เทคโนโลยีแอมโมเนียมไนเตรต เทคโนโลยีการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต

การผลิตแอมโมเนียมไนเตรตประกอบด้วยการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยก๊าซแอมโมเนียและทำให้ผลิตภัณฑ์ตกผลึก แอมโมเนียไม่ควรมีความชื้นเกิน 1% และไม่อนุญาตให้มีน้ำมัน กรดไนตริกถูกนำมาใช้ที่ความเข้มข้นมากกว่า 45% HNO 3; ปริมาณไนโตรเจนออกไซด์ในนั้นไม่ควรเกิน 0.1% เพื่อให้ได้แอมโมเนียมไนเตรต ของเสียจากการผลิตแอมโมเนียก็สามารถนำมาใช้ได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น น้ำแอมโมเนียและถัง และก๊าซกำจัดออกจากสถานที่จัดเก็บแอมโมเนียเหลว และได้รับโดยการไล่ระบบการสังเคราะห์แอมโมเนียออก องค์ประกอบของก๊าซในถัง: 45-70% NH 3, 55-30% H 2 + N 2 (มีร่องรอยของมีเทนและอาร์กอน); องค์ประกอบของก๊าซกำจัด: 7.5-9% NH 3, 92.5-91% H 2 + N 2 (มีร่องรอยของมีเทนและอาร์กอน) นอกจากนี้ก๊าซกลั่นจากการผลิตยูเรียยังใช้ในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตองค์ประกอบโดยประมาณคือ: 55-57% NH 3, 18-24% CO 2, 15-20% H 2 O

ผลทางความร้อนของปฏิกิริยา NH 3(g) +HNO 3(l) NH 4 NO 3 คือ 35.46 kcal/(g mol) ในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตมักใช้กรด 45-58% ในกรณีนี้ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางจะลดลงตามปริมาณความร้อนของการเจือจางกรดไนตริกด้วยน้ำและปริมาณการละลายของแอมโมเนียมไนเตรต

ด้วยการใช้ความร้อนการทำให้เป็นกลางอย่างมีเหตุผล จึงสามารถได้รับสารละลายเข้มข้นและแม้กระทั่งแอมโมเนียมไนเตรตที่ละลายแล้วโดยการระเหยน้ำ

ตามนี้ มีแผนสำหรับการผลิตสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตด้วยการระเหยในภายหลัง (ที่เรียกว่ากระบวนการหลายขั้นตอน) และสำหรับการผลิตสารละลาย (กระบวนการขั้นตอนเดียวหรือไม่ระเหย) ในการเลือกรูปแบบการวางตัวเป็นกลางอย่างมีเหตุผล จำเป็นต้องเปรียบเทียบรูปแบบที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานสี่รูปแบบสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตโดยใช้ความร้อนการทำให้เป็นกลาง:

1) การติดตั้งทำงานที่ความดันบรรยากาศ (แรงดันไอน้ำส่วนเกินของน้ำผลไม้ 0.15-0.2 ใน)

2) การติดตั้งด้วยเครื่องระเหยสูญญากาศ

3) การติดตั้งที่ทำงานภายใต้ความกดดันโดยใช้ความร้อนของไอน้ำจากน้ำผลไม้เพียงครั้งเดียว

4) การติดตั้งที่ทำงานภายใต้ความกดดันโดยใช้ความร้อนของไอน้ำน้ำผลไม้สองเท่า (การผลิตการหลอมเข้มข้น)

ในทางปฏิบัติทางอุตสาหกรรม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะการติดตั้งที่มีประสิทธิภาพสูงสุดซึ่งทำงานที่ความดันบรรยากาศ โดยใช้ความร้อนที่ทำให้เป็นกลาง และการติดตั้งบางส่วนด้วยเครื่องระเหยสุญญากาศ

ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

ตาม GOST 2-85 ในปัจจุบันในรัสเซียแอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดผลิตได้ในสองเกรด: A - หมวดหมู่คุณภาพสูงสุดและ B - หมวดหมู่คุณภาพสูงสุด (เกรดสูงสุด) และหมวดหมู่คุณภาพแรก (เกรดแรก) ตัวบ่งชี้คุณภาพของแอมโมเนียมไนเตรตที่ผลิตทางอุตสาหกรรมแสดงไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1

แอมโมเนียมไนเตรต GOST 2-85
รูปร่าง	ผลิตภัณฑ์เม็ดที่ไม่มีสิ่งเจือปนทางกลจากต่างประเทศ
เศษส่วนมวลรวมของไนไตรท์และแอมโมเนียมไนโตรเจนในรูปของ:
สำหรับ NH4NO3 ในวัตถุแห้ง % ไม่น้อย		ไม่ได้มาตรฐาน
สำหรับไนโตรเจนในวัตถุแห้ง % ไม่น้อย
เศษส่วนมวลของน้ำ % ไม่มากไปกว่านี้
pH ของสารละลายน้ำ 10% ไม่น้อย
เศษส่วนมวลของสารที่ไม่ละลายในสารละลายกรดไนตริก 10%, % ไม่มากไปกว่านี้		ไม่ได้มาตรฐาน
การให้คะแนน:
เศษส่วนมวลของเม็ด
ตั้งแต่ 1 ถึง 3 มม. % ไม่น้อย		ไม่ได้มาตรฐาน
ตั้งแต่ 1 ถึง 4 มม. % ไม่น้อย
ตั้งแต่ 2 ถึง 4 มม. % ไม่น้อย
น้อยกว่า 1 มม.%
มากกว่า 6 มม., %
ความแข็งแรงทางสถิติของเม็ด n/เม็ด (กก./เม็ด) ไม่น้อย
ความเปราะบาง % ไม่น้อย
สารเติมแต่งปรับสภาพ	แมกนีเซียมไนเตรต

องค์กรที่ผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจะต้องรับประกันผู้บริโภคว่าตัวบ่งชี้คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่จัดทำโดย GOST 2-85 จะถูกเก็บรักษาไว้เป็นเวลา 6 เดือนโดยที่ผู้บริโภคปฏิบัติตามเงื่อนไขการจัดเก็บที่กำหนดโดยมาตรฐาน

การใช้แอมโมเนียมไนเตรต

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นปุ๋ยแร่ประเภทหนึ่งโดยที่เกษตรกรรมสมัยใหม่แทบจะคิดไม่ถึงเลย เป็นของตระกูลปุ๋ยไนโตรเจน, ความคล่องตัวในการใช้งาน, ความเป็นไปได้ของปริมาณการผลิตและอุปทานทางอุตสาหกรรม, เทคโนโลยีการผลิตที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว - นี่คือข้อดีที่รักษาตำแหน่งที่ไม่สั่นคลอนของแอมโมเนียมไนเตรตในตลาดปุ๋ย

ไนโตรเจนจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับพืช คลอโรฟิลล์ซึ่งควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์และผลิตวัสดุก่อสร้างสำหรับเซลล์ที่มีชีวิต มีไนโตรเจนอยู่ด้วย ภายนอกแอมโมเนียมไนเตรตเป็นเม็ดสีขาว สารที่เป็นเม็ดละลายได้ดีในน้ำและมีไนโตรเจน 34.4% ใช้เป็นปุ๋ยชั้นยอดสำหรับพืชผลทางการเกษตรทุกประเภท ในดินทุกประเภท และเพื่อเตรียมดินสำหรับการหว่าน ในอุตสาหกรรม แอมโมเนียมไนเตรตถูกใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตวัตถุระเบิด และใช้ต่อไปในอุตสาหกรรมเคมี เหมืองแร่ และการก่อสร้าง

มีปัญหาเกี่ยวกับการดูดความชื้นสูงของแอมโมเนียมไนเตรต เม็ดจะสูญเสียความแข็งและกระจายตัวเมื่อความชื้นในอากาศเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามการพัฒนาทางเทคโนโลยีที่ทันสมัยทำให้สามารถคำนึงถึงความแตกต่างนี้และกำจัดมันออกไปในขั้นตอนการผลิต

ข้อดีประการหนึ่งของแอมโมเนียมไนเตรตนั้นถือกันว่าเป็นประเพณีก็คือดินดูดซับส่วนแอมโมเนียได้อย่างสมบูรณ์เนื่องจากปุ๋ยสามารถละลายได้อย่างรวดเร็ว ในเวลาเดียวกัน แอมโมเนียมไนเตรตมีฤทธิ์นานกว่าไนเตรต การใช้แอมโมเนียมไนเตรตแบบเศษส่วนสามารถลดการสูญเสียไนเตรตไนโตรเจนจากการชะล้างได้ มันถูกใช้อย่างประสบความสำเร็จในการผลิตส่วนผสมปุ๋ยซึ่งเป็นส่วนประกอบไนโตรเจนที่เหมาะสมที่สุด ปัจจุบัน ตลาดเคมีภัณฑ์กำลังประสบกับความต้องการแอมโมเนียมไนเตรตที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องทั้งในฐานะปุ๋ยและเป็นวัตถุดิบเคมีอุตสาหกรรม นี่เป็นเพราะการสนับสนุนจากรัฐต่ออุตสาหกรรมการเกษตรและการพัฒนาอุตสาหกรรมในประเทศโดยทั่วไป

วิธีการพื้นฐาน

ในการผลิตภาคอุตสาหกรรมจะใช้แอมโมเนียปราศจากน้ำและกรดไนตริกเข้มข้น:

ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อมีการปล่อยความร้อนจำนวนมากออกมา การดำเนินการตามกระบวนการดังกล่าวในสภาพช่างฝีมือเป็นสิ่งที่อันตรายอย่างยิ่ง (แม้ว่าแอมโมเนียมไนเตรตสามารถหาได้ง่ายภายใต้เงื่อนไขของการเจือจางด้วยน้ำปริมาณมาก) หลังจากที่สารละลายเกิดขึ้น ซึ่งโดยปกติจะมีความเข้มข้น 83% น้ำส่วนเกินจะถูกระเหยจนละลาย ซึ่งมีปริมาณแอมโมเนียมไนเตรตอยู่ที่ 95-99.5% ขึ้นอยู่กับเกรดของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป สำหรับใช้เป็นปุ๋ย สารที่ละลายจะถูกบดเป็นเม็ดในเครื่องพ่น ทำให้แห้ง ระบายความร้อน และเคลือบด้วยสารประกอบเพื่อป้องกันการจับตัวเป็นก้อน สีของเม็ดแตกต่างกันไปตั้งแต่สีขาวจนถึงไม่มีสี แอมโมเนียมไนเตรตสำหรับใช้ในทางเคมีมักจะถูกทำให้ขาดน้ำ เนื่องจากมีความสามารถในการดูดความชื้นสูงและเปอร์เซ็นต์ของน้ำในนั้น (a(H2O)) แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะได้

วิธีฮาเบอร์

ที่ความดัน อุณหภูมิสูง และตัวเร่งปฏิกิริยา

ตามวิธีของ Haber แอมโมเนียถูกสังเคราะห์จากไนโตรเจนและไฮโดรเจน ซึ่งส่วนหนึ่งถูกออกซิไดซ์เป็นกรดไนตริกและทำปฏิกิริยากับแอมโมเนีย ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของแอมโมเนียมไนเตรต:

วิธีไนโตรฟอสเฟต

วิธีการนี้เรียกอีกอย่างว่าวิธีคี่ ซึ่งตั้งชื่อตามเมืองนอร์เวย์ซึ่งเป็นที่พัฒนากระบวนการนี้ ใช้โดยตรงเพื่อผลิตปุ๋ยไนโตรเจนและไนโตรเจนฟอสฟอรัสจากวัตถุดิบธรรมชาติที่มีอยู่ทั่วไป ในกรณีนี้ กระบวนการต่อไปนี้จะเกิดขึ้น:

• 1. แคลเซียมฟอสเฟตธรรมชาติ (อะพาไทต์) ละลายในกรดไนตริก:
• 2. ส่วนผสมที่ได้จะถูกทำให้เย็นลงถึง 0 °C ในขณะที่แคลเซียมไนเตรตตกผลึกในรูปของเตตระไฮเดรต - Ca(NO3)2·4H2O และถูกแยกออกจากกรดฟอสฟอริก

แคลเซียมไนเตรตที่เกิดขึ้นและกรดฟอสฟอริกที่ไม่ถูกกำจัดจะถูกบำบัดด้วยแอมโมเนียและผลที่ได้ก็คือได้รับแอมโมเนียมไนเตรต:

เพื่อให้ได้แอมโมเนียมไนเตรตที่ไม่จับเป็นก้อนในทางปฏิบัติ มีการใช้วิธีการทางเทคโนโลยีจำนวนหนึ่ง วิธีที่มีประสิทธิภาพในการลดอัตราการดูดซับความชื้นด้วยเกลือดูดความชื้นคือการทำให้เป็นเม็ด พื้นผิวทั้งหมดของเม็ดที่เป็นเนื้อเดียวกันนั้นน้อยกว่าพื้นผิวของเกลือที่เป็นผลึกละเอียดในปริมาณเท่ากัน ดังนั้นปุ๋ยที่เป็นเม็ดจะดูดซับความชื้นจากอากาศได้ช้ากว่า บางครั้งแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกผสมกับเกลือที่ดูดความชื้นน้อยกว่า เช่น แอมโมเนียมซัลเฟต

กระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตประกอบด้วยขั้นตอนหลักดังต่อไปนี้: การทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยก๊าซแอมโมเนีย, การระเหยของแอมโมเนียมไนเตรต, การตกผลึกและการบดเป็นเม็ดของการหลอม, การทำความเย็น, การจำแนกประเภทและการปัดฝุ่นของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป (รูปที่ 4.1) ).

รูปที่ 4.1 แผนผังการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต

ปัจจุบันในการพัฒนาการผลิตกรดไนตริก 18 - 60% แอมโมเนียมไนเตรตจำนวนมากผลิตในหน่วย AS-67, AS-72, AS-72M โดยมีกำลังการผลิต 1,360 และ 1,171 ตัน/วัน โดยมีการระเหย ในขั้นตอนเดียว (รูปที่ 4.2 ) เช่นเดียวกับในการติดตั้งวิธีการไม่ระเหย (รูปที่ 4.4.)

รูปที่ 4.2 แผนภาพเทคโนโลยีของการผลิต AS-72M: 1 - เครื่องทำความร้อนแอมโมเนีย; 2 - เครื่องทำความร้อนกรด; 3 - อุปกรณ์ ITN; 4 - พรีเป็นกลาง; 1 - เครื่องระเหย; 6 - น้ำปิดผนึก - เป็นกลาง; 7 - คอลเลกชันละลาย; 8 - ถังแรงดัน; 9 - เครื่องบดย่อยแบบไวโบรอะคูสติก; 10 - หอคอยแกรนูล; 11 - สายพานลำเลียง; 12 - เครื่องทำความเย็นอัดเม็ด "KS"; 13 - เครื่องทำความร้อนอากาศ; 14 - เครื่องฟอกซักผ้า

ก๊าซแอมโมเนียจากเครื่องทำความร้อน 1, ให้ความร้อนด้วยไอน้ำคอนเดนเสทของน้ำผลไม้, ให้ความร้อนถึง 120 - 160°C และกรดไนตริกจากเครื่องทำความร้อน 2, ให้ความร้อนด้วยไอน้ำของน้ำผลไม้ ที่อุณหภูมิ 80 - 90°C เข้าไปในเครื่องปั๊มความร้อน (โดยใช้ ความร้อนของการทำให้เป็นกลาง) 3. เพื่อลดการสูญเสียแอมโมเนียร่วมกัน โดยจะทำปฏิกิริยากับไอน้ำในปริมาณที่มากเกินไปของกรด สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตจากอุปกรณ์ ITN จะถูกทำให้เป็นกลางในเครื่องทำให้เป็นกลาง 4 ด้วยแอมโมเนียซึ่งสารเติมแต่งแมกนีเซียมไนเตรตจะถูกเติมพร้อมกันและถูกส่งไปเพื่อการระเหยไปยังเครื่องระเหย 1 จากนั้นแอมโมเนียมไนเตรตจะละลายที่เกิดขึ้นผ่านน้ำ ซีลหลังจากทำให้เป็นกลาง 6 และตัวสะสมการหลอม 7 จะถูกส่งไปยังถังแรงดัน 8 และจากการใช้เครื่องบดย่อยแบบไวโบรอะคูสติก 9 มันจะเข้าสู่หอแกรนูล 10 อากาศในบรรยากาศจะถูกดูดเข้าไปในส่วนล่างของหอคอยและอากาศจะถูกจ่ายจาก อุปกรณ์ทำความเย็นแบบเม็ด "KS" 12. เม็ดแอมโมเนียมไนเตรตที่เกิดขึ้นจากส่วนล่างของหอคอยจะเข้าสู่สายพานลำเลียง 11 และอุปกรณ์ฟลูอิไดซ์เบด 12 เพื่อระบายความร้อนของเม็ดซึ่งมีการจ่ายอากาศแห้งผ่านเครื่องทำความร้อน 13 จากอุปกรณ์ 12 ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจะถูกส่งไปยังบรรจุภัณฑ์ อากาศจากด้านบนของทาวเวอร์ 10 เข้าสู่เครื่องฟอก 14 โดยได้รับการชลประทานด้วยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต 20% โดยฝุ่นแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกชะล้างออกและปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ ในเครื่องฟอกเดียวกัน ก๊าซที่ออกจากเครื่องระเหยและตัวทำให้เป็นกลางจะถูกทำให้บริสุทธิ์จากแอมโมเนียและกรดไนตริกที่ไม่ทำปฏิกิริยา อุปกรณ์ ITN หอแกรนูล และเครื่องระเหยแบบรวมเป็นอุปกรณ์หลักในโครงการเทคโนโลยี AS-72M

อุปกรณ์ ITN (รูปที่ 4.3.) มีความสูงรวม 10 ม. และประกอบด้วยสองส่วน: ปฏิกิริยาด้านล่างและการแยกส่วนบน ในส่วนของปฏิกิริยาจะมีแก้วที่มีรูพรุนซึ่งป้อนกรดไนตริกและแอมโมเนียเข้าไป ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากการถ่ายเทความร้อนที่ดีของมวลปฏิกิริยาไปยังผนังกระจก ปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางจึงเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดของกรด สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่เกิดขึ้นจะเดือดและน้ำระเหยออกไป เนื่องจากแรงยกของไอน้ำ อิมัลชันไอและของเหลวจึงถูกขับออกจากด้านบนของกระจก และผ่านช่องว่างวงแหวนระหว่างตัวเครื่องกับกระจก และระเหยต่อไป จากนั้นจะเข้าสู่ส่วนที่แยกส่วนบนซึ่งสารละลายจะถูกล้างจากแอมโมเนียผ่านชุดแผ่นด้วยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตและคอนเดนเสทไอน้ำจากน้ำผลไม้ เวลาคงอยู่ของรีเอเจนต์ในโซนปฏิกิริยาไม่เกินหนึ่งวินาที เนื่องจากไม่เกิดการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของกรดและแอมโมเนียมไนเตรต ด้วยการใช้ความร้อนการทำให้เป็นกลางในอุปกรณ์ น้ำส่วนใหญ่จะระเหยและเกิดสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต 90%

