Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http://www.allbest.ru/

• Introducere
• 1. Producția de azotat de amoniu
• 2. Materii prime
• 3. Sinteza amoniacului
• 4. Caracteristicile produsului tinta
• 5. Fundamentarea fizico-chimică a principalelor procese de producție a produsului țintă și siguranța ecologică a producției

Introducere

Cel mai important tip de îngrășăminte minerale sunt îngrășămintele cu azot: azotat de amoniu, uree, sulfat de amoniu, soluții apoase de amoniac etc. Azotul joacă un rol extrem de important în viața plantelor: face parte din clorofilă, care acceptă energia solară. energie și proteine, necesare pentru construirea unei celule vii. Plantele pot consuma doar azot fix - sub formă de nitrați, săruri de amoniu sau amide. Din azotul atmosferic se formează cantități relativ mici de azot fixat datorită activității microorganismelor din sol. Cu toate acestea, agricultura intensivă modernă nu mai poate exista fără aplicarea suplimentară a îngrășămintelor cu azot în sol, obținute ca urmare a fixării industriale a azotului atmosferic.

Îngrășămintele cu azot diferă între ele prin conținutul lor de azot, sub formă de compuși cu azot (nitrat, amoniu, amidă), stare de fază (solidă și lichidă), și există și îngrășăminte fiziologic acide și fiziologic alcaline.

1. Producția de azotat de amoniu

Azotat de amoniu sau azotat de amoniu, NH 4 NO 3 - o substanță cristalină albă care conține 35% azot sub formă de amoniu și nitrat , ambele forme de azot sunt ușor absorbite de plante. Nitratul de amoniu granulat este utilizat pe scară largă înainte de însămânțare și pentru toate tipurile de fertilizare. La o scară mai mică, este folosit pentru a produce explozibili.

Azotatul de amoniu este foarte solubil în apă și are o higroscopicitate ridicată (capacitatea de a absorbi umiditatea din aer). Acesta este motivul pentru care granulele de îngrășământ se răspândesc, își pierd forma cristalină, are loc aglomerarea îngrășămintelor - materialul în vrac se transformă într-o masă solidă monolitică.

Nitratul de amoniu este produs în trei tipuri:

A și B - utilizate în industrie; utilizat în amestecuri explozive (amoniți, amoniali)

B este îngrășământul eficient și cel mai comun cu azot, care conține aproximativ 33-34% azot; are aciditate fiziologică.

2. Materii prime

Materiile prime pentru producerea azotatului de amoniu sunt amoniacul și acidul azotic.

Acid azotic . Acidul azotic pur HNO este un lichid incolor cu o densitate de 1,51 g/cm3 la -42 °C, solidificându-se într-o masă cristalină transparentă. În aer, la fel ca acidul clorhidric concentrat, „fumă”, deoarece vaporii săi formează mici picături de ceață cu umiditatea din aer. Acidul azotic nu este durabil și deja sub influența luminii se descompune treptat:

Cu cât temperatura este mai mare și cu cât acidul este mai concentrat, cu atât se produce descompunerea mai rapidă. Dioxidul de azot eliberat se dizolvă în acid și îi conferă o culoare maronie.

Acidul azotic este unul dintre cei mai puternici acizi; în soluții diluate, se descompune complet în ioni H și -NO.Acidul azotic este unul dintre cei mai importanți compuși de azot: este utilizat în cantități mari în producția de îngrășăminte cu azot, explozivi și coloranți organici, servește ca agent oxidant în multe procese chimice, și este utilizat în producția de acid sulfuric.acizi folosind metoda azota, utilizate pentru fabricarea lacuri și pelicule celulozice .

Producția industrială de acid azotic . Metodele industriale moderne de producere a acidului azotic se bazează pe oxidarea catalitică a amoniacului cu oxigenul atmosferic. Când se descrie proprietățile amoniacului, s-a indicat că arde în oxigen, iar produșii de reacție sunt apă și azot liber.Dar în prezența catalizatorilor, oxidarea amoniacului cu oxigen poate avea loc diferit.Dacă un amestec de amoniac și aer se trece peste catalizator, apoi la 750 ° C și La o anumită compoziție a amestecului, are loc conversia aproape completă

Amestecul rezultat trece cu ușurință în care, cu apă în prezența oxigenului atmosferic, dă acid azotic.

Aliajele pe bază de platină sunt folosite ca catalizatori pentru oxidarea amoniacului.

Acidul azotic obținut prin oxidarea amoniacului are o concentrație care nu depășește 60%. Dacă este necesar, este concentrat,

Industria produce acid azotic diluat cu o concentrație de 55, 47 și 45%, iar acidul azotic concentrat - 98 și 97%.Acidul concentrat este transportat în rezervoare de aluminiu, acid diluat - în rezervoare din oțel rezistent la acizi.

3. Sinteza amoniacului

materii prime azotat de azot de amoniac

Amoniacul este un produs cheie al diferitelor substanțe care conțin azot utilizate în industrie și agricultură. D.N. Pryanishnikov a numit amoniacul „alfa și omega” în metabolismul substanțelor azotate din plante.

Diagrama prezintă principalele aplicații ale amoniacului. Compoziția amoniacului a fost stabilită de C. Berthollet în 1784. Amoniacul NH3 este o bază, un agent reducător moderat puternic și un agent complexant eficient în ceea ce privește cationii cu orbitali de legare liberi.

Baza fizico-chimică a procesului . Sinteza amoniacului din elemente se realizează conform ecuației reacției

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

Reacția este reversibilă, exotermă, caracterizată printr-un efect de entalpie negativ mare (?H = -91,96 kJ/mol) și la temperaturi ridicate devine și mai exotermă (?H = -112,86 kJ/mol). Conform principiului lui Le Chatelier, atunci când este încălzit, echilibrul se deplasează spre stânga, spre o scădere a randamentului de amoniac. Modificarea entropiei în acest caz este de asemenea negativă și nu favorizează reacția. Cu o valoare negativă de ?S, o creștere a temperaturii reduce probabilitatea apariției unei reacții,

Reacția de sinteză a amoniacului are loc cu o scădere a volumului. Conform ecuației reacției, 4 moli de reactanți gazoși inițiali formează 2 moli de produs gazos. Pe baza principiului lui Le Chatelier, putem concluziona că, în condiții de echilibru, conținutul de amoniac din amestec va fi mai mare la presiune mare decât la presiune scăzută.

4. Caracteristicile produsului tinta

Caracteristici fizico-chimice . Azotat de amoniu (nitrat de amoniu) NH4NO3 are o greutate moleculară de 80,043; produsul pur este o substanță cristalină incoloră care conține 60% oxigen, 5% hidrogen și 35% azot (17,5% fiecare sub formă de amoniac și nitrat). Produsul tehnic conține cel puțin 34,0% azot.

Proprietățile fizice și chimice de bază ale azotatului de amonius:

Azotatul de amoniu, în funcție de temperatură, există în cinci modificări cristaline care sunt stabile termodinamic la presiunea atmosferică (tabel). Fiecare modificare există doar într-un anumit interval de temperatură, iar tranziția (polimorfă) de la o modificare la alta este însoțită de modificări ale structurii cristaline, de eliberare (sau absorbție) de căldură, precum și de o schimbare bruscă a volumului specific, a capacității termice. , entropia etc. Tranzițiile polimorfe sunt reversibile - enantiotrope.

Masa. Modificări cristaline ale nitratului de amoniu

Sistemul NH 4 NO 3 -H 2 O (Fig. 11-2) se referă la sisteme cu eutectice simple. Punctul eutectic corespunde unei concentrații de 42,4% MH 4 MO 3 și unei temperaturi de -16,9 °C. Ramura stângă a diagramei — linia liquidus a apei — corespunde condițiilor de eliberare a gheții în sistem NN 4 MO 3 -H 2 O. Ramura dreaptă a curbei liquidus este curba de solubilitate a MH 4 MO 3 in apa. Această curbă are trei puncte de rupere corespunzătoare temperaturilor de modificare a tranzițiilor NH 4 NO 3 1 = 11 (125,8 ° C), II = III (84,2 ° C) și 111 = IV (32,2 ° C). Punctul de topire (cristalizarea) al azotat de amoniu anhidru este de 169,6 ° C. Descrește odată cu creșterea conținutului de umiditate al sării.

Dependența temperaturii de cristalizare a NH 4 NO 3 (Tcrystal, „C) de conținutul de umiditate (X,%) până la 1,5% este descris de ecuația:

t crist = 169,6 - 13, 2x (11.6)

Dependența temperaturii de cristalizare a azotatului de amoniu cu adăugarea de sulfat de amoniu de conținutul de umiditate (X,%) până la 1,5% și sulfatul de amoniu (U, %) până la 3,0% se exprimă prin ecuația:

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

Nitratul de amoniu se dizolvă în apă și absoarbe căldură. Mai jos sunt valorile căldurilor de dizolvare (Q dist) ale azotatului de amoniu de diferite concentrații în apă la 25 ° C:

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

Azotatul de amoniu este foarte solubil în apă, alcooli etilici și metilici, piridină, acetonă și amoniac lichid.

Orez. 11-2. Diagrama stării sistemuluiN.H.4 N03 - H20

Descompunere termică . Nitratul de amoniu este un agent oxidant care poate susține arderea. Când este încălzit într-un spațiu închis, când produșii de descompunere termică nu pot fi îndepărtați liber, salitrul poate, în anumite condiții, exploda (detona). De asemenea, poate exploda sub influența unor șocuri puternice, de exemplu atunci când este inițiată de explozivi.

În timpul perioadei inițiale de încălzire la 110°C, are loc treptat disocierea endotermă a nitratului în amoniac și acid azotic:

NH4NO3 > NH3 + HNO3 - 174,4 kJ/mol. (11,9)

La 165 °C, pierderea în greutate nu depășește 6%/zi. Viteza de disociere depinde nu numai de temperatură, ci și de raportul dintre suprafața nitratului și volumul acestuia, conținutul de impurități etc.

Amoniacul este mai puțin solubil în topitură decât acidul azotic, deci este îndepărtat mai repede; concentraţia acidului azotic creşte până la o valoare de echilibru determinată de temperatură. Prezența acidului azotic în topitură determină natura autocatalitică a descompunerii termice.

În intervalul de temperatură 200-270 °C, are loc o reacție în principal slab exotermă de descompunere a nitratului în protoxid de azot și apă:

NH4NO3 > N2O+ 2H2O + 36,8 kJ/mol. (11.10)

Un efect vizibil asupra vitezei de descompunere termică este exercitat de dioxidul de azot, care se formează în timpul descompunerii termice a acidului azotic, care este un produs al disocierii azotatului de amoniu.

Când dioxidul de azot reacţionează cu nitratul, se formează acid azotic, apă şi azot:

NH 4 NO 3 + 2NO 2 > N 2 + 2HNO 3 + H 2 O + 232 kJ/mol (11,11 )

Efectul termic al acestei reacții este de peste 6 ori mai mare decât efectul termic al reacției de descompunere a nitratului în N 2 O și H 2 O. Astfel, în nitrat acidificat, chiar și la temperaturi obișnuite, datorită unei reacții exoterme semnificative de interacțiune cu dioxidul de azot are loc descompunerea termică spontană, care, cu o masă mare de azotat de amoniu poate duce la descompunerea lui rapidă.

Când nitratul este încălzit într-un sistem închis la 210-220 °C, se acumulează amoniac, concentrația de acid azotic scade și, prin urmare, reacția de descompunere este puternic inhibată Procesul de descompunere termică se oprește practic, în ciuda faptului că cea mai mare parte a sării are încă nedescompuse. La temperaturi mai ridicate, amoniacul se oxidează mai repede, acidul azotic se acumulează în sistem și reacția continuă cu o auto-accelerare semnificativă, ceea ce poate duce la o explozie.

Aditiv la azotatul de amoniu al substanțelor care se pot descompune cu eliberarea de amoniac (de exemplu, uree și acetamidă) inhibă descompunerea termică. Sărurile cu cationi de argint sau taliu măresc semnificativ viteza de reacție datorită formării complexelor cu ioni de azotat în topitură. Ionii de clor au un efect catalitic puternic asupra procesului de descompunere termică. Când un amestec care conține clorură și azotat de amoniu este încălzit la 220-230 °C, începe descompunerea foarte rapidă cu eliberarea de cantități mari de gaz. Datorită căldurii de reacție, temperatura amestecului crește foarte mult, iar descompunerea este finalizată într-un timp scurt.

Dacă amestecul care conține clorură este menținut la o temperatură de 150-200 ° C, atunci în prima perioadă de timp, numită inducție, descompunerea va avea loc cu o viteză corespunzătoare cu descompunerea nitratului la o anumită temperatură. În această perioadă, pe lângă descompunere, vor avea loc și alte procese, al căror rezultat este, în special, o creștere a conținutului de acid din amestec și eliberarea unei cantități mici de clor. După perioada de inducție, descompunerea are loc cu viteză mare și este însoțită de eliberare puternică de căldură și formarea de cantități mari de gaze toxice. Cu un conținut ridicat de clorură, descompunerea întregii mase de azotat de amoniu se termină rapid. Din acest motiv, conținutul de cloruri din produs este strict limitat.

