İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim insanları size çok minnettar olacaklardır.

Yayınlanan http://www.allbest.ru/

• giriiş
• 1. Amonyum nitrat üretimi
• 2. Hammaddeler
• 3. Amonyak sentezi
• 4. Hedef ürünün özellikleri
• 5. Hedef ürünün üretiminin ana süreçlerinin ve üretimin çevre güvenliğinin fiziksel ve kimyasal olarak doğrulanması

giriiş

Mineral gübrelerin en önemli türü azotlu gübrelerdir: amonyum nitrat, üre, amonyum sülfat, sulu amonyak çözeltileri vb. Azot, bitkilerin yaşamında son derece önemli bir rol oynar: güneş ışığının alıcısı olan klorofilin bir parçasıdır. canlı bir hücrenin inşası için gerekli olan enerji ve protein. Bitkiler yalnızca nitrat, amonyum tuzları veya amid formundaki sabit nitrojeni tüketebilir. Toprak mikroorganizmalarının aktivitesi nedeniyle atmosferik nitrojenden nispeten küçük miktarlarda sabit nitrojen oluşur. Bununla birlikte, atmosferik nitrojenin endüstriyel olarak sabitlenmesi sonucu elde edilen nitrojenli gübrelerin toprağa ilave uygulanması olmadan modern yoğun tarım artık mevcut olamaz.

Azotlu gübreler, azot içerikleri, azot bileşikleri (nitrat, amonyum, amid), faz durumu (katı ve sıvı) şeklinde birbirinden farklıdır ve ayrıca fizyolojik olarak asidik ve fizyolojik olarak alkali gübreler de vardır.

1. Amonyum nitrat üretimi

Amonyum nitrat veya amonyum nitrat, NH4NO3 - amonyum ve nitrat formlarında %35 nitrojen içeren beyaz kristalli bir madde , nitrojenin her iki formu da bitkiler tarafından kolayca emilir. Granül amonyum nitrat, ekimden önce ve her türlü gübrelemede geniş çapta kullanılır. Daha küçük ölçekte patlayıcı üretmek için kullanılır.

Amonyum nitrat suda oldukça çözünür ve yüksek higroskopisiteye (havadaki nemi emme yeteneği) sahiptir. Gübre granüllerinin yayılması, kristal şeklini kaybetmesi, gübrelerin topaklanmasının nedeni budur - dökme malzeme katı bir monolitik kütleye dönüşür.

Amonyum nitrat üç tipte üretilir:

A ve B - endüstride kullanılır; Patlayıcı karışımlarda kullanılır (ammonitler, amonyumlar)

B, yaklaşık %33-34 oranında nitrojen içeren etkili ve en yaygın nitrojen gübresidir; fizyolojik asitliğe sahiptir.

2. Hammaddeler

Amonyum nitrat üretiminde başlangıç ​​maddeleri amonyak ve nitrik asittir.

Nitrik asit . Saf nitrik asit HNO, -42 °C'de 1,51 g/cm3 yoğunluğa sahip, şeffaf kristal bir kütle halinde katılaşan renksiz bir sıvıdır. Havada, konsantre hidroklorik asit gibi "duman" çıkarır, çünkü buharları havadaki nemle birlikte küçük sis damlacıkları oluşturur Nitrik asit dayanıklı değildir ve zaten ışığın etkisi altında yavaş yavaş ayrışır:

Sıcaklık ne kadar yüksek olursa ve asit ne kadar konsantre olursa, ayrışma da o kadar hızlı gerçekleşir. Açığa çıkan nitrojen dioksit asitte çözünür ve ona kahverengi bir renk verir.

Nitrik asit en güçlü asitlerden biridir; seyreltik çözeltilerde tamamen H ve -NO iyonlarına ayrışır Nitrik asit en önemli azot bileşiklerinden biridir: azotlu gübrelerin, patlayıcıların ve organik boyaların üretiminde büyük miktarlarda kullanılır, birçok durumda oksitleyici madde olarak görev yapar. kimyasal işlemlerde ve sülfürik asit üretiminde, nitro yöntemini kullanan asitlerin üretiminde, selüloz vernikleri ve film üretiminde kullanılır. .