เครื่องระเหยแบบรวมสูง 16 ม. ประกอบด้วยสองส่วน ในส่วนเปลือกและท่อด้านล่างที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 ม. การระเหยของสารละลายจะเกิดขึ้น โดยผ่านท่อที่ได้รับความร้อนก่อนด้วยไอน้ำร้อนยวดยิ่งที่ให้ความร้อนถึง 180°C โดยทางอากาศ ส่วนบนของอุปกรณ์ทำหน้าที่ทำความสะอาดส่วนผสมของไอน้ำและอากาศที่ออกจากอุปกรณ์ และระเหยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตบางส่วนที่เข้าสู่อุปกรณ์ แอมโมเนียมไนเตรตละลายด้วยความเข้มข้น 99.7% โดยมีอุณหภูมิประมาณ 180°C ออกมาจากเครื่องระเหย

หอคอยแกรนูลมีส่วนตัดขวางเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาด 11x8 ตร.ม. และมีความสูงประมาณ 61 ม. อากาศภายนอกและอากาศจากเครื่องทำความเย็นแบบเม็ดจะเข้าสู่หอคอยผ่านช่องเปิดที่ส่วนล่าง แอมโมเนียมไนเตรตที่ละลายเข้าสู่ส่วนบนของทาวเวอร์จะถูกกระจายโดยใช้เครื่องบดย่อยแบบไวโบรอะคูสติกสามตัว ซึ่งกระแสของการหลอมจะกลายเป็นหยด เมื่อหยดลงมาจากความสูงประมาณ 10 ม. มันจะแข็งตัวและกลายเป็นเม็ดเล็ก การตกผลึกของโลหะหลอมที่มีความชื้น 0.2% เริ่มต้นที่ 167 °C และสิ้นสุดที่ 140 °C ปริมาณอากาศที่จ่ายให้กับทาวเวอร์คือ 300 - 100 ลบ.ม./ชม. ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปี ในหน่วย AS-72M จะใช้สารเติมแต่งแมกนีเซียมเพื่อป้องกันการแข็งตัวของผลิตภัณฑ์ (แมกนีเซียมไนเตรต) ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องดำเนินการประมวลผลเม็ดลดแรงตึงผิวที่กำหนดไว้ในแผน AC - 67 และ AC - 72 ความแตกต่างพื้นฐานในรูปแบบเทคโนโลยีสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตโดยใช้วิธีการไม่ระเหย (รูปที่ 4) คือการใช้กรดไนตริกที่มีความเข้มข้นมากขึ้น ดำเนินกระบวนการทำให้เป็นกลางที่ความดันสูง (0.4 MPa) การสัมผัสส่วนประกอบที่ได้รับความร้อนอย่างรวดเร็ว ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ในขั้นตอนการทำให้เป็นกลางจะเกิดอิมัลชันไอและของเหลวหลังจากการแยกตัวซึ่งได้ละลายที่มีความเข้มข้น 98.1% ซึ่งทำให้สามารถกำจัดขั้นตอนการระเหยของสารละลายที่แยกจากกัน

รูปที่ 4.4 แผนภาพเทคโนโลยีของวิธีการไม่ระเหย: 1 - เครื่องทำความร้อนกรดไนตริก; 2 - เครื่องทำความร้อนแอมโมเนีย; 3 - เครื่องปฏิกรณ์ (ตัวทำให้เป็นกลาง); 4 - ตัวแยกอิมัลชัน; 1 - เครื่องตกผลึกแบบดรัม; 6 - มีด; 7 - การอบแห้งแบบดรัม

ให้ความร้อนในเครื่องทำความร้อน 1 และ 2 ให้ความร้อนด้วยไอน้ำที่ออกมาจากตัวแยก อิมัลชัน 4 กรดไนตริกและแอมโมเนียจะเข้าสู่ตัวทำให้เป็นกลาง 3 ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาอิมัลชันจะเกิดขึ้นจากสารละลายในน้ำของแอมโมเนียมไนเตรตและไอน้ำ อิมัลชันจะถูกแยกออกจากตัวแยก 4 และแอมโมเนียมไนเตรตที่ละลายจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องตกผลึกแบบดรัม 1 ซึ่งแอมโมเนียมไนเตรตจะตกผลึกบนพื้นผิวของดรัมโลหะ และระบายความร้อนจากด้านในด้วยน้ำ

ชั้นของแอมโมเนียมไนเตรตที่เป็นของแข็งซึ่งมีความหนาประมาณ 1 มม. ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของถังถูกตัดออกด้วยมีด 6 และจัดทำเป็นเกล็ดสำหรับการอบแห้งในเครื่องอบแห้งแบบถัง 7. ผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกันในรูปแบบของเกล็ด ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางเทคนิค

ผลิตภัณฑ์ระบายความร้อนจะถูกส่งไปยังคลังสินค้า จากนั้นจึงจัดส่งเป็นกลุ่มหรือบรรจุในถุง การบำบัดด้วยสารช่วยกระจายตัวจะดำเนินการในอุปกรณ์กลวงที่มีหัวฉีดที่อยู่ตรงกลางเพื่อฉีดพ่นเม็ดแกรนูลในแนวตั้งตามแนวตั้งหรือในถังหมุน คุณภาพของการประมวลผลผลิตภัณฑ์แบบละเอียดในอุปกรณ์ที่ใช้ทั้งหมดเป็นไปตามข้อกำหนดของ GOST 2-85

แอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดจะถูกจัดเก็บไว้ในคลังสินค้าในกองสูงไม่เกิน 11 เมตร ก่อนที่จะส่งไปยังผู้บริโภค ไนเตรตจะถูกป้อนจากคลังสินค้าเพื่อกรอง ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้มาตรฐานถูกละลาย สารละลายจะถูกส่งกลับเพื่อการกลั่น ผลิตภัณฑ์มาตรฐานได้รับการบำบัดด้วยสารช่วยกระจายตัว NF และจัดส่งไปยังผู้บริโภค

ถังสำหรับกรดซัลฟิวริกและฟอสฟอริกและอุปกรณ์ปั๊มสำหรับการจ่ายสารจะถูกจัดเรียงในหน่วยแยกต่างหาก จุดควบคุมกลาง สถานีไฟฟ้าย่อย ห้องปฏิบัติการ บริการ และสถานที่ในครัวเรือนตั้งอยู่ในอาคารที่แยกจากกัน

ไนเตรตบรรจุในถุงที่มีซับโพลีเอทิลีนน้ำหนัก 50 กก. รวมถึงภาชนะพิเศษ - ถุงใหญ่น้ำหนัก 500-800 กก. การขนส่งดำเนินการทั้งในตู้คอนเทนเนอร์ที่เตรียมไว้และเป็นกลุ่ม สามารถเดินทางด้วยการขนส่งประเภทต่างๆ ได้ แต่ไม่รวมการขนส่งทางอากาศเนื่องจากมีอันตรายจากไฟไหม้เพิ่มขึ้น

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 เข้าไปในองค์ประกอบในระหว่างการผลิต

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.

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

การผลิตแอมโมเนียมไนเตรต

แอมโมเนียมไนเตรตหรือแอมโมเนียมไนเตรต NH4NO3 - สารผลึกสีขาวที่มีไนโตรเจน 35% ในรูปแบบแอมโมเนียมและไนเตรต , ไนโตรเจนทั้งสองรูปแบบถูกพืชดูดซึมได้ง่าย แอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดถูกใช้ในขนาดใหญ่ก่อนหยอดเมล็ดและสำหรับการใส่ปุ๋ยทุกประเภท ในระดับที่เล็กกว่า จะใช้ในการผลิตวัตถุระเบิด

แอมโมเนียมไนเตรตละลายน้ำได้สูงและมีความสามารถในการดูดความชื้นสูง (ความสามารถในการดูดซับความชื้นจากอากาศ) นี่คือเหตุผลที่เม็ดปุ๋ยกระจายออกไปสูญเสียรูปร่างของผลึกเกิดการแข็งตัวของปุ๋ย - วัสดุจำนวนมากกลายเป็นมวลเสาหินที่เป็นของแข็ง

แอมโมเนียมไนเตรตผลิตได้สามประเภท:

A และ B - ใช้ในอุตสาหกรรม ใช้ในส่วนผสมที่ระเบิดได้ (แอมโมไนต์, แอมโมเนียล)

B เป็นปุ๋ยไนโตรเจนที่มีประสิทธิภาพและพบได้บ่อยที่สุด โดยมีไนโตรเจนประมาณ 33-34% มีความเป็นกรดทางสรีรวิทยา

วัตถุดิบ

วัสดุเริ่มต้นสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตคือแอมโมเนียและกรดไนตริก

กรดไนตริก . กรดไนตริกบริสุทธิ์ เอชเอ็นโอ

-ของเหลวไม่มีสี มีความหนาแน่น 1.51 กรัม/ซมที่ - 42 C จะแข็งตัวเป็นมวลผลึกโปร่งใส ในอากาศ มันจะ "ควัน" เช่นเดียวกับกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น เนื่องจากไอระเหยของมันจะก่อตัวเป็นหมอกขนาดเล็กพร้อมกับความชื้นในอากาศ กรดไนตริกไม่คงทนแม้จะอยู่ภายใต้อิทธิพลของแสงก็ค่อยๆสลายตัว:

ยิ่งอุณหภูมิสูงและมีความเข้มข้นของกรดมากเท่าใด การสลายตัวก็จะเร็วขึ้นเท่านั้น ไนโตรเจนไดออกไซด์ถูกปล่อยออกมา ละลายในกรดและให้สีน้ำตาล

กรดไนตริกเป็นกรดที่ทรงพลังที่สุดชนิดหนึ่ง ในสารละลายเจือจางจะสลายตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์

i- กรดไนตริกเป็นหนึ่งในสารประกอบไนโตรเจนที่สำคัญที่สุด: ใช้ในปริมาณมากในการผลิตปุ๋ยไนโตรเจน วัตถุระเบิด และสีย้อมอินทรีย์ ทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ในกระบวนการทางเคมีหลายชนิด และใช้ในการผลิตกรดซัลฟิวริก . ไนตรัสวิธีที่ใช้ในการผลิตวาร์นิชเซลลูโลสฟิล์ม .

การผลิตกรดไนตริกทางอุตสาหกรรม . วิธีการทางอุตสาหกรรมสมัยใหม่ในการผลิตกรดไนตริกนั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาออกซิเดชันของตัวเร่งปฏิกิริยาของแอมโมเนียกับออกซิเจนในบรรยากาศ เมื่ออธิบายคุณสมบัติของแอมโมเนีย พบว่าแอมโมเนียเผาไหม้ในออกซิเจน และผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาคือน้ำและไนโตรเจนอิสระ แต่เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา ปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนียกับออกซิเจนสามารถดำเนินการแตกต่างออกไปได้ หากส่วนผสมของแอมโมเนียและอากาศถูกส่งผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา จากนั้นที่อุณหภูมิ 750 °C และองค์ประกอบหนึ่งของส่วนผสม จะเกิดการแปลงที่เกือบสมบูรณ์

ก่อตัวขึ้น

เปลี่ยนแปลงได้ง่ายโดยให้กรดไนตริกเมื่อมีน้ำอยู่ในบรรยากาศที่มีออกซิเจนในบรรยากาศ

โลหะผสมที่มีแพลตตินัมใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเกิดออกซิเดชันของแอมโมเนีย

กรดไนตริกที่ได้จากปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนียมีความเข้มข้นไม่เกิน 60% ถ้าจำเป็นก็เข้มข้น

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

การสังเคราะห์แอมโมเนีย

แอมโมเนียเป็นผลิตภัณฑ์หลักของสารที่มีไนโตรเจนหลายชนิดที่ใช้ในอุตสาหกรรมและการเกษตร D. N. Pryanishnikov เรียกแอมโมเนียว่า "อัลฟาและโอเมก้า" ในการเผาผลาญสารไนโตรเจนในพืช

แผนภาพแสดงการใช้งานหลักของแอมโมเนีย องค์ประกอบของแอมโมเนียก่อตั้งโดย C. Berthollet ในปี พ.ศ. 2327 แอมโมเนีย NH3 เป็นเบส ซึ่งเป็นสารรีดิวซ์ที่มีความเข้มข้นปานกลางและเป็นสารก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนที่มีประสิทธิผลโดยคำนึงถึงแคตไอออนที่มีวงโคจรพันธะว่าง

พื้นฐานของกระบวนการเคมีฟิสิกส์ . การสังเคราะห์แอมโมเนียจากองค์ประกอบจะดำเนินการตามสมการปฏิกิริยา

N2+ЗН2 =2NNz; ∆ช<0

ปฏิกิริยานี้สามารถย้อนกลับได้ โดยคายความร้อน โดยมีคุณลักษณะพิเศษคือมีผลเอนทาลปีเป็นลบอย่างมาก (∆H = -91.96 kJ/mol) และที่อุณหภูมิสูงจะเกิดปฏิกิริยาคายความร้อนมากขึ้น (∆H = -112.86 kJ/mol) ตามหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ เมื่อได้รับความร้อน สมดุลจะเลื่อนไปทางซ้าย ส่งผลให้ผลผลิตแอมโมเนียลดลง การเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีในกรณีนี้ก็เป็นค่าลบเช่นกันและไม่สนับสนุนปฏิกิริยา ด้วยค่า ∆S ที่เป็นลบ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะช่วยลดความน่าจะเป็นของการเกิดปฏิกิริยา

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

ลักษณะของผลิตภัณฑ์เป้าหมาย

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

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีพื้นฐานของแอมโมเนียมไนเตรต :

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

โต๊ะ. การดัดแปลงผลึกของแอมโมเนียมไนเตรต

ระบบ NH4NO3-H2O (รูปที่ 11-2) หมายถึงระบบที่มียูเทคติกแบบง่าย จุดยูเทคติกสอดคล้องกับความเข้มข้น 42.4% MH4MO3 และอุณหภูมิ -16.9 °C สาขาด้านซ้ายของแผนภาพ - เส้นน้ำ liquidus - สอดคล้องกับเงื่อนไขในการปล่อยน้ำแข็งในระบบ HH4MO3--H20 สาขาด้านขวาของกราฟ liquidus คือกราฟความสามารถในการละลายของ MH4MO3 ในน้ำ เส้นโค้งนี้มีจุดแตกหักสามจุดซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงการเปลี่ยนแปลง NH4NO3 1 = 11 (125.8 ° C), II = III (84.2 ° C) และ 111 = IV (32.2 ° C) อุณหภูมิการหลอมละลาย (การตกผลึก) แอมโมเนียมไนเตรตปราศจากน้ำคือ 169.6 ° C ลดลงเมื่อมีความชื้นของเกลือเพิ่มขึ้น

การขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการตกผลึกของ NH4NO3 (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:

ทีคริส = 169.6- 13.2X+2, OU (11.7)

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

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

คิวโซลูต กิโลจูล/กก. -202.8 -225.82 -240.45 -256.13 -271.29 -287.49 -320.95

แอมโมเนียมไนเตรตละลายได้สูงในน้ำ เอทิลและเมทิลแอลกอฮอล์ ไพริดีน อะซิโตน และแอมโมเนียเหลว

หน่วยงานกลางเพื่อการศึกษา

หมายเหตุการคำนวณและคำอธิบาย

สำหรับงานหลักสูตรเทคโนโลยีเคมีทั่วไปในหัวข้อ:

“การผลิตแอมโมเนียมไนเตรต การคำนวณตัวทำให้เป็นกลางด้วยประสิทธิภาพการทำงาน G=10 ตัน/ชั่วโมง NH 4 NO 3

สมบูรณ์:
นักเรียนกรัม เอชเอช-091
อาร์เตเมนโก เอ.เอ.
ตรวจสอบแล้ว:
อูชาคอฟ เอ.จี.

เคเมโรโว 2012

บทนำ 4
1.การศึกษาความเป็นไปได้ของวิธีที่เลือก 7
2.แผนภาพการไหลสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต 12
3. การคำนวณความสมดุลของวัสดุและความร้อนของการวางตัวเป็นกลาง
กรดไนตริกกับแอมโมเนีย 17
3.1.ความสมดุลของวัสดุ 17
3.2. สมดุลความร้อน 20
4. การเลือกขนาดอุปกรณ์สัมผัส 21
บทสรุปที่ 22
อ้างอิง 23

การแนะนำ

ปุ๋ยแร่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในการเกษตรและในอุตสาหกรรมต่างๆ ต่างจากตลาดโลกตรงที่การบริโภคปุ๋ยไนโตรเจนในอุตสาหกรรมเป็นหลักในตลาดภายในประเทศ
ปุ๋ยแร่ประเภทที่สำคัญที่สุดคือปุ๋ยไนโตรเจน: แอมโมเนียมไนเตรต, ยูเรีย, แอมโมเนียมซัลเฟต, สารละลายแอมโมเนียในน้ำ
แอมโมเนียมไนเตรตหรือแอมโมเนียมไนเตรต NH 4 NO 3 เป็นสารผลึกสีขาวที่มีไนโตรเจน 35% ในรูปแบบแอมโมเนียมและไนเตรต ทั้งสองรูปแบบถูกพืชดูดซึมได้ง่าย
ผู้บริโภคหลักของแอมโมเนียมไนเตรตคืออุตสาหกรรมต่อไปนี้:
- เกษตรกรรม;
- การผลิตปุ๋ยแร่เชิงซ้อน
- คอมเพล็กซ์การขุด (ผลิตวัตถุระเบิดเอง)
- อุตสาหกรรมถ่านหิน (ผลิตวัตถุระเบิดเอง)
- การผลิตวัตถุระเบิด
- อุตสาหกรรมการก่อสร้าง;
แอมโมเนียมไนเตรตมีศักยภาพหรือมีความเป็นกรดทางสรีรวิทยา ความเป็นกรดนี้เกิดขึ้นในดินในอีกด้านหนึ่ง ซึ่งเป็นผลมาจากการบริโภคไอออน (NH 4 +) ของพืชเร็วขึ้น และจากการสะสมของกรดที่ตกค้าง (NO 3 ไอออน) ในดิน และในทางกลับกัน ซึ่งเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันของแอมโมเนียให้เป็นกรดไนตริกโดยจุลินทรีย์ในดินที่ทำให้เป็นไนตริไฟนิ่ง เมื่อใช้แอมโมเนียมไนเตรตในระยะยาว ความเป็นกรดของปุ๋ยนี้อาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของดิน ซึ่งในบางกรณีทำให้ผลผลิตลดลง

