ส่งผลงานดีๆ ของคุณในฐานความรู้ได้ง่ายๆ ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงาน จะรู้สึกขอบคุณเป็นอย่างยิ่ง

โพสต์เมื่อ http://www.allbest.ru/

• การแนะนำ
• 1. การผลิตแอมโมเนียมไนเตรต
• 2. วัตถุดิบ
• 3. การสังเคราะห์แอมโมเนีย
• 4. คุณลักษณะของผลิตภัณฑ์เป้าหมาย
• 5. การพิสูจน์ทางกายภาพและเคมีของกระบวนการหลักในการผลิตผลิตภัณฑ์เป้าหมายและความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมของการผลิต

การแนะนำ

ปุ๋ยแร่ประเภทที่สำคัญที่สุดคือปุ๋ยไนโตรเจน: แอมโมเนียมไนเตรต, ยูเรีย, แอมโมเนียมซัลเฟต, สารละลายแอมโมเนียที่เป็นน้ำ ฯลฯ ไนโตรเจนมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในชีวิตของพืช: เป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์ซึ่งเป็นตัวรับพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานและโปรตีนที่จำเป็นต่อการสร้างเซลล์ที่มีชีวิต พืชสามารถใช้ไนโตรเจนคงที่ได้เท่านั้น - ในรูปของไนเตรต เกลือแอมโมเนียม หรือเอไมด์ ไนโตรเจนคงที่จำนวนค่อนข้างน้อยเกิดขึ้นจากไนโตรเจนในบรรยากาศเนื่องจากกิจกรรมของจุลินทรีย์ในดิน อย่างไรก็ตาม เกษตรกรรมแบบเข้มข้นสมัยใหม่ไม่สามารถดำรงอยู่ได้อีกต่อไปหากไม่มีการใส่ปุ๋ยไนโตรเจนเพิ่มเติมในดิน ซึ่งได้มาจากการตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศทางอุตสาหกรรม

ปุ๋ยไนโตรเจนมีความแตกต่างกันในเรื่องปริมาณไนโตรเจนในรูปแบบของสารประกอบไนโตรเจน (ไนเตรต, แอมโมเนียม, เอไมด์), สถานะเฟส (ของแข็งและของเหลว) และยังมีปุ๋ยที่มีความเป็นกรดและเป็นด่างทางสรีรวิทยาอีกด้วย

1. การผลิตแอมโมเนียมไนเตรต

แอมโมเนียมไนเตรตหรือแอมโมเนียมไนเตรต NH 4 NO 3 - สารผลึกสีขาวที่มีไนโตรเจน 35% ในรูปแบบแอมโมเนียมและไนเตรต , ไนโตรเจนทั้งสองรูปแบบถูกพืชดูดซึมได้ง่าย แอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดถูกใช้ในขนาดใหญ่ก่อนหยอดเมล็ดและสำหรับการใส่ปุ๋ยทุกประเภท ในระดับที่เล็กกว่า จะใช้ในการผลิตวัตถุระเบิด

แอมโมเนียมไนเตรตละลายน้ำได้สูงและมีความสามารถในการดูดความชื้นสูง (ความสามารถในการดูดซับความชื้นจากอากาศ) นี่คือเหตุผลที่เม็ดปุ๋ยกระจายออกไปสูญเสียรูปร่างเป็นผลึกเกิดการแข็งตัวของปุ๋ย - วัสดุจำนวนมากกลายเป็นมวลเสาหินที่เป็นของแข็ง

แอมโมเนียมไนเตรตผลิตได้สามประเภท:

A และ B - ใช้ในอุตสาหกรรม ใช้ในส่วนผสมที่ระเบิดได้ (แอมโมไนต์, แอมโมเนียล)

B เป็นปุ๋ยไนโตรเจนที่มีประสิทธิภาพและพบได้บ่อยที่สุด โดยมีไนโตรเจนประมาณ 33-34% มีความเป็นกรดทางสรีรวิทยา

2. วัตถุดิบ

วัสดุเริ่มต้นในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตคือแอมโมเนียและกรดไนตริก

กรดไนตริก . กรดไนตริกบริสุทธิ์ HNO เป็นของเหลวไม่มีสีที่มีความหนาแน่น 1.51 g/cm3 ที่ - 42 °C แข็งตัวเป็นมวลผลึกโปร่งใส ในอากาศก็เหมือนกับกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น "ควัน" เนื่องจากไอระเหยของมันก่อตัวเป็นหมอกเล็ก ๆ ที่มีความชื้นในอากาศ กรดไนตริกไม่คงทนและภายใต้อิทธิพลของแสงมันจะค่อยๆสลายตัว:

ยิ่งอุณหภูมิสูงและมีความเข้มข้นของกรดมากเท่าใด การสลายตัวก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น ไนโตรเจนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจะละลายในกรดและทำให้มีสีน้ำตาล

กรดไนตริกเป็นกรดที่ทรงพลังที่สุดชนิดหนึ่ง ในสารละลายเจือจางมันจะสลายตัวเป็นไอออน H และ -NO อย่างสมบูรณ์ กรดไนตริกเป็นหนึ่งในสารประกอบไนโตรเจนที่สำคัญที่สุด: มันถูกใช้ในปริมาณมากในการผลิตปุ๋ยไนโตรเจน, วัตถุระเบิดและสีย้อมอินทรีย์, ทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ในหลาย ๆ กระบวนการทางเคมีและใช้ในการผลิตกรดซัลฟิวริก กรด โดยวิธีไนตรัส ใช้ในการผลิตวาร์นิชและฟิล์มเซลลูโลส .

การผลิตกรดไนตริกทางอุตสาหกรรม . วิธีการทางอุตสาหกรรมสมัยใหม่ในการผลิตกรดไนตริกนั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาออกซิเดชันของตัวเร่งปฏิกิริยาของแอมโมเนียกับออกซิเจนในบรรยากาศ เมื่ออธิบายคุณสมบัติของแอมโมเนียพบว่ามันเผาไหม้ในออกซิเจนและผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาคือน้ำและไนโตรเจนอิสระ แต่ในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนียกับออกซิเจนก็สามารถดำเนินการแตกต่างออกไปได้หากมีส่วนผสมของแอมโมเนียกับอากาศ ถูกส่งผ่านตัวเร่งปฏิกิริยาแล้วที่อุณหภูมิ 750°C และที่องค์ประกอบหนึ่งของส่วนผสมจะเกิดการแปลงสภาพเกือบสมบูรณ์

ส่วนผสมที่ได้จะผ่านเข้าไปได้ง่ายซึ่งให้กรดไนตริกเมื่อมีน้ำอยู่ในออกซิเจนในบรรยากาศ

โลหะผสมที่มีแพลตตินัมใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเกิดออกซิเดชันของแอมโมเนีย

กรดไนตริกที่ได้จากปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนียมีความเข้มข้นไม่เกิน 60% ถ้าจำเป็นก็เข้มข้น

อุตสาหกรรมผลิตกรดไนตริกเจือจางด้วยความเข้มข้น 55, 47 และ 45% และกรดไนตริกเข้มข้น - 98 และ 97% กรดเข้มข้นถูกขนส่งในถังอะลูมิเนียม กรดเจือจาง - ในถังที่ทำจากเหล็กทนกรด

3. การสังเคราะห์แอมโมเนีย

วัตถุดิบแอมโมเนียไนโตรเจนไนเตรต

แอมโมเนียเป็นผลิตภัณฑ์หลักของสารที่มีไนโตรเจนหลายชนิดที่ใช้ในอุตสาหกรรมและการเกษตร ดี.เอ็น. Pryanishnikov เรียกแอมโมเนียว่า "อัลฟาและโอเมก้า" ในการเผาผลาญสารไนโตรเจนในพืช

แผนภาพแสดงการใช้งานหลักของแอมโมเนีย องค์ประกอบของแอมโมเนียก่อตั้งโดย C. Berthollet ในปี 1784 แอมโมเนีย NH 3 เป็นเบส ซึ่งเป็นสารรีดิวซ์ที่มีความเข้มข้นปานกลางและเป็นสารก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนที่มีประสิทธิผลโดยคำนึงถึงแคตไอออนที่มีวงโคจรพันธะว่าง

พื้นฐานของกระบวนการเคมีฟิสิกส์ . การสังเคราะห์แอมโมเนียจากองค์ประกอบจะดำเนินการตามสมการปฏิกิริยา

ไม่มี 2 +3H 2 =2NH 3; ?ชม<0

ปฏิกิริยานี้สามารถย้อนกลับได้ โดยคายความร้อน โดยมีคุณลักษณะพิเศษคือมีผลเอนทาลปีเป็นลบอย่างมาก (?H = -91.96 กิโลจูล/โมล) และที่อุณหภูมิสูงจะเกิดปฏิกิริยาคายความร้อนมากขึ้น (?H = -112.86 กิโลจูล/โมล) ตามหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ เมื่อได้รับความร้อน สมดุลจะเลื่อนไปทางซ้าย ส่งผลให้ผลผลิตแอมโมเนียลดลง การเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีในกรณีนี้ก็เป็นค่าลบเช่นกันและไม่สนับสนุนปฏิกิริยา เมื่อค่าลบเป็น ?S การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะช่วยลดความน่าจะเป็นของการเกิดปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนียเกิดขึ้นโดยมีปริมาตรลดลง ตามสมการปฏิกิริยา สารตั้งต้นที่เป็นก๊าซเริ่มต้น 4 โมลจะเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ก๊าซ 2 โมล ตามหลักการของ Le Chatelier เราสามารถสรุปได้ว่าภายใต้สภาวะสมดุล ปริมาณแอมโมเนียในส่วนผสมจะมีมากกว่าที่แรงดันสูงมากกว่าที่ความดันต่ำ

4. คุณลักษณะของผลิตภัณฑ์เป้าหมาย

ลักษณะทางเคมีกายภาพ . แอมโมเนียมไนเตรต (แอมโมเนียมไนเตรต) NH4NO3 มีน้ำหนักโมเลกุล 80.043; ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์เป็นสารผลึกไม่มีสีที่ประกอบด้วยออกซิเจน 60% ไฮโดรเจน 5% และไนโตรเจน 35% (อย่างละ 17.5% ในรูปแบบแอมโมเนียและไนเตรต) ผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคประกอบด้วยไนโตรเจนอย่างน้อย 34.0%

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีพื้นฐานของแอมโมเนียมไนเตรตส:

แอมโมเนียมไนเตรตมีอยู่ในการดัดแปลงผลึกห้ารูปแบบซึ่งมีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ที่ความดันบรรยากาศ (ตาราง) ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ การปรับเปลี่ยนแต่ละครั้งจะมีอยู่ในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดเท่านั้น และการเปลี่ยนผ่าน (โพลีมอร์ฟิก) จากการดัดแปลงแบบหนึ่งไปยังอีกแบบหนึ่งจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างผลึก การปลดปล่อย (หรือการดูดกลืน) ความร้อน ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในปริมาตรเฉพาะ ความจุความร้อน , เอนโทรปี ฯลฯ การเปลี่ยนผ่านแบบโพลีมอร์ฟิกสามารถย้อนกลับได้ - enantiotropic

โต๊ะ. การดัดแปลงผลึกของแอมโมเนียมไนเตรต

ระบบ NH 4 NO 3 -H 2 O (รูปที่ 11-2) หมายถึงระบบที่มียูเทคติกแบบธรรมดา จุดยูเทคติกสอดคล้องกับความเข้มข้น 42.4% MH 4 MO 3 และอุณหภูมิ -16.9 °C สาขาด้านซ้ายของแผนภาพ - เส้นน้ำ liquidus - สอดคล้องกับเงื่อนไขในการปล่อยน้ำแข็งในระบบ NN 4 MO 3 -H 2 O สาขาด้านขวาของกราฟ liquidus คือกราฟความสามารถในการละลายของ MH 4 MO 3 ในน้ำ. เส้นโค้งนี้มีจุดพักสามจุดซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงการเปลี่ยนแปลง NH 4 NO 3 1 = 11 (125.8 ° C), II = III (84.2 ° C) และ 111 = IV (32.2 ° C) จุดหลอมเหลว (การตกผลึก) ของ แอมโมเนียมไนเตรตปราศจากน้ำคือ 169.6 ° C ลดลงเมื่อความชื้นของเกลือเพิ่มขึ้น

การขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการตกผลึกของ NH 4 NO 3 (Tcrystal, "C) ต่อปริมาณความชื้น (เอ็กซ์,%) มากถึง 1.5% อธิบายโดยสมการ:

ทีคริส = 169.6 - 13, 2x (11.6)

การขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการตกผลึกของแอมโมเนียมไนเตรตด้วยการเติมแอมโมเนียมซัลเฟตกับปริมาณความชื้น (เอ็กซ์,%) สูงถึง 1.5% และแอมโมเนียมซัลเฟต (U, %) สูงถึง 3.0% แสดงโดยสมการ:

เสื้อคริสตัล = 169.6 - 13.2X+2, OU (11.7)

แอมโมเนียมไนเตรตละลายในน้ำและดูดซับความร้อน ด้านล่างนี้เป็นค่าความร้อนของการละลาย (Q dist) ของแอมโมเนียมไนเตรตที่มีความเข้มข้นต่างๆ ในน้ำที่ 25 ° C:

ค(NH4NO3) % มวลชน 59,69 47.05 38,84 30,76 22,85 15,09 2,17
สารละลาย Q กิโลจูล/กก. -202.8 -225.82 -240.45 -256.13 -271.29 -287.49 -320.95

แอมโมเนียมไนเตรตละลายได้สูงในน้ำ เอทิลและเมทิลแอลกอฮอล์ ไพริดีน อะซิโตน และแอมโมเนียเหลว

ข้าว. 11-2. แผนภาพสถานะระบบเอ็น.เอช.4 เอ็น03 - ชม20

การสลายตัวด้วยความร้อน . แอมโมเนียมไนเตรตเป็นสารออกซิไดซ์ที่สามารถรองรับการเผาไหม้ได้ เมื่อได้รับความร้อนในพื้นที่จำกัด เมื่อผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวด้วยความร้อนไม่สามารถกำจัดออกได้อย่างอิสระ ดินประสิวสามารถระเบิด (ระเบิด) ได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ นอกจากนี้ยังสามารถระเบิดได้ภายใต้อิทธิพลของแรงกระแทกที่รุนแรง เช่น เมื่อเกิดจากวัตถุระเบิด

ในช่วงแรกของการให้ความร้อนที่ 110°C ไนเตรตจะค่อยๆ แตกตัวโดยการดูดกลืนความร้อนเป็นแอมโมเนียและกรดไนตริก:

NH 4 NO 3 > NH 3 + HNO 3 - 174.4 กิโลจูล/โมล (11.9)

ที่อุณหภูมิ 165°C น้ำหนักลดไม่เกิน 6%/วัน อัตราการแยกตัวไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับอัตราส่วนระหว่างพื้นผิวของไนเตรตและปริมาตร ปริมาณของสิ่งเจือปน ฯลฯ

แอมโมเนียละลายได้ในของเหลวน้อยกว่ากรดไนตริก ดังนั้นจึงสามารถกำจัดออกได้เร็วกว่า ความเข้มข้นของกรดไนตริกจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าสมดุลที่กำหนดโดยอุณหภูมิ การมีอยู่ของกรดไนตริกในการหลอมเหลวจะเป็นตัวกำหนดลักษณะการเร่งปฏิกิริยาอัตโนมัติของการสลายตัวด้วยความร้อน

ในช่วงอุณหภูมิ 200-270 °C ปฏิกิริยาคายความร้อนเล็กน้อยส่วนใหญ่ของการสลายตัวของไนเตรตเป็นไนตรัสออกไซด์และน้ำเกิดขึ้น:

NH 4 NO 3 > N 2 O+ 2H 2 O + 36.8 กิโลจูล/โมล (11.10)

ผลที่เห็นได้ชัดเจนต่ออัตราการสลายตัวด้วยความร้อนนั้นเกิดจากไนโตรเจนไดออกไซด์ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวด้วยความร้อนของกรดไนตริกซึ่งเป็นผลจากการแยกตัวของแอมโมเนียมไนเตรต

เมื่อไนโตรเจนไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับไนเตรต จะเกิดกรดไนตริก น้ำ และไนโตรเจน:

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

ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยานี้สูงกว่าผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาการสลายตัวของไนเตรตเป็น N 2 O และ H 2 O มากกว่า 6 เท่า ดังนั้นในไนเตรตที่เป็นกรดแม้ในอุณหภูมิปกติเนื่องจากปฏิกิริยาคายความร้อนที่สำคัญ จากการมีปฏิสัมพันธ์กับไนโตรเจนไดออกไซด์จะเกิดการสลายตัวด้วยความร้อนตามธรรมชาติซึ่งเมื่อมีแอมโมเนียมไนเตรตจำนวนมากสามารถนำไปสู่การสลายตัวอย่างรวดเร็ว

เมื่อไนเตรตถูกให้ความร้อนในระบบปิดที่อุณหภูมิ 210-220 °C แอมโมเนียจะสะสมความเข้มข้นของกรดไนตริกจะลดลงดังนั้นปฏิกิริยาการสลายตัวจึงถูกยับยั้งอย่างมากกระบวนการสลายตัวด้วยความร้อนจะหยุดลงในทางปฏิบัติแม้ว่าเกลือส่วนใหญ่จะมีอยู่ก็ตาม ยังไม่สลายตัว ที่อุณหภูมิสูงขึ้น แอมโมเนียจะออกซิไดซ์เร็วขึ้น กรดไนตริกจะสะสมอยู่ในระบบ และปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นด้วยการเร่งตัวเองอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งอาจนำไปสู่การระเบิดได้

สารเติมแต่งให้กับ แอมโมเนียมไนเตรตของสารที่สามารถสลายตัวได้ด้วยการปล่อยแอมโมเนีย (เช่นยูเรียและอะซิตาไมด์) ยับยั้งการสลายตัวด้วยความร้อน เกลือที่มีไอออนบวกของเงินหรือแทลเลียมจะเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการก่อตัวของสารเชิงซ้อนที่มีไนเตรตไอออนในการหลอมละลาย ไอออนของคลอรีนมีผลในการเร่งปฏิกิริยาที่รุนแรงต่อกระบวนการสลายตัวด้วยความร้อน เมื่อส่วนผสมที่มีคลอไรด์และแอมโมเนียมไนเตรตได้รับความร้อนถึง 220-230 °C การสลายตัวอย่างรวดเร็วมากจะเริ่มต้นจากการปล่อยก๊าซปริมาณมาก เนื่องจากความร้อนของปฏิกิริยา อุณหภูมิของส่วนผสมจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก และการสลายตัวจะเสร็จสิ้นภายในระยะเวลาอันสั้น

หากส่วนผสมที่มีคลอไรด์ถูกรักษาไว้ที่อุณหภูมิ 150-200 ° C จากนั้นในช่วงเวลาแรกที่เรียกว่าการเหนี่ยวนำการสลายตัวจะดำเนินการในอัตราที่สอดคล้องกับการสลายตัวของไนเตรตที่อุณหภูมิที่กำหนด ในช่วงเวลานี้นอกเหนือจากการสลายตัวแล้ว กระบวนการอื่น ๆ ก็จะเกิดขึ้นเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งผลลัพธ์ที่ได้คือการเพิ่มขึ้นของปริมาณกรดในส่วนผสมและการปล่อยคลอรีนจำนวนเล็กน้อย หลังจากช่วงเหนี่ยวนำ การสลายตัวจะเกิดขึ้นที่ความเร็วสูงและมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนที่รุนแรงและการก่อตัวของก๊าซพิษจำนวนมาก ด้วยปริมาณคลอไรด์ที่สูง การสลายตัวของมวลแอมโมเนียมไนเตรตทั้งหมดจะสิ้นสุดลงอย่างรวดเร็ว ด้วยเหตุนี้ ปริมาณคลอไรด์ในผลิตภัณฑ์จึงถูกจำกัดอย่างเคร่งครัด

