztwory amoniaku itp. Azot odgrywa niezwykle ważną rolę w życiu roślin: wchodzi w skład chlorofilu, który jest akceptorem energii słonecznej energię i białko niezbędne do budowy żywej komórki. Rośliny mogą pobierać wyłącznie azot związany – w postaci azotanów, soli amonowych lub amidów. Stosunkowo niewielkie ilości azotu związanego powstają z azotu atmosferycznego w wyniku działania mikroorganizmów glebowych. Jednak współczesne intensywne rolnictwo nie może już istnieć bez dodatkowego stosowania do gleby nawozów azotowych, uzyskiwanych w wyniku przemysłowego wiązania azotu atmosferycznego.

Nawozy azotowe różnią się między sobą zawartością azotu, w postaci związków azotu (azotan, amon, amid), stanem fazowym (stałym i płynnym), występują także nawozy fizjologicznie kwaśne i fizjologicznie zasadowe.

Produkcja saletry amonowej

Azotan amonu, czyli azotan amonu, NH4NO3 – biała, krystaliczna substancja zawierająca 35% azotu w postaci amonowej i azotanowej , obie formy azotu są łatwo przyswajalne przez rośliny. Saletra amonowa granulowana stosowana jest na szeroką skalę przedsiewnie oraz do wszelkiego rodzaju nawozów. Na mniejszą skalę służy do produkcji materiałów wybuchowych.

Saletra amonowa jest dobrze rozpuszczalna w wodzie i posiada wysoką higroskopijność (zdolność pochłaniania wilgoci z powietrza). Z tego powodu granulki nawozu rozsypują się, tracą swój krystaliczny kształt, następuje zbrylanie nawozów – materiał sypki zamienia się w stałą, monolityczną masę.

Saletra amonowa produkowana jest w trzech rodzajach:

A i B - stosowane w przemyśle; stosowany w mieszaninach wybuchowych (amonity, amoniaki)

B to skuteczny i najpopularniejszy nawóz azotowy, zawierający około 33-34% azotu; ma fizjologiczną kwasowość.

Surowiec

Materiałami wyjściowymi do produkcji azotanu amonu są amoniak i kwas azotowy.

Kwas azotowy . Czysty kwas azotowy HNO

-bezbarwna ciecz o gęstości 1,51 g/cm w temperaturze -42°C krzepnie w przezroczystą krystaliczną masę. W powietrzu „dymi” jak stężony kwas solny, ponieważ jego opary tworzą wraz z wilgocią w powietrzu małe kropelki mgły. Kwas azotowy nie jest trwały. Nawet pod wpływem światła ulega stopniowemu rozkładowi:

Im wyższa temperatura i im bardziej stężony kwas, tym szybszy rozkład. Uwolniony dwutlenek azotu rozpuszcza się w kwasie i nadaje mu brązowy kolor.

Kwas azotowy jest jednym z najsilniejszych kwasów; w rozcieńczonych roztworach całkowicie rozpada się na jony

i- Kwas azotowy jest jednym z najważniejszych związków azotu: wykorzystuje się go w dużych ilościach do produkcji nawozów azotowych, materiałów wybuchowych i barwników organicznych, służy jako środek utleniający w wielu procesach chemicznych, wykorzystuje się go do produkcji kwasu siarkowego . azotawy metoda stosowana do produkcji lakierów celulozowych, folii .

Przemysłowa produkcja kwasu azotowego . Nowoczesne, przemysłowe metody wytwarzania kwasu azotowego opierają się na katalitycznym utlenianiu amoniaku tlenem atmosferycznym. Opisując właściwości amoniaku wskazano, że spala się on w tlenie, a produktami reakcji są woda i wolny azot. Ale w obecności katalizatorów utlenianie amoniaku tlenem może przebiegać inaczej. Jeżeli przez katalizator przepuści się mieszaninę amoniaku i powietrza, to w temperaturze 750°C i przy pewnym składzie mieszaniny następuje prawie całkowita konwersja

Utworzony

łatwo ulega przemianie, w którą pod wpływem wody w obecności tlenu atmosferycznego daje kwas azotowy.

Stopy na bazie platyny stosowane są jako katalizatory utleniania amoniaku.

Kwas azotowy otrzymywany w wyniku utleniania amoniaku ma stężenie nie przekraczające 60%. W razie potrzeby skoncentrowany,

Przemysł produkuje kwas azotowy rozcieńczony o stężeniach 55, 47 i 45% oraz kwas azotowy stężony – 98 i 97%. Kwas stężony transportowany jest w zbiornikach aluminiowych, kwas rozcieńczony – w zbiornikach ze stali kwasoodpornej.

Synteza amoniaku

Amoniak jest kluczowym produktem różnych substancji zawierających azot stosowanych w przemyśle i rolnictwie. D. N. Pryanishnikov nazwał amoniak „alfa i omega” w metabolizmie substancji azotowych w roślinach.