Atunci când se acționează mecanismele utilizate în producerea azotatului de amoniu, trebuie utilizați lubrifianți care nu interacționează cu produsul și nu reduc temperatura inițială de descompunere termică. În acest scop, de exemplu, poate fi utilizat lubrifiantul VNIINP-282 (GOST 24926-81).

Temperatura produsului trimis spre depozitare în vrac sau pentru ambalare în pungi nu trebuie să depășească 55 °C. Ca containere se folosesc pungi din polietilenă sau hârtie kraft. Temperaturile la care încep procesele active de oxidare a polietilenei și hârtiei kraft cu azotat de amoniu sunt 270-280, respectiv 220-230 °C. Pungile goale din plastic și hârtie kraft trebuie curățate de reziduurile de produs și, dacă nu pot fi folosite, trebuie incinerate.

În ceea ce privește energia de explozie, azotatul de amoniu este de trei ori mai slab decât majoritatea explozivilor. Un produs granular poate, în principiu, să detoneze, dar inițierea cu o capsulă detonatoare este imposibilă; aceasta necesită încărcături mari de explozibili puternici.

Descompunerea explozivă a nitratului are loc conform ecuației:

NH4NO3 > N2 + 0,5 O2 + 2H2O + 118 kJ/mol. (11.12)

Conform ecuației (11.12), căldura exploziei ar trebui să fie de 1,48 MJ/kg. Cu toate acestea, din cauza apariției reacțiilor secundare, dintre care una este endotermă (11,9), căldura reală de explozie este de 0,96 MJ/kg și este mică în comparație cu căldura de explozie a hexogenului (5,45 MJ). Dar pentru un produs cu o capacitate atât de mare precum azotatul de amoniu, luarea în considerare a proprietăților sale explozive (deși slabe) este importantă pentru asigurarea siguranței.

Cerințele consumatorilor pentru calitatea azotatului de amoniu produs de industrie sunt reflectate în GOST 2-85, conform căruia sunt produse două grade de produse comerciale.

Rezistența granulelor este determinată în conformitate cu GOST-21560.2-82 folosind dispozitive IPG-1, MIP-10-1 sau OSPG-1M.

Friabilitatea azotatului de amoniu granulat ambalat în pungi este determinată în conformitate cu GOST-21560.5-82.

GOST 14702-79-" impermeabil"

5. Fundamentarea fizico-chimică a principalelor procese de producție a produsului țintă și siguranța ecologică a producției

Pentru a obține practic azotat de amoniu neaglomerant, se folosesc o serie de metode tehnologice. Un mijloc eficient de reducere a ratei de absorbție a umidității de către sărurile higroscopice este granularea acestora. Suprafața totală a granulelor omogene este mai mică decât suprafața aceleiași cantități de sare fin-cristalină, astfel încât îngrășămintele granulare absorb umiditatea din aer mai lent. Uneori, azotatul de amoniu este fuzionat cu săruri mai puțin higroscopice, de exemplu sulfatul de amoniu.

Fosfații de amoniu, clorura de potasiu și nitratul de magneziu sunt, de asemenea, utilizați ca aditivi cu acțiune similară. Procesul de producere a azotatului de amoniu se bazează pe o reacție eterogenă între amoniacul gazos și o soluție de acid azotic:

NH3 + HNO3 = NH4NO3

?H = -144,9 kJ (VIII)

Reacția chimică are loc cu viteză mare; într-un reactor industrial este limitat de dizolvarea gazului în lichid.Pentru a reduce inhibarea difuziei, amestecarea reactivilor este de mare importanță.

Condițiile intensive pentru desfășurarea procesului pot fi asigurate în mare măsură la dezvoltarea designului aparatului. Reacția (VIII) este efectuată într-un aparat ITN care funcționează continuu (folosind căldura de neutralizare). Reactorul este un aparat cilindric vertical format din zone de reacție și separare. În zona de reacție există un pahar /, în partea inferioară a căruia există găuri pentru circulația soluției. Un barbotator este situat puțin deasupra orificiilor din interiorul sticlei 2 pentru alimentarea cu gaz amoniac, deasupra acestuia se află un barbotator 3 pentru furnizarea acidului azotic. Amestecul de reacție vapori-lichid iese din partea superioară a sticlei de reacție; o parte din soluție este îndepărtată din aparatul ITN și intră în neutralizatorul final, iar restul (circulația) coboară din nou. Vaporii de suc eliberați din amestecul de vapori-lichid sunt spălați pe plăci de capac 6 din stropi de soluție de azotat de amoniu și vapori de acid azotic cu o soluție de azotat de 20% și apoi condensat de abur de suc.

Căldura de reacție (VIII) este utilizată pentru a evapora parțial apa din amestecul de reacție (de unde și denumirea aparatului - ITN). Diferența de temperatură în diferite părți ale aparatului duce la o circulație mai intensă a amestecului de reacție.

Procesul tehnologic de producere a nitratului de amoniu include, pe lângă etapa de neutralizare a acidului azotic cu amoniac, și etapele de evaporare a soluției de azotat, granularea topiturii, răcirea granulelor, tratarea granulelor cu agenți tensioactivi. , ambalarea, depozitarea și încărcarea nitraților, purificarea emisiilor de gaze și a apelor uzate.

În fig. este prezentată o diagramă a unei unități moderne de mare capacitate pentru producerea de nitrat de amoniu AS-72 cu o capacitate de 1360 tone/zi. Acidul azotic inițial 58-60% este încălzit într-un încălzitor / până la 70-80 Cu abur de suc de la aparatul ITN 3 și este trimis spre neutralizare. În fața dispozitivelor 3 La acidul azotic se adaugă acizi fosforic și sulfuric în astfel de cantități încât produsul finit să conțină 0,3-0,5% P2O5 și 0,05-0,2% sulfat de amoniu.

Unitatea conține două dispozitive ITN care funcționează în paralel. Pe lângă acidul azotic, acestea sunt furnizate cu gaz de amoniac, preîncălzit într-un încălzitor. 2 condens de abur până la 120-130 °C. Cantitățile de acid azotic și amoniac furnizate sunt reglate astfel încât la ieșirea din aparatul ITN soluția să aibă un ușor exces de acid (2-5 g/l), asigurând absorbția completă a amoniacului.

Acidul azotic (58-60%) este încălzit în aparat 2 până la 80-90 °C cu abur de suc de la un aparat ITN 8. Gaz amoniac în încălzitor 1 încălzit prin condensat de abur la 120-160°C. Acidul azotic și amoniacul gazos într-un raport controlat automat intră în părțile de reacție a două aparate ITN 5 care funcționează în paralel. Soluția 89-92% NH 4 NO 3 care părăsește aparatul ITN la 155-170 °C are un exces de acid azotic în intervalul 2-5 g/l, asigurând absorbția completă a amoniacului.

În partea superioară a aparatului, sucul de abur din partea de reacție este spălat de stropi de azotat de amoniu; vapori de HNO3 și NH3 cu o soluție 20% de azotat de amoniu dintr-un scruber de spălare 18 și sucul condens de abur de la încălzitorul cu acid azotic 2, care sunt servite pe plăcile de capac ale părții superioare a aparatului. O parte din aburul sucului este folosită pentru a încălzi acidul azotic în încălzitorul 2, iar cea mai mare parte a acestuia este trimisă la scruberul de spălare 18, unde este amestecat cu aerul din turnul de granulare, cu un amestec abur-aer din evaporator 6 și spălate pe plăci de spălat scruber. Amestecul de abur-aer spălat este eliberat în atmosferă de un ventilator 19.

Soluție de la dispozitivele ITN 8 trece secvenţial prin neutralizator 4 și neutralizator de control 5. La neutralizator 4 acizii sulfuric și fosforic sunt dozați într-o cantitate care să asigure că produsul finit conține 0,05-0,2% sulfat de amoniu și 0,3-0,5% P20s. Dozarea acizilor de către pompele cu piston este ajustată în funcție de sarcina unității.

După neutralizarea excesului de NMO3 într-o soluție de azotat de amoniu din dispozitivele ITN și acizi sulfuric și fosforic introduși în post-neutralizatorul 4, soluția trece de controlul după neutralizatorul 5 (unde amoniacul este furnizat automat numai în cazul unei scurgeri de acid din neutralizator 4) și intră în evaporator 6. Spre deosebire de unitatea AS-67, partea superioară a evaporatorului 6 echipat cu două plăci de spălare cu sită, pe care se alimentează condens de abur, spălând amestecul abur-aer de la evaporator din azotat de amoniu

Nitrați topiți dintr-un evaporator 6, trecând prin sigiliul de apă și neutralizator 9 și filtrează 10, intră în rezervor 11, de unde provine de la o pompă submersibilă 12 alimentat printr-o conductă cu o duză antidetonare la un rezervor sub presiune 15, iar apoi la granulatoare 16 sau 17. Siguranța unității de pompare a topiturii este asigurată de un sistem de menținere automată a temperaturii topiturii în timpul evaporării acesteia în evaporator (nu mai mare de 190 °C), control și reglare a mediului de topire după neutralizator 9 (în intervalul 0,1-0,5 g/l NH 3), prin controlul temperaturii topiturii din rezervor 11, carcasa pompei 12 și conductă de presiune. Dacă parametrii de reglementare ai procesului deviază, pomparea topiturii se oprește automat, iar topitura în rezervoare 11 si evaporator 6 când temperatura crește, se diluează cu condens.

Granularea este asigurată de două tipuri de granulatoare: vibroacustice 16 și monodispersă 17. Granulatoarele vibroacustice, care sunt utilizate pe unități la scară mare, s-au dovedit a fi mai fiabile și mai convenabile de utilizat.

Topitura este granulată într-un turn metalic dreptunghiular 20 cu dimensiuni de plan de 8x11 m. Înălțimea de zbor a granulelor este de 55 m, ceea ce asigură cristalizarea și răcirea granulelor cu un diametru de 2-3 mm la 90-120 ° C cu un flux de aer contrar vara de până la 500 mii. m/h și iarna (la temperaturi scăzute) până la 300- 400 mii m/h. În partea de jos a turnului există conuri de primire din care granulele sunt transportate de un transportor cu bandă. 21 trimis la aparatul de răcire CC 22.

Aparat de răcire 22 împărțit în trei secțiuni cu alimentare autonomă cu aer sub fiecare secțiune a grătarului cu pat fluidizat. În partea sa de cap există un ecran încorporat, care elimină bulgări de nitrat formați ca urmare a perturbării modului de funcționare al granulatoarelor. Buclele sunt trimise spre dizolvare. Aer furnizat secțiunilor aparatului de răcire de către ventilatoare 23, încălzit în aparat 24 din cauza căldurii aburului de suc de la dispozitivele ITN. Încălzirea se realizează când umiditatea atmosferică este peste 60%, iar iarna pentru a evita răcirea bruscă a granulelor. Granulele de azotat de amoniu trec secvențial printr-una, două sau trei secțiuni ale aparatului de răcire, în funcție de sarcina unității și de temperatura aerului ambiant. Temperatura recomandată de răcire pentru produsul granulat iarna este sub 27 °C, vara până la 40-50 °C. Când se operează unități din regiunile sudice, unde un număr semnificativ de zile temperatura aerului depășește 30 °C, a treia secțiune a aparatului de răcire funcționează cu aer prerăcit (într-un schimbător de căldură cu amoniac evaporat). Cantitatea de aer furnizată fiecărei secțiuni este de 75-80 mii m³/h. Presiunea ventilatorului 3,6 kPa. Aerul evacuat din secțiunile aparatului la o temperatură de 45-60°C, care conține până la 0,52 g/m 3 de praf de azotat de amoniu, este trimis în turnul de granulare, unde este amestecat cu aerul atmosferic și furnizat pentru spălare într-un spălator de spălat 18.

Produsul răcit este trimis la un depozit sau pentru tratare cu un agent tensioactiv (dispersant NP), iar apoi pentru expediere în vrac sau pentru ambalare în pungi. Tratamentul cu dispersant NF se efectuează într-un aparat gol 27 cu o duză situată central care pulverizează un flux vertical inelar de granule sau într-un tambur rotativ. Calitatea procesării produsului granular în toate dispozitivele utilizate îndeplinește cerințele GOST 2-85.

Azotatul de amoniu granulat este depozitat într-un depozit în grămezi de până la 11 m înălțime. Înainte de expedierea către consumator, azotatul este alimentat din depozit pentru cernere. Produsul nestandard este dizolvat, soluția este returnată în parc. Produsul standard este tratat cu un dispersant NF și expediat consumatorilor.

Rezervoarele pentru acizi sulfuric și fosforic și echipamentele de pompare pentru dozarea acestora sunt dispuse într-o unitate separată. Punctul central de control, substația electrică, laboratorul, spațiile de service și gospodărie sunt situate într-o clădire separată.

Postat pe Allbest.ru

...