เมื่อกลไกการทำงานที่ใช้ในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตควรใช้น้ำมันหล่อลื่นที่ไม่ทำปฏิกิริยากับผลิตภัณฑ์และไม่ลดอุณหภูมิเริ่มต้นของการสลายตัวด้วยความร้อน เพื่อจุดประสงค์นี้ สามารถใช้น้ำมันหล่อลื่น VNIINP-282 (GOST 24926-81) ได้

อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ที่ส่งเพื่อจัดเก็บเป็นกลุ่มหรือบรรจุภัณฑ์ในถุงไม่ควรเกิน 55 °C ถุงโพลีเอทิลีนหรือกระดาษคราฟท์ใช้เป็นภาชนะ อุณหภูมิที่กระบวนการออกซิเดชั่นที่ใช้งานอยู่ของโพลีเอทิลีนและกระดาษคราฟท์ที่มีแอมโมเนียมไนเตรตเริ่มต้นคือ 270-280 และ 220-230 °C ตามลำดับ ถุงกระดาษคราฟท์และพลาสติกเปล่าต้องทำความสะอาดสิ่งตกค้างของผลิตภัณฑ์ และหากใช้ไม่ได้ก็ต้องเผาทิ้ง

ในแง่ของพลังงานการระเบิด แอมโมเนียมไนเตรตอ่อนกว่าวัตถุระเบิดส่วนใหญ่ถึงสามเท่า โดยหลักการแล้ว ผลิตภัณฑ์ที่เป็นเม็ดสามารถทำให้เกิดการระเบิดได้ แต่การเริ่มด้วยแคปซูลตัวจุดชนวนนั้นเป็นไปไม่ได้ ซึ่งต้องใช้ระเบิดพลังสูงจำนวนมาก

การสลายตัวของไนเตรตแบบระเบิดเกิดขึ้นตามสมการ:

NH 4 NO 3 > N 2 + 0.5O 2 + 2H 2 O + 118 กิโลจูล/โมล (11.12)

ตามสมการ (11.12) ความร้อนจากการระเบิดควรมีค่าเท่ากับ 1.48 MJ/kg อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาข้างเคียง ซึ่งหนึ่งในนั้นคือการดูดความร้อน (11.9) ความร้อนจริงของการระเบิดคือ 0.96 MJ/กก. และมีน้อยเมื่อเทียบกับความร้อนจากการระเบิดของเฮกโซเจน (5.45 MJ) แต่สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความจุสูง เช่น แอมโมเนียมไนเตรต การคำนึงถึงคุณสมบัติในการระเบิด (แม้ว่าจะอ่อน) เป็นสิ่งสำคัญในการรับรองความปลอดภัย

ข้อกำหนดของผู้บริโภคสำหรับคุณภาพของแอมโมเนียมไนเตรตที่ผลิตโดยอุตสาหกรรมสะท้อนให้เห็นใน GOST 2-85 ตามผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์สองเกรดที่ผลิต

ความแข็งแรงของเม็ดถูกกำหนดตาม GOST-21560.2-82 โดยใช้อุปกรณ์ IPG-1, MIP-10-1 หรือ OSPG-1M

ความเปราะบางของแอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดที่บรรจุในถุงถูกกำหนดตาม GOST-21560.5-82

GOST 14702-79-" กันน้ำ"

5. การพิสูจน์ทางกายภาพและเคมีของกระบวนการหลักในการผลิตผลิตภัณฑ์เป้าหมายและความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมของการผลิต

เพื่อให้ได้แอมโมเนียมไนเตรตที่ไม่จับเป็นก้อนในทางปฏิบัติ มีการใช้วิธีการทางเทคโนโลยีจำนวนหนึ่ง วิธีที่มีประสิทธิภาพในการลดอัตราการดูดซับความชื้นด้วยเกลือดูดความชื้นคือการทำให้เป็นเม็ด พื้นผิวทั้งหมดของเม็ดที่เป็นเนื้อเดียวกันนั้นน้อยกว่าพื้นผิวของเกลือที่เป็นผลึกละเอียดในปริมาณเท่ากัน ดังนั้นปุ๋ยที่เป็นเม็ดจะดูดซับความชื้นจากอากาศได้ช้ากว่า บางครั้งแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกผสมกับเกลือที่ดูดความชื้นน้อยกว่า เช่น แอมโมเนียมซัลเฟต

แอมโมเนียมฟอสเฟต โพแทสเซียมคลอไรด์ และแมกนีเซียมไนเตรตยังใช้เป็นสารเติมแต่งที่ทำหน้าที่คล้ายกัน กระบวนการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตนั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาที่ต่างกันระหว่างแอมโมเนียที่เป็นก๊าซกับสารละลายของกรดไนตริก:

NH 3 + HNO 3 = NH 4 ไม่ 3

?H = -144.9 กิโลจูล (VIII)

ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นที่ความเร็วสูง ในเครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรมนั้นถูกจำกัดด้วยการละลายของก๊าซในของเหลว เพื่อลดการยับยั้งการแพร่กระจาย การผสมรีเอเจนต์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

สามารถรับประกันสภาวะที่เข้มข้นสำหรับการดำเนินการตามกระบวนการได้ในระดับมากเมื่อพัฒนาการออกแบบอุปกรณ์ ปฏิกิริยา (VIII) ดำเนินการในอุปกรณ์ ITN ที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง (โดยใช้ความร้อนของการทำให้เป็นกลาง) เครื่องปฏิกรณ์เป็นอุปกรณ์ทรงกระบอกแนวตั้งที่ประกอบด้วยโซนปฏิกิริยาและการแยก ในโซนปฏิกิริยาจะมีกระจก / ซึ่งส่วนล่างจะมีรูสำหรับหมุนเวียนสารละลาย ฟองอากาศจะอยู่เหนือรูด้านในกระจกเล็กน้อย 2 สำหรับจ่ายก๊าซแอมโมเนียจะมีฟองอากาศอยู่ด้านบน 3 เพื่อจัดหากรดไนตริก ส่วนผสมของไอระเหยและของเหลวปฏิกิริยาจะออกจากด้านบนของกระจกปฏิกิริยา ส่วนหนึ่งของสารละลายจะถูกลบออกจากอุปกรณ์ ITN และเข้าสู่ตัวทำให้เป็นกลางขั้นสุดท้าย และส่วนที่เหลือ (การไหลเวียน) จะลดลงอีกครั้ง ไอน้ำผลไม้ที่ปล่อยออกมาจากส่วนผสมไอและของเหลวจะถูกล้างบนแผ่นปิดฝา 6 จากการกระเด็นของสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตและไอกรดไนตริกด้วยสารละลายไนเตรต 20% จากนั้นจึงสกัดไอน้ำคอนเดนเสท

ความร้อนของปฏิกิริยา (VIII) ใช้ในการระเหยน้ำบางส่วนออกจากส่วนผสมของปฏิกิริยา (จึงเป็นที่มาของชื่ออุปกรณ์ - ITN) ความแตกต่างของอุณหภูมิในส่วนต่างๆ ของอุปกรณ์ทำให้เกิดการหมุนเวียนของส่วนผสมปฏิกิริยาที่รุนแรงมากขึ้น

กระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตรวมถึงขั้นตอนการทำให้เป็นกลางของกรดไนตริกด้วยแอมโมเนียรวมถึงขั้นตอนการระเหยของสารละลายไนเตรตการละลายของเม็ดการทำให้เย็นลงของเม็ดการรักษาเม็ดด้วยสารลดแรงตึงผิว การบรรจุ การจัดเก็บ และการโหลดไนเตรต การทำให้ก๊าซเรือนกระจกและน้ำเสียบริสุทธิ์

ในรูป แผนภาพแสดงหน่วยกำลังการผลิตขนาดใหญ่ที่ทันสมัยสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต AS-72 ที่มีกำลังการผลิต 1,360 ตัน/วัน กรดไนตริกเริ่มต้น 58-60% ถูกให้ความร้อนในเครื่องทำความร้อน / สูงถึง 70-80 ด้วยไอน้ำจากเครื่อง ITN 3 และถูกส่งไปเพื่อวางตัวเป็นกลาง ด้านหน้าอุปกรณ์ต่างๆ 3 กรดฟอสฟอริกและซัลฟิวริกจะถูกเติมลงในกรดไนตริกในปริมาณที่ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปประกอบด้วย 0.3-0.5% P 2 O 5 และ 0.05-0.2% แอมโมเนียมซัลเฟต

หน่วยนี้ประกอบด้วยอุปกรณ์ ITN สองตัวที่ทำงานแบบขนาน นอกจากกรดไนตริกแล้ว ยังมีก๊าซแอมโมเนียที่อุ่นในเครื่องทำความร้อนอีกด้วย 2 ไอน้ำคอนเดนเสทสูงถึง 120-130 °C ปริมาณของกรดไนตริกและแอมโมเนียที่ให้มาจะถูกควบคุมเพื่อให้สารละลายมีกรดมากเกินไปที่ทางออกจากอุปกรณ์ ITN (2-5 กรัม/ลิตร) เพื่อให้แน่ใจว่าจะดูดซับแอมโมเนียได้อย่างสมบูรณ์

กรดไนตริก (58-60%) ถูกให้ความร้อนในอุปกรณ์ 2 สูงถึง 80-90 °C ด้วยไอน้ำน้ำผลไม้จากอุปกรณ์ ITN 8. ก๊าซแอมโมเนียในเครื่องทำความร้อน 1 อุ่นด้วยไอน้ำคอนเดนเสทที่อุณหภูมิ 120-160°C กรดไนตริกและก๊าซแอมโมเนียในอัตราส่วนที่ควบคุมโดยอัตโนมัติจะเข้าสู่ส่วนปฏิกิริยาของอุปกรณ์ ITN 5 สองเครื่องที่ทำงานแบบขนาน สารละลาย NH 4 NO 3 89-92% ออกจากอุปกรณ์ ITN ที่อุณหภูมิ 155-170 °C มีกรดไนตริกส่วนเกินในช่วง 2-5 กรัม/ลิตร ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแอมโมเนียจะดูดซับได้อย่างสมบูรณ์

ในส่วนบนของอุปกรณ์ ไอน้ำของน้ำผลไม้จากส่วนปฏิกิริยาจะถูกชะล้างออกจากการกระเด็นของแอมโมเนียมไนเตรต ไอระเหยของ HNO 3 และ NH 3 ด้วยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต 20% จากเครื่องฟอกล้าง 18 และไอน้ำคอนเดนเสทจากเครื่องทำความร้อนกรดไนตริก 2, ซึ่งเสิร์ฟบนแผ่นปิดด้านบนของอุปกรณ์ ส่วนหนึ่งของไอน้ำน้ำผลไม้ใช้ในการทำความร้อนกรดไนตริกในฮีตเตอร์ 2 และส่วนใหญ่ถูกส่งไปยังเครื่องฟอกล้าง 18, โดยผสมกับอากาศจากหอแกรนูเลชั่น พร้อมด้วยส่วนผสมไอน้ำ-อากาศจากเครื่องระเหย 6 และล้างบนจานล้างเครื่องฟอก ส่วนผสมของไอน้ำและอากาศที่ถูกล้างจะถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศโดยพัดลม 19.

โซลูชันจากอุปกรณ์ ITN 8 ผ่านตัวทำให้เป็นกลางตามลำดับ 4 และควบคุมตัวทำให้เป็นกลาง 5. ไปจนถึงตัวทำให้เป็นกลาง 4 กรดซัลฟูริกและฟอสฟอริกในปริมาณเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปประกอบด้วยแอมโมเนียมซัลเฟต 0.05-0.2% และ P20s 0.3-0.5% ปริมาณกรดโดยปั๊มลูกสูบจะถูกปรับขึ้นอยู่กับน้ำหนักของเครื่อง

หลังจากการวางตัวเป็นกลางของ NMO3 ที่มากเกินไปในสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตจากอุปกรณ์ ITN และนำกรดซัลฟิวริกและฟอสฟอริกเข้าไปในอาฟเตอร์นิวทรัลไลเซอร์ 4 สารละลายจะผ่านการควบคุมอาฟเตอร์นิวทรัลไลเซอร์ 5 (โดยที่แอมโมเนียจะถูกจ่ายโดยอัตโนมัติเฉพาะในกรณีที่กรดรั่วจากตัวทำให้เป็นกลางเท่านั้น 4) และเข้าสู่เครื่องระเหย 6. ต่างจากเครื่อง AS-67 ที่เป็นส่วนบนของเครื่องระเหย 6 ติดตั้งแผ่นล้างตะแกรงสองแผ่นซึ่งจ่ายไอน้ำคอนเดนเสทเพื่อล้างส่วนผสมของไอน้ำและอากาศจากเครื่องระเหยจากแอมโมเนียมไนเตรต

ไนเตรตละลายจากเครื่องระเหย 6, ผ่านซีลน้ำและสารทำให้เป็นกลาง 9 และตัวกรอง 10, เข้าสู่ถัง 11, มันมาจากปั๊มจุ่มที่ไหน 12 จ่ายผ่านท่อพร้อมหัวฉีดป้องกันการน็อคไปยังถังแรงดัน 15, จากนั้นไปที่เครื่องบดย่อย 16 หรือ 17. ความปลอดภัยของชุดปั๊มหลอมเหลวมั่นใจได้ด้วยระบบการบำรุงรักษาอุณหภูมิหลอมเหลวโดยอัตโนมัติระหว่างการระเหยในเครื่องระเหย (ไม่เกิน 190 °C) การควบคุมและการควบคุมสภาพแวดล้อมของหลอมเหลวหลังจากตัวทำให้เป็นกลาง 9 (ภายใน 0.1-0.5 กรัม/ลิตร NH 3) โดยควบคุมอุณหภูมิของของเหลวที่หลอมละลายในถัง 11, ตัวเรือนปั๊ม 12 และท่อแรงดัน หากพารามิเตอร์ด้านกฎระเบียบของกระบวนการเบี่ยงเบน การสูบของเหลวที่หลอมละลายจะหยุดโดยอัตโนมัติ และการหลอมละลายในถัง 11 และเครื่องระเหย 6 เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นให้เจือจางด้วยคอนเดนเสท

การทำแกรนูลมีให้โดยเครื่องบดย่อยสองประเภท: ไวโบรอะคูสติก 16 และแยกย้ายกันไป 17. เครื่องบดย่อยแบบ Vibroacoustic ซึ่งใช้กับยูนิตขนาดใหญ่ ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเชื่อถือได้และสะดวกในการใช้งานมากกว่า

การหลอมละลายจะถูกทำให้เป็นเม็ดในหอคอยโลหะสี่เหลี่ยม 20 ด้วยขนาดแผน 8x11 ม. ความสูงของการบินของเม็ดคือ 55 ม. ซึ่งรับประกันการตกผลึกและการระบายความร้อนของเม็ดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2-3 มม. ถึง 90-120 ° C พร้อมการไหลของอากาศสวนทางในฤดูร้อนสูงถึง 500,000 ลบ.ม./ชม. และในฤดูหนาว (ที่อุณหภูมิต่ำ) สูงถึง 300-400,000 ลบ.ม./ชม. ที่ด้านล่างของหอคอยจะมีกรวยรับซึ่งเม็ดจะถูกลำเลียงโดยสายพานลำเลียง 21 ส่งไปยังเครื่องทำความเย็น CC 22.

อุปกรณ์ทำความเย็น 22 แบ่งออกเป็นสามส่วนโดยมีแหล่งจ่ายอากาศอัตโนมัติภายใต้แต่ละส่วนของตะแกรงฟลูอิไดซ์เบด ในส่วนหัวมีตะแกรงในตัว ซึ่งจะแยกก้อนไนเตรตที่เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการหยุดชะงักของโหมดการทำงานของเครื่องบดย่อย ก้อนจะถูกส่งไปละลาย อากาศที่จ่ายไปยังส่วนอุปกรณ์ทำความเย็นโดยพัดลม 23, อุ่นในเครื่อง 24 เนื่องจากความร้อนของไอน้ำจากน้ำผลไม้จากอุปกรณ์ ITN การทำความร้อนจะดำเนินการเมื่อความชื้นในบรรยากาศสูงกว่า 60% และในฤดูหนาวเพื่อหลีกเลี่ยงการระบายความร้อนของเม็ดอย่างกะทันหัน เม็ดแอมโมเนียมไนเตรตจะไหลผ่านหนึ่ง สอง หรือสามส่วนของอุปกรณ์ทำความเย็นตามลำดับ ขึ้นอยู่กับน้ำหนักของเครื่องและอุณหภูมิอากาศโดยรอบ อุณหภูมิการทำความเย็นที่แนะนำสำหรับผลิตภัณฑ์ที่เป็นเม็ดในฤดูหนาวคือต่ำกว่า 27 °C ในฤดูร้อนสูงถึง 40-50 °C เมื่อหน่วยปฏิบัติงานในพื้นที่ภาคใต้ ซึ่งอุณหภูมิอากาศเกิน 30 °C เป็นเวลานานหลายวัน ส่วนที่สามของอุปกรณ์ทำความเย็นจะทำงานบนอากาศเย็นล่วงหน้า (ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแอมโมเนียแบบระเหย) ปริมาณอากาศที่จ่ายให้กับแต่ละส่วนคือ 75-80,000 ลบ.ม./ชม. แรงดันพัดลม 3.6 kPa. อากาศเสียจากส่วนต่างๆ ของอุปกรณ์ที่อุณหภูมิ 45-60°C ซึ่งมีฝุ่นแอมโมเนียมไนเตรตสูงถึง 0.52 กรัม/ลบ.ม. จะถูกส่งไปยังหอแกรนูล ซึ่งจะถูกผสมกับอากาศในชั้นบรรยากาศและจ่ายสำหรับการล้างใน เครื่องฟอกซักผ้า 18.

ผลิตภัณฑ์ที่ระบายความร้อนจะถูกส่งไปยังคลังสินค้าหรือเพื่อการบำบัดด้วยสารลดแรงตึงผิว (สารช่วยกระจายตัว NP) จากนั้นจึงจัดส่งเป็นกลุ่มหรือบรรจุภัณฑ์ในถุง การบำบัดด้วยสารช่วยกระจายตัว NF ดำเนินการในอุปกรณ์กลวง 27 ด้วยหัวฉีดที่อยู่ตรงกลางเพื่อพ่นเม็ดยาแนวตั้งเป็นรูปวงแหวนหรือในถังหมุน คุณภาพของการประมวลผลผลิตภัณฑ์แบบละเอียดในอุปกรณ์ที่ใช้ทั้งหมดเป็นไปตามข้อกำหนดของ GOST 2-85

แอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดจะถูกจัดเก็บไว้ในคลังสินค้าในกองสูงไม่เกิน 11 เมตร ก่อนที่จะส่งไปยังผู้บริโภค ไนเตรตจะถูกป้อนจากคลังสินค้าเพื่อกรอง ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้มาตรฐานถูกละลาย สารละลายจะถูกส่งกลับไปยังอุทยาน ผลิตภัณฑ์มาตรฐานได้รับการบำบัดด้วยสารช่วยกระจายตัว NF และจัดส่งไปยังผู้บริโภค

ถังสำหรับกรดซัลฟิวริกและฟอสฟอริกและอุปกรณ์ปั๊มสำหรับการจ่ายสารจะถูกจัดเรียงในหน่วยแยกต่างหาก จุดควบคุมกลาง สถานีไฟฟ้าย่อย ห้องปฏิบัติการ บริการ และสถานที่ในครัวเรือนตั้งอยู่ในอาคารที่แยกจากกัน

โพสต์บน Allbest.ru

...