Schemat przedstawia główne zastosowania amoniaku. Skład amoniaku ustalił C. Berthollet w 1784 r. Amoniak NH3 jest zasadą, umiarkowanie silnym środkiem redukującym i skutecznym środkiem kompleksującym w stosunku do kationów z wolnymi orbitalami wiążącymi.

Fizykochemiczne podstawy procesu . Syntezę amoniaku z pierwiastków przeprowadza się zgodnie z równaniem reakcji

N2+ЗН2 =2NНз; ∆H<0

Reakcja jest odwracalna, egzotermiczna, charakteryzuje się dużym efektem ujemnej entalpii (∆H = -91,96 kJ/mol), a w wysokich temperaturach staje się jeszcze bardziej egzotermiczna (∆H = -112,86 kJ/mol). Zgodnie z zasadą Le Chateliera podczas ogrzewania równowaga przesuwa się w lewo, w kierunku zmniejszenia wydajności amoniaku. Zmiana entropii w tym przypadku również jest ujemna i nie sprzyja reakcji. Przy ujemnej wartości ∆S wzrost temperatury zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia reakcji,

Reakcja syntezy amoniaku przebiega ze spadkiem objętości. Zgodnie z równaniem reakcji 4 mole początkowych reagentów gazowych tworzą 2 mole produktu gazowego. Bazując na zasadzie Le Chateliera możemy stwierdzić, że w warunkach równowagi zawartość amoniaku w mieszaninie będzie większa przy wysokim ciśnieniu niż przy niskim ciśnieniu.

Charakterystyka produktu docelowego

Charakterystyka fizykochemiczna Azotan amonu (azotan amonu) NH4NO3 ma masę cząsteczkową 80,043; czysty produkt jest bezbarwną, krystaliczną substancją zawierającą 60% tlenu, 5% wodoru i 35% azotu (po 17,5% w postaci amoniaku i azotanów). Produkt techniczny zawiera co najmniej 34,0% azotu.

Podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne saletry amonowej :

Azotan amonu, w zależności od temperatury, występuje w pięciu odmianach krystalicznych, które są stabilne termodynamicznie pod ciśnieniem atmosferycznym (tabela). Każda modyfikacja istnieje tylko w pewnym zakresie temperatur, a przejściu (polimorficznemu) z jednej modyfikacji do drugiej towarzyszą zmiany w strukturze kryształu, uwalnianie (lub pochłanianie) ciepła, a także nagła zmiana objętości właściwej, pojemności cieplnej , entropia itp. Przejścia polimorficzne są odwracalne - enancjotropowe.

Tabela. Modyfikacje krystaliczne azotanu amonu

Układ NH4NO3-H2O (Rys. 11-2) odnosi się do układów z prostą eutektyką. Punkt eutektyczny odpowiada stężeniu 42,4% MH4MO3 i temperaturze -16,9°C. Lewa gałąź diagramu – linia likwidusu wody – odpowiada warunkom uwalniania się lodu w układzie HH4MO3-H2O. Prawa gałąź krzywej likwidusu to krzywa rozpuszczalności MH4MO3 w wodzie. Krzywa ta ma trzy punkty załamania odpowiadające temperaturom przemian modyfikacji NH4NO3 1 = 11 (125,8°C), II = III (84,2°C) i 111 = IV (32,2°C). Temperatura topnienia (krystalizacji) bezwodnego azotanu amonu wynosi 169,6°C Zmniejsza się wraz ze wzrostem wilgotności soli.

Zależność temperatury krystalizacji NH4NO3 (Tkryształ, „C) od zawartości wilgoci (X,%) do 1,5% opisuje równanie:

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

Zależność temperatury krystalizacji saletry amonowej z dodatkiem siarczanu amonu od wilgotności (X,%) do 1,5% i siarczanu amonu (U, %) do 3,0% wyraża się równaniem:

tcrist = 169,6-13,2X+2, jednostka organizacyjna. (11,7).

Azotan amonu rozpuszcza się w wodzie i pochłania ciepło. Poniżej podano wartości ciepła rozpuszczania (Q dist) azotanu amonu o różnych stężeniach w wodzie o temperaturze 25°C:

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

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

Azotan amonu jest dobrze rozpuszczalny w wodzie, alkoholach etylowych i metylowych, pirydynie, acetonie i ciekłym amoniaku.

Federalna Agencja Edukacji

OBLICZENIA I NOTA OBJAŚNIAJĄCA

Do prac kursowych z zakresu ogólnej technologii chemicznej na ten temat:

„Produkcja saletry amonowej. Obliczenie neutralizatora o wydajności G=10 t/godz. NH 4 NO 3

Zakończony:
student gr. ХН-091
Artemenko A.A.
Sprawdzony:
Ushakov A.G.