Nitrik asidin endüstriyel üretimi . Nitrik asit üretimine yönelik modern endüstriyel yöntemler, amonyağın atmosferik oksijenle katalitik oksidasyonuna dayanmaktadır. Amonyağın özellikleri açıklanırken oksijende yandığı ve reaksiyon ürünlerinin su ve serbest nitrojen olduğu belirtildi.Ancak katalizörlerin varlığında amonyağın oksijenle oksidasyonu farklı şekilde ilerleyebilir.Amonyak ve hava karışımı ise katalizör üzerinden geçirilir, daha sonra 750 °C'de ve karışımın belirli bir bileşiminde neredeyse tam dönüşüm gerçekleşir

Ortaya çıkan karışım, atmosferik oksijen varlığında su ile nitrik asit veren kolayca geçer.

Platin bazlı alaşımlar, amonyağın oksidasyonu için katalizör olarak kullanılır.

Amonyağın oksidasyonu ile elde edilen nitrik asitin konsantrasyonu %60'ı aşmaz. Gerekiyorsa konsantre edilir,

Endüstri,% 55, 47 ve 45 konsantrasyonda seyreltilmiş nitrik asit ve% 98 ve 97 konsantre nitrik asit üretir Konsantre asit, alüminyum tanklarda, seyreltilmiş asit - aside dayanıklı çelikten yapılmış tanklarda taşınır.

3. Amonyak sentezi

amonyak nitrojen nitrat hammaddeleri

Amonyak, sanayi ve tarımda kullanılan çeşitli nitrojen içeren maddelerin önemli bir ürünüdür. D.N. Pryanishnikov, bitkilerdeki azotlu maddelerin metabolizmasında amonyağı “alfa ve omega” olarak adlandırdı.

Diyagram amonyağın ana uygulamalarını göstermektedir. Amonyağın bileşimi 1784 yılında C. Berthollet tarafından kurulmuştur. Amonyak NH3 bir bazdır, orta derecede güçlü bir indirgeyici madde ve boş bağlanma yörüngelerine sahip katyonlara göre etkili bir kompleks oluşturma maddesidir.

Sürecin fiziko-kimyasal temeli . Amonyağın elementlerden sentezi reaksiyon denklemine göre gerçekleştirilir.

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

Reaksiyon tersinirdir, ekzotermiktir, büyük bir negatif entalpi etkisi ile karakterize edilir (?H = -91.96 kJ/mol) ve yüksek sıcaklıklarda daha da ekzotermik hale gelir (?H = -112.86 kJ/mol). Le Chatelier ilkesine göre ısıtıldığında denge sola, amonyak veriminin azalmasına doğru kayar. Bu durumda entropideki değişim de negatiftir ve reaksiyonun lehine değildir. Negatif bir ?S değeri ile sıcaklıktaki bir artış, bir reaksiyonun meydana gelme olasılığını azaltır,

Amonyak sentezinin reaksiyonu hacimde bir azalma ile ilerler. Reaksiyon denklemine göre, 4 mol başlangıçtaki gaz halindeki reaktanlar, 2 mol gaz halinde ürün oluşturur. Le Chatelier ilkesine dayanarak, denge koşulları altında karışımdaki amonyak içeriğinin yüksek basınçta düşük basınca göre daha fazla olacağı sonucuna varabiliriz.

4. Hedef ürünün özellikleri

Fizikokimyasal özellikler . Amonyum nitrat (amonyum nitrat) NH4NO3'ün moleküler ağırlığı 80.043'tür; saf ürün, %60 oksijen, %5 hidrojen ve %35 nitrojen (her biri %17,5 amonyak ve nitrat formlarında) içeren renksiz kristal bir maddedir. Teknik ürün en az %34,0 nitrojen içerir.

Amonyum nitratın temel fiziksel ve kimyasal özellikleriS:

Amonyum nitrat, sıcaklığa bağlı olarak atmosferik basınçta termodinamik olarak stabil olan beş kristal modifikasyonda bulunur (tablo). Her modifikasyon yalnızca belirli bir sıcaklık aralığında mevcuttur ve bir modifikasyondan diğerine geçişe (polimorfik), kristal yapıdaki, ısının salınımındaki (veya emilimindeki) değişikliklerin yanı sıra spesifik hacimde, ısı kapasitesinde ani bir değişiklik eşlik eder. , entropi vb. Polimorfik geçişler tersine çevrilebilir - enantiyotropiktir.