เอกสารที่คล้ายกัน

คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของแอมโมเนียมไนเตรต ขั้นตอนหลักของการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากแอมโมเนียและกรดไนตริก โรงงานวางตัวเป็นกลางที่ทำงานที่ความดันบรรยากาศและทำงานภายใต้สุญญากาศ การรีไซเคิลและการทำให้เป็นกลางของเสีย

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 31/03/2014


ลักษณะของผลิตภัณฑ์ที่ผลิต วัตถุดิบ และวัสดุในการผลิต กระบวนการทางเทคโนโลยีในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต การทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยก๊าซแอมโมเนียและการระเหยจนกลายเป็นของเหลวที่มีความเข้มข้นสูง

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 19/01/2559


ระบบอัตโนมัติของการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ด วงจรสำหรับรักษาแรงดันในท่อจ่ายไอน้ำของน้ำผลไม้ให้คงที่ และการควบคุมอุณหภูมิของไอน้ำคอนเดนเสทจากคอนเดนเซอร์บรรยากาศ การตรวจสอบแรงดันในท่อทางออกไปยังปั๊มสุญญากาศ

งานหลักสูตร เพิ่มเมื่อ 01/09/2014


แอมโมเนียมไนเตรตเป็นปุ๋ยไนโตรเจนทั่วไปและราคาถูก การทบทวนแผนงานทางเทคโนโลยีที่มีอยู่สำหรับการผลิต การปรับปรุงการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตให้ทันสมัยด้วยการผลิตปุ๋ยไนโตรเจน-ฟอสเฟตเชิงซ้อนที่ OJSC Cherepovets Azot

วิทยานิพนธ์เพิ่มเมื่อ 22/02/2555


ลักษณะของวัตถุดิบและวัสดุเสริมสำหรับการผลิตกรดไนตริก การคัดเลือกและเหตุผลของแผนการผลิตที่นำมาใช้ คำอธิบายของโครงร่างเทคโนโลยี การคำนวณสมดุลวัสดุของกระบวนการ ระบบอัตโนมัติของกระบวนการทางเทคโนโลยี

วิทยานิพนธ์เพิ่มเมื่อ 24/10/2554


วิธีการทางอุตสาหกรรมในการผลิตกรดไนตริกเจือจาง ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเกิดออกซิเดชันของแอมโมเนีย องค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซ ปริมาณแอมโมเนียที่เหมาะสมที่สุดในส่วนผสมแอมโมเนีย-อากาศ ประเภทของระบบกรดไนตริก การคำนวณความสมดุลของวัสดุและความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 14/03/2558


ทบทวนวิธีการสมัยใหม่ในการผลิตกรดไนตริก คำอธิบายของโครงร่างเทคโนโลยีของการติดตั้งการออกแบบอุปกรณ์หลักและอุปกรณ์เสริม ลักษณะของวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ผลพลอยได้ และของเสียจากการผลิต

วิทยานิพนธ์เพิ่มเมื่อ 11/01/2013


การผลิตและการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนีย โครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยาออกไซด์ ผลกระทบของสภาวะรีดักชันต่อกิจกรรม กลไกและจลนศาสตร์ของการฟื้นตัว การติดตั้งเทอร์โมกราวิเมตริกสำหรับการนำตัวเร่งปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนียกลับมาใช้ใหม่

วิทยานิพนธ์เพิ่มเมื่อ 16/05/2554


คำอธิบายของเครื่องบดย่อยสำหรับการบดและผสมวัสดุเทกอง ผงและเพสต์ชุบน้ำหมาด การผลิตปุ๋ยเชิงซ้อนโดยใช้แอมโมเนียมไนเตรตและยูเรีย การเสริมสร้างพันธะระหว่างอนุภาคโดยการทำให้แห้ง การทำให้เย็นลง และการเกิดพอลิเมอไรเซชัน

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 03/11/2558


เทคโนโลยีและปฏิกิริยาเคมีของขั้นตอนการผลิตแอมโมเนีย วัตถุดิบผลิตภัณฑ์สังเคราะห์ การวิเคราะห์เทคโนโลยีในการทำให้ก๊าซที่ผ่านการแปลงสภาพจากคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ ปัญหาที่มีอยู่ และการพัฒนาแนวทางในการแก้ไขปัญหาการผลิตที่ระบุ

9.4. การผลิตแอมโมเนียมไนเตรต

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นหนึ่งในปุ๋ยไนโตรเจนประเภทหลัก มีไนโตรเจนอย่างน้อย 34.2% วัตถุดิบสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดคือกรดไนตริก 58-60% และก๊าซแอมโมเนียที่ไม่เข้มข้น

กรดซัลฟิวริก 92.5% ถูกใช้เป็นสารเติมแต่งปรับสภาพ ซึ่งถูกทำให้เป็นกลางด้วยแอมโมเนียร่วมกับกรดไนตริกไปจนถึงแอมโมเนียมซัลเฟต ในการพ่นเม็ดสำเร็จรูปจะใช้สารลดแรงตึงผิว - สารละลายน้ำ 40% ของสารช่วยกระจายตัว "NF"

ขั้นตอนหลักของการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตคือ: การทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยก๊าซแอมโมเนีย การได้รับแอมโมเนียมไนเตรตที่มีความเข้มข้นสูงละลาย เม็ดละลาย การระบายความร้อนของเม็ดแอมโมเนียมไนเตรต การบำบัดเม็ดด้วยสารลดแรงตึงผิว - สารช่วยกระจายตัว "NF"; การทำอากาศและไอน้ำให้บริสุทธิ์ก่อนปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ บรรจุภัณฑ์และการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

ด้านล่างนี้เราจะพิจารณาระบบอัตโนมัติของขั้นตอนแรก - การทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยแอมโมเนีย - ซึ่งจะกำหนดโหมดการทำงานของขั้นตอนต่อไปเป็นส่วนใหญ่

แผนภาพเทคโนโลยีของกระบวนการกรดไนตริกถูกทำให้ร้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน 1 (รูปที่ 9.8) ไปจนถึงอุณหภูมิ 70-80 °C ด้วยไอน้ำจากตัวเครื่อง 2 การวางตัวเป็นกลาง (ITN) ก๊าซแอมโมเนียถูกให้ความร้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน 3 แล้วเข้าไปในเครื่อง 2. กรดไนตริกที่ได้รับความร้อนจะเข้าสู่เครื่องผสม 4, โดยมีการจ่ายกรดซัลฟิวริกและฟอสฟอริกด้วย กรดซัลฟิวริกถูกเติมในลักษณะที่ปริมาณแอมโมเนียมซัลเฟตในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปอยู่ในช่วง 0.3-0.7% จากนั้นส่วนผสมของกรดจะเข้าสู่เครื่องทำความร้อน โดยที่ภายใต้ความกดดันใกล้กับบรรยากาศ ที่อุณหภูมิ 155-165 °C กระบวนการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยแอมโมเนียจะดำเนินการ:

กรดไนตริกและแอมโมเนียถูกจ่ายในลักษณะที่ที่ทางออกจากอุปกรณ์ ITN สารละลายจะมีกรดไนตริกมากเกินไป (ภายใน 2-5 กรัม/ลิตร) ซึ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าแอมโมเนียจะดูดซับได้อย่างสมบูรณ์ในบริเวณที่เกิดปฏิกิริยา . ในเขตแยกของอุปกรณ์ ITN ไอน้ำของน้ำผลไม้จะถูกแยกออกจากสารละลายที่เดือด และไปทำความสะอาดในบริเวณล้างของอุปกรณ์ ITN ซึ่งประกอบด้วยแผ่นสี่แผ่นและตัวดักน้ำกระเซ็น ไอน้ำคอนเดนเสทของน้ำผลไม้ถูกส่งไปยังแผ่นด้านบน ที่ทางออกจากอุปกรณ์ ITN ไอน้ำของน้ำผลไม้ประกอบด้วย 2-5 กรัม/ลิตร NH 4 NO 3, 1-2 กรัม/ลิตร HNO 3; หากกระบวนการซักถูกต้อง จะไม่มีแอมโมเนียในไอน้ำ

สารละลายแอมโมเนียมไนเตรต 92-93% ที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์ ITN จะถูกเจือจางเล็กน้อยด้วยสารละลายจากส่วนการซักของอุปกรณ์ และที่ความเข้มข้น 89-91% จะถูกส่งไปยังตัวทำให้เป็นกลางขั้นสุดท้าย 5 โดยจะมีการจ่ายแอมโมเนียเพื่อทำให้กรดส่วนเกินเป็นกลางและสร้างสารละลายอัลคาไลน์ (ต้องรักษาแอมโมเนียส่วนเกินไว้ภายใน 0.1 กรัม/ลิตรของ NH 3 อิสระ) จากนั้นสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกส่งไปยังแผนกระเหย

กระบวนการอัตโนมัติในขั้นตอนการทำให้เป็นกลาง หน้าที่ของระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติคือการรักษาอัตราส่วนของแอมโมเนียและกรดไนตริกที่ไหลเข้าสู่อุปกรณ์ ITN รักษาค่า pH ที่กำหนดของสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตในอุปกรณ์ ITN รับประกันปฏิกิริยาอัลคาไลน์ของสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตหลังจากการวางตัวเป็นกลางอย่างสมบูรณ์ที่ทางเข้าเครื่องระเหย

สำหรับระบบควบคุม พารามิเตอร์นำหน้าคือพารามิเตอร์ของก๊าซแอมโมเนีย เพื่อหลีกเลี่ยงอิทธิพลของความผันผวนของแรงดันแอมโมเนียในเครือข่ายภายนอกต่อคุณภาพของการควบคุมกระบวนการทำให้เป็นกลาง ความดันของก๊าซแอมโมเนียจะถูกรักษาโดยอัตโนมัติที่ทางเข้าหน่วยแอมโมเนียมไนเตรต การไหลของแอมโมเนียเข้าสู่อุปกรณ์ ITN จะถูกรักษาโดยอัตโนมัติโดยใช้ตัวควบคุมการไหล 6, โดยทำหน้าที่ควบคุมวาล์ว 7 .

การจ่ายกรดไนตริกไปยังเครื่องสูบน้ำจะถูกควบคุมโดยอัตโนมัติในอัตราส่วนที่กำหนดด้วยอัตราการไหลของแอมโมเนียโดยใช้ตัวควบคุมอัตราส่วนการไหล 8 อิทธิพลต่อวาล์วควบคุม 9. การจ่ายกรดซัลฟิวริกและฟอสฟอริกจะถูกปรับโดยอัตโนมัติในอัตราส่วนที่กำหนดพร้อมกับการใช้กรดไนตริกโดยใช้ตัวควบคุมอัตราส่วนการไหล 10 และ 11 และวาล์วควบคุม 12 และ 13 .

อัตราส่วนการใช้กรดไนตริกและแอมโมเนียจะกำหนดปริมาณกรดส่วนเกินไว้ล่วงหน้า เพื่อควบคุมและควบคุมค่า pH ของสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่ได้รับการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องที่เอาท์พุตของเครื่องสูบน้ำ กรดไนตริกส่วนเกินที่ระบุในสารละลายจะได้รับการดูแลโดยอัตโนมัติโดยตัวควบคุม pH 14 ปรับการจ่ายแอมโมเนียไปยังสถานีสูบน้ำโดยใช้วาล์วควบคุม 15 ติดตั้งบนท่อบายพาสแอมโมเนีย ซึ่งมีแอมโมเนียจำนวนเล็กน้อย (ไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของการไหลทั้งหมด) ระบบดังกล่าวให้การควบคุมคุณภาพที่ดีของกระบวนการทำให้เป็นกลาง

เพื่อให้แน่ใจว่าไอน้ำน้ำผลไม้จะบริสุทธิ์สูงสุดที่เป็นไปได้ในส่วนการซักของอุปกรณ์ ITN การจ่ายไอน้ำคอนเดนเสทของน้ำผลไม้ไปยังแผ่นด้านบนจะถูกควบคุมโดยอัตโนมัติ การจ่ายคอนเดนเสทจำนวนมากเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์เพื่อหลีกเลี่ยงการเจือจางสารละลายไนเตรตก่อนที่จะระเหย และการจ่ายคอนเดนเสทไม่เพียงพอจะทำให้แผ่นเปิดเผย เนื่องจากไอน้ำของน้ำผลไม้ร้อนเกินไป การจ่ายไอน้ำคอนเดนเสทจากน้ำผลไม้ถูกควบคุมโดยใช้ตัวควบคุมอุณหภูมิ 16 อิทธิพลต่อวาล์วควบคุม 17 . เนื่องจากไม่สามารถป้อนสารละลายที่เป็นกรดของแอมโมเนียมไนเตรตเข้าไปในเครื่องระเหยได้ ความเป็นกรดส่วนเกินจึงถูกทำให้เป็นกลางในตัวทำให้เป็นกลาง 5 . การจ่ายแอมโมเนียเข้าไปนั้นถูกควบคุมโดยใช้ตัวควบคุม 18 ค่า pH ของสารละลายที่ทางออกของพรีนิวทรัลไลเซอร์ที่กระทำต่อวาล์วควบคุม 19 .

ระบบควบคุมอัตโนมัติจัดให้มีการควบคุมการให้ความร้อนของแอมโมเนียและกรดไนตริกโดยใช้ตัวควบคุมอุณหภูมิ 20 และ 21 อิทธิพลต่อวาล์วควบคุม 22 และ 23 จ่ายน้ำหล่อเย็นให้กับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน 1 และ 2 .

แอมโมเนียมไนเตรตหรือแอมโมเนียมไนเตรต NH 4 NO 3 เป็นสารผลึกสีขาวที่มีไนโตรเจน 35% ในรูปแบบแอมโมเนียมและไนเตรต ไนโตรเจนทั้งสองรูปแบบถูกพืชดูดซึมได้ง่าย แอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดถูกใช้ในขนาดใหญ่ก่อนหยอดเมล็ดและสำหรับการใส่ปุ๋ยทุกประเภท ในระดับที่เล็กกว่า จะใช้ในการผลิตวัตถุระเบิด

แอมโมเนียมไนเตรตละลายในน้ำได้สูงและมีความสามารถในการดูดความชื้นสูง (ความสามารถในการดูดซับความชื้นจากอากาศ) ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เม็ดปุ๋ยกระจายออกไป สูญเสียรูปร่างของผลึก และเกิดการแข็งตัวของปุ๋ย - วัสดุจำนวนมากกลายเป็นมวลเสาหินที่เป็นของแข็ง .

แผนผังการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต

เพื่อให้ได้แอมโมเนียมไนเตรตที่ไม่จับเป็นก้อนในทางปฏิบัติ มีการใช้วิธีการทางเทคโนโลยีจำนวนหนึ่ง วิธีที่มีประสิทธิภาพในการลดอัตราการดูดซับความชื้นด้วยเกลือดูดความชื้นคือการทำให้เป็นเม็ด พื้นผิวรวมของเม็ดที่เป็นเนื้อเดียวกันน้อยกว่าพื้นผิวของเกลือผลึกละเอียดในปริมาณเท่ากัน ดังนั้น ปุ๋ยเม็ดจึงดูดซับความชื้นจาก

แอมโมเนียมฟอสเฟต โพแทสเซียมคลอไรด์ และแมกนีเซียมไนเตรตยังใช้เป็นสารเติมแต่งที่ทำหน้าที่คล้ายกัน กระบวนการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตนั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาที่ต่างกันระหว่างแอมโมเนียที่เป็นก๊าซกับสารละลายของกรดไนตริก:

NH 3 +HNO 3 = NH 4 ไม่ 3; ΔН = -144.9 กิโลจูล

ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นที่ความเร็วสูง ในเครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรม มันถูกจำกัดโดยการละลายของก๊าซในของเหลว เพื่อลดการยับยั้งการแพร่กระจาย การกวนรีเอเจนต์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

กระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตรวมถึงขั้นตอนการทำให้เป็นกลางของกรดไนตริกด้วยแอมโมเนียรวมถึงขั้นตอนการระเหยของสารละลายไนเตรตการละลายของเม็ดการทำให้เย็นลงของเม็ดการรักษาเม็ดด้วยสารลดแรงตึงผิว การบรรจุ การจัดเก็บ และการโหลดไนเตรต การทำให้ก๊าซเรือนกระจกและน้ำเสียบริสุทธิ์ ในรูป รูปที่ 8.8 แสดงแผนภาพหน่วยขนาดใหญ่ที่ทันสมัยสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต AS-72 ด้วยกำลังการผลิต 1,360 ตัน/วัน กรดไนตริกเริ่มต้น 58-60% จะถูกให้ความร้อนในเครื่องทำความร้อนจนถึงอุณหภูมิ 70 - 80°C ด้วยไอน้ำจากน้ำผลไม้จากอุปกรณ์ ITN 3 และจ่ายให้กับการทำให้เป็นกลาง ก่อนอุปกรณ์ 3 กรดฟอสฟอริกและซัลฟิวริกจะถูกเติมลงในกรดไนตริกในปริมาณที่ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปประกอบด้วย 0.3-0.5% P 2 O 5 และ 0.05-0.2% แอมโมเนียมซัลเฟต หน่วยนี้ประกอบด้วยอุปกรณ์ ITN สองตัวที่ทำงานแบบขนาน นอกจากกรดไนตริกแล้ว ยังมีก๊าซแอมโมเนียที่อุ่นในฮีตเตอร์ 2 พร้อมด้วยไอน้ำคอนเดนเสทที่อุณหภูมิ 120-130°C ปริมาณกรดไนตริกและแอมโมเนียที่ให้มาจะถูกควบคุมเพื่อให้สารละลายมีกรดมากเกินไปที่ทางออกจากเครื่องสูบน้ำ (2-5 กรัม/ลิตร) เพื่อให้แน่ใจว่าแอมโมเนียจะดูดซึมได้อย่างสมบูรณ์

ในส่วนล่างของอุปกรณ์ ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 155-170°C; สิ่งนี้จะสร้างสารละลายเข้มข้นที่มี 91-92% NH 4 NO 3 ในส่วนบนของอุปกรณ์ ไอน้ำ (ที่เรียกว่าไอน้ำจากน้ำผลไม้) จะถูกชะล้างออกจากการกระเด็นของแอมโมเนียมไนเตรตและไอกรดไนตริก ความร้อนส่วนหนึ่งจากไอน้ำของน้ำผลไม้ถูกใช้เพื่อให้ความร้อนแก่กรดไนตริก จากนั้นไอน้ำของน้ำผลไม้จะถูกส่งไปทำให้บริสุทธิ์และปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ

มะเดื่อ 8.8 แผนภาพของหน่วยแอมโมเนียมไนเตรต AS-72:

1 – เครื่องทำความร้อนกรด; 2 – เครื่องทำความร้อนแอมโมเนีย; 3 – อุปกรณ์ไอทีเอ็น; 4 – พรี-เป็นกลาง; 5 – เครื่องระเหย; 6 – ถังแรงดัน; 7.8 – เครื่องบดย่อย; 9.23 – แฟนบอล; 10 – เครื่องฟอกซักผ้า; 11 – กลอง; 12,14 – สายพานลำเลียง; 13 – ลิฟต์; 15 – อุปกรณ์ฟลูอิไดซ์เบด; 16 – หอคอยแกรนูล; 17 – การรวบรวม; 18, 20 – ปั๊ม; 19 – ถังว่ายน้ำ; 21 – กรองน้ำ; 22 – เครื่องทำความร้อนอากาศ.