พืชผลทางการเกษตร
แอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดถูกใช้ในขนาดใหญ่ก่อนหยอดเมล็ดและสำหรับการใส่ปุ๋ยทุกประเภท ในระดับที่เล็กกว่า จะใช้ในการผลิตวัตถุระเบิด แอมโมเนียมไนเตรตละลายน้ำได้สูงและมีความสามารถในการดูดความชื้นสูง (ความสามารถในการดูดซับความชื้นจากอากาศ) นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเม็ดปุ๋ยกระจายออกไปสูญเสียรูปร่างเป็นผลึกเกิดการแข็งตัวของปุ๋ย - วัสดุจำนวนมากกลายเป็น
มวลเสาหินที่เป็นของแข็ง แอมโมเนียมไนเตรตมีข้อได้เปรียบเหนือปุ๋ยไนโตรเจนอื่น ๆ หลายประการ เนื่องจากมีไนโตรเจน 34% และในอัตราส่วนนี้รองจากยูเรียเท่านั้น
นอกจากนี้แอมโมเนียมไนเตรตยังมีไนโตรเจนทั้งในรูปแบบแอมโมเนียมและไนเตรตซึ่งพืชใช้ในช่วงระยะเวลาการเจริญเติบโตที่แตกต่างกันซึ่งจะช่วยเพิ่มผลผลิตเชิงบวกของพืชผลทางการเกษตรเกือบทั้งหมด
อุตสาหกรรมที่ใช้แอมโมเนียมไนเตรตเป็นวัตถุดิบในการผลิตวัตถุระเบิดเป็นส่วนที่ใหญ่เป็นอันดับสองของการบริโภคในตลาดภายในประเทศ รองจากการเกษตร แอมโมเนีย-
วัตถุระเบิดดินประสิวเป็นวัตถุระเบิดกลุ่มใหญ่
โดยปกติจะจัดเป็นวัตถุระเบิดแรงสูงกำลังต่ำ (เทียบเท่ากับ TNT ซึ่งอ่อนกว่า TNT 25%) อย่างไรก็ตาม นี่ไม่เป็นความจริงทั้งหมด ในแง่ของ brisance วัตถุระเบิดแอมโมเนียมไนเตรตมักจะมีปริมาณต่ำ

พวกมันด้อยกว่า TNT แต่ในแง่ของความสามารถในการระเบิดสูง พวกมันมีมากกว่า TNT ซึ่งบางส่วนก็ค่อนข้างสำคัญ วัตถุระเบิดแอมโมเนียมไนเตรตถูกนำมาใช้ในระดับที่มากขึ้นในระบบเศรษฐกิจของประเทศและในระดับที่น้อยกว่าในกิจการทางทหาร เหตุผลในการใช้งานนี้คือต้นทุนระเบิดแอมโมเนียมไนเตรตที่ลดลงอย่างมาก และความน่าเชื่อถือในการใช้งานที่ลดลงอย่างมาก ประการแรกเกิดจากการดูดความชื้นสูงของวัตถุระเบิดแอมโมเนีย ดังนั้นเมื่อได้รับความชื้นมากกว่า 3% วัตถุระเบิดดังกล่าวจะสูญเสียความสามารถในการระเบิดโดยสิ้นเชิง พวกเขามีความอ่อนไหวต่อการเค้กเช่น สูญเสียความสามารถในการไหลระหว่างการเก็บรักษา ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมพวกมันถึงหมด

หรือสูญเสียความสามารถในการระเบิดไปบางส่วน
สาเหตุที่สำคัญที่สุดของการเค้กคือ:
1. เพิ่มปริมาณความชื้นในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
2. ความแตกต่างและความแข็งแรงเชิงกลต่ำของอนุภาคดินประสิว
3.การเปลี่ยนแปลงการดัดแปลงผลึกของแอมโมเนียมไนเตรต
แอมโมเนียมไนเตรตเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง มันทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับสารละลายของสารบางชนิดแม้จะถึงจุดเกิดการระเบิด (โซเดียมไนไตรท์) ไม่ไวต่อการกระแทก การเสียดสี การกระแทก และยังคงความเสถียรเมื่อถูกกระทบด้วยประกายไฟที่มีความเข้มข้นต่างกัน มันสามารถระเบิดได้เฉพาะภายใต้อิทธิพลของตัวจุดชนวนที่รุนแรงหรือระหว่างการสลายตัวด้วยความร้อน ดินประสิวไม่ใช่ผลิตภัณฑ์ไวไฟ การเผาไหม้ได้รับการสนับสนุนโดยไนตริกออกไซด์เท่านั้น ดังนั้นเงื่อนไขประการหนึ่งสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตคือความบริสุทธิ์ของสารละลายเริ่มต้นและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

2.แผนภาพการไหลสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต

กระบวนการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตประกอบด้วยขั้นตอนหลักดังต่อไปนี้:
1. การทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยก๊าซแอมโมเนีย
2. การระเหยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตไปสู่สถานะหลอมละลาย
3. การตกผลึกเกลือจากการหลอม
4. เกลืออบแห้งหรือทำให้เย็นลง
5.บรรจุภัณฑ์
เพื่อให้ได้แอมโมเนียมไนเตรตที่เกือบจะไม่จับตัวเป็นก้อน จึงมีการใช้วิธีการทางเทคโนโลยีจำนวนหนึ่ง กระบวนการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตนั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาที่ต่างกันระหว่างแอมโมเนียที่เป็นก๊าซกับสารละลายของกรดไนตริก:
NH 3 + HNO 3 = NH 4 ไม่ 3 (2)
?H = -144.9 กิโลจูล
ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาระหว่างปฏิกิริยาระหว่างสารตั้งต้น 100% คือ 35.46 กิโลแคลอรี/โมล

ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นที่ความเร็วสูง ในเครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรม มันถูกจำกัดโดยการละลายของก๊าซในของเหลว เพื่อลดการยับยั้งการแพร่กระจาย การกวนรีเอเจนต์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง สามารถรับประกันสภาวะที่เข้มข้นสำหรับการดำเนินการตามกระบวนการได้ในระดับมากเมื่อพัฒนาการออกแบบอุปกรณ์ ปฏิกิริยา (1) ดำเนินการในอุปกรณ์ ITN ที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง (การใช้ความร้อนการทำให้เป็นกลาง) (รูปที่ 2.1)

รูปที่.2.1. อุปกรณ์ไอทีเอ็น

เครื่องปฏิกรณ์เป็นอุปกรณ์ทรงกระบอกแนวตั้งที่ประกอบด้วยโซนปฏิกิริยาและการแยก ในโซนปฏิกิริยาจะมีกระจก 1 ซึ่งส่วนล่างจะมีรูสำหรับไหลเวียนของสารละลาย เหนือรูด้านในแก้วมีฟองอากาศ 2 สำหรับจ่ายก๊าซแอมโมเนีย ด้านบนมีฟองสบู่ 3 สำหรับป้อนกรดไนตริก ส่วนผสมของไอระเหยและของเหลวปฏิกิริยาจะออกจากด้านบนของกระจกปฏิกิริยา ส่วนหนึ่งของสารละลายจะถูกลบออกจากอุปกรณ์ ITN และเข้าสู่ตัวทำให้เป็นกลางขั้นสุดท้าย และส่วนที่เหลือ (การไหลเวียน) จะลดลงอีกครั้ง ไอน้ำของน้ำผลไม้ที่ปล่อยออกมาจากส่วนผสมไอและของเหลวจะถูกล้างบนแผ่นฝาครอบ 6 จากการกระเด็นของสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตและไอกรดไนตริกด้วยสารละลายไนเตรต 20% จากนั้นด้วยคอนเดนเสทไอน้ำของน้ำผลไม้
ความร้อนของปฏิกิริยา (1) ใช้ในการระเหยน้ำบางส่วนออกจากส่วนผสมของปฏิกิริยา (จึงเป็นที่มาของชื่ออุปกรณ์ - ITN) ความแตกต่างของอุณหภูมิในส่วนต่างๆ ของอุปกรณ์ทำให้เกิดการหมุนเวียนของส่วนผสมปฏิกิริยาที่รุนแรงมากขึ้น

กระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตรวมถึงขั้นตอนการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยแอมโมเนียรวมถึงขั้นตอนการระเหยของสารละลายไนเตรตการละลายของเม็ดการทำให้เย็นลงของเม็ดการรักษาเม็ดด้วยสารลดแรงตึงผิว การบรรจุ การจัดเก็บ และการโหลดไนเตรต การทำให้ก๊าซเรือนกระจกและน้ำเสียบริสุทธิ์
รูปที่ 2.2 แสดงแผนภาพหน่วยขนาดใหญ่ที่ทันสมัยสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต AS-72 ด้วยกำลังการผลิต 1,360 ตัน/วัน กรดไนตริกเริ่มต้น 58-60% จะถูกให้ความร้อนในเครื่องทำความร้อน 1 ถึง 70-80°C ด้วยไอน้ำจากน้ำผลไม้จากอุปกรณ์ ITN 3 และจ่ายให้เพื่อทำให้เป็นกลาง ก่อนอุปกรณ์ 3 กรดฟอสฟอริกและซัลฟิวริกจะถูกเติมลงในกรดไนตริกในปริมาณที่ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปประกอบด้วย 0.3-0.5% P 2 O 5 และ 0.05-0.2% แอมโมเนียมซัลเฟต
หน่วยนี้ประกอบด้วยอุปกรณ์ ITN สองตัวที่ทำงานแบบขนาน นอกจากกรดไนตริกแล้วยังมีการจ่ายก๊าซแอมโมเนียให้กับพวกเขาอีกด้วย
อุ่นในฮีตเตอร์ 2 ด้วยไอน้ำคอนเดนเสทถึง 120-130?C. ปริมาณของกรดไนตริกและแอมโมเนียที่ให้มาจะถูกควบคุมเพื่อให้สารละลายมีกรดมากเกินไปที่ทางออกจากอุปกรณ์ ITN (2-5 กรัม/ลิตร) เพื่อให้แน่ใจว่าจะดูดซับแอมโมเนียได้อย่างสมบูรณ์

รูปที่ 2.2 แผนผังของหน่วยแอมโมเนียมไนเตรต AS-72
ในส่วนล่างของอุปกรณ์ปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 155-170? C; สิ่งนี้จะสร้างสารละลายเข้มข้นที่มี 91-92% NH 4 NO 3 ในส่วนบนของอุปกรณ์ ไอน้ำ (ที่เรียกว่าไอน้ำจากน้ำผลไม้) จะถูกชะล้างออกจากการกระเด็นของแอมโมเนียมไนเตรตและไอกรดไนตริก ความร้อนส่วนหนึ่งจากไอน้ำของน้ำผลไม้ถูกใช้เพื่อให้ความร้อนแก่กรดไนตริก จากนั้นไอน้ำของน้ำผลไม้จะถูกส่งไปทำให้บริสุทธิ์และปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่ออกจากตัวทำให้เป็นกลางนั้นมีปฏิกิริยาที่เป็นกรดหรือด่างเล็กน้อย
สารละลายที่เป็นกรดของแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกส่งไปยังตัวทำให้เป็นกลาง 4; เมื่อมีการจ่ายแอมโมเนีย จำเป็นต้องทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกที่เหลืออยู่ จากนั้นสารละลายจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องระเหย 5 ผลการละลายที่มีไนเตรต 99.7-99.8% ผ่านตัวกรอง 21 ที่ 175? C และถูกป้อนโดยปั๊มจุ่มแบบแรงเหวี่ยง 20 ลงในถังแรงดัน 6 จากนั้นลงในรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า หอเม็ดโลหะ 16.
ในส่วนบนของหอคอยมีเครื่องบดย่อย 7 และ 8 ในส่วนล่างซึ่งมีการจ่ายอากาศ ทำให้หยดไนเตรตที่ตกลงมาจากด้านบนเย็นลง เมื่อไนเตรตหยดลงมาจากความสูง 50-55 ม. และมีอากาศไหลรอบตัวจะเกิดเม็ดปุ๋ยขึ้น อุณหภูมิเม็ดที่

ทางออกจากหอคอยคือ 90-110?C; เม็ดร้อนจะถูกทำให้เย็นลงในเครื่องฟลูอิไดซ์เบด 15 นี่คืออุปกรณ์สี่เหลี่ยมที่มีสามส่วนและติดตั้งตะแกรงที่มีรู พัดลมจ่ายอากาศเข้าใต้ตะแกรง ในกรณีนี้ จะมีการสร้างชั้นฟลูอิไดซ์ของแกรนูลไนเตรต โดยมาถึงผ่านสายพานลำเลียงจากหอแกรนูล หลังจากเย็นลง อากาศจะเข้าสู่หอแกรนูล
เม็ดแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกป้อนโดยสายพานลำเลียง 14 เพื่อบำบัดสารลดแรงตึงผิวลงในถังหมุน 11 จากนั้นปุ๋ยที่เสร็จแล้วจะถูกส่งโดยสายพานลำเลียง 12 ไปยังบรรจุภัณฑ์
อากาศที่ออกจากหอแกรนูลมีการปนเปื้อนด้วยอนุภาคของแอมโมเนียมไนเตรต และไอน้ำของน้ำผลไม้จากตัวทำให้เป็นกลางและส่วนผสมของไอน้ำและอากาศจากเครื่องระเหยประกอบด้วยแอมโมเนียที่ไม่ทำปฏิกิริยาและ

กรดไนตริกตลอดจนอนุภาคของแอมโมเนียมไนเตรตที่กักตัวไว้ สำหรับสิ่งเหล่านี้
มีลำธารหกสายอยู่ในหอคอยด้านบนของหอแกรนูล
เครื่องขัดล้างแบบปฏิบัติการแบบขนานของแผ่นประเภท 10 ชลประทานด้วยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต 20-30% ซึ่งจ่ายโดยปั๊ม 18 จากคอลเลกชัน 17 ส่วนหนึ่งของสารละลายนี้ถูกปล่อยลงในเครื่องทำให้เป็นกลางของ ITN เพื่อล้างไอน้ำของน้ำผลไม้และ แล้วนำมาผสมกับแอมโมเนียมไนเตรตจึงนำมาผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ อากาศบริสุทธิ์จะถูกดูดออกจากหอแกรนูลด้วยพัดลม 9 และปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ

3. การคำนวณความสมดุลของวัสดุและความร้อนของการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยแอมโมเนีย

3.1 ความสมดุลของวัสดุ

ข้อมูลเบื้องต้น
ความเข้มข้นของกรดไนตริกเริ่มต้นคือ 50% HNO 3;
ความเข้มข้นของแอมโมเนีย 100% NH 3 ;
ความเข้มข้นของสารละลายที่ได้คือ 70% NH 4 NO 3;
กำลังการผลิตติดตั้ง G=10 ตัน/ชั่วโมง
การผลิตแอมโมเนียมไนเตรตขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาต่อไปนี้:

NH 3 + HNO 3 = NH 4 ไม่ 3
M(NH 3)=17กรัม/โมล
M(NH 4 NO 3) = 80 กรัม/โมล
1. กำหนดปริมาณแอมโมเนีย 100% ที่ทำปฏิกิริยา:
ม.(NH 3)=17*10,000/80=2125 กก./ชม
M(HNO 3) = 63 กรัม/โมล
2. กำหนดปริมาณของกรดไนตริก 100% ที่ทำปฏิกิริยา:
ม.(HNO 3)=63*10,000/80=7875 กก./ชม
จากนั้นปริมาณของกรดไนตริก 50% ที่ทำปฏิกิริยาคือ:
ม.(HNO 3) = 7875/0.5 = 15750 กิโลกรัม/ชั่วโมง
ค้นหาจำนวนรีเอเจนต์ทั้งหมดที่เข้าสู่ตัวทำให้เป็นกลาง:
3. ปริมาณสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต 70%:
ม.(NH 4 NO 3)= 10,000/0.7=14285.7 กก./ชั่วโมง
4.ปริมาณน้ำที่ระเหยระหว่างการวางตัวเป็นกลาง:
ม.(H 2 O)= 2125 +15750 – 14285.7=3589.3 กก./ชั่วโมง
ปริมาณการใช้ NH 3 + ปริมาณ HNO 3 = ปริมาณของ NH 4 NO 3 + ไอน้ำจากน้ำผลไม้

2125 +15750 = 14285,7+3589,3
17875กก./ชั่วโมง=17875กก./ชั่วโมง

เราสรุปผลการคำนวณในตาราง:

ตารางที่ 1
ความสมดุลของวัสดุ

3.2 ความสมดุลของความร้อน

ข้อมูลเบื้องต้น
จุดเดือดของแอมโมเนียมไนเตรตคือ 120? C.