Masa. Amonyum nitratın kristal modifikasyonları

NH4NO3-H20 sistemi (Şekil 11-2), basit ötektikli sistemleri ifade eder. Ötektik nokta, %42,4 MH4MO3 konsantrasyonuna ve -16,9 °C sıcaklığa karşılık gelir. Diyagramın sol dalı - suyun sıvılaşma çizgisi - NN 4 MO 3 -H 2 O sistemindeki buzun serbest bırakılması koşullarına karşılık gelir. Sıvılaşma eğrisinin sağ dalı, MH 4 MO 3'ün çözünürlük eğrisidir. Suda. Bu eğri, NH 4 NO 3 1 = 11 (125,8 ° C), II = III (84,2 ° C) ve 111 = IV (32,2 ° C) modifikasyon geçişlerinin sıcaklıklarına karşılık gelen üç kırılma noktasına sahiptir. susuz amonyum nitratın sıcaklığı 169,6°C'dir. Tuzun nem içeriği arttıkça azalır.

NH4NO3'ün (Tcrystal, "C) kristalleşme sıcaklığının nem içeriğine bağlılığı (X,%) %1,5'e kadar olan oran aşağıdaki denklemle tanımlanır:

t kristal = 169,6 - 13, 2 kere (11.6)

Amonyum sülfat ilavesiyle amonyum nitratın kristalleşme sıcaklığının nem içeriğine bağlılığı (X,%) %1,5'e kadar ve %3,0'a kadar amonyum sülfat (U, %) aşağıdaki denklemle ifade edilir:

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

Amonyum nitrat suda çözünür ve ısıyı emer. Aşağıda, 25 ° C'de sudaki çeşitli konsantrasyonlardaki amonyum nitratın çözünme ısılarının (Q dist) değerleri verilmiştir:

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

Amonyum nitrat su, etil ve metil alkoller, piridin, aseton ve sıvı amonyakta oldukça çözünür.

Pirinç. 11-2. Sistem Durumu DiyagramıN.H.4 N03 - H20

Termal ayrışma . Amonyum nitrat, yanmayı destekleyebilen oksitleyici bir maddedir. Kapalı bir alanda ısıtıldığında, termal ayrışma ürünleri serbestçe uzaklaştırılamadığında, güherçile belirli koşullar altında patlayabilir (patlayabilir). Ayrıca güçlü şokların etkisi altında da patlayabilir, örneğin patlayıcılarla tetiklendiğinde.

110°C'de ısıtmanın ilk periyodu sırasında, nitratın amonyak ve nitrik asite endotermik ayrışması yavaş yavaş meydana gelir:

NH4NO3 > NH3 + HNO3 - 174,4 kJ/mol. (11.9)

165 °C'de ağırlık kaybı günde %6'yı geçmez. Ayrışma hızı sadece sıcaklığa değil aynı zamanda nitratın yüzeyi ile hacmi arasındaki orana, yabancı maddelerin içeriğine vb. de bağlıdır.

Amonyak eriyikte nitrik asitten daha az çözünür, dolayısıyla daha hızlı uzaklaştırılır; nitrik asit konsantrasyonu sıcaklıkla belirlenen bir denge değerine yükselir. Eriyikteki nitrik asidin varlığı, termal ayrışmanın otokatalitik doğasını belirler.

200-270 °C sıcaklık aralığında, nitratın nitröz oksit ve suya ayrışmasının esas olarak zayıf bir ekzotermik reaksiyonu meydana gelir:

NH4NO3 > N20+ 2H20 + 36,8 kJ/mol. (11.10)

Amonyum nitratın ayrışmasının bir ürünü olan nitrik asidin termal ayrışması sırasında oluşan nitrojen dioksit, termal ayrışma hızı üzerinde gözle görülür bir etki yaratır.

Azot dioksit nitratla reaksiyona girdiğinde nitrik asit, su ve nitrojen oluşur:

NH4NO3 + 2NO2 > N2 + 2HNO3 + H2O + 232 kJ/mol. (11.11 )

Bu reaksiyonun termal etkisi, nitratın N20 ve H20'ya ayrışmasının reaksiyonunun termal etkisinden 6 kat daha fazladır. Dolayısıyla, asitleştirilmiş nitratta, normal sıcaklıklarda bile, önemli bir ekzotermik reaksiyon nedeniyle Azot dioksit ile etkileşime girdiğinde, büyük bir kütle amonyum nitrat ile hızlı ayrışmaya yol açabilen kendiliğinden termal ayrışma meydana gelir.