Documente similare

Proprietățile fizico-chimice ale azotatului de amoniu. Principalele etape ale producției de azotat de amoniu din amoniac și acid azotic. Instalații de neutralizare care funcționează la presiune atmosferică și funcționează sub vid. Reciclarea și neutralizarea deșeurilor.

lucrare curs, adaugat 31.03.2014


Caracteristicile produselor fabricate, materiilor prime și materialelor pentru producție. Proces tehnologic de producere a azotatului de amoniu. Neutralizarea acidului azotic cu amoniac gazos și evaporarea la o topitură foarte concentrată.

lucrare curs, adăugată 19.01.2016


Automatizarea producerii de nitrat de amoniu granulat. Circuite pentru stabilizarea presiunii în conducta de alimentare cu abur de suc și reglarea temperaturii condensului de abur dintr-un condensator barometric. Monitorizarea presiunii din conducta de evacuare la pompa de vid.

lucrare curs, adăugată 01.09.2014


Azotatul de amoniu este un îngrășământ cu azot obișnuit și ieftin. Revizuirea schemelor tehnologice existente pentru producerea acestuia. Modernizarea producției de azotat de amoniu cu producerea de îngrășământ complex azot-fosfat la OJSC Cherepovets Azot.

teză, adăugată 22.02.2012


Caracteristicile materiilor prime și materialelor auxiliare pentru producerea acidului azotic. Selectarea și justificarea schemei de producție adoptate. Descrierea schemei tehnologice. Calcule ale bilanțurilor materiale ale proceselor. Automatizarea procesului tehnologic.

teză, adăugată 24.10.2011


Metode industriale de producere a acidului azotic diluat. Catalizatori pentru oxidarea amoniacului. Compoziția amestecului de gaze. Conținut optim de amoniac în amestecul amoniac-aer. Tipuri de sisteme de acid azotic. Calculul materialului și bilanțul termic al reactorului.

lucrare curs, adăugată 14.03.2015


Revizuirea metodelor moderne de producere a acidului azotic. Descrierea schemei tehnologice a instalației, proiectarea aparatului principal și a echipamentelor auxiliare. Caracteristicile materiilor prime și produselor finite, subproduselor și deșeurilor de producție.

teză, adăugată 11.01.2013


Producerea și utilizarea catalizatorilor de sinteză a amoniacului. Structura catalizatorului de oxid, efectul condițiilor sale de reducere asupra activității. Mecanismul și cinetica recuperării. Instalatie termogravimetrica pentru recuperarea catalizatorilor de sinteza amoniacului.

teză, adăugată 16.05.2011


Descrierea granulatoarelor pentru granularea și amestecarea materialelor vrac, pulberi umede și paste. Producția de îngrășăminte complexe pe bază de azotat de amoniu și uree. Întărirea legăturilor dintre particule prin uscare, răcire și polimerizare.

lucrare curs, adăugată 03.11.2015


Tehnologia și reacțiile chimice ale etapei de producție a amoniacului. Materii prime, produs de sinteză. Analiza tehnologiei de purificare a gazului transformat din dioxid de carbon, problemele existente și dezvoltarea modalităților de rezolvare a problemelor de producție identificate.

9.4. PRODUCEREA DE NITERAT DE AMONIU

Nitratul de amoniu este unul dintre principalele tipuri de îngrășăminte cu azot; conţine cel puţin 34,2% azot. Materiile prime pentru producerea nitratului de amoniu granulat sunt acid azotic neconcentrat 58-60% și amoniac gazos.

Acidul sulfuric 92,5% este utilizat ca aditiv de condiționare, care este neutralizat cu amoniac împreună cu acid azotic la sulfat de amoniu. Pentru a pulveriza granulele finite, se folosește un surfactant - o soluție apoasă 40% a dispersantului „NF”.

Principalele etape ale producerii azotatului de amoniu sunt: ​​neutralizarea acidului azotic cu amoniac gazos; obţinerea topiturii de azotat de amoniu foarte concentrat; granulare topită; răcirea granulelor de azotat de amoniu; tratarea granulelor cu un surfactant - dispersant „NF”; purificarea aerului și a aburului de suc înainte de eliberarea în atmosferă; ambalarea si depozitarea produsului finit.

Mai jos luăm în considerare automatizarea primei etape - neutralizarea acidului azotic cu amoniac - care determină în mare măsură modurile de funcționare ale etapelor ulterioare.

Schema tehnologică a procesului. Acidul azotic este preîncălzit într-un schimbător de căldură 1 (Fig. 9.8) la o temperatură de 70-80 °C cu abur de suc din aparat 2 neutralizare (ITN), amoniacul gazos este încălzit într-un schimbător de căldură 3 și apoi intră în aparat 2. Acidul azotic încălzit intră în mixer 4, unde sunt furnizate si acizi sulfuric si fosforic. Acidul sulfuric este dozat în așa fel încât conținutul de sulfat de amoniu din produsul finit să fie în intervalul 0,3-0,7%. Amestecul de acizi intră apoi în aparatul de încălzire, unde, sub presiune apropiată de cea atmosferică, la o temperatură de 155-165 °C, se realizează procesul de neutralizare a acidului azotic cu amoniac:

Acidul azotic și amoniacul sunt dozate astfel încât la ieșirea din aparatul ITN soluția să aibă un anumit exces de acid azotic (în limita a 2-5 g/l), care este necesar pentru a asigura absorbția completă a amoniacului în zona de reacție. . În zona de separare a aparatului ITN, aburul de suc este separat de soluția de fierbere și merge pentru curățare în zona de spălare a aparatului ITN, care constă din patru plăci și o capcană pentru stropire. Condensul de abur de suc este furnizat pe placa superioară. La iesirea din aparatul ITN, aburul de suc contine 2-5 g/l NH 4 NO 3, 1-2 g/l HNO 3; Dacă procesul de spălare este efectuat corect, nu există amoniac în abur.

Soluția de azotat de amoniu 92-93% formată în aparatul ITN este ușor diluată cu soluții din partea de spălare a aparatului și, la o concentrație de 89-91%, este trimisă la neutralizatorul final 5 , unde amoniacul este furnizat pentru a neutraliza excesul de acid și a crea o soluție alcalină (excesul de amoniac trebuie menținut în limita a 0,1 g/l de NH3 liber). Apoi, soluția de azotat de amoniu este trimisă la departamentul de evaporare.

Automatizarea procesului.În etapa de neutralizare, sarcina sistemului automat de control al procesului este de a menține raportul dintre fluxurile de amoniac și acid azotic în aparatul ITN; menținerea unui pH dat al soluției de azotat de amoniu în aparatul ITN; asigurarea unei reacţii alcaline a soluţiei de azotat de amoniu după neutralizarea completă la intrarea în evaporator.

Pentru sistemul de control, parametrii principali sunt parametrii gazului de amoniac. Pentru a evita influența fluctuațiilor presiunii amoniacului în rețeaua externă asupra calității reglării procesului de neutralizare, presiunea gazului de amoniac este menținută automat la intrarea în unitatea de azotat de amoniu. Fluxul de amoniac în aparatul ITN este menținut automat folosind un regulator de debit 6, acţionând asupra supapei de control 7 .

Alimentarea cu acid azotic către aparatul de pompare este reglată automat într-un raport dat cu debitul de amoniac folosind un regulator al raportului de debit 8 influență asupra supapei de control 9. Furnizarea de acizi sulfuric și fosforic este ajustată automat într-un raport dat cu consumul de acid azotic utilizând regulatori de debit 10 Și 11 și supape de control 12 Și 13 .

Raportul dintre consumul de acid azotic și amoniac predetermină un anumit exces de acid, pentru a controla și regla care pH-ul soluției de azotat de amoniu este monitorizat continuu la ieșirea aparatului de pompare. Excesul specificat de acid azotic din soluție este menținut automat de regulatorul de pH 14 , reglând alimentarea cu amoniac către stația de pompare cu ajutorul unei supape de control 15 instalat pe linia de ocolire a amoniacului, care transportă o cantitate mică de amoniac (câteva procente din debitul total). Un astfel de sistem asigură un control de calitate bun al procesului de neutralizare.

Pentru a asigura purificarea maximă posibilă a aburului de suc în partea de spălare a aparatului ITN, alimentarea condensului de abur de suc către placa superioară este reglată automat. O cantitate mare de condens este nedorită pentru a evita diluarea soluțiilor de nitrat înainte ca acestea să fie evaporate, iar o cantitate insuficientă de condens va expune plăcile, deoarece aburul de suc este supraîncălzit. Alimentarea condensului de abur de suc este reglată cu ajutorul unui regulator de temperatură 16 influență asupra supapei de control 17 . Deoarece soluțiile acide de azotat de amoniu nu pot fi introduse în evaporator, aciditatea în exces este neutralizată în neutralizator. 5 . Furnizarea de amoniac în acesta este reglementată cu ajutorul unui regulator 18 pH-ul soluției la ieșirea preneutralizatorului care acționează asupra supapei de control 19 .

Sistemul de control automat prevede reglarea încălzirii amoniacului și acidului azotic folosind regulatoare de temperatură 20 Și 21 influența asupra supapelor de reglare 22 Și 23 alimentarea cu lichid de răcire la schimbătoarele de căldură 1 Și 2 .

Azotat de amoniu, sau azotat de amoniu, NH 4 NO 3 este o substanță cristalină albă care conține 35% azot sub formă de amoniu și nitrat, ambele forme de azot sunt ușor absorbite de plante. Nitratul de amoniu granulat este utilizat pe scară largă înainte de însămânțare și pentru toate tipurile de fertilizare. La o scară mai mică, este folosit pentru a produce explozibili.

Azotatul de amoniu este foarte solubil în apă și are o higroscopicitate ridicată (capacitatea de a absorbi umiditatea din aer), motiv pentru care granulele de îngrășământ se răspândesc, își pierd forma cristalină și are loc aglomerarea îngrășământului - materialul în vrac se transformă într-o masă solidă monolitică. .

Schema schematică a producției de azotat de amoniu

Pentru a obține practic azotat de amoniu neaglomerant, se folosesc o serie de metode tehnologice. Un mijloc eficient de reducere a ratei de absorbție a umidității de către sărurile higroscopice este granularea acestora. Suprafața totală a granulelor omogene este mai mică decât suprafața aceleiași cantități de sare fin-cristalină, prin urmare, îngrășămintele granulare absorb umiditatea din

Fosfații de amoniu, clorura de potasiu și nitratul de magneziu sunt, de asemenea, utilizați ca aditivi cu acțiune similară. Procesul de producere a azotatului de amoniu se bazează pe o reacție eterogenă între amoniacul gazos și o soluție de acid azotic:

NH3 +HN03 = NH4N03; ΔН = -144,9 kJ

Reacția chimică are loc cu viteză mare; într-un reactor industrial este limitat de dizolvarea gazului în lichid. Pentru a reduce inhibarea difuziei, agitarea reactivilor este de mare importanță.

Procesul tehnologic de producere a nitratului de amoniu include, pe lângă etapa de neutralizare a acidului azotic cu amoniac, și etapele de evaporare a soluției de azotat, granularea topiturii, răcirea granulelor, tratarea granulelor cu agenți tensioactivi. , ambalarea, depozitarea și încărcarea nitraților, purificarea emisiilor de gaze și a apelor uzate. În fig. Figura 8.8 prezintă o diagramă a unei unități moderne de mari dimensiuni pentru producerea azotatului de amoniu AS-72 cu o capacitate de 1360 tone/zi. Acidul azotic inițial 58-60% este încălzit într-un încălzitor la 70 - 80°C cu abur de suc de la aparatul ITN 3 și furnizat pentru neutralizare. Înainte de aparatul 3, acidului azotic se adaugă acizi fosforic și sulfuric în astfel de cantități încât produsul finit să conțină 0,3-0,5% P2O5 și 0,05-0,2% sulfat de amoniu. Unitatea conține două dispozitive ITN care funcționează în paralel. Pe lângă acidul azotic, acestea sunt alimentate cu gaz amoniac, preîncălzit în încălzitorul 2 cu condensat de abur la 120-130°C. Cantitățile de acid azotic și amoniac furnizate sunt reglate astfel încât la ieșirea din aparatul de pompare soluția să aibă un ușor exces de acid (2-5 g/l), asigurând absorbția completă a amoniacului.

În partea inferioară a aparatului are loc o reacție de neutralizare la o temperatură de 155-170°C; aceasta produce o soluție concentrată care conține 91-92% NH4NO3. În partea superioară a aparatului, vaporii de apă (așa-numitul abur de suc) sunt spălați de stropi de nitrat de amoniu și vapori de acid azotic. O parte din căldura de la aburul sucului este folosită pentru a încălzi acidul azotic. Aburul de suc este apoi trimis pentru purificare și eliberat în atmosferă.

Fig. 8.8 Diagrama unității de azotat de amoniu AS-72:

1 – încălzitor cu acid; 2 – încălzitor cu amoniac; 3 – dispozitive ITN; 4 – preneutralizator; 5 – evaporator; 6 – rezervor sub presiune; 7.8 – granulatoare; 9.23 – evantai; 10 – scruber de spalare; 11 – tambur; 12,14 – transportoare; 13 – lift; 15 – aparate cu pat fluidizat; 16 – turn de granulare; 17 – colectare; 18, 20 – pompe; 19 – rezervor de înot; 21 – filtru pentru apa; 22 – încălzitor de aer.