ความดันในตัวทำให้เป็นกลางคือ 117.68 kPa
ความจุความร้อน:

ที่ 30?: C НNO3 = 2.763 kJ/(m 3 ·? С);
ที่ 50? C: NH3 = 2.185 kJ/ (m 3 ·? C);
ที่ 123.6?C:C NH4NO3 =2.303 kJ/ (m3 ·?C);

สารละลาย.
คิวมาถึง =การบริโภคคิว
การมาถึงของความอบอุ่น:
1. ความร้อนที่เกิดจากกรดไนตริก:
คำถาม 1 = 15907.5 * 2.763 * 30 = 1318572 กิโลจูล = 1318.572 เมกะจูล;
2. ความร้อนจากก๊าซแอมโมเนีย:
คิว 2 = 2146.25 * 2.185 * 50 = 234478 กิโลจูล = 234.478 เมกะจูล;
ในระหว่างการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต ความร้อนจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งสามารถกำหนดได้อย่างแม่นยำแบบกราฟิก สำหรับกรดไนตริก 50% Q=105.09 kJ/mol
3. ในระหว่างการวางตัวเป็นกลาง สิ่งต่อไปนี้จะถูกปล่อยออกมา:
คิว 3 = (105.09* 1,000 * 10,000)/80 = 13136250 กิโลจูล = 13136.25 เมกะจูล;
รายได้ทั้งหมด:
คิวมาถึง = คิว 1 + คิว 2 + คิว 3 = 1318572+234478 +13136250 = 14689300 กิโลจูล
การใช้ความร้อน:
1. สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตดำเนินการ:
Q 1 " = 14285.7 * 2.303 * ต้ม;

ที่ความดัน 117.68 kPa อุณหภูมิของไอน้ำอิ่มตัวคือ 103? C
จุดเดือดของน้ำคือ 100?C
ภาวะซึมเศร้าอุณหภูมิเท่ากับ:
?t = 120 – 100 = 20 ?С;
พิจารณาจุดเดือดของสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต 70%:
ต้ม = 103 + 20 * 1.03 = 123.6? C;
คิว 1 " = 14285.7 * 2.303 * 123.6 = 4066436 กิโลจูล = 4066.436 เมกะจูล
2. ความร้อนที่ใช้ในการระเหยของน้ำ:
คิว 2 "= 3589.3 * 2379.9 = 8542175 กิโลจูล = 8542.175 เมกะจูล
3. การสูญเสียความร้อน:
Q ขาดทุน = Q เข้ามา -Q ข้อเสีย = 14689300-8542175-4066436= 2080689kJ=2080.689MJ.
ปริมาณการใช้ทั้งหมด:
ประสบการณ์ Q = Q 1 "+ Q 2 "+ Q การสูญเสีย = 4066436 + 8542175 + 2080689 = 14689300 kJ

เราสรุปผลการคำนวณในตาราง:

ตารางที่ 2
สมดุลความร้อน

มา			การบริโภค
บทความ	เคเจ	%	บทความ	เคเจ	%
คำถามที่ 1	1318572	8,98	คิว 1"	4066436	27,7
คำถามที่ 2	234478	1,62	คิว 2"	8542175	58,1
คำถามที่ 3	13136250	89,4	Q การสูญเสีย	2080689	14,2
ทั้งหมด:	14689300	100,00	ทั้งหมด:	14689300	100,00

1.การศึกษาความเป็นไปได้ของวิธีการที่เลือก

วิธีการทั่วไปในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตนั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางกับแอมโมเนีย
ปฏิกิริยาทางเคมีของก๊าซแอมโมเนียและสารละลายกรดไนตริกเกิดขึ้นที่ความเร็วสูง แต่ถูกจำกัดด้วยสภาวะการถ่ายโอนมวลและอุทกพลศาสตร์ ดังนั้นความเข้มข้นของการผสมรีเอเจนต์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ซึ่งขึ้นอยู่กับอัตราส่วนระหว่างอัตราการเคลื่อนที่ของกรดไนตริกและแอมโมเนียในเครื่องปฏิกรณ์เป็นหลัก การสัมผัสรีเอเจนต์ที่ใกล้เคียงที่สุดจะเกิดขึ้นได้หากความเร็วเชิงเส้นของก๊าซแอมโมเนียเกินความเร็วเชิงเส้นของสารละลายกรดไนตริกไม่เกิน 15 เท่า
กระบวนการทำให้เป็นกลางเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยความร้อน ในสภาวะการผลิตจะใช้กรดไนตริกที่มีความเข้มข้น 45-60% ยิ่งความเข้มข้นของกรดไนตริกที่ใช้สูงเท่าใดความร้อนของการเจือจางก็จะลดลงและผลกระทบทางความร้อนของการทำให้เป็นกลางของสารละลายกรดไนตริกด้วยแอมโมเนียก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
ปริมาณความร้อนทั้งหมด Q? ปล่อยออกมาอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางของสารละลายกรดไนตริกกับก๊าซแอมโมเนียถูกกำหนดโดยสมการ:
ถาม? =Q ตอบสนอง -(ค 1 -ค 2) (1)
แผนงานที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานต่อไปนี้สำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตโดยใช้ความร้อนการทำให้เป็นกลางเป็นไปได้:
- การติดตั้งทำงานที่ความดันบรรยากาศ (ความดันส่วนเกินของไอน้ำน้ำผลไม้ 0.15-0.2 ใน)
- การติดตั้งด้วยเครื่องระเหยสุญญากาศ
- การติดตั้งแรงดันแบบใช้ครั้งเดียว
ความร้อนของไอน้ำน้ำผลไม้

การติดตั้งทำงานภายใต้ความกดดัน โดยใช้ความร้อนสองเท่าจากไอน้ำ (ทำให้เกิดการละลายเข้มข้น)
ที่แพร่หลายที่สุดในรัสเซียคือโครงการวางตัวเป็นกลางภายใต้ความกดดันบรรยากาศ ดังแสดงในรูปที่ 3

ข้าว. 1.1 โครงการลดกรดไนตริกให้เป็นกลางภายใต้ความดันบรรยากาศ:
1 – ถังสำหรับกรดไนตริก 2 – เครื่องทำความร้อนแอมโมเนีย; 3 – ตัวแยกแอมโมเนียเหลว 4 – อุปกรณ์ปั๊มความร้อน; 5 – กับดักเครื่องซักผ้าไอน้ำน้ำผลไม้; 6 – เครื่องระเหยสุญญากาศระยะที่ 1; 7 – สารทำให้เป็นกลางโดยสมบูรณ์
ในช่วงปี พ.ศ. 2510-2513 ได้มีการพัฒนาโครงการทางเทคโนโลยีและโครงการสำหรับหน่วย AC-67 ที่มีความจุขนาดใหญ่ซึ่งมีกำลังการผลิตเฉลี่ยต่อวันที่ 1,400 ตันก็เสร็จสมบูรณ์
คุณสมบัติพิเศษของหน่วย AC-67 คือการจัดวางอุปกรณ์เทคโนโลยีหลักทั้งหมด (จากขั้นตอนการทำให้เป็นกลางไปจนถึงขั้นตอนการผลิตการหลอม) บนหอแกรนูลในน้ำตกโดยไม่ต้องดำเนินการขั้นกลางในการสูบสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต คุณสมบัติอีกประการหนึ่งของยูนิต AC-67 ก็คืออากาศไม่ได้ถูกดูดออกจากหอคอย แต่ถูกสูบเข้าไปในหอคอยจากด้านล่างใต้ตะแกรงฟลูอิไดซ์เบดพร้อมพัดลมอันทรงพลังหนึ่งตัวนั่นคือ หอคอยทำงานภายใต้การรองรับ
การวางอุปกรณ์เทคโนโลยีหลักทั้งหมดบนหอแกรนูลตามที่ระบุไว้ทำให้โครงการง่ายขึ้นเนื่องจากการปฏิเสธที่จะปั๊มสารละลายไนเตรตเข้มข้น ในเวลาเดียวกันการตัดสินใจครั้งนี้นำไปสู่ความยุ่งยากบางอย่างในกระบวนการก่อสร้างและ

การทำงานของหน่วย:
- ลำตัวของหอคอยรับน้ำหนักมากซึ่งเป็นผลมาจากการที่มันทำจากคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีการบุภายในด้วยอิฐทนกรดซึ่งนำไปสู่ต้นทุนเงินทุนที่สำคัญเพิ่มความเข้มของแรงงานและระยะเวลาในการก่อสร้าง
- โครงสร้างส่วนบนพร้อมอุปกรณ์เทคโนโลยีตั้งอยู่ที่ระดับความสูงจึงต้องปิดให้ร้อนและระบายอากาศโดยสมบูรณ์
- การติดตั้งอุปกรณ์สามารถเริ่มได้หลังจากสร้างหอคอยแล้วเท่านั้นซึ่งจะทำให้วงจรการก่อสร้างและติดตั้งยาวนานขึ้น
- ตำแหน่งของอุปกรณ์ที่ระดับความสูงเพิ่มข้อกำหนดสำหรับประสิทธิภาพของอุปกรณ์ยกและขนส่ง (ลิฟต์)
- การทำงานของหอคอยภายใต้ความกดดันทำให้การบำรุงรักษาอุปกรณ์ทำความเย็นผลิตภัณฑ์ฟลูอิไดซ์เบดที่สร้างขึ้นในหอคอยมีความซับซ้อน

การใช้อุปกรณ์ทำความเย็นในตัวทำให้มีการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นในการจ่ายอากาศให้กับหอคอย
เพื่อขจัดข้อบกพร่องของโครงการ AC-67 และปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ในโครงการ AC-72 จึงได้นำวิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคต่อไปนี้:
- การเพิ่มความแข็งแรงของเม็ดเป็นผลมาจากอิทธิพลของปัจจัยสามประการ: การใช้สารเติมแต่งซัลเฟต - ฟอสเฟต, การได้รับเม็ดขนาดใหญ่ขึ้น, ควบคุมอัตราการทำความเย็นของเม็ดซึ่งอุปกรณ์ระยะไกลแบบแบ่งส่วนด้วย ใช้ฟลูอิไดซ์เบดและการจ่ายอากาศแยกสำหรับแต่ละส่วน
- อุปกรณ์อยู่ด้านล่างบนชั้นวางแยกต่างหาก ปั๊มจะใช้เพื่อปั๊มละลาย
โครงการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิตไนเตรตตามโครงการ AS-72 ประกอบด้วยขั้นตอนเดียวกับตามโครงการ AS-67 ขั้นตอนเพิ่มเติมคือการปั๊มแอมโมเนียมไนเตรตที่มีความเข้มข้นสูงที่ละลายไปที่ด้านบนของหอแกรนูล

ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานในกระบวนการทางเทคโนโลยีในขั้นตอนการวางตัวเป็นกลางและการระเหยในโครงการ AC-72 เมื่อเปรียบเทียบกับ AC-67 ความแตกต่างคือการให้ความร้อนของกรดไนตริกในเครื่องทำความร้อนสองตัวแยกกันสำหรับอุปกรณ์ปั๊มความร้อนแต่ละตัว ซึ่งทำให้สามารถติดตั้งตัวควบคุมการไหลอัตโนมัติบนสายจ่ายกรดไนตริกเพื่อให้ความร้อนได้ และความแตกต่างด้านคุณลักษณะอีกประการหนึ่งคือการติดตั้งตัวทำให้เป็นกลางที่ทรงพลังเพียงตัวเดียวแทนที่จะเป็นสองตัว
ข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นสำหรับการปกป้องสิ่งแวดล้อมทำให้วาระการประชุมลดการปล่อยอนุภาคละอองลอยของแอมโมเนียมไนเตรตและแอมโมเนียออกสู่ชั้นบรรยากาศอย่างมีนัยสำคัญ การทำให้บริสุทธิ์ในระดับที่สูงขึ้นของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเหล่านี้เป็นคุณสมบัติหลักที่โดดเด่นของหน่วย AS-72M ที่ได้รับการปรับปรุงให้ทันสมัย

ในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตสมัยใหม่ การใช้วัตถุดิบเฉพาะนั้นใกล้เคียงกับทางทฤษฎี ดังนั้นจึงไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในราคาของผลิตภัณฑ์ที่ได้รับในหน่วยขนาดใหญ่ AS-67, AS-72 และ AS-72M
ความแตกต่างในตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจขึ้นอยู่กับรูปแบบเฉพาะส่วนใหญ่อยู่ในขอบเขตของการใช้ทรัพยากรพลังงาน: ไอน้ำ, ไฟฟ้า, น้ำรีไซเคิล ปริมาณการใช้ไอน้ำถูกกำหนดโดยความเข้มข้นเริ่มต้นของกรดไนตริก ซึ่งเป็นระดับการใช้ความร้อนของไอน้ำจากน้ำผลไม้ที่ได้รับในขั้นตอนการทำให้เป็นกลาง
ปริมาณการใช้ไฟฟ้าในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตไม่มากนักในแง่สัมบูรณ์ แต่อาจมีความผันผวนขึ้นอยู่กับวิธีการที่ใช้ในการทำให้ผลิตภัณฑ์เย็นลง (ในหอคอยโดยตรงระหว่างการเคลื่อนตัวของเม็ด
ในอุปกรณ์ที่มีฟลูอิไดซ์เบด, ในถังหมุน), วิธีการฟอกอากาศ, ทางเลือก
ในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จะใช้หน่วย AC-72 โดยที่เป็นผลมาจากการใช้เครื่องบดย่อยแบบ monodisperse ทำให้มั่นใจได้ถึงองค์ประกอบ granulometric ที่สม่ำเสมอเนื้อหาของเม็ดเล็ก ๆ จะลดลงและความเร็วลมข้ามส่วนตัดขวางของหอคอย ลดลงนั่นคือ ดีขึ้น

เงื่อนไขในการลดฝุ่นที่เกาะตัวจากทาวเวอร์และลดภาระบนเครื่องฟอกล้าง

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้แล้ว

1. การคำนวณกระบวนการทางเทคโนโลยีเคมี ภายใต้กองบรรณาธิการทั่วไปของศาสตราจารย์ Mukhlenova I.P. ล., “เคมี”, 1976. –304 น.
2.http://www.xumuk.ru//
3. Klevke V.A. “เทคโนโลยีปุ๋ยไนโตรเจน”, M., Goskhimizdat, 1963
4. เทคโนโลยีเคมีทั่วไป: การผลิตสารเคมีที่สำคัญที่สุด / I.P. Mukhlenov - ฉบับที่ 4 - ม.: มัธยมปลาย, 2527. - 263 น.
5. กระบวนการและเครื่องมือพื้นฐานของเทคโนโลยีเคมี: คู่มือการออกแบบ เรียบเรียงโดย Yu.I. Dytnersky, 2nd ed., M.: Chemistry, 1991.-496 p.
6. Miniovich M. A. การผลิตแอมโมเนียมไนเตรต ม. “เคมี”, 2517. – 240 น.

บทสรุป

ในงานหลักสูตรนี้ เราได้ศึกษาการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตและแผนงานทางเทคโนโลยีขั้นพื้นฐาน มีเหตุผลในการเลือกอุปกรณ์หลักและอุปกรณ์เสริมในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต และคำนวณความสมดุลของวัสดุและความร้อนของขั้นตอนการทำให้เป็นกลาง
เราตรวจสอบคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของแอมโมเนียมไนเตรต เนื่องจากแอมโมเนียมไนเตรตมีคุณสมบัติเช่นการเกาะเป็นก้อนและการดูดความชื้นจึงจำเป็นต้องดำเนินมาตรการดังต่อไปนี้: เพื่อลดการเกาะเป็นก้อนให้ใช้สารเติมแต่งแบบผงที่ทำให้อนุภาคเกลือเป็นผง สารเติมแต่งบางชนิดช่วยลดพื้นผิวที่ใช้งานของอนุภาค ส่วนสารเติมแต่งบางชนิดก็มีคุณสมบัติในการดูดซับ เติมสีย้อมในปริมาณเล็กน้อยลงในเกลือสำหรับทำเค้ก และทำให้แอมโมเนียมไนเตรตเย็นลงก่อนบรรจุภัณฑ์ เพื่อลดการดูดความชื้นจำเป็นต้องบดดินประสิว เม็ดเล็กๆ มีพื้นที่ผิวจำเพาะน้อยกว่าเกลือที่เป็นผลึกละเอียด ดังนั้นจึงให้ความชุ่มชื้นได้ช้ากว่า
แอมโมเนียมไนเตรตเป็นปุ๋ยไนโตรเจนที่สำคัญและแพร่หลายที่สุดที่ใช้ในการเกษตร ดังนั้นจึงจำเป็นต้องปฏิบัติตามสภาวะการเก็บรักษาแอมโมเนียมไนเตรตและสร้างโซลูชันทางเทคโนโลยีใหม่

4.การเลือกขนาดอุปกรณ์สัมผัส

เรากำหนดปริมาตรของอุปกรณ์โดยใช้ความร้อนของการทำให้เป็นกลาง:

เวลาติดต่อ ชั่วโมง;

M คือประสิทธิภาพของอุปกรณ์ m 3 /ชั่วโมง

G=10,000 กิโลกรัม/ชั่วโมง=36000000 กิโลกรัม/วินาที

แอมโมเนียมไนเตรต = 1,725 ​​กก./ลบ.ม

ม= ก/ ? แอมโมเนียมไนเตรต

M=36000000 กก./วินาที: 1725 กก./ม.3 =20869.5 ม.3 /วินาที

วี= 1 วินาที·20869.5 ม. 3 /วินาที=20869.5 ม. 3

สถาบันการศึกษาของรัฐ
การศึกษาวิชาชีพชั้นสูง
"มหาวิทยาลัยเทคนิครัฐคุซบาส"

ภาควิชาเทคโนโลยีเคมีเชื้อเพลิงแข็งและนิเวศวิทยา

ฉันอนุมัติแล้ว
วันที่

ศีรษะ แผนก_______________
(ลายเซ็น)

นักเรียน

1. หัวข้อโครงการ

5. ที่ปรึกษาโครงการ (ระบุส่วนของโครงการที่เกี่ยวข้อง)

2. ______________________________ _____________________
วันที่มอบหมาย _____________
หัวหน้างาน ________________________
(ลายเซ็น)
7. เอกสารพื้นฐานและเอกสารที่แนะนำ
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ _________________
งานได้รับการยอมรับสำหรับการดำเนินการ (วันที่) _________________

หน่วยงานกลางเพื่อการศึกษา

สถาบันการศึกษาของรัฐ
การศึกษาวิชาชีพชั้นสูง
"มหาวิทยาลัยเทคนิครัฐคุซบาส"

ภาควิชาเทคโนโลยีเคมีเชื้อเพลิงแข็งและนิเวศวิทยา

ฉันอนุมัติแล้ว
วันที่

ศีรษะ แผนก_______________
(ลายเซ็น)
งานออกแบบหลักสูตร

นักเรียน

1. หัวข้อโครงการ
______________________________ _____________________

ได้รับอนุมัติตามคำสั่งของมหาวิทยาลัยจาก
2. กำหนดเส้นตายสำหรับนักศึกษาที่จะส่งโครงการที่เสร็จสมบูรณ์
3. ข้อมูลเริ่มต้นสำหรับโครงการ
______________________________ ______________________

4. ปริมาณและเนื้อหาของคำอธิบาย (ประเด็นหลักของส่วนทั่วไปและส่วนพิเศษ) และเนื้อหากราฟิก
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________
5. ที่ปรึกษาโครงการ (ระบุส่วนของโครงการที่เกี่ยวข้อง)
1. ______________________________ _____________________
2. ______________________________ _____________________ วันที่มอบหมาย _____________ ผู้จัดการ ________________________ (ลายเซ็น) 7. เอกสารพื้นฐานและเอกสารที่แนะนำ __________________________ ______________________________ __________________________ ______________________________ ______________________________ _________________ ยอมรับงานเพื่อดำเนินการ (วันที่) _________________