Kemerowo 2012

Wprowadzenie 4
1.Studium wykonalności wybranej metody 7
2.Schemat technologiczny produkcji saletry amonowej 12
3. Obliczanie bilansów materiałowych i cieplnych neutralizacji
kwas azotowy z amoniakiem 17
3.1.Bilans materiałowy 17
3.2. Bilans cieplny 20
4. Dobór rozmiarów urządzeń stykowych 21
Wniosek 22
Referencje 23

Wstęp

Nawozy mineralne znajdują szerokie zastosowanie zarówno w rolnictwie, jak i w różnych dziedzinach przemysłu. W odróżnieniu od rynku światowego, na rynku krajowym dominuje zużycie przemysłowe nawozów azotowych.
Najważniejszym rodzajem nawozów mineralnych są nawozy azotowe: saletra amonowa, mocznik, siarczan amonu, wodne roztwory amoniaku.
Azotan amonu, inaczej azotan amonu, NH 4 NO 3 to biała, krystaliczna substancja zawierająca 35% azotu w postaci amonowej i azotanowej, obie formy są łatwo przyswajalne przez rośliny.
Głównymi odbiorcami azotanu amonu są następujące gałęzie przemysłu:
- Rolnictwo;
- produkcja złożonych nawozów mineralnych;
- kompleks górniczy (własna produkcja materiałów wybuchowych);
- przemysł węglowy (własna produkcja materiałów wybuchowych);
- produkcja materiałów wybuchowych;
- przemysł budowlany;
Azotan amonu ma potencjalną, czyli fizjologiczną kwasowość. Kwasowość ta powstaje w glebie z jednej strony na skutek szybszego zużycia jonów (NH 4 +) przez rośliny i w związku z tym gromadzenia się w glebie resztek kwasowych (jonów NO 3), a z drugiej strony , w wyniku utleniania amoniaku do kwasu azotowego przez nitryfikujące mikroorganizmy glebowe . Przy długotrwałym stosowaniu saletry amonowej potencjalna kwasowość tego nawozu może prowadzić do zmian w składzie chemicznym gleby, co w niektórych przypadkach powoduje spadek plonów

Płody rolne.
Saletra amonowa granulowana stosowana jest na szeroką skalę przedsiewnie oraz do wszelkiego rodzaju nawozów. Na mniejszą skalę służy do produkcji materiałów wybuchowych. Saletra amonowa jest dobrze rozpuszczalna w wodzie i posiada wysoką higroskopijność (zdolność pochłaniania wilgoci z powietrza). Dzieje się tak dlatego, że granulki nawozu rozsypują się, tracą swój krystaliczny kształt, następuje zbrylanie nawozu – materiał sypki zamienia się w
stała, monolityczna masa. Saletra amonowa ma wiele zalet w porównaniu z innymi nawozami azotowymi, ponieważ zawiera 34% azotu i pod tym względem ustępuje jedynie mocznikowi.
Ponadto azotan amonu zawiera zarówno amonową, jak i azotanową formę azotu, która jest wykorzystywana przez rośliny w różnych okresach wzrostu, co pozytywnie zwiększa plonowanie niemal wszystkich roślin uprawnych.
Branże wykorzystujące azotan amonu jako surowiec do produkcji materiałów wybuchowych stanowią drugi po rolnictwie segment jego zużycia na rynku krajowym. Amoniak-
Dużą grupę materiałów wybuchowych stanowią saletry.
Zwykle klasyfikuje się je jako materiały wybuchowe o małej mocy (w ekwiwalencie TNT, 25% słabsze niż TNT). Jednak nie jest to do końca prawdą. Jeśli chodzi o kruchość, materiały wybuchowe na bazie azotanu amonu mają zwykle niską zawartość

Są gorsze od TNT, ale pod względem wysokiej wybuchowości przewyższają TNT, niektóre z nich dość znacząco. Materiały wybuchowe na bazie saletry amonowej są w większym stopniu wykorzystywane w gospodarce narodowej, w mniejszym stopniu w wojsku. Powodem tego zastosowania jest znacznie niższy koszt materiałów wybuchowych na bazie azotanu amonu i ich znacznie niższa niezawodność w użyciu. Przede wszystkim wynika to z wysokiej higroskopijności materiałów wybuchowych amoniaku, dlatego po zawilgoceniu o więcej niż 3% takie materiały wybuchowe całkowicie tracą zdolność wybuchu. Są podatne na zbrylanie, tj. tracą płynność podczas przechowywania, dlatego całkowicie

Lub częściowo tracą zdolność wybuchową.
Najważniejszymi przyczynami zbrylania są:
1. Zwiększona zawartość wilgoci w gotowym produkcie;
2.Niejednorodność i niska wytrzymałość mechaniczna cząstek saletry;
3.Zmiana modyfikacji krystalicznych saletry amonowej.
Azotan amonu jest silnym utleniaczem. Reaguje gwałtownie z roztworami niektórych substancji, aż do wybuchu (azotyn sodu). Jest niewrażliwy na wstrząsy, tarcie, uderzenia i pozostaje stabilny przy uderzeniu iskrami o różnej intensywności. Może eksplodować jedynie pod wpływem silnego detonatora lub podczas rozkładu termicznego. Saletra nie jest produktem łatwopalnym. Spalanie wspomagane jest jedynie tlenkiem azotu. Zatem jednym z warunków produkcji saletry amonowej jest czystość jej roztworów początkowych i produktu końcowego.