สารละลายที่เป็นกรดของแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกส่งไปยังตัวทำให้เป็นกลาง 4; เมื่อมีการจ่ายแอมโมเนีย จำเป็นต้องทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกที่เหลืออยู่ จากนั้นสารละลายจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องระเหย 5 ผลลัพธ์ที่ได้ซึ่งมีไนเตรต 99.7-99.8% จะผ่านตัวกรอง 21 ที่อุณหภูมิ 175°C และป้อนโดยปั๊มจุ่มแบบหมุนเหวี่ยง 20 ลงในถังแรงดัน 6 จากนั้นจึงป้อนลงในรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า หอเม็ดโลหะ 16.

ในส่วนบนของหอคอยมีเครื่องบดย่อย 7 และ 8 ในส่วนล่างซึ่งมีการจ่ายอากาศ ทำให้หยดไนเตรตที่ตกลงมาจากด้านบนเย็นลง เมื่อไนเตรตหยดลงมาจากความสูง 50-55 ม. และมีอากาศไหลรอบตัวจะเกิดเม็ดปุ๋ยขึ้น อุณหภูมิของเม็ดที่ทางออกจากหอคอยคือ 90-110°C เม็ดร้อนจะถูกทำให้เย็นลงในเครื่องฟลูอิไดซ์เบด 15 นี่คืออุปกรณ์สี่เหลี่ยมที่มีสามส่วนและติดตั้งตะแกรงที่มีรู พัดลมจ่ายอากาศเข้าใต้ตะแกรง ในกรณีนี้ จะมีการสร้างชั้นฟลูอิไดซ์ของแกรนูลไนเตรต โดยมาถึงผ่านสายพานลำเลียงจากหอแกรนูล หลังจากเย็นลง อากาศจะเข้าสู่หอแกรนูล เม็ดแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกป้อนโดยสายพานลำเลียง 14 ลงในถังหมุนเพื่อบำบัดด้วยสารลดแรงตึงผิว จากนั้นปุ๋ยสำเร็จรูปจะถูกส่งไปยังบรรจุภัณฑ์โดยสายพานลำเลียง 12

อากาศที่ออกจากหอแกรนูลมีการปนเปื้อนด้วยอนุภาคของแอมโมเนียมไนเตรต และไอน้ำของน้ำผลไม้จากตัวทำให้เป็นกลางและส่วนผสมของอากาศและไอน้ำจากเครื่องระเหยประกอบด้วยแอมโมเนียและกรดไนตริกที่ไม่ทำปฏิกิริยา เช่นเดียวกับอนุภาคของแอมโมเนียมไนเตรตที่กักตัวไว้

เพื่อทำความสะอาดกระแสเหล่านี้ในส่วนบนของหอแกรนูลจะมีเครื่องฟอกล้างแบบปฏิบัติการคู่ขนานจำนวน 6 เครื่องของแผ่นประเภท 10 ซึ่งชลประทานด้วยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต 20-30% ซึ่งจ่ายโดยปั๊ม 18 จากคอลเลกชัน 17 ส่วน ของสารละลายนี้จะถูกปล่อยลงในเครื่องทำให้เป็นกลางของ ITN เพื่อล้างไอน้ำของน้ำผลไม้แล้วผสมกับสารละลายไนเตรตจึงใช้สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ อากาศบริสุทธิ์จะถูกดูดออกจากหอแกรนูลด้วยพัดลม 9 และปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ

ส่งผลงานดีๆ ของคุณในฐานความรู้ได้ง่ายๆ ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงาน จะรู้สึกขอบคุณเป็นอย่างยิ่ง

โพสต์บน http://www.allbest.ru/

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย

สถาบันการศึกษาของรัฐ

การศึกษาวิชาชีพชั้นสูง

"มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐตเวียร์"

กรม TPM

งานหลักสูตร

ในสาขาวิชา “เทคโนโลยีเคมีทั่วไป”

การผลิตแอมโมเนียมไนเตรต

• เนื้อหา

การแนะนำ

2. วิธีการผลิต

3. ขั้นตอนหลักของการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากแอมโมเนียและกรดไนตริก

3.1 การเตรียมสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต

3.1.1 พื้นฐานของกระบวนการทำให้เป็นกลาง

3. 1 5 อุปกรณ์หลัก

4. การคำนวณวัสดุและพลังงาน

5. การคำนวณทางอุณหพลศาสตร์

6. การรีไซเคิลและการทำให้เป็นกลางของเสียในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต

บทสรุป

รายชื่อแหล่งที่มาที่ใช้

ภาคผนวก ก

การแนะนำ

ในธรรมชาติและในชีวิตมนุษย์ ไนโตรเจนมีความสำคัญอย่างยิ่ง เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบโปรตีน (16-18%) ซึ่งเป็นพื้นฐานของพืชและสัตว์โลก คนเราบริโภคโปรตีน 80-100 กรัมต่อวัน ซึ่งเท่ากับไนโตรเจน 12-17 กรัม

สำหรับการพัฒนาพืชตามปกติ จำเป็นต้องมีองค์ประกอบทางเคมีหลายอย่าง ธาตุหลัก ได้แก่ คาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส แมกนีเซียม ซัลเฟอร์ แคลเซียม โพแทสเซียม และเหล็ก องค์ประกอบสามประการแรกของพืชได้มาจากอากาศและน้ำ ส่วนที่เหลือสกัดจากดิน

ไนโตรเจนมีบทบาทสำคัญในโภชนาการแร่ธาตุของพืช แม้ว่าปริมาณเฉลี่ยในมวลพืชจะไม่เกิน 1.5% ก็ตาม หากไม่มีไนโตรเจน พืชก็ไม่สามารถดำรงชีวิตหรือพัฒนาได้ตามปกติ

ไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบไม่เพียงแต่ในโปรตีนจากพืชเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคลอโรฟิลล์ด้วยด้วยความช่วยเหลือของพืชชนิดใดดูดซับคาร์บอนจากคาร์บอนไดออกไซด์ CO2 ในชั้นบรรยากาศภายใต้อิทธิพลของพลังงานแสงอาทิตย์

สารประกอบไนโตรเจนตามธรรมชาติเกิดขึ้นจากกระบวนการทางเคมีในการสลายตัวของสารอินทรีย์ตกค้างในระหว่างการปล่อยฟ้าผ่ารวมถึงทางชีวเคมีอันเป็นผลมาจากกิจกรรมของแบคทีเรียชนิดพิเศษ - Azotobacter ซึ่งดูดซับไนโตรเจนจากอากาศโดยตรง แบคทีเรียปมที่อาศัยอยู่ในรากของพืชตระกูลถั่ว (ถั่ว อัลฟัลฟา ถั่ว โคลเวอร์ ฯลฯ) มีความสามารถแบบเดียวกันนี้

ไนโตรเจนและสารอาหารอื่น ๆ จำนวนมากที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาพืชผลทางการเกษตรจะถูกกำจัดออกจากดินเป็นประจำทุกปีพร้อมกับการเก็บเกี่ยว นอกจากนี้สารอาหารบางชนิดยังสูญเสียไปเนื่องจากการชะล้างด้วยน้ำใต้ดินและน้ำฝน ดังนั้นเพื่อป้องกันการลดลงของผลผลิตและการพร่องของดินจึงจำเป็นต้องเติมธาตุอาหารด้วยการใส่ปุ๋ยประเภทต่างๆ

เป็นที่ทราบกันว่าปุ๋ยเกือบทุกชนิดมีความเป็นกรดหรือด่างทางสรีรวิทยา ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ มันสามารถมีผลเป็นกรดหรือด่างบนดิน ซึ่งจะนำมาพิจารณาเมื่อใช้กับพืชผลทางการเกษตรบางชนิด

ปุ๋ยซึ่งมีไอออนบวกที่เป็นด่างซึ่งพืชสกัดจากดินได้เร็วกว่าทำให้เกิดกรด พืชที่ใช้ประจุลบที่เป็นกรดจากปุ๋ยจะทำให้เกิดความเป็นด่างของดินได้เร็วกว่า

ปุ๋ยไนโตรเจนที่ประกอบด้วยแอมโมเนียมไอออนบวก NH4 (แอมโมเนียมไนเตรต, แอมโมเนียมซัลเฟต) และกลุ่มเอไมด์ NH2 (ยูเรีย) ทำให้ดินเป็นกรด ฤทธิ์เป็นกรดของแอมโมเนียมไนเตรตนั้นอ่อนกว่าแอมโมเนียมซัลเฟต

ขึ้นอยู่กับลักษณะของดิน สภาพภูมิอากาศและเงื่อนไขอื่นๆ จำเป็นต้องใช้ปริมาณไนโตรเจนที่แตกต่างกันสำหรับพืชผลที่แตกต่างกัน

แอมโมเนียมไนเตรต (แอมโมเนียมไนเตรตหรือแอมโมเนียมไนเตรต) มีบทบาทสำคัญในกลุ่มปุ๋ยไนโตรเจนซึ่งมีการผลิตทั่วโลกซึ่งมีจำนวนหลายล้านตันต่อปี

ปัจจุบันปุ๋ยไนโตรเจนประมาณ 50% ที่ใช้ในการเกษตรในประเทศของเราเป็นแอมโมเนียมไนเตรต

แอมโมเนียมไนเตรตมีข้อดีเหนือปุ๋ยไนโตรเจนอื่นๆ หลายประการ ประกอบด้วยไนโตรเจน 34-34.5% และในส่วนนี้รองจากยูเรีย CO(NH2) 2 เท่านั้น ซึ่งมีไนโตรเจน 46% ปุ๋ยไนโตรเจนและปุ๋ยไนโตรเจนอื่นๆ มีไนโตรเจนน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (ปริมาณไนโตรเจนจะได้รับในรูปของของแห้ง):

ตารางที่ 1 - ปริมาณไนโตรเจนในสารประกอบ

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นปุ๋ยไนโตรเจนสากลเนื่องจากมีไนโตรเจนในรูปแบบแอมโมเนียมและไนเตรตพร้อมกัน มีประสิทธิภาพในทุกโซนสำหรับพืชผลเกือบทั้งหมด

เป็นสิ่งสำคัญมากที่พืชจะใช้รูปแบบไนโตรเจนของแอมโมเนียมไนเตรตในเวลาที่ต่างกัน แอมโมเนียมไนโตรเจนซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงในการสังเคราะห์โปรตีนจะถูกดูดซึมอย่างรวดเร็วโดยพืชในช่วงการเจริญเติบโต ไนเตรตไนโตรเจนจะถูกดูดซึมได้ค่อนข้างช้าจึงคงอยู่ได้นานกว่า เป็นที่ยอมรับกันว่าพืชสามารถใช้ไนโตรเจนในรูปแอมโมเนียได้โดยไม่ต้องออกซิเดชั่นก่อน

คุณสมบัติเหล่านี้ของแอมโมเนียมไนเตรตมีผลเชิงบวกอย่างมากต่อการเพิ่มผลผลิตของพืชผลทางการเกษตรเกือบทั้งหมด

ปริมาณไนโตรเจนในแอมโมเนียมไนเตรตสูง วิธีการผลิตที่ค่อนข้างง่าย และราคาต่อหน่วยไนโตรเจนที่ค่อนข้างต่ำ ทำให้เกิดเงื่อนไขเบื้องต้นที่ดีสำหรับการพัฒนาการผลิตนี้ต่อไป

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นส่วนหนึ่งของวัตถุระเบิดเสถียรกลุ่มใหญ่ วัตถุระเบิดที่มีแอมโมเนียมไนเตรตและแอมโมเนียมไนเตรตบริสุทธิ์หรือผ่านการบำบัดด้วยสารเติมแต่งบางชนิดจะถูกนำมาใช้ในการระเบิด

ดินประสิวจำนวนเล็กน้อยใช้ในการผลิตไนตรัสออกไซด์ซึ่งใช้ในการแพทย์

นอกเหนือจากการเพิ่มปริมาณการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตโดยการปรับปรุงโรงงานผลิตที่มีอยู่ให้ทันสมัยและสร้างโรงงานใหม่แล้ว ยังมีการนำมาตรการต่างๆ เพื่อปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเพิ่มเติม (ได้รับผลิตภัณฑ์ที่สามารถแตกหักได้ 100% และเก็บรักษาเม็ดเล็กหลังจากการจัดเก็บผลิตภัณฑ์ในระยะยาว ).

1. คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของแอมโมเนียมไนเตรต

ในรูปแบบบริสุทธิ์ แอมโมเนียมไนเตรตเป็นสารผลึกสีขาวที่ประกอบด้วยไนโตรเจน 35% ออกซิเจน 60% และไฮโดรเจน 5% ผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคเป็นสีขาวมีโทนสีเหลืองและมีไนโตรเจนอย่างน้อย 34.2%

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นสารออกซิไดซ์อย่างแรงสำหรับสารประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์จำนวนหนึ่ง มันทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับการหลอมละลายของสารบางชนิด แม้กระทั่งจุดที่เกิดการระเบิด (เช่น กับโซเดียมไนไตรท์ NaNO2)

หากก๊าซแอมโมเนียถูกส่งผ่านไปยังแอมโมเนียมไนเตรตที่เป็นของแข็ง ของเหลวที่เคลื่อนที่ได้จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว - แอมโมเนีย 2NH4NO3*2NH3 หรือ NH4NO3*3NH3

แอมโมเนียมไนเตรตละลายได้สูงในน้ำ เอทิลและเมทิลแอลกอฮอล์ ไพริดีน อะซิโตน และแอมโมเนียเหลว เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความสามารถในการละลายของแอมโมเนียมไนเตรตจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

เมื่อแอมโมเนียมไนเตรตละลายในน้ำ ความร้อนจำนวนมากจะถูกดูดซับ ตัวอย่างเช่น เมื่อผลึก NH4NO3 1 โมลละลายในน้ำ 220-400 โมล และอุณหภูมิ 10-15 °C ความร้อนจะถูกดูดซับ 6.4 กิโลแคลอรี

แอมโมเนียมไนเตรตมีความสามารถในการระเหิด เมื่อเก็บแอมโมเนียมไนเตรตภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและความชื้นในอากาศ ปริมาตรของมันจะเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่า ซึ่งมักจะทำให้ภาชนะแตก

ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ รูขุมขนและรอยแตกจะมองเห็นได้ชัดเจนบนพื้นผิวของเม็ดแอมโมเนียมไนเตรต ความพรุนที่เพิ่มขึ้นของเม็ดไนเตรตส่งผลเสียต่อคุณสมบัติทางกายภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปอย่างมาก

แอมโมเนียมไนเตรตสามารถดูดความชื้นได้สูง ในที่โล่งในชั้นดินประสิวบาง ๆ มันจะเปียกชื้นอย่างรวดเร็วสูญเสียรูปร่างเป็นผลึกและเริ่มเบลอ ระดับที่เกลือดูดซับความชื้นจากอากาศขึ้นอยู่กับความชื้นและความดันไอเหนือสารละลายอิ่มตัวของเกลือที่กำหนดที่อุณหภูมิที่กำหนด

การแลกเปลี่ยนความชื้นเกิดขึ้นระหว่างอากาศกับเกลือดูดความชื้น ความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศมีอิทธิพลอย่างมากต่อกระบวนการนี้

แคลเซียมและมะนาว-แอมโมเนียมไนเตรตมีแรงดันไอน้ำค่อนข้างต่ำเหนือสารละลายอิ่มตัว ที่อุณหภูมิหนึ่งจะสอดคล้องกับความชื้นสัมพัทธ์ต่ำสุด เหล่านี้เป็นเกลือที่ดูดความชื้นได้มากที่สุดในบรรดาปุ๋ยไนโตรเจนข้างต้น แอมโมเนียมซัลเฟตเป็นสารดูดความชื้นน้อยที่สุด และโพแทสเซียมไนเตรตเกือบจะไม่สามารถดูดความชื้นได้ทั้งหมด

ความชื้นจะถูกดูดซับโดยชั้นเกลือขนาดค่อนข้างเล็กที่อยู่ติดกับอากาศโดยรอบเท่านั้น อย่างไรก็ตามแม้การทำให้ดินประสิวเปียกเช่นนี้จะทำให้คุณสมบัติทางกายภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปลดลงอย่างมาก อัตราที่แอมโมเนียมไนเตรตดูดซับความชื้นจากอากาศจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ดังนั้นที่อุณหภูมิ 40 °C อัตราการดูดซับความชื้นจึงสูงกว่าที่อุณหภูมิ 23 °C ถึง 2.6 เท่า

มีการเสนอวิธีการมากมายเพื่อลดการดูดความชื้นของแอมโมเนียมไนเตรต วิธีการหนึ่งนั้นขึ้นอยู่กับการผสมหรือการหลอมแอมโมเนียมไนเตรตกับเกลืออีกชนิดหนึ่ง เมื่อเลือกเกลือตัวที่สองให้ปฏิบัติตามกฎต่อไปนี้: เพื่อลดการดูดความชื้นความดันของไอน้ำเหนือสารละลายอิ่มตัวของส่วนผสมของเกลือจะต้องมากกว่าความดันเหนือสารละลายอิ่มตัวของแอมโมเนียมไนเตรตบริสุทธิ์

เป็นที่ยอมรับกันว่าการดูดความชื้นของส่วนผสมของเกลือสองชนิดที่มีไอออนร่วมกันนั้นมากกว่าการดูดความชื้นมากที่สุด (ยกเว้นเป็นของผสมหรือโลหะผสมของแอมโมเนียมไนเตรตกับแอมโมเนียมซัลเฟตและอื่น ๆ บางส่วน) การผสมแอมโมเนียมไนเตรตกับสารที่ไม่ดูดความชื้นแต่ไม่ละลายน้ำ (เช่น ฝุ่นหินปูน หินฟอสเฟต ไดแคลเซียมฟอสเฟต ฯลฯ) ไม่ได้ลดการดูดความชื้น การทดลองจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าเกลือทั้งหมดที่มีความสามารถในการละลายน้ำได้เท่ากันหรือมากกว่าแอมโมเนียมไนเตรตมีคุณสมบัติในการเพิ่มความสามารถในการดูดความชื้น

ต้องเติมเกลือที่สามารถลดการดูดความชื้นของแอมโมเนียมไนเตรตในปริมาณมาก (เช่นโพแทสเซียมซัลเฟต, โพแทสเซียมคลอไรด์, ไดแอมโมเนียมฟอสเฟต) ซึ่งจะช่วยลดปริมาณไนโตรเจนในผลิตภัณฑ์อย่างรวดเร็ว

วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการลดการดูดซึมความชื้นจากอากาศคือการเคลือบอนุภาคไนเตรตด้วยฟิล์มป้องกันสารอินทรีย์ที่ไม่เปียกน้ำ ฟิล์มป้องกันช่วยลดอัตราการดูดซับความชื้นได้ 3-5 เท่า และช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพของแอมโมเนียมไนเตรต

คุณสมบัติเชิงลบของแอมโมเนียมไนเตรตคือความสามารถในการเค้ก - สูญเสียความสามารถในการไหล (ร่วน) ระหว่างการเก็บรักษา ในกรณีนี้แอมโมเนียมไนเตรตจะกลายเป็นมวลเสาหินแข็งซึ่งบดยาก การแข็งตัวของแอมโมเนียมไนเตรตเกิดได้จากหลายสาเหตุ

เพิ่มปริมาณความชื้นในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป อนุภาคของแอมโมเนียมไนเตรตที่มีรูปร่างใด ๆ มักจะมีความชื้นอยู่ในรูปของสารละลายอิ่มตัว (แม่) เสมอ ปริมาณ NH4NO3 ในสารละลายดังกล่าวสอดคล้องกับความสามารถในการละลายของเกลือที่อุณหภูมิที่บรรจุเกลือลงในภาชนะ เมื่อผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเย็นตัวลง สุราแม่มักจะมีความอิ่มตัวสูง เมื่ออุณหภูมิลดลงอีก ผลึกจำนวนมากที่มีขนาด 0.2-0.3 มม. จะหลุดออกจากสารละลายอิ่มตัวยวดยิ่ง ผลึกใหม่เหล่านี้ประสานอนุภาคไนเตรตที่ไม่ได้ผูกไว้ก่อนหน้านี้ ทำให้มันกลายเป็นมวลหนาแน่น

ความแข็งแรงเชิงกลต่ำของอนุภาคดินประสิว แอมโมเนียมไนเตรตผลิตในรูปของอนุภาคทรงกลม (เม็ด) แผ่นหรือผลึกขนาดเล็ก อนุภาคของแอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดมีพื้นที่ผิวจำเพาะที่เล็กกว่าและมีรูปร่างสม่ำเสมอมากกว่าแบบเกล็ดและแบบผลึกละเอียด ดังนั้นเม็ดจะเค้กน้อยลง อย่างไรก็ตามในระหว่างกระบวนการทำแกรนูลจะเกิดอนุภาคกลวงจำนวนหนึ่งซึ่งมีความแข็งแรงเชิงกลต่ำ

เมื่อจัดเก็บ ถุงที่มีดินประสิวแบบเม็ดจะถูกวางไว้ในกองสูง 2.5 ม. ภายใต้แรงกดดันของถุงด้านบน แกรนูลที่มีความทนทานน้อยที่สุดจะถูกทำลายด้วยการก่อตัวของอนุภาคคล้ายฝุ่น ซึ่งจะอัดแน่นมวลของดินประสิว ทำให้เกิดการเกาะตัวมากขึ้น การปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าการทำลายอนุภาคกลวงในชั้นของผลิตภัณฑ์ที่เป็นเม็ดจะช่วยเร่งกระบวนการแข็งตัวอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้จะสังเกตได้แม้ว่าเมื่อบรรจุลงในภาชนะ ผลิตภัณฑ์จะถูกทำให้เย็นลงถึง 45 °C และเม็ดส่วนใหญ่มีความแข็งแรงเชิงกลที่ดี เป็นที่ยอมรับกันว่าเม็ดกลวงจะถูกทำลายเนื่องจากการตกผลึกซ้ำ

เมื่ออุณหภูมิโดยรอบเพิ่มขึ้น เม็ดดินประสิวเกือบจะสูญเสียความแข็งแรงไปจนหมด และผลิตภัณฑ์ดังกล่าวก็จะเกิดเค้กหนามาก

การสลายตัวด้วยความร้อนของแอมโมเนียมไนเตรต อันตรายจากการระเบิด ทนไฟ. จากมุมมองของความปลอดภัยในการระเบิด แอมโมเนียมไนเตรตมีความไวต่อแรงกระแทก แรงเสียดทาน การกระแทกค่อนข้างน้อย และยังคงความเสถียรเมื่อถูกกระทบด้วยประกายไฟที่มีความเข้มข้นต่างกัน ส่วนผสมของทราย แก้ว และโลหะเจือปนไม่เพิ่มความไวของแอมโมเนียมไนเตรตต่อความเค้นเชิงกล มันสามารถระเบิดได้ภายใต้อิทธิพลของตัวระเบิดที่รุนแรงหรือระหว่างการสลายตัวเนื่องจากความร้อนภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น

เมื่อให้ความร้อนเป็นเวลานาน แอมโมเนียมไนเตรตจะค่อยๆสลายตัวเป็นแอมโมเนียและกรดไนตริก:

NH4NO3=NH3+HNO3 - 174598.32 เจ (1)

กระบวนการนี้ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับการดูดซับความร้อน เริ่มต้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 110°C

เมื่อให้ความร้อนมากขึ้น แอมโมเนียมไนเตรตจะสลายตัวกลายเป็นไนตรัสออกไซด์และน้ำ:

NH4NO3= N2O + 2H2O + 36902.88 เจ (2)

การสลายตัวด้วยความร้อนของแอมโมเนียมไนเตรตเกิดขึ้นในขั้นตอนต่อเนื่องต่อไปนี้:

· ไฮโดรไลซิส (หรือการแยกตัว) ของโมเลกุล NH4NO3

·การสลายตัวทางความร้อนของกรดไนตริกที่เกิดขึ้นระหว่างการไฮโดรไลซิส

· อันตรกิริยาของไนโตรเจนไดออกไซด์และแอมโมเนียที่เกิดขึ้นในสองขั้นตอนแรก

เมื่อแอมโมเนียมไนเตรตถูกให้ความร้อนอย่างเข้มข้นจนถึง 220--240 °C การสลายตัวของมันอาจมาพร้อมกับการระเบิดของมวลหลอมเหลว

การทำความร้อนแอมโมเนียมไนเตรตในปริมาตรปิดหรือในปริมาตรโดยปล่อยก๊าซที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวด้วยความร้อนของไนเตรตอย่างจำกัดเป็นสิ่งที่อันตรายมาก

ในกรณีเหล่านี้ การสลายตัวของแอมโมเนียมไนเตรตสามารถเกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยาหลายอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านปฏิกิริยาต่อไปนี้:

NH4NO3 = N2+2H2O + S 02 + 1401.64 จูล/กก. (3)

2NH4NO3 = N2 + 2NO+ 4H20 + 359.82 จูล/กก. (4)

3NH4NO3= 2N2 + N0 + N02 + 6H20 + 966.50 จูล/กก. (5)

จากปฏิกิริยาข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าแอมโมเนียที่เกิดขึ้นในช่วงเริ่มต้นของการสลายตัวด้วยความร้อนของไนเตรตมักจะขาดหายไปในส่วนผสมของก๊าซ ปฏิกิริยาทุติยภูมิเกิดขึ้นในระหว่างที่แอมโมเนียถูกออกซิไดซ์เป็นธาตุไนโตรเจนอย่างสมบูรณ์ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทุติยภูมิความดันของส่วนผสมก๊าซในปริมาตรปิดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและกระบวนการสลายตัวอาจสิ้นสุดลงด้วยการระเบิด

ทองแดง ซัลไฟด์ แมกนีเซียม ไพไรต์ และสิ่งสกปรกอื่นๆ กระตุ้นกระบวนการสลายตัวของแอมโมเนียมไนเตรตเมื่อได้รับความร้อน อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของสารเหล่านี้กับไนเตรตที่ให้ความร้อนจะเกิดแอมโมเนียมไนไตรต์ที่ไม่เสถียรซึ่งที่อุณหภูมิ 70-80 ° C จะสลายตัวอย่างรวดเร็วด้วยการระเบิด:

NH4NO3=N2+ 2H20 (6)

แอมโมเนียมไนเตรตไม่ทำปฏิกิริยากับเหล็ก ดีบุก และอะลูมิเนียม แม้จะอยู่ในสถานะหลอมเหลวก็ตาม

ด้วยความชื้นที่เพิ่มขึ้นและขนาดอนุภาคของแอมโมเนียมไนเตรตที่เพิ่มขึ้น ความไวต่อการระเบิดจึงลดลงอย่างมาก เมื่อมีความชื้นประมาณ 3% ดินประสิวจะไม่ไวต่อการระเบิดแม้ว่าจะสัมผัสกับเครื่องระเบิดที่รุนแรงก็ตาม

การสลายตัวด้วยความร้อนของแอมโมเนียมไนเตรตจะเพิ่มขึ้นตามความดันที่เพิ่มขึ้นจนถึงขีดจำกัดหนึ่ง เป็นที่ยอมรับกันว่าที่ความดันประมาณ 6 kgf/cm2 และอุณหภูมิที่สอดคล้องกัน ไนเตรตหลอมเหลวทั้งหมดจะสลายตัว

สิ่งสำคัญในการลดหรือป้องกันการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของแอมโมเนียมไนเตรตคือการรักษาสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างเมื่อระเหยสารละลาย ดังนั้นในรูปแบบเทคโนโลยีใหม่สำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตแบบไม่จับตัวเป็นก้อนจึงแนะนำให้เติมแอมโมเนียจำนวนเล็กน้อยลงในอากาศร้อน

เมื่อพิจารณาว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ แอมโมเนียมไนเตรตอาจเป็นผลิตภัณฑ์ที่ระเบิดได้ ในระหว่างการผลิต การจัดเก็บ และการขนส่ง จะต้องปฏิบัติตามระบอบเทคโนโลยีและกฎระเบียบด้านความปลอดภัยที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่ติดไฟ มีเพียงไนตรัสออกไซด์ที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวด้วยความร้อนของเกลือเท่านั้นที่รองรับการเผาไหม้

ส่วนผสมของแอมโมเนียมไนเตรตกับถ่านบดสามารถติดไฟได้เองเมื่อถูกความร้อนอย่างแรง โลหะที่ถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายบางชนิด (เช่น ผงสังกะสี) เมื่อสัมผัสกับแอมโมเนียมไนเตรตเปียกด้วยความร้อนเล็กน้อยก็อาจทำให้เกิดการติดไฟได้เช่นกัน ในทางปฏิบัติ มีการสังเกตกรณีของการจุดระเบิดที่เกิดขึ้นเองของส่วนผสมของแอมโมเนียมไนเตรตกับซูเปอร์ฟอสเฟต

ถุงกระดาษหรือถังไม้ที่บรรจุแอมโมเนียมไนเตรตสามารถติดไฟได้แม้ว่าจะโดนแสงแดดก็ตาม เมื่อภาชนะที่ประกอบด้วยแอมโมเนียมไนเตรตจุดติดไฟ ไนโตรเจนออกไซด์และไอระเหยของกรดไนตริกอาจถูกปล่อยออกมา ในกรณีเพลิงไหม้ที่เกิดจากเปลวไฟหรือจากการระเบิด แอมโมเนียมไนเตรตจะละลายและสลายตัวไปบางส่วน เปลวไฟไม่ลุกลามไปสู่ส่วนลึกของมวลดินประสิว

2 . วิธีการผลิต

กรดวางตัวเป็นกลางของแอมโมเนียมไนเตรต

ในอุตสาหกรรม มีเพียงวิธีการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากแอมโมเนียสังเคราะห์ (หรือก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย) และกรดไนตริกเจือจางเท่านั้นที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย

การผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากแอมโมเนียสังเคราะห์ (หรือก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย) และกรดไนตริกมีหลายขั้นตอน ในเรื่องนี้พวกเขาพยายามที่จะได้รับแอมโมเนียมไนเตรตโดยตรงจากแอมโมเนีย ไนโตรเจนออกไซด์ ออกซิเจน และไอน้ำ โดยปฏิกิริยา

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

อย่างไรก็ตาม จะต้องละทิ้งวิธีนี้ เนื่องจากแอมโมเนียมไนไตรต์เกิดขึ้นพร้อมกับแอมโมเนียมไนเตรตซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่เสถียรและระเบิดได้

มีการปรับปรุงหลายประการในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากแอมโมเนียและกรดไนตริกซึ่งทำให้สามารถลดต้นทุนทุนสำหรับการก่อสร้างโรงงานใหม่และลดต้นทุนของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

เพื่อปรับปรุงการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตอย่างรุนแรงจำเป็นต้องละทิ้งแนวคิดที่มีมาหลายปีเกี่ยวกับความเป็นไปไม่ได้ในการทำงานโดยไม่มีอุปกรณ์พื้นฐานสำรองที่เหมาะสม (เช่นเครื่องระเหยหอแกรนูล ฯลฯ ) เกี่ยวกับอันตรายของ ได้รับการละลายแอมโมเนียมไนเตรตเกือบปราศจากน้ำเพื่อทำเป็นเม็ด

เป็นที่ยอมรับอย่างมั่นคงในรัสเซียและต่างประเทศว่าเฉพาะการสร้างหน่วยกำลังสูงโดยใช้ความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่เท่านั้นที่สามารถให้ข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจที่สำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตที่มีอยู่

ปัจจุบันแอมโมเนียมไนเตรตจำนวนมากผลิตจากก๊าซนอกระบบที่มีแอมโมเนียในระบบการสังเคราะห์ยูเรียบางชนิด ตามวิธีการผลิตวิธีใดวิธีหนึ่งยูเรีย 1 ตันผลิตแอมโมเนียได้ตั้งแต่ 1 ถึง 1.4 ตัน จากปริมาณแอมโมเนียนี้สามารถผลิตแอมโมเนียมไนเตรตได้ 4.6-6.5 ตัน แม้ว่าแผนการขั้นสูงสำหรับการสังเคราะห์ยูเรียยังใช้งานได้ แต่ก๊าซที่มีแอมโมเนียซึ่งเป็นของเสียจากการผลิตนี้จะทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตในระยะเวลาหนึ่ง

วิธีการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนียนั้นแตกต่างจากวิธีการผลิตแอมโมเนียที่เป็นก๊าซในขั้นตอนการทำให้เป็นกลางเท่านั้น

แอมโมเนียมไนเตรตได้ในปริมาณเล็กน้อยโดยการแลกเปลี่ยนการสลายตัวของเกลือ (วิธีการแปลง)

วิธีการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการตกตะกอนของเกลือที่เกิดขึ้นอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือการผลิตเกลือสองชนิดที่มีความสามารถในการละลายน้ำต่างกัน ในกรณีแรก สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกแยกออกจากตะกอนบนตัวกรองแบบหมุน และแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งตามขั้นตอนปกติ ในกรณีที่สองสารละลายจะถูกระเหยจนถึงความเข้มข้นที่แน่นอนและแยกออกจากกันโดยการตกผลึกแบบเศษส่วนซึ่งเดือดลงไปดังต่อไปนี้: เมื่อทำให้สารละลายร้อนเย็นลงแอมโมเนียมไนเตรตส่วนใหญ่จะถูกแยกได้ในรูปแบบบริสุทธิ์จากนั้นการตกผลึกจะดำเนินการแยกกัน อุปกรณ์จากสารละลายแม่เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ปนเปื้อนสิ่งเจือปน

วิธีการทั้งหมดในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตโดยการแลกเปลี่ยนเกลือนั้นมีความซับซ้อนและมีการใช้ไอน้ำสูงและสูญเสียไนโตรเจนที่จับตัวกัน มักใช้ในอุตสาหกรรมเฉพาะเมื่อจำเป็นต้องใช้สารประกอบไนโตรเจนที่ได้เป็นผลพลอยได้เท่านั้น

วิธีการสมัยใหม่ในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากก๊าซแอมโมเนีย (หรือก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย) และกรดไนตริกได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง

3 . ขั้นตอนหลักของการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากแอมโมเนียและกรดไนตริก

กระบวนการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตประกอบด้วยขั้นตอนหลักดังต่อไปนี้:

1. การเตรียมสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตโดยการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยแอมโมเนียที่เป็นก๊าซหรือก๊าซที่มีแอมโมเนีย

2. การระเหยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตไปสู่สถานะหลอมละลาย

3. การตกผลึกจากเกลือที่ละลายในรูปของอนุภาคทรงกลม (เม็ด) เกล็ด (แผ่น) และผลึกขนาดเล็ก

4. เกลือทำให้เย็นหรือแห้ง

5. การบรรจุผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

เพื่อให้ได้แอมโมเนียมไนเตรตที่มีการเกาะตัวต่ำและกันน้ำได้ นอกเหนือจากขั้นตอนที่ระบุแล้ว ยังจำเป็นต้องมีขั้นตอนการเตรียมสารเติมแต่งที่เหมาะสมอีกด้วย

3.1 ป การเตรียมสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต

3.1.1 ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับกระบวนการทำให้เป็นกลาง

สารละลายแอมโมเนียมไนเตรต ry ได้มาจากการทำปฏิกิริยาแอมโมเนียกับกรดไนตริกตามปฏิกิริยา:

4NH3 + HNO3 = NH4NO3 + คิวเจ (8)

การก่อตัวของแอมโมเนียมไนเตรตไม่สามารถย้อนกลับได้และมาพร้อมกับการปล่อยความร้อน ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกรดไนตริกที่ใช้และอุณหภูมิของมัน เช่นเดียวกับอุณหภูมิของก๊าซแอมโมเนีย (หรือก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย) ยิ่งความเข้มข้นของกรดไนตริกสูงเท่าไรก็ยิ่งสร้างความร้อนได้มากขึ้นเท่านั้น ในกรณีนี้น้ำจะระเหยซึ่งทำให้ได้สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่มีความเข้มข้นมากขึ้น เพื่อให้ได้สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตจะใช้กรดไนตริก 42-58%

การใช้กรดไนตริกที่มีความเข้มข้นสูงกว่า 58% เพื่อให้ได้สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตด้วยการออกแบบกระบวนการที่มีอยู่นั้นเป็นไปไม่ได้เนื่องจากในกรณีนี้อุณหภูมิจะพัฒนาในอุปกรณ์ทำให้เป็นกลางซึ่งเกินจุดเดือดของกรดไนตริกอย่างมีนัยสำคัญซึ่ง สามารถนำไปสู่การสลายตัวได้ด้วยการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ เมื่อสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตถูกระเหย ไอน้ำของน้ำผลไม้จะเกิดขึ้นเนื่องจากความร้อนของปฏิกิริยาในเครื่องทำให้เป็นกลาง ซึ่งมีอุณหภูมิ 110-120 °C

เมื่อได้รับสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่มีความเข้มข้นสูงสุดที่เป็นไปได้ ต้องใช้พื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ค่อนข้างเล็กของเครื่องระเหย และไอน้ำสดจำนวนเล็กน้อยจะถูกใช้เพื่อการระเหยของสารละลายต่อไป ในเรื่องนี้เมื่อรวมกับวัตถุดิบพวกเขามุ่งมั่นที่จะจัดหาความร้อนเพิ่มเติมให้กับตัวทำให้เป็นกลางโดยให้ความร้อนแอมโมเนียถึง 70 ° C และกรดไนตริกถึง 60 ° C ด้วยไอน้ำของน้ำผลไม้ (ที่อุณหภูมิสูงกว่าของกรดไนตริกการสลายตัวที่สำคัญ เกิดขึ้น และท่อทำความร้อนอาจเกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรงหากไม่ได้ทำจากไททาเนียม)