Soluția acidă de azotat de amoniu este trimisă la neutralizatorul 4; acolo unde este furnizat amoniac, necesar să reacţioneze cu acidul azotic rămas. Apoi soluția este alimentată în evaporatorul 5. Topitura rezultată, care conține 99,7-99,8% azotat, trece printr-un filtru 21 la 175°C și este alimentată de o pompă submersibilă centrifugă 20 într-un rezervor sub presiune 6 și apoi într-un recipient dreptunghiular. turn de granulație metalic 16.

În partea superioară a turnului se află granulatoarele 7 și 8, în partea inferioară a cărora este furnizat aer, răcind picăturile de nitrat care cad de sus. Când picăturile de nitrat cad de la o înălțime de 50-55 m și aerul curge în jurul lor, se formează granule de îngrășământ. Temperatura granulelor la iesirea din turn este de 90-110°C; granulele fierbinți sunt răcite într-un aparat cu pat fluidizat 15. Acesta este un aparat dreptunghiular având trei secțiuni și echipat cu o rețea cu găuri. Ventilatoarele furnizează aer sub grilă; în acest caz, se creează un strat fluidizat de granule de nitrat, care ajunge printr-un transportor din turnul de granulare. După răcire, aerul intră în turnul de granulare. Granulele de azotat de amoniu sunt introduse prin transportorul 14 într-un tambur rotativ pentru tratarea cu agenți tensioactivi. Apoi, îngrășământul finit este trimis la ambalare cu ajutorul transportorului 12.

Aerul care părăsește turnul de granulare este contaminat cu particule de azotat de amoniu, iar sucul de abur din neutralizator și amestecul de abur-aer din evaporator conțin amoniac și acid azotic nereacționat, precum și particule de azotat de amoniu antrenat.

Pentru curățarea acestor debite, în partea superioară a turnului de granulare sunt amplasate șase scrubere de spălare cu funcționare paralelă de tip placă 10, irigate cu o soluție 20-30% de azotat de amoniu, care este alimentată de pompa 18 din colectia 17. Piesa din această soluție este descărcată în neutralizatorul ITN pentru spălarea cu abur de suc, apoi amestecată cu o soluție de nitrat și, prin urmare, utilizată pentru producerea de produse. Aerul purificat este aspirat din turnul de granulare de către ventilatorul 9 și eliberat în atmosferă.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse

Instituție de învățământ de stat

Studii profesionale superioare

Universitatea Tehnică de Stat din Tver

Departamentul TPM

Lucrări de curs

la disciplina: „Tehnologia chimică generală”

Producția de azotat de amoniu

• Conţinut

Introducere

2. Metode de producție

3. Principalele etape ale producerii azotatului de amoniu din amoniac și acid azotic

3.1 Prepararea soluțiilor de azotat de amoniu

3.1.1 Bazele procesului de neutralizare

3. 1 5 Echipament principal

4. Calcule materiale și energetice

5. Calcul termodinamic

6. Reciclarea și neutralizarea deșeurilor în producerea azotatului de amoniu

Concluzie

Lista surselor utilizate

Anexa A

Introducere

În natură și în viața umană, azotul este extrem de important. Face parte din compușii proteici (16-18%), care stau la baza lumii vegetale și animale. O persoană consumă zilnic 80-100 g de proteine, ceea ce corespunde la 12-17 g de azot.

Pentru dezvoltarea normală a plantelor, sunt necesare multe elemente chimice. Principalele sunt carbonul, oxigenul, hidrogenul, azotul, fosforul, magneziul, sulful, calciul, potasiul și fierul. Primele trei elemente ale unei plante sunt obținute din aer și apă, restul sunt extrase din sol.

Azotul joacă un rol deosebit de important în nutriția minerală a plantelor, deși conținutul său mediu în masa plantelor nu depășește 1,5%. Fără azot, nicio plantă nu poate trăi sau se poate dezvolta normal.

Azotul este o componentă nu numai a proteinelor vegetale, ci și a clorofilei, cu ajutorul căreia plantele, sub influența energiei solare, absorb carbonul din dioxidul de carbon CO2 din atmosferă.

Compușii naturali de azot se formează ca urmare a proceselor chimice de descompunere a reziduurilor organice, în timpul descărcărilor de fulgere, precum și biochimic ca urmare a activității bacteriilor speciale - Azotobacter, care absorb direct azotul din aer. Aceeași capacitate o au bacteriile nodulare care trăiesc în rădăcinile plantelor leguminoase (mazăre, lucernă, fasole, trifoi etc.).

O cantitate semnificativă de azot și alți nutrienți necesari dezvoltării culturilor agricole este îndepărtată anual din sol odată cu recolta rezultată. În plus, unii nutrienți se pierd ca urmare a scurgerii lor de către apele subterane și de ploaie. Prin urmare, pentru a preveni scăderea randamentului și epuizarea solului, este necesară completarea acestuia cu nutrienți prin aplicarea diferitelor tipuri de îngrășăminte.

Se știe că aproape fiecare îngrășământ are aciditate fiziologică sau alcalinitate. În funcție de aceasta, poate avea un efect acidifiant sau alcalinizant asupra solului, de care se ține cont la utilizarea lui pentru anumite culturi agricole.

Îngrășămintele, ai căror cationi alcalini sunt extrași mai repede de plante din sol, provoacă acidificare; Plantele care consumă anioni acizi din îngrășăminte contribuie mai repede la alcalinizarea solului.

Îngrășămintele cu azot care conțin cationul de amoniu NH4 (nitrat de amoniu, sulfat de amoniu) și grupa amidă NH2 (uree) acidifică solul. Efectul acidifiant al nitratului de amoniu este mai slab decât sulfatul de amoniu.

În funcție de natura solului, condițiile climatice și alte condiții, sunt necesare cantități diferite de azot pentru diferite culturi.

Azotatul de amoniu (nitrat de amoniu sau azotat de amoniu) ocupă un loc semnificativ în gama de îngrășăminte cu azot, a căror producție globală se ridică la milioane de tone pe an.

În prezent, aproximativ 50% din îngrășămintele cu azot folosite în agricultura din țara noastră sunt nitrat de amoniu.

Azotatul de amoniu are o serie de avantaje față de alte îngrășăminte cu azot. Conține 34-34,5% azot și în acest sens este al doilea după ureea CO(NH2) 2, care conține 46% azot. Alte îngrășăminte care conțin azot și azot au mult mai puțin azot (conținutul de azot este dat în materie de substanță uscată):

Tabelul 1 - Conținutul de azot în compuși

Azotatul de amoniu este un îngrășământ universal cu azot, deoarece conține simultan forme de azot de amoniu și nitrat. Este eficient în toate zonele, pentru aproape toate culturile.

Este foarte important ca formele de azot ale nitratului de amoniu să fie folosite de plante în momente diferite. Azotul de amoniu, implicat direct în sinteza proteinelor, este rapid absorbit de plante în perioada de creștere; Azotul nitrat este absorbit relativ lent, deci durează mai mult. De asemenea, s-a stabilit că forma amoniacală a azotului poate fi utilizată de plante fără oxidare prealabilă.

Aceste proprietăți ale azotatului de amoniu au un efect foarte pozitiv asupra creșterii randamentului aproape tuturor culturilor agricole.

Conținutul ridicat de azot în nitrat de amoniu, metoda relativ simplă de producere a acestuia și costul relativ scăzut pe unitatea de azot creează condiții prealabile bune pentru dezvoltarea ulterioară a acestei producții.

Azotatul de amoniu face parte dintr-un grup mare de explozibili stabili. Pentru operațiunile de sablare se folosesc explozivi pe bază de azotat de amoniu și azotat de amoniu, puri sau tratați cu anumiți aditivi.

O cantitate mică de salpetru este folosită pentru a produce protoxid de azot, folosit în medicină.

Odată cu creșterea volumului producției de nitrat de amoniu prin modernizarea instalațiilor de producție existente și construirea unora noi, se iau măsuri pentru îmbunătățirea în continuare a calității produsului finit (obținerea unui produs friabil 100% și conservarea granulelor după depozitarea pe termen lung a produsului). ).

1. Proprietățile fizico-chimice ale azotatului de amoniu

În forma sa pură, azotatul de amoniu este o substanță cristalină albă care conține 35% azot, 60% oxigen și 5% hidrogen. Produsul tehnic este alb cu o nuanță gălbuie și conține cel puțin 34,2% azot.

Azotatul de amoniu este un agent oxidant puternic pentru o serie de compuși anorganici și organici. Reacţionează violent cu topiturile unor substanţe, chiar până la explozie (de exemplu, cu azotit de sodiu NaNO2).

Dacă amoniacul gazos este trecut peste azotat de amoniu solid, se formează rapid un lichid foarte mobil - amoniac 2NH4NO3*2NH3 sau NH4NO3*3NH3.

Azotatul de amoniu este foarte solubil în apă, alcooli etilici și metilici, piridină, acetonă și amoniac lichid. Odată cu creșterea temperaturii, solubilitatea azotatului de amoniu crește semnificativ.

Când azotatul de amoniu este dizolvat în apă, o cantitate mare de căldură este absorbită. De exemplu, când 1 mol de NH4NO3 cristalin este dizolvat în 220-400 moli de apă și o temperatură de 10-15 °C, se absorb 6,4 kcal de căldură.

Nitratul de amoniu are capacitatea de a sublima. Când nitratul de amoniu este depozitat în condiții de temperatură ridicată și umiditate a aerului, volumul acestuia se dublează aproximativ, ceea ce duce de obicei la ruperea recipientului.

La microscop, porii și fisurile sunt clar vizibile pe suprafața granulelor de azotat de amoniu. Porozitatea crescută a granulelor de nitrat are un efect foarte negativ asupra proprietăților fizice ale produsului finit.

Nitratul de amoniu este foarte higroscopic. În aer liber, într-un strat subțire de salpetru, se umezește rapid, își pierde forma cristalină și începe să se estompeze. Gradul în care sarea absoarbe umiditatea din aer depinde de umiditatea acestuia și de presiunea vaporilor deasupra unei soluții saturate de sare dată la o anumită temperatură.

Schimbul de umiditate are loc între aer și sarea higroscopică. Umiditatea relativă a aerului are o influență decisivă asupra acestui proces.

Azotatul de calciu și var-amoniu au o presiune relativ scăzută a vaporilor de apă față de soluțiile saturate; la o anumită temperatură ele corespund celei mai scăzute umidităţi relative. Acestea sunt cele mai higroscopice săruri dintre îngrășămintele cu azot de mai sus. Sulfatul de amoniu este cel mai puțin higroscopic, iar azotatul de potasiu este aproape complet nehigroscopic.

Umiditatea este absorbită doar de un strat relativ mic de sare imediat adiacent aerului din jur. Cu toate acestea, chiar și o astfel de umezire a salitrului deteriorează foarte mult proprietățile fizice ale produsului finit. Rata cu care nitratul de amoniu absoarbe umezeala din aer crește brusc odată cu creșterea temperaturii. Astfel, la 40 °C rata de absorbție a umidității este de 2,6 ori mai mare decât la 23 °C.

Au fost propuse multe metode pentru a reduce higroscopicitatea azotatului de amoniu. O astfel de metodă se bazează pe amestecarea sau topirea azotatului de amoniu cu o altă sare. Atunci când alegeți o a doua sare, procedați de la următoarea regulă: pentru a reduce higroscopicitatea, presiunea vaporilor de apă deasupra unei soluții saturate dintr-un amestec de săruri trebuie să fie mai mare decât presiunea acestora deasupra unei soluții saturate de azotat de amoniu pur.

S-a stabilit că higroscopicitatea unui amestec de două săruri având un ion comun este mai mare decât cea mai higroscopică dintre ele (excepție fac amestecurile sau aliajele de azotat de amoniu cu sulfat de amoniu și altele). Amestecarea azotatului de amoniu cu substanțe nehigroscopice, dar insolubile în apă (de exemplu, praf de calcar, rocă fosfatică, fosfat dicalcic etc.) nu reduce higroscopicitatea acestuia. Numeroase experimente au arătat că toate sărurile care au aceeași solubilitate în apă sau mai mare decât azotatul de amoniu au proprietatea de a-și crește higroscopicitatea.

Sărurile care pot reduce higroscopicitatea azotatului de amoniu trebuie adăugate în cantități mari (de exemplu, sulfat de potasiu, clorură de potasiu, fosfat de diamoniu), ceea ce reduce drastic conținutul de azot din produs.

Cea mai eficientă modalitate de a reduce absorbția umidității din aer este să acoperiți particulele de nitrat cu pelicule protectoare de substanțe organice care nu sunt umezite de apă. Filmul protector reduce rata de absorbție a umidității de 3-5 ori și ajută la îmbunătățirea proprietăților fizice ale azotatului de amoniu.