2.Schemat technologiczny produkcji saletry amonowej

Proces produkcji azotanu amonu składa się z następujących głównych etapów:
1. Neutralizacja kwasu azotowego gazowym amoniakiem;
2. Odparowanie roztworów azotanu amonu do stanu stopionego;
3. Krystalizacja soli ze stopu;
4. Sól susząca lub chłodząca;
5. Opakowanie.
Aby otrzymać prawie niezbrylającą się azotan amonu, stosuje się szereg metod technologicznych. Proces produkcji azotanu amonu opiera się na heterogenicznej reakcji gazowego amoniaku z roztworem kwasu azotowego:
NH3 + HNO3 = NH4NO3 (2)
?H = -144,9 kJ
Efekt cieplny reakcji podczas oddziaływania 100% substancji wyjściowych wynosi 35,46 kcal/mol.

Reakcja chemiczna zachodzi z dużą prędkością; w reaktorze przemysłowym jest on ograniczony przez rozpuszczenie gazu w cieczy. Aby zmniejszyć hamowanie dyfuzji, ogromne znaczenie ma mieszanie odczynników. Intensywne warunki prowadzenia procesu można w dużym stopniu zapewnić już przy opracowywaniu konstrukcji aparatu. Reakcję (1) prowadzi się w ciągle pracującym aparacie ITN (wykorzystując ciepło neutralizacji) (rys. 2.1).

Ryc.2.1. Aparat ITN

Reaktor jest pionowym, cylindrycznym aparatem składającym się ze strefy reakcji i separacji. W strefie reakcyjnej znajduje się szyba 1, w której dolnej części znajdują się otwory umożliwiające cyrkulację roztworu. Nieco nad otworami wewnątrz szkła znajduje się bełkotka 2 dostarczająca gazowy amoniak, nad nim barboter 3 dostarczający kwas azotowy. Mieszanina reakcyjna para-ciecz opuszcza górną część szkła reakcyjnego; część roztworu jest usuwana z aparatu ITN i trafia do końcowego neutralizatora, a reszta (cyrkulacja) ponownie spada. Parę sokową uwolnioną z mieszaniny para-ciecz przemywa się na płytach kołpakowych 6 z rozprysków roztworu azotanu amonu i par kwasu azotowego 20% roztworem azotanu, a następnie kondensatem pary sokowej.
Ciepło reakcji (1) wykorzystywane jest do częściowego odparowania wody z mieszaniny reakcyjnej (stąd nazwa aparatu - ITN). Różnica temperatur w różnych częściach aparatu powoduje intensywniejszą cyrkulację mieszaniny reakcyjnej.

Proces technologiczny produkcji azotanu amonu obejmuje, oprócz etapów zobojętniania kwasu azotowego amoniakiem, także etapy odparowania roztworu azotanu, granulację stopu, chłodzenie granulek, obróbkę granulatu środkami powierzchniowo czynnymi , pakowanie, magazynowanie i załadunek azotanów, oczyszczanie emisji gazów i ścieków.
Rysunek 2.2 przedstawia schemat nowoczesnej wielkogabarytowej instalacji do produkcji saletry amonowej AS-72 o wydajności 1360 ton/dobę. Początkowy 58-60% kwas azotowy podgrzewa się w podgrzewaczu 1 do temperatury 70-80°C za pomocą pary sokowej z aparatu ITN 3 i dostarcza do neutralizacji. Przed aparatem 3 do kwasu azotowego dodaje się kwasy fosforowy i siarkowy w takich ilościach, aby gotowy produkt zawierał 0,3-0,5% P 2 O 5 i 0,05-0,2% siarczanu amonu.
Jednostka zawiera dwa urządzenia ITN pracujące równolegle. Oprócz kwasu azotowego dostarczany jest do nich później gazowy amoniak
ogrzany w podgrzewaczu 2 kondensatem pary do 120-130°C? Ilości dostarczanego kwasu azotowego i amoniaku reguluje się tak, aby na wyjściu z aparatu ITN w roztworze występował niewielki nadmiar kwasu (2-5 g/l), zapewniający całkowitą absorpcję amoniaku.