กรดไนตริกที่ใช้ในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจะต้องมีไนโตรเจนออกไซด์ที่ละลายอยู่ไม่เกิน 0.20% หากกรดไม่ได้รับการไล่อากาศออกอย่างเพียงพอเพื่อกำจัดไนโตรเจนออกไซด์ที่ละลายอยู่ กรดเหล่านั้นจะก่อตัวเป็นแอมโมเนียมไนไตรท์พร้อมกับแอมโมเนีย ซึ่งจะสลายตัวอย่างรวดเร็วเป็นไนโตรเจนและน้ำ ในกรณีนี้ การสูญเสียไนโตรเจนอาจอยู่ที่ประมาณ 0.3 กิโลกรัมต่อผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป 1 ตัน

ตามกฎแล้วไอของน้ำผลไม้มีสิ่งเจือปน NH3, NHO3 และ NH4NO3 ปริมาณของสิ่งเจือปนเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความเสถียรของแรงกดดันที่ต้องจ่ายแอมโมเนียและกรดไนตริกให้กับตัวทำให้เป็นกลาง เพื่อรักษาแรงดันที่กำหนด กรดไนตริกจะถูกจ่ายจากถังแรงดันที่ติดตั้งท่อน้ำล้น และจ่ายก๊าซแอมโมเนียโดยใช้เครื่องควบคุมแรงดัน

โหลดของตัวทำให้เป็นกลางยังกำหนดการสูญเสียไนโตรเจนที่จับกับไอน้ำของน้ำผลไม้เป็นส่วนใหญ่อีกด้วย ภายใต้ภาระปกติ การสูญเสียจากคอนเดนเสทไอน้ำจากน้ำผลไม้ไม่ควรเกิน 2 กรัม/ลิตร (ในรูปของไนโตรเจน) เมื่อโหลดตัวทำให้เป็นกลางเกิน ปฏิกิริยาข้างเคียงจะเกิดขึ้นระหว่างแอมโมเนียและไอกรดไนตริก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แอมโมเนียมไนเตรตที่มีหมอกก่อตัวขึ้นในเฟสก๊าซ ปนเปื้อนไอน้ำของน้ำผลไม้ และการสูญเสียไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้จะเพิ่มขึ้น สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่ได้รับในสารทำให้เป็นกลางจะถูกสะสมในภาชนะระดับกลางที่มีเครื่องกวน ทำให้เป็นกลางด้วยแอมโมเนียหรือกรดไนตริก จากนั้นจึงส่งไประเหย

3.1.2 ลักษณะของการติดตั้งการวางตัวเป็นกลาง

ขึ้นอยู่กับการใช้งานแรงดันที่ต้องการ การติดตั้งที่ทันสมัยสำหรับการผลิตสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตโดยใช้ความร้อนการทำให้เป็นกลางแบ่งออกเป็นการติดตั้งที่ทำงานที่ความดันบรรยากาศ ในการทำให้บริสุทธิ์ (สุญญากาศ); ที่ความดันสูง (หลายบรรยากาศ) และการติดตั้งแบบรวมที่ทำงานภายใต้ความกดดันในโซนการวางตัวเป็นกลางและภายใต้สุญญากาศในโซนแยกไอระเหยของน้ำผลไม้ออกจากสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต (ละลาย)

การติดตั้งที่ทำงานที่บรรยากาศหรือความดันส่วนเกินเล็กน้อยมีลักษณะเฉพาะด้วยเทคโนโลยีและการออกแบบที่เรียบง่าย นอกจากนี้ยังง่ายต่อการบำรุงรักษา เริ่มต้นและหยุด; การละเมิดโหมดการทำงานที่ระบุโดยไม่ตั้งใจมักจะถูกกำจัดอย่างรวดเร็ว การติดตั้งประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด อุปกรณ์หลักของการติดตั้งเหล่านี้คืออุปกรณ์ทำให้เป็นกลาง ITN (การใช้ความร้อนการทำให้เป็นกลาง) อุปกรณ์ ITN ทำงานภายใต้แรงดันสัมบูรณ์ 1.15--1.25 atm โครงสร้างได้รับการออกแบบในลักษณะที่แทบไม่มีการเดือดของสารละลายเกิดขึ้น - ด้วยการก่อตัวของแอมโมเนียมไนเตรตที่มีหมอก

การไหลเวียนในอุปกรณ์ปั๊มความร้อนช่วยลดความร้อนสูงเกินไปในโซนปฏิกิริยา ซึ่งช่วยให้กระบวนการทำให้เป็นกลางดำเนินการได้โดยสูญเสียไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้น้อยที่สุด

ขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานของการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต ไอน้ำน้ำผลไม้ของอุปกรณ์ ITN ใช้สำหรับการระเหยเบื้องต้นของสารละลายไนเตรต สำหรับการระเหยของแอมโมเนียเหลว การทำความร้อนของกรดไนตริกและแอมโมเนียที่เป็นก๊าซที่ส่งไปยังอุปกรณ์ ITN และสำหรับ การระเหยของแอมโมเนียเหลวเมื่อได้รับแอมโมเนียที่เป็นก๊าซที่ใช้ในการผลิตกรดไนตริกเจือจาง

สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตผลิตจากก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนียในการติดตั้งซึ่งอุปกรณ์หลักทำงานภายใต้สุญญากาศ (เครื่องระเหย) และที่ความดันบรรยากาศ (เครื่องฟอก-ทำให้เป็นกลาง) การติดตั้งดังกล่าวมีขนาดใหญ่และเป็นการยากที่จะรักษาโหมดการทำงานที่เสถียรเนื่องจากความแปรปรวนขององค์ประกอบของก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย กรณีหลังนี้ส่งผลเสียต่อความถูกต้องของการควบคุมกรดไนตริกส่วนเกิน ซึ่งเป็นผลมาจากสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตมักจะมีปริมาณกรดหรือแอมโมเนียเพิ่มขึ้น

การติดตั้งการทำให้เป็นกลางซึ่งทำงานภายใต้แรงดันสัมบูรณ์ 5-6 atm นั้นไม่ธรรมดามากนัก พวกเขาต้องการพลังงานจำนวนมากในการบีบอัดก๊าซแอมโมเนียและจ่ายกรดไนตริกที่มีแรงดันให้กับตัวทำให้เป็นกลาง นอกจากนี้ ในการติดตั้งเหล่านี้ การสูญเสียแอมโมเนียมไนเตรตที่เพิ่มขึ้นอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากการกระเด็นของสารละลาย (แม้แต่ในตัวแยกที่มีการออกแบบที่ซับซ้อน ก็ไม่สามารถจับการกระเซ็นได้ทั้งหมด)

ในการติดตั้งโดยใช้วิธีการแบบผสมผสาน กระบวนการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยแอมโมเนียจะถูกรวมเข้าด้วยกัน และทำให้เกิดแอมโมเนียมไนเตรตละลาย ซึ่งสามารถส่งไปเพื่อการตกผลึกได้โดยตรง (เช่น เครื่องระเหยสำหรับสารละลายไนเตรตเข้มข้นจะไม่รวมอยู่ในการติดตั้งดังกล่าว) การติดตั้งประเภทนี้ต้องใช้กรดไนตริก 58-60% ซึ่งอุตสาหกรรมยังคงผลิตได้ในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย นอกจากนี้อุปกรณ์บางอย่างยังต้องทำมาจากไทเทเนียมราคาแพงอีกด้วย กระบวนการทำให้เป็นกลางเพื่อให้ได้ไนเตรตละลายจะต้องดำเนินการที่อุณหภูมิสูงมาก (200-220 ° C) เมื่อพิจารณาถึงคุณสมบัติของแอมโมเนียมไนเตรตในการดำเนินกระบวนการที่อุณหภูมิสูงจำเป็นต้องสร้างเงื่อนไขพิเศษที่ป้องกันการสลายตัวด้วยความร้อนของไนเตรตที่ละลาย

3.1.3 โรงงานวางตัวเป็นกลางที่ทำงานที่ความดันบรรยากาศ

การติดตั้งเหล่านี้ได้แก่รวมถึงอุปกรณ์ทำให้เป็นกลางของ ITN (โดยใช้ความร้อนของการทำให้เป็นกลาง) และอุปกรณ์เสริม

รูปที่ 1 แสดงการออกแบบอุปกรณ์ ITN ที่ใช้ในโรงงานผลิตแอมโมเนียมไนเตรตที่มีอยู่หลายแห่ง

Z1 - ตัวหมุนวน; BC1 - เรือภายนอก (อ่างเก็บน้ำ); VTs1 - กระบอกสูบด้านใน (ส่วนการวางตัวเป็นกลาง); U1 - อุปกรณ์สำหรับกระจายกรดไนตริก Ш1 - เหมาะสมสำหรับการระบายน้ำ O1 - หน้าต่าง; U2 - อุปกรณ์สำหรับกระจายแอมโมเนีย G1 - ซีลน้ำ C1 - ตัวคั่นกับดัก

รูปที่ 1 - อุปกรณ์ทำให้เป็นกลางของ ITN พร้อมการหมุนเวียนของสารละลายตามธรรมชาติ

อุปกรณ์ ITN คือภาชนะทรงกระบอกแนวตั้ง (อ่างเก็บน้ำ) 2 ซึ่งวางกระบอกสูบ (แก้ว) 3 พร้อมชั้นวาง 1 (ตัวหมุนวน) ไว้เพื่อปรับปรุงการผสมสารละลาย ท่อส่งกรดไนตริกและก๊าซแอมโมเนียเชื่อมต่อกับกระบอกสูบ 3 (จ่ายรีเอเจนต์แบบทวนกระแส) ท่อปิดท้ายด้วยอุปกรณ์ 4 และ 7 เพื่อการกระจายกรดและก๊าซที่ดีขึ้น ในกระบอกสูบด้านใน กรดไนตริกทำปฏิกิริยากับแอมโมเนีย กระบอกนี้เรียกว่าห้องวางตัวเป็นกลาง

ช่องว่างวงแหวนระหว่างภาชนะที่ 2 และกระบอกสูบที่ 3 ทำหน้าที่สำหรับการหมุนเวียนของสารละลายเดือดของแอมโมเนียมไนเตรต ในส่วนล่างของกระบอกสูบจะมี 6 รู (หน้าต่าง) เชื่อมต่อห้องวางตัวเป็นกลางกับส่วนระเหยขององค์ประกอบความร้อน เนื่องจากการมีอยู่ของรูเหล่านี้ ผลผลิตของอุปกรณ์ ITN จึงลดลงบ้าง แต่มีการไหลเวียนของสารละลายตามธรรมชาติอย่างเข้มข้น ซึ่งนำไปสู่การลดการสูญเสียไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้

ไอน้ำของน้ำผลไม้ที่ปล่อยออกมาจากสารละลายจะถูกปล่อยผ่านข้อต่อในฝาครอบของอุปกรณ์ ITN และผ่านตัวแยกกับดัก 9 สารละลายของไนเตรตที่เกิดขึ้นในกระบอกสูบ 3 ในรูปแบบของอิมัลชัน - ผสมกับไอน้ำของน้ำผลไม้เข้าสู่ตัวแยกผ่าน ซีลน้ำ 5. จากข้อต่อส่วนล่างของตัวแยกกับดัก สารละลายแอมโมเนียม ไนเตรตจะถูกส่งไปยังเครื่องผสมสารทำให้เป็นกลางขั้นสุดท้ายเพื่อดำเนินการต่อไป ซีลน้ำในส่วนการระเหยของอุปกรณ์ช่วยให้คุณรักษาระดับสารละลายให้คงที่ และป้องกันไม่ให้ไอน้ำของน้ำผลไม้ระเหยออกไปโดยไม่ไหลออกจากกระเด็นของสารละลายที่ติดอยู่

ไอน้ำควบแน่นจะเกิดขึ้นบนแผ่นแยกเนื่องจากการควบแน่นของไอน้ำจากน้ำผลไม้บางส่วน ในกรณีนี้ความร้อนของการควบแน่นจะถูกกำจัดออกโดยการหมุนเวียนของน้ำที่ไหลผ่านขดลวดที่วางอยู่บนจาน จากการควบแน่นของไอน้ำน้ำผลไม้บางส่วน ทำให้ได้สารละลาย NH4NO3 15--20% ซึ่งถูกส่งไปเพื่อการระเหยพร้อมกับการไหลหลักของสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต

รูปที่ 2 แสดงแผนภาพของหนึ่งในหน่วยการวางตัวเป็นกลางที่ทำงานที่ความดันใกล้กับบรรยากาศ

NB1 - ถังแรงดัน C1 - ตัวคั่น; I1 - เครื่องระเหย; P1 - เครื่องทำความร้อน; SK1 - การรวบรวมคอนเดนเสท ITN1 - อุปกรณ์ ITN; M1 - เครื่องกวน; TsN1 - ปั๊มแรงเหวี่ยง

รูปที่ 2 - แผนผังของการติดตั้งการวางตัวเป็นกลางที่ทำงานที่ความดันบรรยากาศ

กรดไนตริกบริสุทธิ์หรือแบบเติมสารเติมแต่งจะถูกส่งไปยังถังแรงดันซึ่งมีกรดส่วนเกินไหลล้นเข้าสู่การจัดเก็บอย่างต่อเนื่อง

จากถังแรงดัน 1 กรดไนตริกจะถูกส่งโดยตรงไปยังแก้วของอุปกรณ์ ITN 6 หรือผ่านเครื่องทำความร้อน (ไม่แสดงในรูป) ซึ่งจะถูกทำให้ร้อนด้วยความร้อนของไอน้ำของน้ำผลไม้ที่ถูกแยกออกผ่านเครื่องแยก 2

แอมโมเนียที่เป็นก๊าซจะเข้าสู่เครื่องระเหยแอมโมเนียเหลว 3 จากนั้นเข้าไปในเครื่องทำความร้อน 4 ซึ่งถูกให้ความร้อนด้วยความร้อนของไอน้ำทุติยภูมิจากเครื่องขยายหรือโดยคอนเดนเสทร้อนของไอน้ำร้อนของเครื่องระเหย จากนั้นจะถูกส่งผ่านท่อคู่ขนานสองท่อเข้าไปใน กระจกของอุปกรณ์ ITN 6

ในเครื่องระเหย 3 สเปรย์แอมโมเนียเหลวจะระเหยออกไป และสิ่งปนเปื้อนที่มักเกี่ยวข้องกับแอมโมเนียที่เป็นก๊าซจะถูกแยกออกจากกัน ในกรณีนี้ น้ำแอมโมเนียที่อ่อนแอจะเกิดขึ้นจากส่วนผสมของน้ำมันหล่อลื่นและฝุ่นตัวเร่งปฏิกิริยาจากเวิร์คช็อปการสังเคราะห์แอมโมเนีย

สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่ได้รับในตัวทำให้เป็นกลางจะไหลอย่างต่อเนื่องผ่านซีลไฮดรอลิกและตัวดักการกระเซ็นเข้าไปในเครื่องผสมตัวทำให้เป็นกลางขั้นสุดท้าย 7 จากที่ซึ่งหลังจากทำให้กรดส่วนเกินเป็นกลางแล้ว ก็จะถูกส่งไประเหย

ไอน้ำของน้ำผลไม้ที่ปล่อยออกมาในเครื่องทำความร้อนหลังจากผ่านเครื่องแยก 2 แล้วจะถูกส่งไปใช้เป็นไอน้ำร้อนไปยังเครื่องระเหยขั้นที่หนึ่ง

ไอน้ำคอนเดนเสทของน้ำผลไม้จากฮีตเตอร์ 4 จะถูกรวบรวมไว้ในตัวสะสม 5 ซึ่งนำไปใช้ตามความต้องการในการผลิตที่หลากหลาย

ก่อนที่จะเริ่มตัวทำให้เป็นกลางจะต้องดำเนินการเตรียมการตามคู่มือการใช้งาน ให้เราสังเกตเฉพาะงานเตรียมการบางส่วนที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินการตามปกติของกระบวนการวางตัวเป็นกลางและรับรองข้อควรระวังด้านความปลอดภัย

ก่อนอื่น คุณต้องเทสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตหรือไอน้ำคอนเดนเสทลงในตัวทำให้เป็นกลางจนถึงวาล์วเก็บตัวอย่าง

จากนั้นจึงจำเป็นต้องสร้างการจ่ายกรดไนตริกอย่างต่อเนื่องไปยังถังแรงดันและไหลล้นไปยังพื้นที่จัดเก็บคลังสินค้า หลังจากนั้น จำเป็นต้องได้รับแอมโมเนียที่เป็นก๊าซจากเวิร์กช็อปการสังเคราะห์แอมโมเนีย ซึ่งจำเป็นต้องเปิดวาล์วบนเส้นสั้นๆ เพื่อปล่อยไอน้ำของน้ำผลไม้ออกสู่บรรยากาศ และวาล์วสำหรับทางออกของสารละลายลงในเครื่องผสม-ทำให้เป็นกลาง ซึ่งจะช่วยป้องกันการสร้างแรงดันสูงในเครื่องสูบน้ำและการก่อตัวของส่วนผสมแอมโมเนีย-อากาศที่ไม่ปลอดภัยเมื่อสตาร์ทอุปกรณ์

เพื่อจุดประสงค์เดียวกัน ก่อนที่จะสตาร์ท เครื่องทำให้เป็นกลางและการสื่อสารที่เชื่อมต่อกับเครื่องจะถูกกำจัดด้วยไอน้ำ

หลังจากบรรลุสภาวะการทำงานปกติแล้ว ไอน้ำจากเครื่องทำความร้อนจะถูกส่งไปใช้เป็นไอน้ำร้อน]

3.1.4 โรงงานทำให้เป็นกลางที่ทำงานภายใต้สุญญากาศ

การประมวลผลร่วมของแอมก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนียและก๊าซแอมโมเนียนั้นไม่สามารถทำได้เนื่องจากมีความสัมพันธ์กับการสูญเสียแอมโมเนียมไนเตรตกรดและแอมโมเนียจำนวนมากเนื่องจากการมีสิ่งเจือปนจำนวนมากในก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย (ไนโตรเจน, มีเทน, ไฮโดรเจน ฯลฯ ) - สิ่งเจือปนเหล่านี้ที่เดือดปุดๆ ผ่านสารละลายเดือดของแอมโมเนียมไนเตรต จะนำไนโตรเจนที่จับตัวกันออกไปด้วยไอน้ำของน้ำผลไม้ นอกจากนี้ไอน้ำของน้ำผลไม้ที่ปนเปื้อนสิ่งเจือปนไม่สามารถใช้เป็นไอน้ำร้อนได้ ดังนั้นก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนียจึงมักจะถูกแปรรูปแยกจากก๊าซแอมโมเนีย

ในการติดตั้งที่ทำงานภายใต้สุญญากาศ ความร้อนของปฏิกิริยาจะถูกใช้ภายนอกตัวทำให้เป็นกลาง - ในเครื่องระเหยสุญญากาศ ที่นี่สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตร้อนที่มาจากตัวทำให้เป็นกลางจะถูกต้มที่อุณหภูมิที่สอดคล้องกับสุญญากาศในอุปกรณ์ การติดตั้งดังกล่าวประกอบด้วย: เครื่องฟอกเป็นกลางแบบเครื่องฟอก เครื่องระเหยแบบสุญญากาศ และอุปกรณ์เสริม

รูปที่ 3 แสดงไดอะแกรมของการติดตั้งการทำให้เป็นกลางซึ่งทำงานโดยใช้เครื่องระเหยสุญญากาศ

HP1 - เครื่องทำให้เป็นกลางแบบสครับเบอร์ H1 - ปั๊ม; B1 - เครื่องระเหยสูญญากาศ B2 - เครื่องแยกสูญญากาศ NB1 - ถังแรงดันกรดไนตริก B1 - ถัง (เครื่องผสมประตู); P1 - เครื่องซักผ้า; DN1 - พรีนิวทรัลไลเซอร์