Nitrat kapalı bir sistemde 210-220 °C'ye ısıtıldığında amonyak birikir, nitrik asit konsantrasyonu azalır ve bu nedenle ayrışma reaksiyonu güçlü bir şekilde engellenir.Tuzun çoğunun yok olmasına rağmen termal ayrışma süreci pratik olarak durur. henüz ayrışmadı. Daha yüksek sıcaklıklarda amonyak daha hızlı oksitlenir, nitrik asit sistemde birikir ve reaksiyon önemli ölçüde kendi kendine hızlanarak ilerler ve bu da patlamaya yol açabilir.

Katkı maddesi Amonyak salınımıyla ayrışabilen maddelerin (örneğin üre ve asetamid) amonyum nitratı termal ayrışmayı engeller. Gümüş veya talyum katyonları içeren tuzlar, eriyikte nitrat iyonları ile kompleks oluşumu nedeniyle reaksiyon hızını önemli ölçüde artırır. Klor iyonlarının termal ayrışma süreci üzerinde güçlü bir katalitik etkisi vardır. Klorür ve amonyum nitrat içeren bir karışım 220-230 °C'ye ısıtıldığında büyük miktarda gazın açığa çıkmasıyla çok hızlı bir ayrışma başlar. Reaksiyon ısısından dolayı karışımın sıcaklığı büyük ölçüde artar ve ayrışma kısa sürede tamamlanır.

Klorür içeren karışım 150-200 ° C sıcaklıkta tutulursa, indüksiyon adı verilen ilk süre içinde ayrışma, belirli bir sıcaklıkta nitratın ayrışmasına karşılık gelen bir hızda ilerleyecektir. Bu süre zarfında, ayrışmaya ek olarak, sonucu özellikle karışımdaki asit içeriğinde bir artış ve az miktarda klor salınımı olan başka işlemler de meydana gelecektir. İndüksiyon döneminden sonra ayrışma yüksek hızda ilerler ve buna güçlü ısı salınımı ve büyük miktarda toksik gaz oluşumu eşlik eder. Yüksek klorür içeriği ile tüm amonyum nitrat kütlesinin ayrışması hızla sona erer. Bunun ışığında üründeki klorür içeriği kesinlikle sınırlıdır.

Amonyum nitrat üretiminde kullanılan mekanizmaları çalıştırırken, ürünle etkileşime girmeyen ve termal ayrışmanın başlangıç ​​sıcaklığını düşürmeyen yağlayıcılar kullanılmalıdır. Bu amaçla örneğin VNIINP-282 yağlayıcı (GOST 24926-81) kullanılabilir.

Dökme olarak depolamaya veya torbalara paketlemeye gönderilen ürünün sıcaklığı 55 °C'yi geçmemelidir. Kap olarak polietilen veya kraft kağıt torbalar kullanılır. Polietilen ve kraft kağıdın amonyum nitratla aktif oksidasyon işlemlerinin başladığı sıcaklıklar sırasıyla 270-280 ve 220-230 °C'dir. Boş plastik ve kraft kağıt torbalar ürün kalıntılarından temizlenmeli, kullanılamayacak durumda ise yakılmalıdır.

Patlama enerjisi açısından amonyum nitrat çoğu patlayıcıdan üç kat daha zayıftır. Granüler bir ürün prensipte patlayabilir, ancak bir fünye kapsülüyle ateşleme imkansızdır; bu, büyük miktarda güçlü patlayıcı gerektirir.

Nitratın patlayıcı ayrışması aşağıdaki denkleme göre ilerler:

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

Denklem (11.12)'ye göre patlamanın ısısı 1,48 MJ/kg olmalıdır. Ancak biri endotermik olan (11.9) yan reaksiyonların oluşması nedeniyle gerçek patlama ısısı 0.96 MJ/kg olup, heksojenin patlama ısısıyla (5.45 MJ) karşılaştırıldığında küçüktür. Ancak amonyum nitrat gibi büyük kapasiteli bir ürünün patlayıcı özelliklerinin (zayıf da olsa) dikkate alınması güvenliğin sağlanması açısından önemlidir.

Endüstri tarafından üretilen amonyum nitratın kalitesine ilişkin tüketici gereksinimleri, iki dereceli ticari ürünün üretildiği GOST 2-85'e yansıtılmaktadır.