Rys.2.2 Schemat instalacji saletry amonowej AS-72
W dolnej części aparatu reakcja neutralizacji zachodzi w temperaturze 155-170°C; daje to stężony roztwór zawierający 91-92% NH4NO3. W górnej części aparatu następuje wypłukiwanie pary wodnej (tzw. pary sokowej) z rozprysków azotanu amonu i par kwasu azotowego. Część ciepła pochodzącego z pary sokowej wykorzystywana jest do ogrzewania kwasu azotowego. Para soku jest następnie przesyłana do oczyszczania i uwalniana do atmosfery. Roztwór azotanu amonu opuszczający neutralizator ma odczyn lekko kwaśny lub lekko zasadowy.
Kwaśny roztwór azotanu amonu przesyła się do neutralizatora 4; tam, gdzie dostarczany jest amoniak, niezbędny do reakcji z pozostałym kwasem azotowym. Następnie roztwór wprowadza się do wyparki 5. Powstały stop zawierający 99,7-99,8% azotanów przechodzi przez filtr 21 w temperaturze 175°C i jest podawany za pomocą odśrodkowej pompy głębinowej 20 do zbiornika ciśnieniowego 6, a następnie do prostokątnego wieża do granulacji metalu 16.
W górnej części wieży znajdują się granulatory 7 i 8, do dolnej części którego doprowadzane jest powietrze chłodzące spadające z góry krople azotanów. Kiedy krople azotanów spadają z wysokości 50-55 m i przepływa wokół nich powietrze, tworzą się granulki nawozu. Temperatura granulatu w

Na wyjściu z wieży jest 90-110°C; gorące granulki schładza się w aparacie ze złożem fluidalnym 15. Jest to prostokątne urządzenie posiadające trzy sekcje i wyposażone w siatkę z otworami. Wentylatory dostarczają powietrze pod kratkę; w tym przypadku tworzy się upłynniona warstwa granulek azotanów, która dociera przenośnikiem z wieży granulacyjnej. Po schłodzeniu powietrze wchodzi do wieży granulacyjnej.
Granulki azotanu amonu podawane są przenośnikiem 14 w celu obróbki środkami powierzchniowo czynnymi do obracającego się bębna 11. Następnie gotowy nawóz transportowany jest przenośnikiem 12 do pakowania.
Powietrze opuszczające wieżę granulacyjną jest zanieczyszczone cząsteczkami azotanu amonu, a para sokowa z neutralizatora oraz mieszanina parowo-powietrzna z wyparki zawierają nieprzereagowany amoniak i

Kwas azotowy, a także cząstki porwanego azotanu amonu. Dla tych
W górnej wieży wieży granulacyjnej znajduje się sześć strumieni
pracujące równolegle płuczki myjące typu płytowego 10, nawadniane 20-30% roztworem saletry amonowej, który dostarczany jest pompą 18 ze zbioru 17. Część tego roztworu odprowadzana jest do neutralizatora ITN w celu przepłukania pary sokowej, oraz następnie zmieszany z azotanem amonu i w związku z tym wykorzystywany do produkcji wyrobów. Oczyszczone powietrze jest zasysane z wieży granulacyjnej przez wentylator 9 i wypuszczane do atmosfery.

3. Obliczanie bilansu materiałowego i cieplnego neutralizacji kwasu azotowego amoniakiem

3.1 Bilans materiałowy

Wstępne dane
Stężenie początkowego kwasu azotowego wynosi 50% HNO 3;
Stężenie amoniaku 100% NH3;
Stężenie powstałego roztworu wynosi 70% NH4NO3;
Wydajność instalacji G=10 t/godz
Produkcja azotanu amonu opiera się na następującej reakcji:

NH3 + HNO3 = NH4NO3
M(NH3)=17 g/mol
M(NH4NO3) = 80 g/mol
1. Określ ilość przereagowanego 100% amoniaku:
m(NH3)=17*10000/80=2125 kg/godzinę
M(HNO3)=63 g/mol
2. Określ ilość przereagowanego kwasu azotowego 100%:
m(HNO3)=63*10000/80=7875 kg/godz
Wówczas ilość przereagowanego 50% kwasu azotowego wynosi:
m(HNO3) = 7875/0,5 = 15750 kg/godzinę
Znajdź całkowitą ilość odczynników wchodzących do neutralizatora:
3. Ilość 70% roztworu saletry amonowej:
m(NH4NO3)= 10000/0,7=14285,7 kg/godz.
4. Ilość wody odparowanej podczas neutralizacji:
m(H 2 O)= 2125 +15750 – 14285,7=3589,3 kg/godz.
Zużycie NH 3 + zużycie HNO 3 = Ilość NH 4 NO 3 + para soku

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

Wyniki obliczeń podsumowujemy w tabeli:

Tabela 1
Bilans materialny

3.2 Bilans cieplny

Wstępne dane.
Temperatura wrzenia azotanu amonu wynosi 120°C.