รูปที่ 3 - แผนผังการติดตั้งการวางตัวเป็นกลางด้วยเครื่องระเหยสูญญากาศ

ก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนียที่อุณหภูมิ 30--90 °C ภายใต้ความดัน 1.2--1.3 atm จะถูกส่งไปที่ส่วนล่างของเครื่องฟอกเป็นกลาง 1. สารละลายไนเตรตที่หมุนเวียนจะเข้าสู่ส่วนบนของเครื่องฟอกจาก ถังปิดผนึก 6 ซึ่งโดยปกติจะถูกจ่ายอย่างต่อเนื่องจากถัง 5 กรดไนตริก บางครั้งต้องอุ่นที่อุณหภูมิไม่เกิน 60 °C กระบวนการทำให้เป็นกลางจะดำเนินการโดยใช้กรดส่วนเกินในช่วง 20-50 กรัม/ลิตร เครื่องฟอก 1 มักจะรักษาอุณหภูมิไว้ที่ 15-20 °C ให้ต่ำกว่าจุดเดือดของสารละลาย ซึ่งช่วยป้องกันการสลายตัวของกรดและการเกิดหมอกแอมโมเนียมไนเตรต รักษาอุณหภูมิที่ตั้งไว้โดยการชลประทานเครื่องฟอกด้วยสารละลายจากเครื่องระเหยสุญญากาศ ซึ่งทำงานที่สุญญากาศ 600 มม. ปรอท ศิลปะ ดังนั้นสารละลายในนั้นจึงมีอุณหภูมิต่ำกว่าในเครื่องฟอก

สารละลายไนเตรตที่ได้รับในตัวฟอกจะถูกดูดเข้าไปในเครื่องระเหยสุญญากาศ 5 โดยที่สุญญากาศ 560-600 มม. ปรอท ศิลปะ. การระเหยของน้ำบางส่วนเกิดขึ้น (การระเหย) และความเข้มข้นของสารละลายเพิ่มขึ้น

จากเครื่องระเหยสุญญากาศ สารละลายจะไหลลงถังซีลน้ำ 6 จากนั้นส่วนใหญ่จะไปชำระล้างเครื่องฟอก 1 อีกครั้ง และส่วนที่เหลือจะถูกส่งไปยังเครื่องปรับสมดุล 8 ไอน้ำของน้ำผลไม้ที่เกิดขึ้นในเครื่องระเหยสูญญากาศ 3 คือ ส่งผ่านเครื่องแยกสุญญากาศ 4 ไปยังคอนเดนเซอร์ที่พื้นผิว (ไม่แสดงในรูป) หรือเข้าไปในตัวเก็บประจุแบบผสม ในกรณีแรกจะใช้คอนเดนเสทไอน้ำจากน้ำผลไม้ในการผลิตกรดไนตริกในส่วนที่สอง - เพื่อวัตถุประสงค์อื่น ๆ สุญญากาศในเครื่องระเหยสุญญากาศถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการควบแน่นของไอน้ำจากน้ำผลไม้ ไอระเหยและก๊าซที่ไม่ควบแน่นจะถูกดูดออกจากคอนเดนเซอร์ด้วยปั๊มสุญญากาศและปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ

ก๊าซไอเสียจากเครื่องฟอก 1 เข้าสู่อุปกรณ์ 7 ซึ่งจะถูกล้างด้วยคอนเดนเสทเพื่อกำจัดหยดสารละลายไนเตรตหลังจากนั้นจะถูกกำจัดออกสู่ชั้นบรรยากาศด้วย ในเครื่องผสมสารทำให้เป็นกลางขั้นสุดท้าย สารละลายจะถูกทำให้เป็นกลางให้มีแอมโมเนียอิสระในปริมาณ 0.1-0.2 กรัม/ลิตร และจะถูกส่งไประเหยพร้อมกับการไหลของสารละลายไนเตรตที่ได้รับในอุปกรณ์ ITN

รูปที่ 4 แสดงโครงร่างการวางตัวเป็นกลางของสุญญากาศขั้นสูงยิ่งขึ้น

XK1 - คอนเดนเซอร์ตู้เย็น; CH1 - เครื่องฟอกเป็นกลาง C1, C2 - คอลเลกชัน; TsN1, TsN2, TsN3 - ปั๊มแรงเหวี่ยง; P1 - เครื่องล้างแก๊ส G1 - ซีลน้ำ L1 - กับดัก; B1 - เครื่องระเหยสูญญากาศ BD1 - ถังทำให้เป็นกลาง B2 - ปั๊มสุญญากาศ; P2 - เครื่องซักผ้าคั้นน้ำผลไม้; K1 - ตัวเก็บประจุพื้นผิว

รูปที่ 4 - แผนภาพการวางตัวเป็นกลางของสุญญากาศ:

ก๊าซกลั่นจะถูกส่งไปยังส่วนล่างของเครื่องฟอกที่เป็นกลาง 2 โดยให้สารละลายจากตัวรวบรวม 3 โดยใช้ปั๊มหมุนเวียน 4

คอลเลกชัน 3 ผ่านซีลน้ำ 6 จะได้รับสารละลายจากเครื่องฟอก-ทำให้เป็นกลาง 2 เช่นเดียวกับสารละลายหลังจากกับดักของเครื่องระเหยสูญญากาศ 10 และเครื่องล้างไอน้ำจากน้ำผลไม้ 14

ผ่านถังแรงดัน (ไม่แสดงในรูป) สารละลายกรดไนตริกจากเครื่องซักผ้าแก๊ส 5 ซึ่งชลประทานด้วยคอนเดนเสทไอน้ำจากน้ำผลไม้จะถูกป้อนเข้าคอลเลกชัน 7 อย่างต่อเนื่อง จากที่นี่ สารละลายจะถูกส่งโดยปั๊มหมุนเวียน 8 ไปยังเครื่องซักผ้า 5 หลังจากนั้น พวกเขาจะถูกส่งกลับไปยังคอลเลกชัน 7

ก๊าซร้อนหลังจากเครื่องซักผ้า 5 จะถูกทำให้เย็นลงในคอนเดนเซอร์ตู้เย็น 1 และปล่อยออกสู่บรรยากาศ

สารละลายร้อนของแอมโมเนียมไนเตรตจากซีลน้ำ 6 จะถูกดูดโดยปั๊มสุญญากาศ 13 เข้าไปในเครื่องระเหยสุญญากาศ 10 โดยที่ความเข้มข้นของ NH4NO3 เพิ่มขึ้นหลายเปอร์เซ็นต์

ไอระเหยของน้ำผลไม้ที่ปล่อยออกมาในเครื่องระเหยสูญญากาศ 10 หลังจากผ่านกับดัก 9, แหวนรอง 14 และคอนเดนเซอร์ที่พื้นผิว 15 จะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศโดยปั๊มสุญญากาศ 13

สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่มีความเป็นกรดที่กำหนดจะถูกปล่อยออกจากท่อระบายของปั๊ม 4 ลงในถังทำให้เป็นกลาง ที่นี่ สารละลายจะถูกทำให้เป็นกลางด้วยก๊าซแอมโมเนีย และส่งปั๊ม 12 ไปยังสถานีระเหย

3.1. 5 อุปกรณ์หลัก

สารทำให้เป็นกลางของ ITNมีการใช้สารทำให้เป็นกลางหลายประเภท โดยส่วนใหญ่จะมีขนาดและการออกแบบอุปกรณ์สำหรับกระจายแอมโมเนียและกรดไนตริกภายในอุปกรณ์เป็นหลัก มักใช้อุปกรณ์ขนาดต่อไปนี้: เส้นผ่านศูนย์กลาง 2,400 มม. สูง 7155 มม., แก้ว - เส้นผ่านศูนย์กลาง 1,000 มม. สูง 5,000 มม. อุปกรณ์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2440 มม. และความสูง 6294 มม. และอุปกรณ์ที่ถอดมิกเซอร์ที่ให้ไว้ก่อนหน้านี้ออกด้วย (รูปที่ 5)

LK1 - ฟัก; P1 - ชั้นวาง; L1 - เส้นสุ่มตัวอย่าง; L2 - สายเอาต์พุตโซลูชัน BC1 - กระจกด้านใน C1 - เรือภายนอก Ш1 - เหมาะสมสำหรับการระบายน้ำ P1 - ผู้จัดจำหน่ายแอมโมเนีย P2 - ผู้จัดจำหน่ายกรดไนตริก

รูปที่ 5 - อุปกรณ์ทำให้เป็นกลางของ ITN

ในบางกรณี สำหรับการแปรรูปก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนียในปริมาณเล็กน้อย จะใช้อุปกรณ์ ITP ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1,700 มม. และความสูง 5,000 มม.

เครื่องทำความร้อนด้วยแก๊สแอมโมเนียเป็นอุปกรณ์แบบเปลือกและท่อที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน เส้นผ่านศูนย์กลางตัวเรือน 400--476 มม. สูง 3500--3280 มม. ท่อมักประกอบด้วย 121 ท่อ (เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ 25x3 มม.) โดยมีพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนรวม 28 ตร.ม. ก๊าซแอมโมเนียจะเข้าสู่ท่อ และไอน้ำร้อนหรือคอนเดนเสทร้อนจะเข้าสู่ช่องว่างระหว่างท่อ

หากใช้ไอน้ำจากอุปกรณ์ทำความร้อนเพื่อให้ความร้อน เครื่องทำความร้อนจะทำจากสแตนเลส 1 Raj18Н9Т

เครื่องระเหยแอมโมเนียเหลวเป็นอุปกรณ์เหล็กคาร์บอนในส่วนล่างซึ่งมีคอยล์ไอน้ำและตรงกลางจะมีแอมโมเนียที่เป็นก๊าซสัมผัสกัน

ในกรณีส่วนใหญ่ เครื่องระเหยทำงานโดยใช้ไอน้ำสดที่ความดัน (ส่วนเกิน) 9 atm ที่ด้านล่างของเครื่องระเหยแอมโมเนียมีข้อต่อสำหรับไล่สารปนเปื้อนที่สะสมอยู่เป็นระยะ

เครื่องทำความร้อนกรดไนตริกเป็นอุปกรณ์แบบเปลือกและท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 400 มม. และความยาว 3890 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ 25x2 มม. ยาว 3,500 มม. พื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนรวม 32 ตร.ม. การทำความร้อนทำได้โดยไอน้ำของน้ำผลไม้ที่มีความดันสัมบูรณ์ 1.2 atm

เครื่องฟอกชนิดเป็นกลางเป็นอุปกรณ์ทรงกระบอกแนวตั้งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1800-2400 มม. และความสูง 4700-5150 มม. นอกจากนี้ยังใช้อุปกรณ์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2012 มม. และสูง 9000 มม. ภายในอุปกรณ์ เพื่อการกระจายสารละลายหมุนเวียนที่สม่ำเสมอทั่วทั้งหน้าตัด มีแผ่นเจาะรูหลายแผ่นหรือหัวฉีดที่ทำจากวงแหวนเซรามิก ในส่วนบนของอุปกรณ์ที่ติดตั้งแผ่นจะมีชั้นของวงแหวนที่มีขนาด 50x50x3 มม. ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกั้นป้องกันการกระเด็นของสารละลาย

ความเร็วของก๊าซในส่วนอิสระของเครื่องฟอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1700 มม. และความสูง 5150 มม. อยู่ที่ประมาณ 0.4 ม./วินาที การชลประทานของอุปกรณ์ประเภทเครื่องฟอกพร้อมสารละลายจะดำเนินการโดยใช้ปั๊มแรงเหวี่ยงที่มีความจุ 175-250 ลบ.ม./ชม.

เครื่องระเหยสูญญากาศเป็นอุปกรณ์ทรงกระบอกแนวตั้งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1,000-1200 มม. และความสูง 5,000-3200 มม. หัวฉีดเป็นวงแหวนเซรามิกขนาด 50x50x5 มม. เรียงเป็นแถวปกติ

เครื่องล้างแก๊สเป็นอุปกรณ์ทรงกระบอกแนวตั้งทำจากสแตนเลสขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1,000 มม. และสูง 5,000 มม. หัวฉีดเป็นวงแหวนเซรามิกขนาด 50x50x5 มม.

Stirrer-neutralizer - อุปกรณ์ทรงกระบอกที่มีเครื่องกวนหมุนด้วยความเร็ว 30 รอบต่อนาที การขับเคลื่อนจะดำเนินการจากมอเตอร์ไฟฟ้าผ่านกระปุกเกียร์ (รูปที่ 6)

Ш1 - เหมาะสำหรับติดตั้งเครื่องวัดระดับ B1 - ช่องระบายอากาศ; E1 - มอเตอร์ไฟฟ้า P1 - กระปุกเกียร์; VM1 - เพลาผสม L1 - ท่อระบายน้ำ

รูปที่ 6 - เครื่องกวน-ทำให้เป็นกลาง

เส้นผ่านศูนย์กลางของอุปกรณ์ที่ใช้บ่อยคือ 2800 มม. สูง 3200 มม. พวกมันทำงานภายใต้ความดันบรรยากาศ ทำหน้าที่ในการทำให้สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตเป็นกลางขั้นสุดท้าย และเป็นภาชนะขั้นกลางสำหรับสารละลายที่ส่งไปเพื่อการระเหย

คอนเดนเซอร์ที่พื้นผิวคือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสองทาง (ผ่านน้ำ) แบบเปลือกและท่อแนวตั้งที่ออกแบบมาเพื่อควบแน่นไอน้ำของน้ำผลไม้ที่มาจากเครื่องระเหยสูญญากาศ เส้นผ่านศูนย์กลางของอุปกรณ์ 1200 มม. สูง 4285 มม. พื้นผิวถ่ายเทความร้อน 309 ตร.ม. ทำงานที่สุญญากาศประมาณ 550-600 มม.ปรอท ศิลปะ.; มีท่อขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง 25x2 มม. ยาว 3500 ม. จำนวนทั้งหมด 1150 ชิ้น; น้ำหนักของตัวเก็บประจุดังกล่าวอยู่ที่ประมาณ 7200 กิโลกรัม

ในบางกรณี เพื่อกำจัดการปล่อยออกสู่บรรยากาศของไอน้ำของน้ำผลไม้ที่ปล่อยออกมาระหว่างการไล่ออกจากเครื่องระเหย กับดักของอุปกรณ์ทำความร้อน และซีลน้ำ คอนเดนเซอร์ที่พื้นผิวได้รับการติดตั้งโดยมีลักษณะดังต่อไปนี้: เส้นผ่านศูนย์กลางตัวถัง 800 มม. สูง 4430 มม. จำนวนท่อทั้งหมด 483 แผ่น เส้นผ่านศูนย์กลาง 25x2 พื้นที่รวม 125 ตร.ม.

ปั๊มสุญญากาศ มีการใช้ปั๊มประเภทต่างๆ ปั๊มชนิด VVN-12 มีความจุ 66 ลบ.ม./ชม. ความเร็วการหมุนของเพลาอยู่ที่ 980 รอบต่อนาที ปั๊มได้รับการออกแบบเพื่อสร้างสุญญากาศในยูนิตทำให้สุญญากาศเป็นกลาง

ปั๊มหอยโข่ง ในการหมุนเวียนสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตในการติดตั้งการทำให้เป็นกลางในสุญญากาศ มักใช้ปั๊ม 7MXN-12 ที่มีความจุ 175-250 ลบ.ม./ชม. กำลังติดตั้งของมอเตอร์ไฟฟ้าคือ 55 kW

4 . การคำนวณวัสดุและพลังงาน

ให้เราคำนวณความสมดุลของวัสดุและความร้อนของกระบวนการ ฉันคำนวณการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยก๊าซแอมโมเนียต่อผลิตภัณฑ์ 1 ตัน ฉันใช้ข้อมูลเบื้องต้นจากตารางที่ 2 โดยใช้วิธีการตามคู่มือ , , .

เรายอมรับว่ากระบวนการวางตัวเป็นกลางจะดำเนินการภายใต้เงื่อนไขต่อไปนี้:

อุณหภูมิเริ่มต้น°C

ก๊าซแอมโมเนีย................................................ ... ...........................50

กรดไนตริก................................................ ........ ....................................20

ตารางที่ 2 - ข้อมูลเริ่มต้น

การคำนวณวัสดุ

1 เพื่อให้ได้ไนเตรต 1 ตันจากปฏิกิริยา:

NH3+HNO3=NH4NO3 +คิวเจ (9)

ตามทฤษฎีแล้ว จำเป็นต้องใช้ปริมาณวัตถุดิบต่อไปนี้ (เป็นกิโลกรัม):

แอมโมเนีย

17 - 80 x = 1,000*17/80 = 212.5

x - 1,000

กรดไนตริก

63 - 80 x = 1,000*63/80 = 787.5

x - 1,000

โดยที่ 17, 63 และ 80 คือน้ำหนักโมเลกุลของแอมโมเนีย กรดไนตริก และแอมโมเนียมไนเตรต ตามลำดับ

ปริมาณการใช้ NH3 และ HNO3 ในทางปฏิบัตินั้นสูงกว่าค่าทางทฤษฎีเล็กน้อยเนื่องจากในระหว่างกระบวนการทำให้เป็นกลางการสูญเสียรีเอเจนต์ด้วยไอน้ำของน้ำผลไม้เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้จากการรั่วไหลในการสื่อสารเนื่องจากการสลายตัวเล็กน้อยของส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยาและไนเตรต ฯลฯ

2. กำหนดปริมาณแอมโมเนียมไนเตรตในผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์: 0.98*1000=980 กก./ชม.

หรือ

980/80=12.25 กม./ชม.

และปริมาณน้ำด้วย:

1,000-980=20 กก./ชม

3. ฉันจะคำนวณการบริโภคกรดไนตริก (100%) เพื่อให้ได้ไนเตรต 12.25 กม./ชม. ตามปริมาณสารสัมพันธ์ ปริมาณที่ใช้ไปเท่ากัน (กิโลเมตรโมล/ชั่วโมง) เมื่อเกิดไนเตรต: 12.25 กิโลเมตรโมล/ชั่วโมง หรือ 12.25*63=771.75 กิโลกรัม/ชั่วโมง

เนื่องจากเงื่อนไขกำหนดการแปลงกรดโดยสมบูรณ์ (100%) นี่จึงเป็นปริมาณที่ให้มา

กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับกรดเจือจาง - 60%:

771.75/0.6=1286.25 กก./ชม.

รวมถึงน้ำ:

1286.25-771.25=514.5 กก./ชม

4. ในทำนองเดียวกัน การใช้แอมโมเนีย (100%) เพื่อผลิต 12.25 กม./ชม. หรือ 12.25*17=208.25 กก./ชม.

ในรูปของน้ำแอมโมเนีย 25% จะเป็น 208.25/0.25 = 833 กิโลกรัม/ชั่วโมง รวมน้ำแล้ว 833-208.25 = 624.75 กิโลกรัม/ชั่วโมง

5. ฉันจะหาปริมาณน้ำทั้งหมดในเครื่องทำให้เป็นกลางที่มาพร้อมกับรีเอเจนต์:

514.5+624.75=1139.25 กก./ชม

6. เราจะหาปริมาณไอน้ำที่เกิดจากการระเหยของสารละลายไนเตรต (20 กก./ชม. ยังคงอยู่ในผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์): 1139.25 - 20 = 1119.25 กก./ชม.