O proprietate negativă a nitratului de amoniu este capacitatea sa de a se aglomera - de a-și pierde fluiditatea (fărâmicios) în timpul depozitării. În acest caz, azotatul de amoniu se transformă într-o masă solidă monolitică, greu de măcinat. Aglomerarea azotatului de amoniu este cauzată de mai multe motive.

Conținut crescut de umiditate în produsul finit. Particulele de azotat de amoniu de orice formă conțin întotdeauna umiditate sub formă de soluție saturată (mamă). Conținutul de NH4NO3 într-o astfel de soluție corespunde solubilității sării la temperaturile la care este încărcată în recipient. Pe măsură ce produsul finit se răcește, lichiorul mamă devine adesea suprasaturat. Odată cu o scădere suplimentară a temperaturii, din soluția suprasaturată cad un număr mare de cristale cu dimensiuni de 0,2-0,3 mm. Aceste noi cristale cimentează particulele de nitrat nelegate anterior, făcându-l să se transforme într-o masă densă.

Rezistența mecanică scăzută a particulelor de salpetru. Azotatul de amoniu este produs sub formă de particule de formă rotundă (granule), plăci sau cristale mici. Particulele de azotat de amoniu granular au o suprafață specifică mai mică și o formă mai regulată decât cele fulgi și fin-cristaline, astfel încât granulele se turtesc mai puțin. Cu toate acestea, în timpul procesului de granulare, se formează o anumită cantitate de particule goale, care au rezistență mecanică scăzută.

La depozitare, pungile cu salitrul granulat sunt așezate în stive cu înălțimea de 2,5 m. Sub presiunea pungilor superioare, granulele cele mai puțin durabile sunt distruse cu formarea de particule asemănătoare prafului, care compactează masa salitrului, crescând aglomerarea acesteia. Practica arată că distrugerea particulelor goale într-un strat de produs granular accelerează brusc procesul de aglomerare. Acest lucru se observă chiar dacă, atunci când este încărcat în recipient, produsul a fost răcit la 45 °C și cea mai mare parte a granulelor a avut o rezistență mecanică bună. S-a stabilit că granulele goale sunt de asemenea distruse din cauza recristalizării.

Pe măsură ce temperatura ambientală crește, granulele de salitr își pierd aproape complet rezistența, iar un astfel de produs se prăjește foarte mult.

Descompunerea termică a azotatului de amoniu. Pericol de explozie. Rezistent la foc. Din punctul de vedere al siguranței la explozie, azotatul de amoniu este relativ puțin sensibil la șocuri, frecare, impacturi și rămâne stabil atunci când este lovit de scântei de intensitate diferită. Amestecurile de nisip, sticlă și impurități metalice nu cresc sensibilitatea azotatului de amoniu la stres mecanic. Este capabil să explodeze numai sub influența unui detonator puternic sau în timpul descompunerii termice în anumite condiții.

Cu încălzire prelungită, azotatul de amoniu se descompune treptat în amoniac și acid azotic:

NH4NO3=NH3+HNO3 - 174598,32 J (1)

Acest proces, care are loc cu absorbția căldurii, începe la temperaturi peste 110°C.

Odată cu încălzirea suplimentară, azotatul de amoniu se descompune pentru a forma protoxid de azot și apă:

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

Descompunerea termică a azotatului de amoniu are loc în următoarele etape succesive:

· hidroliza (sau disocierea) moleculelor de NH4NO3;

· descompunerea termică a acidului azotic format în timpul hidrolizei;

· interacțiunea dioxidului de azot și amoniacul format în primele două etape.

Când azotatul de amoniu este încălzit intens la 220--240 °C, descompunerea acestuia poate fi însoțită de izbucniri de masă topită.

Încălzirea azotatului de amoniu într-un volum închis sau într-un volum cu eliberare limitată de gaze formate în timpul descompunerii termice a nitratului este foarte periculoasă.

În aceste cazuri, descompunerea azotatului de amoniu poate avea loc prin mai multe reacții, în special prin următoarele:

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)

Din reacțiile de mai sus este clar că amoniacul, format în perioada inițială de descompunere termică a nitratului, este adesea absent în amestecurile de gaze; În ele au loc reacții secundare, în timpul cărora amoniacul este complet oxidat la azot elementar. Ca urmare a reacțiilor secundare, presiunea amestecului de gaze într-un volum închis crește brusc și procesul de descompunere se poate termina cu o explozie.

Cuprul, sulfurile, magneziul, piritele și unele alte impurități activează procesul de descompunere a azotatului de amoniu atunci când este încălzit. Ca urmare a interacțiunii acestor substanțe cu nitratul încălzit, se formează nitritul de amoniu instabil, care la 70-80 ° C se descompune rapid cu o explozie:

NH4NO3=N2+ 2H20 (6)

Azotatul de amoniu nu reacționează cu fierul, staniul și aluminiul chiar și în stare topită.

Odată cu creșterea umidității și creșterea dimensiunii particulelor de azotat de amoniu, sensibilitatea acestuia la explozie scade foarte mult. În prezența a aproximativ 3% umiditate, salitrul devine insensibil la explozie chiar și atunci când este expus la un detonator puternic.

Descompunerea termică a azotatului de amoniu crește odată cu creșterea presiunii până la o anumită limită. S-a stabilit că la o presiune de aproximativ 6 kgf/cm2 și temperatura corespunzătoare, toți nitrații topit se descompune.

Esențial pentru reducerea sau prevenirea descompunerii termice a nitratului de amoniu este menținerea unui mediu alcalin atunci când se evaporă soluțiile. Prin urmare, în noua schemă tehnologică pentru producerea azotatului de amoniu neaglomerant, este recomandabil să adăugați o cantitate mică de amoniac în aerul cald.

Avand in vedere ca, in anumite conditii, azotatul de amoniu poate fi un produs exploziv, in timpul producerii, depozitarii si transportului acestuia trebuie respectate cu strictete regimul tehnologic si normele de siguranta stabilite.

Nitratul de amoniu este un produs neinflamabil. Doar protoxidul de azot, format în timpul descompunerii termice a sării, susține arderea.

Un amestec de nitrat de amoniu cu cărbune zdrobit se poate aprinde spontan când este încălzit puternic. Unele metale ușor oxidate (cum ar fi zincul sub formă de pulbere) în contact cu nitratul de amoniu umed cu căldură ușoară pot provoca, de asemenea, aprinderea acestuia. În practică, au fost observate cazuri de aprindere spontană a amestecurilor de azotat de amoniu cu superfosfat.

Pungile de hârtie sau butoaiele din lemn care conțineau nitrat de amoniu pot lua foc chiar și atunci când sunt expuse la lumina soarelui. Când un recipient care conține azotat de amoniu se aprinde, pot fi eliberați oxizi de azot și vapori de acid azotic. În cazul incendiilor care decurg dintr-o flacără deschisă sau din cauza detonării, azotatul de amoniu se topește și se descompune parțial. Flacăra nu se extinde în adâncimea masei de salpetri.

2 . Metode de producție

acid de neutralizare a azotatului de amoniu

În industrie, este utilizată pe scară largă numai metoda de producere a azotatului de amoniu din amoniac sintetic (sau gaze care conțin amoniac) și acid azotic diluat.

Producția de azotat de amoniu din amoniac sintetic (sau gaze care conțin amoniac) și acid azotic este în mai multe etape. În acest sens, au încercat să obțină nitrat de amoniu direct din amoniac, oxizi de azot, oxigen și vapori de apă prin reacție.

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

Cu toate acestea, această metodă a trebuit să fie abandonată, deoarece împreună cu nitratul de amoniu s-a format nitritul de amoniu - un produs instabil și exploziv.

Au fost introduse o serie de îmbunătățiri în producția de azotat de amoniu din amoniac și acid azotic, care au făcut posibilă reducerea costurilor de capital pentru construcția de noi instalații și reducerea costului produsului finit.

Pentru a îmbunătăți radical producția de azotat de amoniu, a fost necesar să se renunțe la ideile care au predominat de mulți ani despre imposibilitatea de a lucra fără rezerve adecvate de echipamente de bază (de exemplu, evaporatoare, turnuri de granulare etc.), despre pericolul obţinându-se topitură de azotat de amoniu aproape anhidru pentru granulare.

Este ferm stabilit în Rusia și în străinătate că numai construcția de unități de mare putere, folosind realizările moderne ale științei și tehnologiei, poate oferi avantaje economice semnificative în comparație cu producția existentă de nitrat de amoniu.

O cantitate semnificativă de azotat de amoniu este produsă în prezent din gazele reziduale care conțin amoniac ale unor sisteme de sinteză a ureei. Conform uneia dintre metodele de producție, 1 tonă de uree produce de la 1 la 1,4 tone de amoniac. Din această cantitate de amoniac se pot produce 4,6-6,5 tone de azotat de amoniu. Deși funcționează și scheme mai avansate pentru sinteza ureei, gazele care conțin amoniac - deșeuri din această producție - vor servi ca materie primă pentru producerea azotatului de amoniu pentru o perioadă de timp.

Metoda de producere a azotatului de amoniu din gaze care conțin amoniac diferă de metoda de producere din amoniac gazos numai în etapa de neutralizare.

Azotatul de amoniu se obține în cantități mici prin descompunerea prin schimb a sărurilor (metode de conversie).

Aceste metode de producere a azotatului de amoniu se bazează pe precipitarea uneia dintre sărurile rezultate sau pe producerea a două săruri cu solubilitate diferită în apă. În primul caz, soluțiile de azotat de amoniu sunt separate de sedimente pe filtre rotative și procesate într-un produs solid conform procedurilor convenționale. În cel de-al doilea caz, soluțiile sunt evaporate la o anumită concentrație și separate prin cristalizare fracționată, care se rezumă la următoarele: la răcirea soluțiilor fierbinți, cea mai mare parte a azotatului de amoniu este izolat în forma sa pură, apoi cristalizarea se realizează separat. echipamente din soluţiile mamă pentru a obţine un produs contaminat cu impurităţi.

Toate metodele de producere a azotatului de amoniu prin descompunerea prin schimb a sărurilor sunt complexe și implică un consum mare de abur și pierderi de azot legat. Ele sunt de obicei utilizate în industrie numai atunci când este necesar să se utilizeze compuși de azot obținuți ca produse secundare.

Metoda modernă de producere a azotatului de amoniu din amoniac gazos (sau gaze care conțin amoniac) și acid azotic este în mod constant îmbunătățită.

3 . Principalele etape ale producției de azotat de amoniu din amoniac și acid azotic

Procesul de producere a azotatului de amoniu constă din următoarele etape principale:

1. Prepararea soluțiilor de azotat de amoniu prin neutralizarea acidului azotic cu amoniac gazos sau gaze care conțin amoniac.

2. Evaporarea soluțiilor de azotat de amoniu până la starea topită.

3. Cristalizarea din sare topită sub formă de particule de formă rotundă (granule), fulgi (plăci) și cristale mici.

4. Sare de răcire sau de uscare.

5. Ambalarea produsului finit.

Pentru a obține azotat de amoniu cu aglomerare redusă și rezistent la apă, pe lângă etapele indicate, este necesară și o etapă de preparare a aditivilor corespunzători.

3.1 P Prepararea soluțiilor de azotat de amoniu

3.1.1 Bazele procesului de neutralizare

Soluții de azotat de amoniu ry se obțin prin reacția amoniacului cu acid azotic conform reacției:

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

Formarea azotatului de amoniu este ireversibilă și este însoțită de eliberarea de căldură. Cantitatea de căldură eliberată în timpul reacției de neutralizare depinde de concentrația de acid azotic utilizat și de temperatura acestuia, precum și de temperatura gazului amoniac (sau gazelor care conțin amoniac). Cu cât concentrația de acid azotic este mai mare, cu atât se generează mai multă căldură. În acest caz, apa se evaporă, ceea ce face posibilă obținerea de soluții mai concentrate de azotat de amoniu. Pentru a obține soluții de azotat de amoniu se folosește acid azotic 42-58%.

Utilizarea acidului azotic cu o concentrație mai mare de 58% pentru a obține soluții de azotat de amoniu cu proiectarea existentă a procesului nu este posibilă, deoarece în acest caz se dezvoltă o temperatură în aparatul de neutralizare care depășește semnificativ punctul de fierbere al acidului azotic, care poate duce la descompunerea lui cu eliberarea de oxizi de azot. Când soluțiile de azotat de amoniu sunt evaporate, se formează abur de suc din cauza căldurii de reacție în aparatele de neutralizare, având o temperatură de 110-120 °C.

La obținerea soluțiilor de azotat de amoniu cu cea mai mare concentrație posibilă, sunt necesare suprafețe de schimb de căldură relativ mici ale evaporatoarelor și se consumă o cantitate mică de abur proaspăt pentru evaporarea ulterioară a soluțiilor. În acest sens, împreună cu materia primă, ei se străduiesc să furnizeze căldură suplimentară neutralizatorului, pentru care încălzesc amoniacul la 70 ° C și acidul azotic la 60 ° C cu abur de suc (la o temperatură mai ridicată a acidului azotic, descompunerea lui semnificativă). apare, iar conductele de încălzire sunt supuse la coroziune puternică dacă nu sunt fabricate din titan).