Ciśnienie w neutralizatorze wynosi 117,68 kPa.
Pojemność cieplna:

W 30?: C НNO3 = 2,763 kJ/(m 3 ·? С);
W 50°C: NH3 = 2,185 kJ/(m3 · ΔC);
W 123,6°C:C NH4NO3 =2,303 kJ/(m3·°C);

Rozwiązanie.
Przyjazd Q = Q zużycie
Przybycie ciepła:
1. Ciepło wprowadzone przez kwas azotowy:
Q 1 = 15907,5 * 2,763 * 30 = 1318572 kJ = 1318,572 MJ;
2. Ciepło dostarczane przez amoniak:
Q 2 = 2146,25 * 2,185 * 50 = 234478 kJ = 234,478 MJ;
Podczas produkcji azotanu amonu wydziela się ciepło, które można dość dokładnie określić graficznie. Dla 50% kwasu azotowego Q=105,09 kJ/mol.
3. Podczas neutralizacji uwalniane są:
Q 3 = (105,09* 1000 * 10000)/80 = 13136250 kJ = 13136,25 MJ;
Całkowity przychód:
Przyjazd Q = Q 1 + Q 2 + Q 3 = 1318572+234478 +13136250 = 14689300 kJ.
Zużycie ciepła:
1. Roztwór azotanu amonu przenosi:
Q 1 " = 14285,7 * 2,303 * t zagotować;

Przy ciśnieniu 117,68 kPa temperatura nasyconej pary wodnej wynosi 103°C.
Temperatura wrzenia wody wynosi 100°C.
Obniżenie temperatury jest równe:
?t = 120 – 100 = 20 ?С;
Określmy temperaturę wrzenia 70% roztworu azotanu amonu:
t wrzenia = 103 + 20 * 1,03 = 123,6 C;
Q 1 " = 14285,7 * 2,303 * 123,6 = 4066436 kJ = 4066,436 MJ.
2. Ciepło wydane na odparowanie wody:
Q 2 "= 3589,3 * 2379,9 = 8542175 kJ = 8542,175 MJ.
3. Straty ciepła:
Q strat = Q nadchodzi. -Q wady. = 14689300-8542175-4066436= 2080689kJ=2080,689MJ.
Całkowite zużycie:
Q eksp. = Q 1 "+ Q 2" + Q straty = 4066436 + 8542175 + 2080689 = 14689300 kJ.

Wyniki obliczeń podsumowujemy w tabeli:

Tabela 2
Bilans cieplny

Nadchodzący			Konsumpcja
Artykuł	kJ	%	Artykuł	kJ	%
Pytanie 1	1318572	8,98	Pytanie 1"	4066436	27,7
Pytanie 2	234478	1,62	Pytanie 2"	8542175	58,1
Pytanie 3	13136250	89,4	Straty Q	2080689	14,2
Całkowity:	14689300	100,00	Całkowity:	14689300	100,00

1.Studium wykonalności wybranej metody

Najpopularniejsze metody wytwarzania azotanu amonu opierają się na reakcji zobojętniania kwasu azotowego z amoniakiem.
Interakcja chemiczna gazowego amoniaku i roztworów kwasu azotowego zachodzi z dużą szybkością, ale jest ograniczona przez przenoszenie masy i warunki hydrodynamiczne. Dlatego intensywność mieszania odczynników ma ogromne znaczenie; co zależy głównie od stosunku szybkości ruchu kwasu azotowego i amoniaku w reaktorze. Najściślejszy kontakt odczynników uzyskuje się, gdy prędkość liniowa gazowego amoniaku przekracza prędkość liniową roztworu kwasu azotowego nie więcej niż 15 razy.
Proces neutralizacji zachodzi wraz z wydzieleniem ciepła. W warunkach produkcyjnych stosuje się kwas azotowy o stężeniu 45-60%. Im wyższe stężenie użytego kwasu azotowego, tym niższe ciepło jego rozcieńczania i większy efekt termiczny neutralizacji roztworów kwasu azotowego amoniakiem.
Całkowita ilość ciepła Q? ilość uwolnioną w wyniku reakcji zobojętniania roztworów kwasu azotowego gazowym amoniakiem określa się równaniem:
Q? =Q, reaguj. -(q 1 -q 2) (1)
Możliwe są następujące zasadniczo różne schematy wytwarzania azotanu amonu przy użyciu ciepła neutralizacji:
- instalacje pracujące pod ciśnieniem atmosferycznym (nadciśnienie pary sokowej 0,15-0,2 at);
- instalacje z parownikiem próżniowym;
- jednorazowe instalacje ciśnieniowe
ciepło pary sokowej;

Instalacje pracujące pod ciśnieniem, wykorzystujące podwójne ciepło z pary sokowej (wytwarzające skoncentrowany stop).
Najbardziej rozpowszechniony w Rosji jest schemat neutralizacji pod ciśnieniem atmosferycznym, pokazany na rysunku 3.