7. เรามาจัดทำตารางสมดุลวัสดุของกระบวนการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตกัน

ตารางที่ 3 - ความสมดุลของวัสดุของกระบวนการทำให้เป็นกลาง

8. มาคำนวณตัวบ่งชี้ทางเทคโนโลยีกัน

· ค่าสัมประสิทธิ์ค่าใช้จ่ายทางทฤษฎี:

สำหรับกรด - 63/80=0.78 กก./กก

สำหรับแอมโมเนีย - 17/80=0.21 กก./กก

· อัตราส่วนค่าใช้จ่ายจริง:

สำหรับกรด - 1286.25/1,000=1.28 กก./กก

สำหรับแอมโมเนีย - 833/1,000=0.83 กก./กก

ในระหว่างกระบวนการทำให้เป็นกลาง มีปฏิกิริยาเดียวเกิดขึ้น การแปลงวัตถุดิบเท่ากับ 1 (กล่าวคือ เกิดการแปลงโดยสมบูรณ์) ไม่มีการสูญเสีย ซึ่งหมายความว่าผลผลิตจริงจะเท่ากับผลผลิตทางทฤษฎี:

คิวเอฟ/คิวที*100=980/980*100=100%

การคำนวณพลังงาน

การมาถึงของความอบอุ่น ในระหว่างกระบวนการทำให้เป็นกลาง ความร้อนที่ป้อนเข้ามาประกอบด้วยความร้อนที่เกิดจากแอมโมเนียและกรดไนตริก และความร้อนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการทำให้เป็นกลาง

1. ความร้อนที่เกิดจากก๊าซแอมโมเนียคือ:

ไตรมาสที่ 1=208.25*2.18*50=22699.25 กิโลจูล

โดยที่ 208.25 คือปริมาณการใช้แอมโมเนีย กิโลกรัม/ชั่วโมง

2.18 - ความจุความร้อนของแอมโมเนีย, kJ/(kg*°C)

50 - อุณหภูมิแอมโมเนีย°C

2. ความร้อนที่เกิดจากกรดไนตริก:

ไตรมาสที่ 2=771.75*2.76*20=42600.8 กิโลจูล

โดยที่ 771.25 คือปริมาณการใช้กรดไนตริก กิโลกรัมต่อชั่วโมง

2.76 - ความจุความร้อนของกรดไนตริก, kJ/(kg*°C)

20 - อุณหภูมิกรด°C

3. ความร้อนของการวางตัวเป็นกลางจะคำนวณเบื้องต้นต่อแอมโมเนียมไนเตรต 1 โมลที่เกิดขึ้นตามสมการ:

HNO3*3.95H2O(ของเหลว) +NH3(แก๊ส) =NH4NO3*3.95H2O(ของเหลว)

โดยที่ HNO3*3.95H2O สอดคล้องกับกรดไนตริก

ผลกระทบทางความร้อน Q3 ของปฏิกิริยานี้พบได้จากปริมาณต่อไปนี้:

ก) ความร้อนของการละลายกรดไนตริกในน้ำ:

HNO3+3.95 H2O=HNO3*3.95H2O (10)

b) ความร้อนของการก่อตัวของของแข็ง NH4NO3 จากกรดไนตริก 100% และแอมโมเนีย 100%:

HNO3 (ของเหลว) + NH3 (แก๊ส) = ​​NH4NO3 (ของแข็ง) (11)

c) ความร้อนของการละลายแอมโมเนียมไนเตรตในน้ำโดยคำนึงถึงการใช้ความร้อนของปฏิกิริยาสำหรับการระเหยของสารละลายผลลัพธ์จาก 52.5% (NH4NO3 *H2O) ถึง 64% (NH4NO3 *2.5H2O)

NH4NO3 +2.5H2O= NH4NO3*2.5H2O, (12)

โดยที่ NH4NO3*4H2O ตรงกับความเข้มข้น 52.5% NH4NO3

ค่าของ NH4NO3*4H2O คำนวณจากอัตราส่วน

80*47.5/52.5*18=4H2O,

โดยที่ 80 คือน้ำหนักโมลของ NH4NO3

47.5 - ความเข้มข้นของ HNO3, %

ความเข้มข้น 52.5 - NH4NO3, %

18 - น้ำหนักโมลของ H2O

ค่าของ NH4NO3*2.5H2O ที่สอดคล้องกับสารละลาย 64% ของ NH4NO3 จะถูกคำนวณในทำนองเดียวกัน

80*36/64*18=2.5H2O

จากปฏิกิริยา (10) ความร้อนของสารละลาย q ของกรดไนตริกในน้ำคือ 2594.08 J/mol ในการพิจารณาผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยา (11) จำเป็นต้องลบผลรวมของความร้อนของการก่อตัวของ NH3 (แก๊ส) และ HNO3 (ของเหลว) ออกจากความร้อนของการก่อตัวของแอมโมเนียมไนเตรต

ความร้อนในการก่อตัวของสารประกอบเหล่านี้จากสารธรรมดาที่อุณหภูมิ 18°C ​​​​และ 1 atm มีค่าดังต่อไปนี้ (เป็น J/mol):

NH3(แก๊ส):46191.36

HNO3 (ของเหลว): 174472.8

NH4NO3:364844.8

ผลกระทบทางความร้อนโดยรวมของกระบวนการทางเคมีขึ้นอยู่กับความร้อนของการก่อตัวของสารที่มีปฏิกิริยาเริ่มต้นและผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเท่านั้น จากนี้ไปผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยา (11) จะเป็น:

q2=364844.8-(46191.36+174472.8)=144180.64 เจ/โมล

ความร้อน q3 ของการละลายของ NH4NO3 ตามปฏิกิริยา (12) เท่ากับ 15606.32 J/mol

การละลายของ NH4NO3 ในน้ำเกิดขึ้นจากการดูดซับความร้อน ในเรื่องนี้ ความร้อนของสารละลายจะถูกนำไปสมดุลพลังงานโดยมีเครื่องหมายลบ ความเข้มข้นของสารละลาย NH4NO3 จะเกิดขึ้นตามการปล่อยความร้อน

ดังนั้นผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยา Q3

HNO3 +*3.95H2O(ของเหลว)+ NH3(แก๊ส) =NH4NO3*2.5H2O(ของเหลว)+1.45 H2O(ไอน้ำ)

จะ:

Q3=q1+q2+q3= -25940.08+144180.64-15606.32=102633.52 เจ/โมล

เมื่อผลิตแอมโมเนียมไนเตรต 1 ตัน ความร้อนของปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางจะเป็น:

102633.52*1000/80=1282919 กิโลจูล

โดยที่ 80 คือน้ำหนักโมเลกุลของ NH4NO3

จากการคำนวณข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าความร้อนที่ได้รับทั้งหมดจะเป็น: ด้วยแอมโมเนีย 22699.25 โดยมีกรดไนตริก 42600.8 เนื่องจากความร้อนของการทำให้เป็นกลาง 1282919 และรวมเป็น 1348219.05 kJ

การใช้ความร้อน เมื่อทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยแอมโมเนีย ความร้อนจะถูกกำจัดออกจากอุปกรณ์โดยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่เกิดขึ้น ซึ่งใช้ในการระเหยน้ำออกจากสารละลายนี้และสูญเสียออกสู่สิ่งแวดล้อม

ปริมาณความร้อนที่ถูกพาออกไปโดยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตคือ:

Q=(980+10)*2.55 tkip,

โดยที่ 980 คือปริมาณสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต, กิโลกรัม

10 - การสูญเสีย NH3 และ HNO3, กก

tboil - อุณหภูมิจุดเดือดของสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต, °C

จุดเดือดของสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตถูกกำหนดที่ความดันสัมบูรณ์ในตัวทำให้เป็นกลางที่ 1.15 - 1.2 atm ความดันนี้สอดคล้องกับอุณหภูมิของไอน้ำอิ่มตัว 103 °C ที่ความดันบรรยากาศ จุดเดือดของสารละลาย NH4NO3 คือ 115.2 °C ภาวะซึมเศร้าอุณหภูมิเท่ากับ:

?t=115.2 - 100=15.2 °C

คำนวณจุดเดือดของสารละลาย 64% NH4NO3

tboil = ซท. ไอน้ำ+?t*з =103+15.2*1.03 = 118.7 °С,

เอกสารที่คล้ายกัน

ลักษณะของผลิตภัณฑ์ที่ผลิต วัตถุดิบ และวัสดุในการผลิต กระบวนการทางเทคโนโลยีในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต การทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยก๊าซแอมโมเนียและการระเหยจนกลายเป็นของเหลวที่มีความเข้มข้นสูง

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 19/01/2559


ระบบอัตโนมัติของการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ด วงจรสำหรับรักษาแรงดันในท่อจ่ายไอน้ำของน้ำผลไม้ให้คงที่ และการควบคุมอุณหภูมิของไอน้ำคอนเดนเสทจากคอนเดนเซอร์บรรยากาศ การตรวจสอบแรงดันในท่อทางออกไปยังปั๊มสุญญากาศ

งานหลักสูตร เพิ่มเมื่อ 01/09/2014


แอมโมเนียมไนเตรตเป็นปุ๋ยไนโตรเจนทั่วไปและราคาถูก การทบทวนแผนงานทางเทคโนโลยีที่มีอยู่สำหรับการผลิต การปรับปรุงการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตให้ทันสมัยด้วยการผลิตปุ๋ยไนโตรเจน-ฟอสเฟตเชิงซ้อนที่ OJSC Cherepovets Azot

วิทยานิพนธ์เพิ่มเมื่อ 22/02/2555


คำอธิบายของเครื่องบดย่อยสำหรับการบดและผสมวัสดุเทกอง ผงและเพสต์ชุบน้ำหมาด การผลิตปุ๋ยเชิงซ้อนโดยใช้แอมโมเนียมไนเตรตและยูเรีย การเสริมสร้างพันธะระหว่างอนุภาคโดยการทำให้แห้ง การทำให้เย็นลง และการเกิดพอลิเมอไรเซชัน

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 03/11/2558


วัตถุประสงค์ การออกแบบ และแผนภาพการทำงานของหน่วยทำความเย็นแอมโมเนีย การสร้างวงจรในแผนภาพอุณหพลศาสตร์สำหรับโหมดที่กำหนดและเหมาะสมที่สุด การกำหนดความสามารถในการทำความเย็น การใช้พลังงาน และการใช้พลังงาน

ทดสอบเพิ่มเมื่อ 25/12/2556


สาระสำคัญของกระบวนการทำให้แห้งและคำอธิบายของโครงร่างทางเทคโนโลยี เครื่องอบแห้งบรรยากาศแบบดรัม โครงสร้างและการคำนวณพื้นฐาน พารามิเตอร์ของก๊าซหุงต้มที่จ่ายให้กับเครื่องทำลมแห้ง การควบคุมความชื้นอัตโนมัติ การขนส่งสารทำให้แห้ง

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 24/06/2555


ทบทวนวิธีการสมัยใหม่ในการผลิตกรดไนตริก คำอธิบายของโครงร่างเทคโนโลยีของการติดตั้งการออกแบบอุปกรณ์หลักและอุปกรณ์เสริม ลักษณะของวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ผลพลอยได้ และของเสียจากการผลิต

วิทยานิพนธ์เพิ่มเมื่อ 11/01/2013


วิธีการทางอุตสาหกรรมในการผลิตกรดไนตริกเจือจาง ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเกิดออกซิเดชันของแอมโมเนีย องค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซ ปริมาณแอมโมเนียที่เหมาะสมที่สุดในส่วนผสมแอมโมเนีย-อากาศ ประเภทของระบบกรดไนตริก การคำนวณความสมดุลของวัสดุและความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 14/03/2558


กระบวนการทางเทคโนโลยี บรรทัดฐานทางเทคโนโลยี คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของไดแอมโมเนียมฟอสเฟต ระบบเทคโนโลยี การรับการกระจายของกรดฟอสฟอริก ขั้นตอนที่หนึ่งและสองของการวางตัวเป็นกลางของกรดฟอสฟอริก การทำแกรนูลและการอบแห้งของผลิตภัณฑ์

งานหลักสูตร เพิ่มเมื่อ 12/18/2551


ลักษณะของวัตถุดิบและวัสดุเสริมสำหรับการผลิตกรดไนตริก การคัดเลือกและเหตุผลของแผนการผลิตที่นำมาใช้ คำอธิบายของโครงร่างเทคโนโลยี การคำนวณสมดุลวัสดุของกระบวนการ ระบบอัตโนมัติของกระบวนการทางเทคโนโลยี

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นหนึ่งในปุ๋ยที่พบมากที่สุด

แอมโมเนียมไนเตรต (หรือเรียกอีกอย่างว่าแอมโมเนียมไนเตรต) ผลิตในโรงงานจากกรดไนตริกและแอมโมเนียโดยปฏิกิริยาทางเคมีของสารประกอบเหล่านี้

กระบวนการผลิตประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

1. การทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยก๊าซแอมโมเนีย
2. การระเหยของสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต
3. การตกผลึกของแอมโมเนียมไนเตรต
4. เกลืออบแห้ง.

รูปภาพนี้แสดงแผนผังกระบวนการอย่างง่ายสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต กระบวนการนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร?

วัตถุดิบตั้งต้น - แอมโมเนียที่เป็นก๊าซและกรดไนตริก (สารละลายที่เป็นน้ำ) - เข้าสู่ตัวทำให้เป็นกลาง อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางเคมีของสารทั้งสองทำให้เกิดปฏิกิริยารุนแรงเมื่อมีการปล่อยความร้อนจำนวนมาก ในกรณีนี้ น้ำส่วนหนึ่งจะระเหยออกไป และไอน้ำที่เกิดขึ้น (ที่เรียกว่าไอน้ำยาง) จะถูกระบายออกสู่ภายนอกผ่านกับดัก

สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่ระเหยไม่สมบูรณ์จะไหลจากตัวทำให้เป็นกลางไปยังอุปกรณ์ถัดไป - ตัวทำให้เป็นกลางขั้นสุดท้าย ในนั้นหลังจากเติมสารละลายแอมโมเนียในน้ำแล้วกระบวนการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางจะสิ้นสุดลง

จากเครื่องทำให้เป็นกลาง สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกปั๊มเข้าไปในเครื่องระเหย ซึ่งเป็นอุปกรณ์สุญญากาศที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง สารละลายในอุปกรณ์ดังกล่าวจะถูกระเหยที่ความดันลดลง ในกรณีนี้ที่ความดัน 160-200 มม. ปรอท ศิลปะ. ความร้อนสำหรับการระเหยจะถูกถ่ายโอนไปยังสารละลายผ่านผนังท่อที่ได้รับความร้อนด้วยไอน้ำ

การระเหยจะดำเนินการจนกว่าความเข้มข้นของสารละลายจะถึง 98% หลังจากนี้ สารละลายจะไปตกผลึก

ตามวิธีหนึ่ง การตกผลึกของแอมโมเนียมไนเตรตเกิดขึ้นบนพื้นผิวของถังซึ่งถูกระบายความร้อนจากภายใน ถังหมุนและบนพื้นผิวของเปลือกแอมโมเนียมไนเตรตตกผลึกที่มีความหนาสูงสุด 2 มม. เปลือกถูกตัดด้วยมีดแล้วส่งผ่านรางเพื่อทำให้แห้ง

แอมโมเนียมไนเตรตถูกทำให้แห้งด้วยลมร้อนในถังทำให้แห้งที่กำลังหมุนที่อุณหภูมิ 120° หลังจากการอบแห้งผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจะถูกส่งไปบรรจุภัณฑ์ แอมโมเนียมไนเตรตมีไนโตรเจน 34-35% เพื่อลดการเกาะเป็นก้อน มีการเติมสารเติมแต่งต่างๆ เข้าไปในองค์ประกอบระหว่างการผลิต

แอมโมเนียมไนเตรตผลิตโดยโรงงานในรูปแบบเม็ดและในรูปของเกล็ด ดินประสิวเกล็ดดูดซับความชื้นจากอากาศอย่างมากดังนั้นในระหว่างการเก็บรักษาจะกระจายและสูญเสียความเปราะบาง แอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดมีรูปแบบของธัญพืช (เม็ด)

การแกรนูลของแอมโมเนียมไนเตรตส่วนใหญ่ดำเนินการในอาคาร (ดูรูป) สารละลายระเหยของแอมโมเนียมไนเตรต - ละลาย - ถูกพ่นโดยใช้เครื่องหมุนเหวี่ยงที่ติดตั้งอยู่บนเพดานของหอคอย

สารที่ละลายจะไหลเป็นกระแสต่อเนื่องไปยังถังที่มีรูพรุนหมุนของเครื่องหมุนเหวี่ยง เมื่อผ่านรูของดรัม สเปรย์จะกลายเป็นลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสมและแข็งตัวเมื่อตกลงมา

แอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดี ไม่จับเป็นก้อนระหว่างการเก็บรักษา กระจายตัวได้ดีในสนาม และดูดซับความชื้นจากอากาศอย่างช้าๆ

แอมโมเนียมซัลเฟต - (มิฉะนั้น - แอมโมเนียมซัลเฟต) มีไนโตรเจน 21% แอมโมเนียมซัลเฟตส่วนใหญ่ผลิตโดยอุตสาหกรรมโค้ก

ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า การผลิตปุ๋ยไนโตรเจนที่มีความเข้มข้นมากที่สุด - ยูเรียหรือยูเรียซึ่งมีไนโตรเจน 46% จะได้รับการพัฒนาอย่างมาก

ยูเรียผลิตภายใต้แรงดันสูงโดยการสังเคราะห์จากแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์ ไม่เพียงแต่ใช้เป็นปุ๋ยเท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับการเลี้ยงปศุสัตว์ (เสริมสารอาหารโปรตีน) และเป็นสื่อกลางในการผลิตพลาสติกอีกด้วย

ปุ๋ยไนโตรเจนเหลว - แอมโมเนียเหลว แอมโมเนีย และน้ำแอมโมเนีย - ก็มีความสำคัญเช่นกัน

แอมโมเนียเหลวผลิตจากแอมโมเนียที่เป็นก๊าซโดยการทำให้เป็นของเหลวภายใต้แรงดันสูง ประกอบด้วยไนโตรเจน 82% สารประกอบแอมโมเนียเป็นสารละลายของแอมโมเนียมไนเตรต แคลเซียมไนเตรต หรือยูเรียในแอมโมเนียเหลวโดยเติมน้ำเล็กน้อย มีไนโตรเจนมากถึง 37% น้ำแอมโมเนียเป็นสารละลายแอมโมเนียที่เป็นน้ำ ประกอบด้วยไนโตรเจน 20% ในแง่ของผลกระทบต่อพืชผลปุ๋ยไนโตรเจนเหลวไม่ได้ด้อยกว่าปุ๋ยที่เป็นของแข็ง และการผลิตของพวกเขามีราคาถูกกว่าของแข็งมากเนื่องจากไม่ต้องดำเนินการระเหยสารละลายการทำให้แห้งและการทำให้เป็นเม็ด ในบรรดาปุ๋ยไนโตรเจนเหลวทั้งสามประเภทนั้น น้ำแอมโมเนียมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด แน่นอนว่าการใช้ปุ๋ยน้ำกับดินตลอดจนการจัดเก็บและการขนส่งต้องใช้เครื่องจักรและอุปกรณ์พิเศษ

หากคุณพบข้อผิดพลาด โปรดเน้นข้อความและคลิก Ctrl+ป้อน.