Acidul azotic utilizat la producerea azotatului de amoniu nu trebuie să conțină mai mult de 0,20% oxizi de azot dizolvați. Dacă acidul nu este purjat suficient cu aer pentru a elimina oxizii de azot dizolvați, aceștia formează nitritul de amoniu cu amoniac, care se descompune rapid în azot și apă. În acest caz, pierderile de azot se pot ridica la aproximativ 0,3 kg la 1 tonă de produs finit.

Vaporii de suc, de regulă, conțin impurități NH3, NHO3 și NH4NO3. Cantitatea acestor impurități depinde puternic de stabilitatea presiunilor la care amoniacul și acidul azotic trebuie să fie furnizate neutralizatorului. Pentru a menține o anumită presiune, acidul azotic este furnizat dintr-un rezervor sub presiune echipat cu o conductă de preaplin, iar amoniacul gazos este furnizat folosind un regulator de presiune.

Sarcina neutralizatorului determină, de asemenea, în mare măsură pierderea de azot legat cu aburul de suc. În condiții de sarcină normală, pierderile cu condensul de abur de suc nu trebuie să depășească 2 g/l (în termeni de azot). Când sarcina de neutralizare este depășită, apar reacții secundare între amoniac și vaporii de acid azotic, în urma cărora, în special, se formează azotat de amoniu cețos în faza gazoasă, contaminând aburul de suc, iar pierderea de azot legat crește. Soluțiile de azotat de amoniu obținute în neutralizatoare se acumulează în recipiente intermediare cu agitatoare, se neutralizează cu amoniac sau acid azotic și apoi se trimit la evaporare.

3.1.2 Caracteristicile instalaţiilor de neutralizare

În funcție de aplicație presiunea necesara, instalatiile moderne pentru producerea solutiilor de azotat de amoniu folosind caldura de neutralizare sunt impartite in instalatii care functioneaza la presiune atmosferica; în rarefacție (vid); la presiune ridicată (mai multe atmosfere) și instalații combinate care funcționează sub presiune în zona de neutralizare și sub vid în zona de separare a vaporilor de suc din soluția de azotat de amoniu (topitură).

Instalațiile care funcționează la presiune atmosferică sau ușoară exces se caracterizează prin simplitatea tehnologiei și a designului. De asemenea, sunt ușor de întreținut, pornit și oprit; încălcările accidentale ale modului de operare specificat sunt de obicei eliminate rapid. Instalațiile de acest tip sunt cele mai utilizate. Aparatul principal al acestor instalații este aparatul de neutralizare ITN (utilizarea căldurii de neutralizare). Aparatul ITN funcționează la o presiune absolută de 1,15--1,25 atm. Din punct de vedere structural, este proiectat în așa fel încât să nu aibă loc aproape nicio fierbere a soluțiilor - cu formarea de azotat de amoniu cețos.

Prezența circulației în aparatul pompei de căldură elimină supraîncălzirea în zona de reacție, ceea ce permite ca procesul de neutralizare să fie efectuat cu pierderi minime de azot legat.

În funcție de condițiile de funcționare ale producției de azotat de amoniu, aburul de suc al aparatelor ITN este utilizat pentru evaporarea preliminară a soluțiilor de nitrat, pentru evaporarea amoniacului lichid, încălzirea acidului azotic și a amoniacului gazos trimis la aparatele ITN și pentru evaporarea amoniacului lichid la obţinerea amoniacului gazos utilizat la producerea acidului azotic diluat.

Soluțiile de azotat de amoniu sunt produse din gaze care conțin amoniac în instalații ale căror aparate principale funcționează sub vid (evaporator) și la presiune atmosferică (scrubber-neutralizator). Astfel de instalații sunt voluminoase și este dificil să se mențină un mod de funcționare stabil în ele din cauza variabilității compoziției gazelor care conțin amoniac. Această din urmă împrejurare afectează negativ acuratețea reglării excesului de acid azotic, ca urmare a căreia soluțiile rezultate de azotat de amoniu conțin adesea o cantitate crescută de acid sau amoniac.

Instalațiile de neutralizare care funcționează la o presiune absolută de 5-6 atm nu sunt foarte frecvente. Acestea necesită un consum semnificativ de energie pentru a comprima gazul de amoniac și pentru a furniza acid azotic sub presiune neutralizatorilor. În plus, la aceste instalații, sunt posibile pierderi crescute de azotat de amoniu datorită antrenării stropilor de soluții (chiar și în separatoarele cu design complex, stropii nu pot fi captate complet).

În instalațiile bazate pe metoda combinată, procesele de neutralizare a acidului azotic cu amoniac sunt combinate și produc topitură de azotat de amoniu, care poate fi trimis direct la cristalizare (adică, evaporatoarele pentru concentrarea soluțiilor de azotat sunt excluse din astfel de instalații). Instalațiile de acest tip necesită 58-60% acid azotic, pe care industria îl produce încă în cantități relativ mici. În plus, unele dintre echipamente trebuie să fie fabricate din titan scump. Procesul de neutralizare pentru obținerea topiturii de nitrați trebuie efectuat la temperaturi foarte ridicate (200-220 ° C). Având în vedere proprietățile azotatului de amoniu, pentru a efectua procesul la temperaturi ridicate este necesar să se creeze condiții speciale care să prevină descompunerea termică a topiturii de azotat.

3.1.3 Instalații de neutralizare care funcționează la presiunea atmosferică

Aceste instalații includ Acestea includ dispozitive de neutralizare ITN (folosind căldura de neutralizare) și echipamente auxiliare.

Figura 1 prezintă unul dintre modelele aparatului ITN utilizat în multe fabrici existente de producție de azotat de amoniu.

Z1 - vârtej; BC1 - vas extern (rezervor); VTs1 - cilindru interior (partea de neutralizare); U1 - dispozitiv pentru distribuirea acidului azotic; Ш1 - fiting pentru solutii de scurgere; O1 - ferestre; U2 - dispozitiv pentru distribuirea amoniacului; G1 - etanșare cu apă; C1 - separator-capcană

Figura 1 - Aparat de neutralizare ITN cu circulație naturală a soluțiilor

Aparatul ITN este un vas cilindric vertical (rezervor) 2, în care este plasat un cilindru (sticlă) 3 cu rafturi 1 (swirler) pentru a îmbunătăți amestecarea soluțiilor. Conductele pentru introducerea acidului azotic și a amoniacului gazos sunt conectate la cilindrul 3 (reactivii sunt furnizați în contracurent); țevile se termină cu dispozitivele 4 și 7 pentru o mai bună distribuție a acidului și a gazului. În cilindrul interior, acidul azotic reacţionează cu amoniacul. Acest cilindru se numește camera de neutralizare.

Spațiul inelar dintre vasul 2 și cilindrul 3 servește pentru circulația soluțiilor fierbinți de azotat de amoniu. În partea inferioară a cilindrului există 6 orificii (ferestre) care leagă camera de neutralizare cu partea de evaporare a elementului de încălzire. Datorită prezenței acestor găuri, productivitatea aparatului ITN este oarecum redusă, dar se realizează o circulație naturală intensivă a soluțiilor, ceea ce duce la o reducere a pierderii de azot legat.

Aburul de suc eliberat din soluție este evacuat prin fitingul din capacul aparatului ITN și prin separatorul-capcană 9. Soluțiile de nitrat formate în cilindrul 3 sub formă de emulsie - amestecurile cu abur de suc intră în separator prin etanșarea de apă 5. De la montarea părții inferioare a capcanei-separator, soluții de amoniu Azotatul este trimis la neutralizatorul-mixer final pentru prelucrare ulterioară. Sigiliul de apă din partea de evaporare a aparatului vă permite să mențineți un nivel constant de soluție în acesta și împiedică scurgerea aburului de suc fără spălarea stropilor de soluție antrenate de acesta.

Condensul de abur se formează pe plăcile separatoare din cauza condensării parțiale a aburului de suc. În acest caz, căldura de condensare este îndepărtată prin circulația apei care trece prin serpentine așezate pe plăci. Ca urmare a condensării parțiale a aburului de suc, se obține o soluție de 15--20% de NH4NO3, care este trimisă spre evaporare împreună cu fluxul principal de soluție de azotat de amoniu.

Figura 2 prezintă o diagramă a uneia dintre unitățile de neutralizare care funcționează la presiune apropiată de cea atmosferică.

NB1 - rezervor sub presiune; C1 - separator; I1 - evaporator; P1 - încălzitor; SK1 - colectare pentru condens; ITN1 - aparat ITN; M1 - agitator; TsN1 - pompă centrifugă

Figura 2 - Schema unei instalații de neutralizare care funcționează la presiunea atmosferică

Acidul azotic pur sau cu aditivi este furnizat într-un rezervor sub presiune echipat cu un preaplin constant de exces de acid în depozit.

Din rezervorul sub presiune 1, acidul azotic este direcționat direct în sticla aparatului ITN 6 sau printr-un încălzitor (nu este prezentat în figură), unde este încălzit de căldura aburului de suc îndepărtat prin separatorul 2.

Amoniacul gazos intră în evaporatorul de amoniac lichid 3, apoi în încălzitorul 4, unde este încălzit prin căldura aburului secundar din expandor sau prin condensatul fierbinte al aburului de încălzire al evaporatoarelor și apoi este trimis prin două conducte paralele în sticla aparatului ITN 6.

În evaporatorul 3, spray-ul de amoniac lichid se evaporă și contaminanții asociați de obicei cu amoniacul gazos sunt separați. În acest caz, se formează apă slab amoniacală cu un amestec de ulei lubrifiant și praf de catalizator din atelierul de sinteză a amoniacului.

Soluția de azotat de amoniu obținută în neutralizator curge continuu printr-o etanșare hidraulică și o capcană de stropire în mixerul final de neutralizare 7, de unde, după neutralizarea excesului de acid, este trimis spre evaporare.

Aburul de suc eliberat în aparatul de încălzire, după trecerea prin separatorul 2, este trimis pentru utilizare ca abur de încălzire la evaporatoarele din prima etapă.

Condensul de abur de suc de la încălzitorul 4 este colectat în colectorul 5, de unde este cheltuit pentru diverse nevoi de producție.

Înainte de pornirea neutralizatorului, se efectuează lucrările pregătitoare prevăzute în instrucțiunile de utilizare. Să remarcăm doar câteva dintre lucrările pregătitoare legate de desfășurarea normală a procesului de neutralizare și de asigurarea măsurilor de siguranță.

În primul rând, trebuie să turnați soluție de azotat de amoniu sau condens de abur în neutralizator până la supapa de prelevare.

Apoi este necesar să se stabilească o alimentare continuă cu acid azotic la rezervorul sub presiune și să se reverseze în zona de depozitare a depozitului. După aceasta, este necesar să primiți amoniac gazos de la atelierul de sinteză a amoniacului, pentru care este necesar să deschideți pentru scurt timp supapele de pe linia de eliberare a aburului de suc în atmosferă și supapa pentru evacuarea soluției în mixer-neutralizator. Acest lucru previne crearea unei presiuni ridicate în aparatul de pompare și formarea unui amestec nesigur de amoniac-aer la pornirea dispozitivului.

În același scop, înainte de pornire, neutralizatorul și comunicațiile conectate la acesta sunt purjate cu abur.

După atingerea condițiilor normale de funcționare, aburul de suc de la aparatul de încălzire este trimis pentru utilizare ca abur de încălzire].

3.1.4 Instalații de neutralizare care funcționează sub vid

Coprocesarea amm Gazele care conțin amoniac și amoniacul gazos nu sunt practice, deoarece este asociat cu pierderi mari de azotat de amoniu, acid și amoniac din cauza prezenței unei cantități semnificative de impurități în gazele care conțin amoniac (azot, metan, hidrogen etc.) - Aceste impurități care barbotează prin soluțiile de fierbere rezultate de azotat de amoniu ar elimina azotul legat cu aburul de suc. În plus, aburul de suc contaminat cu impurități nu putea fi folosit ca abur de încălzire. Prin urmare, gazele care conțin amoniac sunt de obicei procesate separat de gazul de amoniac.

În instalațiile care funcționează sub vid, căldura de reacție este utilizată în afara neutralizatorului - într-un evaporator cu vid. Aici, soluțiile fierbinți de azotat de amoniu provenite din neutralizator sunt fierte la o temperatură corespunzătoare vidului din aparat. Astfel de instalații includ: un neutralizator de tip scruber, un evaporator cu vid și echipamente auxiliare.

Figura 3 prezintă o diagramă a unei instalații de neutralizare care funcționează folosind un evaporator cu vid.