Ryż. 1.1 Schemat neutralizacji kwasu azotowego pod ciśnieniem atmosferycznym:
1 – zbiornik na kwas azotowy; 2 – podgrzewacz amoniaku; 3 – separator ciekłego amoniaku; 4 – aparat pompy ciepła; 5 – odwadniacz pary sokowej; 6 – I stopień wyparki próżniowej; 7 – kompletny neutralizator.
W latach 1967-1970 opracowano schemat technologiczny i zakończono projekt bloku AC-67 o dużej mocy, o średniej dobowej wydajności 1400 ton.
Cechą szczególną instalacji AC-67 jest kaskadowe rozmieszczenie wszystkich głównych urządzeń technologicznych (od etapu neutralizacji do etapu produkcji wytopu) na wieży granulacyjnej, bez pośrednich operacji pompowania roztworów saletry amonowej. Cechą charakterystyczną agregatu AC-67 jest to, że powietrze nie jest zasysane z wieży, lecz tłoczone do wieży od dołu pod rusztem złoża fluidalnego za pomocą jednego wentylatora o dużej mocy, co oznacza, że ​​wieża pracuje pod podporą.
Jak zauważono, umieszczenie wszystkich głównych urządzeń technologicznych na wieży granulacyjnej uprościło schemat ze względu na odmowę pompowania stężonych roztworów azotanów. Jednocześnie decyzja ta doprowadziła do pewnych komplikacji w procesach budowlanych i

Działanie urządzenia:
- korpus wieży przenosi duże obciążenia, w związku z czym jest wykonany z żelbetu z wewnętrzną okładziną z cegieł kwasoodpornych, co wiąże się ze znacznymi kosztami inwestycyjnymi, zwiększoną pracochłonnością i czasem budowy;
- nadbudowa wraz z urządzeniami technologicznymi zlokalizowana jest na dużej wysokości, dlatego musi być całkowicie zamknięta, ogrzewana i wentylowana.
- montaż urządzeń można rozpocząć dopiero po postawieniu wieży, co wydłuża cykl prac budowlano-montażowych;
- lokalizacja sprzętu na wysokości zwiększa wymagania dotyczące wydajności urządzeń dźwigowych i transportowych (windy);
- działanie wieży pod ciśnieniem komplikuje konserwację urządzenia chłodzącego produkt ze złożem fluidalnym wbudowanego w wieżę;

Zastosowanie wbudowanego urządzenia chłodzącego powoduje wzrost zużycia energii na dopływ powietrza do wieży.
W celu wyeliminowania mankamentów schematu AC-67 i poprawy jakości produktu w schemacie AC-72 przyjęto następujące rozwiązania techniczne:
- wzrost wytrzymałości granulek następuje w wyniku wpływu trzech czynników: zastosowania dodatku siarczanowo-fosforanowego, uzyskania większych granulek, regulacji szybkości chłodzenia granulek, do czego służy wydzielona odległa aparatura z zastosowano złoże fluidalne i oddzielny dopływ powietrza do każdej sekcji;
- sprzęt znajduje się poniżej na osobnej półce; Do pompowania stopu używana jest pompa.
Schemat technologiczny produkcji azotanów według schematu AS-72 składa się z tych samych etapów, co według schematu AS-67; Dodatkowym etapem jest pompowanie stopionego azotanu amonu o wysokim stężeniu na szczyt wieży granulacyjnej.

Nie ma zasadniczych różnic w procesie technologicznym na etapach neutralizacji i odparowania w schemacie AC-72 w porównaniu do AC-67. Różnica polega na ogrzewaniu kwasu azotowego w dwóch podgrzewaczach indywidualnie dla każdego aparatu pompy ciepła, co umożliwiło zainstalowanie automatycznych regulatorów przepływu na linii zasilającej kwas azotowy do ogrzewania. Kolejną charakterystyczną różnicą jest instalacja tylko jednego mocniejszego neutralizatora zamiast dwóch.
Rosnące wymagania w zakresie ochrony środowiska postawiły na porządku dziennym znaczącą redukcję emisji cząstek aerozolu azotanu amonu i amoniaku do atmosfery. Głównym wyróżnikiem modernizowanych bloków AS-72M jest wyższy stopień oczyszczenia tych emisji.

W nowoczesnej produkcji azotanu amonu specyficzne zużycie surowców jest zbliżone do teoretycznego. Dlatego nie ma znaczącej różnicy w koszcie produktu uzyskanego w dużych jednostkach AS-67, AS-72 i AS-72M.
Różnica wskaźników technicznych i ekonomicznych w zależności od konkretnych schematów polega głównie na obszarze zużycia zasobów energetycznych: pary, energii elektrycznej, wody pochodzącej z recyklingu. Zużycie pary określa się na podstawie początkowego stężenia kwasu azotowego, stopnia wykorzystania ciepła pary sokowej uzyskanej na etapie neutralizacji.
Zużycie energii elektrycznej przy produkcji saletry amonowej nie jest duże w wartościach bezwzględnych. Może się jednak zmieniać w zależności od metody chłodzenia produktu (bezpośrednio w wieży podczas lotu granulatu,
w urządzeniach ze złożem fluidalnym, w bębnach obrotowych), o sposobach oczyszczania powietrza, wybór
W przemyśle stosuje się głównie agregat AC-72, gdzie w wyniku zastosowania granulatorów monodyspersyjnych zapewniony jest jednolity skład granulometryczny, zmniejszona jest zawartość drobnych granulek, a prędkość powietrza w przekroju wieży jest zmniejszona, tj. bardziej korzystne

Warunki ograniczenia porywania pyłu z wieży i zmniejszenia obciążenia płuczki płuczącej.