HP1 - neutralizator tip scruber; H1 - pompa; B1 - evaporator cu vid; B2 - separator în vid; NB1 - rezervor sub presiune pentru acid azotic; B1 - rezervor (mixer cu poarta); P1 - mașină de spălat; DN1 - preneutralizator

Figura 3 - Schema unei instalații de neutralizare cu evaporator în vid

Gazele care conțin amoniac la o temperatură de 30--90 °C sub o presiune de 1,2--1,3 atm sunt furnizate în partea inferioară a epuratorului-neutralizator 1. O soluție circulantă de nitrat intră în partea superioară a scruberului din rezervor de etanșare 6, care este de obicei alimentat continuu din rezervorul 5 acid azotic, uneori preîncălzit la o temperatură care nu depășește 60 °C. Procesul de neutralizare se efectuează cu un exces de acid în intervalul 20-50 g/l. Scrubber 1 menține de obicei o temperatură cu 15-20 °C sub punctul de fierbere al soluțiilor, ceea ce ajută la prevenirea descompunerii acide și a formării de ceață de nitrat de amoniu. Temperatura stabilită se menține prin irigarea scruberului cu o soluție dintr-un evaporator cu vid, care funcționează la un vid de 600 mm Hg. Art., deci soluția din ea are o temperatură mai scăzută decât în ​​scruber.

Soluția de nitrat obținută în scruber este aspirată în evaporatorul cu vid 5, unde la un vid de 560-600 mm Hg. Artă. are loc o evaporare parțială a apei (evaporare) și o creștere a concentrației soluției.

Din vaporizatorul cu vid, soluția curge în rezervorul de etanșare cu apă 6, de unde cea mai mare parte din ea merge din nou pentru a iriga scruberul 1, iar restul este trimis la post-neutralizatorul 8. Aburul de suc generat în evaporatorul cu vid 3 este trimis prin separatorul de vid 4 la condensatorul de suprafață (nu este prezentat în figură) sau într-un condensator de tip amestecare. În primul caz, condensul de abur de suc este utilizat în producția de acid azotic, în al doilea - în diverse alte scopuri. Vidul din evaporatorul cu vid este creat din cauza condensului aburului de suc. Vaporii și gazele necondensate sunt aspirate din condensatoare de o pompă de vid și evacuate în atmosferă.

Gazele de eșapament din scruberul 1 intră în aparatul 7, unde sunt spălate cu condensat pentru a îndepărta picăturile de soluție de nitrat, după care sunt, de asemenea, îndepărtate în atmosferă. În mixerul de neutralizare final, soluțiile sunt neutralizate la un conținut de 0,1-0,2 g/l de amoniac liber și, împreună cu fluxul de soluție de nitrat obținut în aparatul ITN, sunt trimise spre evaporare.

Figura 4 prezintă o schemă mai avansată de neutralizare a vidului.

XK1 - frigider-condensator; CH1 - scruber-neutralizator; C1, C2 - colecții; TsN1, TsN2, TsN3 - pompe centrifuge; P1 - spalator cu gaz; G1 - etanșare cu apă; L1 - capcană; B1 - evaporator cu vid; BD1 - rezervor neutralizator; B2 - pompa de vid; P2 - masina de spalat suc; K1 - condensator de suprafață

Figura 4 - Diagrama de neutralizare a vidului:

Gazele de distilare sunt direcționate către partea inferioară a scruberului de neutralizare 2, irigată cu o soluție din colectorul 3 folosind o pompă de circulație 4.

Colectarea 3 prin etanșarea cu apă 6 primește soluții de la epurator-neutralizator 2, precum și soluții după capcana evaporatorului cu vid 10 și spălatorul cu abur de suc 14.

Printr-un rezervor sub presiune (neprezentat în figură), soluția de acid azotic de la mașina de spălat cu gaz 5, irigată cu condens de abur de suc, este alimentată continuu în colectia 7. De aici, soluțiile sunt furnizate de pompa de circulație 8 către mașina de spălat 5, după care sunt returnați la colecția 7.

Gazele fierbinți după spălatorul 5 sunt răcite în frigiderul-condensator 1 și eliberate în atmosferă.

Soluțiile fierbinți de azotat de amoniu din garnitura de apă 6 sunt aspirate de pompa de vid 13 în evaporatorul de vid 10, unde concentrația de NH4NO3 crește cu câteva procente.

Vaporii de suc eliberați în evaporatorul cu vid 10, trecând prin sifonul 9, șaiba 14 și condensatorul de suprafață 15, sunt eliberați în atmosferă de către pompa de vid 13.

O soluție de azotat de amoniu cu o aciditate dată este evacuată din conducta de refulare a pompei 4 în rezervorul de neutralizare. Aici soluția este neutralizată cu amoniac gazos și pompa 12 este trimisă la stația de evaporare.

3.1. 5 Echipament principal

Neutralizatori ITN. Sunt utilizate mai multe tipuri de neutralizatori, care diferă în principal prin dimensiunea și designul dispozitivelor pentru distribuirea amoniacului și a acidului azotic în interiorul aparatului. Se folosesc adesea dispozitive de următoarele dimensiuni: diametru 2400 mm, înălțime 7155 mm, sticlă - diametru 1000 mm, înălțime 5000 mm. Se mai folosesc dispozitive cu diametrul de 2440 mm și înălțimea de 6294 mm și dispozitive din care a fost scos mixerul prevăzut anterior (Figura 5).

LK1 - trapa; P1 - rafturi; L1 - linie de prelevare; L2 - linie de ieșire a soluției; BC1 - sticla interioara; C1 - vas extern; Ш1 - fiting pentru solutii de scurgere; P1 - distribuitor de amoniac; P2 - distribuitor de acid azotic

Figura 5 - Dispozitiv de neutralizare ITN

În unele cazuri, pentru prelucrarea unor cantități mici de gaze care conțin amoniac, se folosesc dispozitive ITP cu un diametru de 1700 mm și o înălțime de 5000 mm.

Încălzitorul cu gaz amoniac este un aparat cu carcasă și tub, realizat din oțel carbon. Diametru carcasa 400--476 mm, inaltime 3500--3280 mm. Tubul constă adesea din 121 de tuburi (diametrul tubului 25x3 mm) cu o suprafață totală de transfer termic de 28 m2. Amoniacul gazos intră în tuburi, iar aburul de încălzire sau condensul fierbinte intră în spațiul inter-tub.

Dacă pentru încălzire se folosește aburul de suc de la echipamentul de încălzire, atunci încălzitorul este fabricat din oțel inoxidabil 1Х18Н9Т.

Evaporatorul de amoniac lichid este un aparat din oțel carbon, în partea inferioară a căruia se află o bobină de abur, iar în mijloc există o intrare tangențială de amoniac gazos.

În cele mai multe cazuri, evaporatorul funcționează cu abur proaspăt la o presiune (exces) de 9 atm. În partea inferioară a evaporatorului de amoniac există un fiting pentru purjarea periodică a contaminanților acumulați.

Încălzitorul cu acid azotic este un aparat cu înveliș și tub cu un diametru de 400 mm și o lungime de 3890 mm. Diametru tub 25x2 mm, lungime 3500 mm; suprafata totala de schimb termic 32 m2. Încălzirea se realizează cu abur de suc cu o presiune absolută de 1,2 atm.

Neutralizatorul de tip scruber este un aparat cilindric vertical cu un diametru de 1800-2400 mm și o înălțime de 4700-5150 mm. Se mai folosesc dispozitive cu un diametru de 2012 mm și o înălțime de 9000 mm. În interiorul aparatului, pentru distribuirea uniformă a soluțiilor circulante pe secțiunea transversală, există mai multe plăci perforate sau o duză din inele ceramice. În partea superioară a dispozitivelor echipate cu plăci este așezat un strat de inele cu dimensiunile de 50x50x3 mm, care acționează ca o barieră împotriva stropilor de soluții.

Viteza gazului în secțiunea liberă a scruberului cu un diametru de 1700 mm și o înălțime de 5150 mm este de aproximativ 0,4 m/sec. Irigarea aparatului de tip scruber cu soluții se realizează cu ajutorul pompelor centrifuge cu o capacitate de 175-250 m3/h.

Evaporatorul cu vid este un dispozitiv cilindric vertical cu un diametru de 1000-1200 mm și o înălțime de 5000-3200 mm. Duza este inele ceramice de 50x50x5 mm, așezate în rânduri regulate.

Spalatorul cu gaz este un aparat cilindric vertical din otel inoxidabil cu diametrul de 1000 mm si inaltimea de 5000 mm. Duza este inele ceramice de 50x50x5 mm.

Agitator-neutralizator - un aparat cilindric cu un agitator care se rotește la o viteză de 30 rpm. Acționarea se realizează de la un motor electric printr-o cutie de viteze (Figura 6).

Ш1 - fiting pentru instalarea unui contor de nivel; B1 - aerisire; E1 - motor electric; P1 - cutie de viteze; VM1 - ax mixer; L1 - cămin

Figura 6 - Agitator-neutralizator

Diametrul dispozitivelor utilizate frecvent este de 2800 mm, înălțimea de 3200 mm. Acestea funcționează sub presiune atmosferică, servesc la neutralizarea finală a soluțiilor de azotat de amoniu și ca recipiente intermediare pentru soluțiile trimise spre evaporare.

Condensatorul de suprafață este un schimbător de căldură vertical cu înveliș și tub cu două treceri (prin apă), conceput pentru a condensa aburul de suc provenit de la un evaporator cu vid. Diametru aparat 1200 mm, inaltime 4285 mm; suprafata de transfer termic 309 m2. Funcționează la un vid de aproximativ 550-- 600 mm Hg. Artă.; are tuburi: diametru 25x2 mm, lungime 3500 m, numar total 1150 buc.; greutatea unui astfel de condensator este de aproximativ 7200 kg

În unele cazuri, pentru a elimina emisiile în atmosferă a aburului de suc evacuat în timpul purjării din evaporatoare, capcane ale echipamentelor de încălzire și etanșări cu apă, se instalează un condensator de suprafață cu următoarele caracteristici: diametrul corpului 800 mm, înălțimea 4430 mm, numărul total de tuburi 483 buc., diametru 25x2, suprafata totala 125 m2.

Pompe de vid. Sunt utilizate diferite tipuri de pompe. Pompa de tip VVN-12 are o capacitate de 66 m3/h, viteza de rotatie a arborelui este de 980 rpm. Pompa este proiectată pentru a crea un vid într-o unitate de neutralizare a vidului.

Pompe centrifuge. Pentru a circula soluția de azotat de amoniu într-o instalație de neutralizare în vid, se folosesc adesea pompe 7ХН-12 cu o capacitate de 175-250 m3/h. Puterea instalată a motorului electric este de 55 kW.

4 . Calcule materiale si energie

Să calculăm echilibrul material și termic al procesului. Eu calculez neutralizarea acidului azotic cu gaz amoniac la 1 tonă de produs. Preluez datele inițiale din Tabelul 2, folosind metodologia manualelor , , .

Acceptăm că procesul de neutralizare va decurge în următoarele condiții:

Temperatura inițială, °C

amoniac gazos................................................. ... .................................50

acid azotic................................................ ........ .................................20

Tabelul 2 - Date inițiale

Calculul materialului

1 Pentru a obține 1 tonă de nitrat prin reacție:

NH3+HNO3=NH4NO3 +Q J (9)

teoretic este necesară următoarea cantitate de materii prime (în kg):

amoniac

17 - 80 x = 1000*17/80 = 212,5

x - 1000

acid azotic

63 - 80 x = 1000*63/80 = 787,5

x - 1000

Unde 17, 63 și 80 sunt greutățile moleculare ale amoniacului, acidului azotic și respectiv nitratului de amoniu.

Consumul practic de NH3 si HNO3 este putin mai mare decat cel teoretic, intrucat in timpul procesului de neutralizare, pierderile de reactivi cu abur de suc sunt inevitabile prin scurgeri in comunicatii datorate descompunerii usoare a componentelor de reactie si a nitratului etc.

2. Determinați cantitatea de azotat de amoniu din produsul comercial: 0,98*1000=980 kg/h

sau

980/80=12,25 kmol/h,

precum si cantitatea de apa:

1000-980=20 kg/h

3. Voi calcula consumul de acid azotic (100%) pentru a obține 12,25 kmol/h de nitrat. Conform stoichiometriei, se consumă aceeași cantitate din acesta (kmol/h) cât se formează nitrat: 12,25 kmol/h, sau 12,25*63=771,75 kg/h

Deoarece condițiile stabilesc conversia completă (100%) a acidului, aceasta va fi cantitatea furnizată.

Procesul implică acid diluat - 60%:

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

inclusiv apa:

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

4. În mod similar, consumul de amoniac (100%) pentru a produce 12,25 kmol/h, sau 12,25*17=208,25 kg/h

În ceea ce privește apa amoniacă 25%, aceasta va fi 208,25/0,25 = 833 kg/h, inclusiv apa 833-208,25 = 624,75 kg/h.

5. Voi găsi cantitatea totală de apă din neutralizatorul furnizat cu reactivii:

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

6. Să determinăm cantitatea de vapori de apă formată prin evaporarea soluției de nitrat (în produsul comercial rămân 20 kg/h): 1139,25 - 20 = 1119,25 kg/h.

7. Să întocmim un tabel cu bilanțul material al procesului de producere a azotatului de amoniu.

Tabelul 3 - Bilanțul material al procesului de neutralizare

8. Să calculăm indicatorii tehnologici.

· coeficienți teoretici de cheltuieli:

pentru acid - 63/80=0,78 kg/kg

pentru amoniac - 17/80=0,21 kg/kg

· rate efective ale cheltuielilor:

pentru acid - 1286,25/1000=1,28 kg/kg

pentru amoniac - 833/1000=0,83 kg/kg

În timpul procesului de neutralizare, a avut loc o singură reacție, conversia materiei prime a fost egală cu 1 (adică a avut loc conversia completă), nu au existat pierderi, ceea ce înseamnă că randamentul real este egal cu cel teoretic:

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

Calcul energetic

Sosirea căldurii. În timpul procesului de neutralizare, aportul de căldură constă din căldura introdusă de amoniac și acid azotic și căldura degajată în timpul neutralizării.

1. Căldura adusă de amoniacul gazos este:

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

unde 208,25 este consumul de amoniac, kg/h

2,18 - capacitatea termică a amoniacului, kJ/(kg*°C)

50 - temperatura amoniacului, °C

2. Căldura introdusă de acidul azotic:

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

unde 771,25 este consumul de acid azotic, kg/h

2,76 - capacitatea termică a acidului azotic, kJ/(kg*°C)

20 - temperatura acidului, °C

3. Căldura de neutralizare se calculează preliminar la 1 mol de azotat de amoniu format conform ecuației:

HNO3*3,95H2O(lichid) +NH3(gaz) =NH4NO3*3,95H2O(lichid)

unde HNO3*3,95H2O corespunde acidului azotic.

Efectul termic Q3 al acestei reacții se găsește din următoarele cantități:

a) căldura de dizolvare a acidului azotic în apă:

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

b) căldura de formare a NH4NO3 solid din acid azotic 100% și amoniac 100%:

HNO3 (lichid) + NH3 (gaz) = ​​NH4NO3 (solid) (11)

c) căldura de dizolvare a azotatului de amoniu în apă, ținând cont de consumul de căldură de reacție pentru evaporarea soluției rezultate de la 52,5% (NH4NO3 *H2O) la 64% (NH4NO3 *2,5H2O)

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

unde NH4NO3*4H2O corespunde unei concentrații de 52,5% NH4NO3

Valoarea NH4NO3*4H2O este calculată din raport

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

unde 80 este greutatea molară a NH4NO3

47,5 - concentrație HNO3, %

52,5 - concentrație NH4NO3, %

18 - greutatea molară a H2O

Valoarea NH4NO3*2,5H2O se calculează în mod similar, corespunzând unei soluții de 64% de NH4NO3

80*36/64*18=2,5H20

Conform reacției (10), căldura soluției q de acid azotic în apă este de 2594,08 J/mol. Pentru a determina efectul termic al reacției (11), este necesar să se scadă suma căldurilor de formare a NH3 (gaz) și HNO3 (lichid) din căldura de formare a azotatului de amoniu.

Căldura de formare a acestor compuși din substanțe simple la 18°C ​​și 1 atm are următoarele valori (în J/mol):

NH3(gaz): 46191,36

HN03 (lichid): 174472,8

NH4NO3(s): 364844,8

Efectul termic general al unui proces chimic depinde numai de căldura de formare a substanțelor inițiale care interacționează și a produselor finite. De aici rezultă că efectul termic al reacției (11) va fi:

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

Căldura q3 de dizolvare a NH4NO3 conform reacției (12) este egală cu 15606,32 J/mol.

Dizolvarea NH4NO3 în apă are loc odată cu absorbția căldurii. În acest sens, căldura soluției este preluată în bilanțul energetic cu semnul minus. Concentrația soluției de NH4NO3 se desfășoară în mod corespunzător cu degajarea de căldură.

Astfel, efectul termic al reacției Q3

HNO3 +*3,95H2O(lichid)+NH3(gaz) =NH4NO3*2,5H2O(lichid)+1,45 H2O(abur)

va fi:

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

Când se produce 1 tonă de azotat de amoniu, căldura reacției de neutralizare va fi:

102633,52*1000/80=1282919 kJ,

unde 80 este greutatea moleculară a NH4NO3

Din calculele de mai sus este clar că câștigul total de căldură va fi: cu amoniac 22699,25, cu acid azotic 42600,8, datorită căldurii de neutralizare 1282919 și un total de 1348219,05 kJ.

Consumul de căldură. La neutralizarea acidului azotic cu amoniac, căldura este îndepărtată din aparat prin soluția de azotat de amoniu rezultată, consumată pentru evaporarea apei din această soluție și pierdută în mediu.

Cantitatea de căldură transportată de soluția de azotat de amoniu este:

Q=(980+10)*2,55 tkip,

unde 980 este cantitatea de soluție de azotat de amoniu, kg

10 - pierderi de NH3 și HNO3, kg

tboil - temperatura de fierbere a soluției de azotat de amoniu, °C

Punctul de fierbere al soluției de azotat de amoniu se determină la o presiune absolută în neutralizator de 1,15 - 1,2 atm; Această presiune corespunde unei temperaturi a vaporilor de apă saturați de 103 °C. la presiunea atmosferică, punctul de fierbere al soluției de NH4NO3 este de 115,2 °C. scăderea temperaturii este egală cu:

at=115,2 - 100=15,2°C

Calculați punctul de fierbere al unei soluții de NH4NO3 64%.

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

Documente similare

Caracteristicile produselor fabricate, materiilor prime și materialelor pentru producție. Proces tehnologic de producere a azotatului de amoniu. Neutralizarea acidului azotic cu amoniac gazos și evaporarea la o topitură foarte concentrată.

lucrare curs, adăugată 19.01.2016


Automatizarea producerii de nitrat de amoniu granulat. Circuite pentru stabilizarea presiunii în conducta de alimentare cu abur de suc și reglarea temperaturii condensului de abur dintr-un condensator barometric. Monitorizarea presiunii din conducta de evacuare la pompa de vid.

lucrare curs, adăugată 01.09.2014


Azotatul de amoniu este un îngrășământ cu azot obișnuit și ieftin. Revizuirea schemelor tehnologice existente pentru producerea acestuia. Modernizarea producției de azotat de amoniu cu producerea de îngrășământ complex azot-fosfat la OJSC Cherepovets Azot.

teză, adăugată 22.02.2012


Descrierea granulatoarelor pentru granularea și amestecarea materialelor vrac, pulberi umede și paste. Producția de îngrășăminte complexe pe bază de azotat de amoniu și uree. Întărirea legăturilor dintre particule prin uscare, răcire și polimerizare.

lucrare curs, adăugată 03.11.2015


Scopul, proiectarea și diagrama funcțională a unei unități frigorifice cu amoniac. Construirea unui ciclu într-o diagramă termodinamică pentru un mod dat și optim. Determinarea capacității de răcire, a consumului de energie și a consumului de energie.

test, adaugat 25.12.2013


Esența procesului de uscare și o descriere a schemei sale tehnologice. Uscătoarele atmosferice cu tambur, structura lor și calcule de bază. Parametrii gazelor de ardere furnizate uscătorului, control automat al umidității. Transportul agentului de uscare.

lucrare curs, adaugat 24.06.2012


Revizuirea metodelor moderne de producere a acidului azotic. Descrierea schemei tehnologice a instalației, proiectarea aparatului principal și a echipamentelor auxiliare. Caracteristicile materiilor prime și produselor finite, subproduselor și deșeurilor de producție.

teză, adăugată 11.01.2013


Metode industriale de producere a acidului azotic diluat. Catalizatori pentru oxidarea amoniacului. Compoziția amestecului de gaze. Conținut optim de amoniac în amestecul amoniac-aer. Tipuri de sisteme de acid azotic. Calculul materialului și bilanțul termic al reactorului.

lucrare curs, adăugată 14.03.2015


Proces tehnologic, norme tehnologice. Proprietățile fizico-chimice ale fosfatului de diamoniu. Sistem tehnologic. Recepția, distribuția acidului fosforic. Prima și a doua etapă de neutralizare a acidului fosforic. Granularea și uscarea produsului.

lucrare curs, adaugat 18.12.2008


Caracteristicile materiilor prime și materialelor auxiliare pentru producerea acidului azotic. Selectarea și justificarea schemei de producție adoptate. Descrierea schemei tehnologice. Calcule ale bilanțurilor materiale ale proceselor. Automatizarea procesului tehnologic.

Azotatul de amoniu este unul dintre cele mai comune îngrășăminte.

Azotatul de amoniu (cunoscut și sub denumirea de azotat de amoniu) este produs în fabrici din acid azotic și amoniac prin interacțiunea chimică a acestor compuși.

Procesul de producție constă din următoarele etape:

1. Neutralizarea acidului azotic cu amoniac gazos.
2. Evaporarea soluției de azotat de amoniu.
3. Cristalizarea azotatului de amoniu.
4. Sare de uscare.

Figura prezintă o diagramă de flux simplificată a procesului pentru producția de azotat de amoniu. Cum are loc acest proces?

Materia primă - amoniac gazos și acid azotic (soluție apoasă) - intră în neutralizator. Aici, ca urmare a interacțiunii chimice a ambelor substanțe, are loc o reacție violentă cu eliberarea unei cantități mari de căldură. În acest caz, o parte din apă se evaporă, iar vaporii de apă rezultați (așa-numiții vapori de seva) sunt evacuați în exterior prin capcană.

Soluția de azotat de amoniu incomplet evaporată curge de la neutralizator la următorul aparat - neutralizatorul final. În ea, după adăugarea unei soluții apoase de amoniac, procesul de neutralizare a acidului azotic se încheie.

Din preneutralizator, soluția de azotat de amoniu este pompată într-un evaporator - un aparat de vid care funcționează continuu. Soluția din astfel de dispozitive se evaporă la presiune redusă, în acest caz la o presiune de 160-200 mm Hg. Artă. Căldura pentru evaporare este transferată în soluție prin pereții tuburilor încălzite cu abur.

Evaporarea se efectuează până când concentrația soluției atinge 98%. După aceasta, soluția merge la cristalizare.

Conform unei metode, cristalizarea azotatului de amoniu are loc pe suprafața unui tambur, care este răcit din interior. Tamburul se rotește și pe suprafața sa se formează o crustă de nitrat de amoniu cristalizat de până la 2 mm grosime. Crusta este tăiată cu un cuțit și trimisă printr-un jgheab pentru uscare.

Azotatul de amoniu se usucă cu aer fierbinte în butoaie rotative de uscare la o temperatură de 120°. După uscare, produsul finit este trimis pentru ambalare. Nitratul de amoniu conține 34-35% azot. Pentru a reduce aglomerarea, în compoziția sa se adaugă diverși aditivi în timpul producției.

Azotatul de amoniu este produs de fabrici sub formă granulară și sub formă de fulgi. Fulgi de salpetru absoarbe puternic umezeala din aer, astfel încât în ​​timpul depozitării se răspândește și își pierde friabilitatea. Nitratul de amoniu granulat are forma de boabe (granule).

Granularea azotatului de amoniu se realizează în mare parte în turnuri (vezi figura). Soluția evaporată de azotat de amoniu - topitură - este pulverizată cu ajutorul unei centrifugă montată în tavanul turnului.

Topitura curge într-un curent continuu în tamburul perforat rotativ al centrifugei. Trecând prin orificiile tamburului, spray-ul se transformă în bile cu diametrul corespunzător și se întărește pe măsură ce cade.

Nitratul de amoniu granulat are proprietăți fizice bune, nu se aglomera în timpul depozitării, se dispersează bine pe câmp și absoarbe încet umiditatea din aer.

Sulfat de amoniu - (altfel - sulfat de amoniu) conține 21% azot. Cea mai mare parte a sulfatului de amoniu este produs de industria cocsului.

În următorii ani, producția celui mai concentrat îngrășământ cu azot - ureea sau ureea, care conține 46% azot, va primi o mare dezvoltare.

Ureea este produsă la presiune ridicată prin sinteza din amoniac și dioxid de carbon. Este folosit nu numai ca îngrășământ, ci și pentru hrănirea animalelor (suplimentând nutriția proteică) și ca intermediar pentru producția de materiale plastice.

Îngrășămintele lichide cu azot - amoniacul lichid, amoniacul și apa cu amoniac - sunt, de asemenea, de mare importanță.

Amoniacul lichid este produs din amoniacul gazos prin lichefiere la presiune ridicată. Conține 82% azot. Compușii de amoniac sunt soluții de azotat de amoniu, azotat de calciu sau uree în amoniac lichid cu un mic adaos de apă. Conțin până la 37% azot. Apa cu amoniac este o soluție apoasă de amoniac. Conține 20% azot. În ceea ce privește efectul lor asupra culturii, îngrășămintele cu azot lichid nu sunt inferioare celor solide. Și producția lor este mult mai ieftină decât cele solide, deoarece operațiunile de evaporare a soluției, uscare și granulare sunt eliminate. Dintre cele trei tipuri de îngrășământ cu azot lichid, apa cu amoniac este cea mai utilizată. Desigur, aplicarea îngrășămintelor lichide în sol, precum și depozitarea și transportul acestora necesită mașini și echipamente speciale.

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.