Wykaz używanej literatury

1. Obliczenia chemicznych procesów technologicznych. Pod redakcją generalną prof. Mukhlenova I.P. L., „Chemia”, 1976. –304 s.
2.http://www.xumuk.ru//
3. Klevke. V.A., „Technologia nawozów azotowych”, M., Goskhimizdat, 1963.
4. Ogólna technologia chemiczna: Najważniejsza produkcja chemiczna / I.P. Mukhlenov - wyd. 4 - M .: Szkoła wyższa, 1984. - 263 s.
5. Podstawowe procesy i aparatura technologii chemicznej: Podręcznik projektowania. Pod redakcją Yu.I. Dytnersky'ego, wyd. 2, M.: Chemistry, 1991.-496 s.
6. Miniovich M. A. Produkcja saletry amonowej. M. „Chemia”, 1974. – 240 s.

Wniosek

W ramach tego kursu zapoznaliśmy się z produkcją saletry amonowej i podstawowym schematem technologicznym, uzasadniliśmy wybór urządzeń głównych i pomocniczych do produkcji saletry amonowej oraz obliczyliśmy bilanse materiałowe i cieplne etapu neutralizacji.
Zbadaliśmy właściwości fizyczne i chemiczne azotanu amonu. Ponieważ azotan amonu ma takie właściwości jak zbrylanie i higroskopijność, należy podjąć następujące działania: w celu ograniczenia zbrylania należy stosować dodatki w postaci proszku, które sproszkują cząsteczki soli. Niektóre dodatki zmniejszają powierzchnię czynną cząstek, inne mają właściwości adsorpcyjne. Do soli spiekających dodać bardzo małe ilości barwników i schłodzić azotan amonu przed pakowaniem. Aby zmniejszyć higroskopijność, konieczne jest granulowanie saletry. Granulki mają mniejszą powierzchnię właściwą niż sól drobnokrystaliczna, dzięki czemu nawilżają się wolniej.
Saletra amonowa jest najważniejszym i najbardziej rozpowszechnionym nawozem azotowym stosowanym w rolnictwie. Dlatego konieczne jest przestrzeganie warunków przechowywania saletry amonowej i tworzenie nowych rozwiązań technologicznych.

4.Dobór rozmiarów urządzeń kontaktowych

Objętość aparatu określamy za pomocą ciepła neutralizacji:

Czas kontaktu, godzina;

M to wydajność urządzenia, m 3 /godzinę.

G=10000 kg/godzinę=36000000 kg/sek.

Saletra amonowa = 1725 kg/m 3

M=G/? azotan amonowy

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

V= 1 sek.·20869,5 m 3 /sek.=20869,5 m 3

Państwowa instytucja edukacyjna
wyższe wykształcenie zawodowe
„Państwowy Uniwersytet Techniczny Kuzbass”

Katedra Technologii Chemicznej Paliw Stałych i Ekologii

ZATWIERDZIŁEM
data

Głowa dział_______________
(podpis)

Student

1. Temat projektu

5. Konsultanci projektu (ze wskazaniem odpowiednich odcinków projektu)

2. ______________________________ _____________________
Data przydziału _____________
Przełożony ________________________
(podpis)
7. Literatura podstawowa i zalecane materiały
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ _________________
Zadanie zostało przyjęte do realizacji (data) _________________

Federalna Agencja Edukacji

Państwowa instytucja edukacyjna
wyższe wykształcenie zawodowe
„Państwowy Uniwersytet Techniczny Kuzbass”

Katedra Technologii Chemicznej Paliw Stałych i Ekologii

ZATWIERDZIŁEM
data

Głowa dział_______________
(podpis)
Zadanie projektu kursu

Student

1. Temat projektu
______________________________ _____________________

Zatwierdzone na zlecenie uczelni z
2. Termin złożenia przez studenta zrealizowanego projektu
3. Wstępne dane do projektu
______________________________ ______________________

4. Objętość i treść noty wyjaśniającej (główne zagadnienia części ogólnej i szczegółowej) oraz materiał graficzny
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________
5. Konsultanci projektu (ze wskazaniem związanych z nimi odcinków projektu)
1. ______________________________ _____________________
2. ______________________________ _____________________ Data przydziału _____________ Kierownik ________________________ (podpis) 7. Literatura podstawowa i zalecane materiały ____________________________ ________________ ____________________________ ____________________________ ______________________________ ____________________________ _________________ Przyjęcie zadania do wykonania (data) _________________