Granüllerin mukavemeti, IPG-1, MIP-10-1 veya OSPG-1M cihazları kullanılarak GOST-21560.2-82'ye göre belirlenir.

Torbalara paketlenmiş granül amonyum nitratın ufalanabilirliği GOST-21560.5-82'ye göre belirlenir.

GOST14702-79-" su geçirmez"

5. Hedef ürünün üretiminin ana süreçlerinin ve üretimin çevre güvenliğinin fiziksel ve kimyasal olarak doğrulanması

Pratik olarak topaklanmayan amonyum nitrat elde etmek için bir dizi teknolojik yöntem kullanılır. Higroskopik tuzların nem emme oranını azaltmanın etkili bir yolu, bunların granülasyonudur. Homojen granüllerin toplam yüzeyi aynı miktardaki ince kristalli tuzun yüzeyinden daha azdır, bu nedenle granül gübreler havadaki nemi daha yavaş emer. Bazen amonyum nitrat, amonyum sülfat gibi daha az higroskopik tuzlarla birleştirilir.

Amonyum fosfatlar, potasyum klorür ve magnezyum nitrat da benzer etki gösteren katkı maddeleri olarak kullanılır. Amonyum nitrat üretme işlemi, gaz halindeki amonyak ile nitrik asit çözeltisi arasındaki heterojen reaksiyona dayanmaktadır:

NH3 + HNO3 = NH4NO3

?H = -144,9 kJ (VIII)

Kimyasal reaksiyon yüksek hızda gerçekleşir; endüstriyel bir reaktörde gazın sıvı içinde çözünmesiyle sınırlıdır Difüzyon inhibisyonunu azaltmak için reaktiflerin karıştırılması büyük önem taşır.

Cihazın tasarımı geliştirilirken, prosesin gerçekleştirilmesine yönelik yoğun koşullar büyük ölçüde sağlanabilir. Reaksiyon (VIII), sürekli çalışan bir ITN aparatında (nötralizasyon ısısı kullanılarak) gerçekleştirilir. Reaktör, reaksiyon ve ayırma bölgelerinden oluşan dikey silindirik bir aparattır. Reaksiyon bölgesinde, alt kısmında çözeltinin dolaşımı için deliklerin bulunduğu bir cam / vardır. Camın içindeki deliklerin biraz üzerinde bir fıskiye bulunur 2 amonyak gazı sağlamak için üstünde bir fıskiye var 3 nitrik asit sağlamak için. Reaksiyon buharı-sıvı karışımı reaksiyon camının üst kısmından çıkar; Çözeltinin bir kısmı ITN aparatından çıkarılarak son nötrleştiriciye girer ve geri kalanı (dolaşım) tekrar aşağı iner. Buhar-sıvı karışımından çıkan meyve suyu buharı kapak plakaları üzerinde yıkanır 6 amonyum nitrat çözeltisi ve %20 nitrat çözeltisi ile nitrik asit buharının sıçramasından ve ardından buhar yoğunlaşmasının suyunun alınmasından.

Reaksiyon ısısı (VIII), reaksiyon karışımından suyu kısmen buharlaştırmak için kullanılır (bu nedenle cihazın adı - ITN). Cihazın farklı kısımlarındaki sıcaklık farkı, reaksiyon karışımının daha yoğun dolaşımına yol açar.

Amonyum nitrat üretimine yönelik teknolojik süreç, nitrik asidin amonyakla nötrleştirilmesi aşamasına ek olarak, nitrat çözeltisinin buharlaştırılması, eriyiğin granülasyonu, granüllerin soğutulması, granüllerin yüzey aktif maddelerle işlenmesi aşamalarını da içerir. Nitratların paketlenmesi, depolanması ve yüklenmesi, gaz emisyonlarının ve atık suyun arıtılması.

İncirde. 1360 ton/gün kapasiteli, amonyum nitrat AS-72 üretimine yönelik modern, büyük kapasiteli bir ünitenin diyagramı gösterilmektedir. Başlangıçtaki %58-60'lık nitrik asit, bir ısıtıcıda / 70-80'e kadar ITN aparatından gelen meyve suyu buharıyla ısıtılır. 3 ve nötralizasyona gönderilir. Cihazların önünde 3 Nitrik asite fosforik ve sülfürik asitler, bitmiş ürün %0,3-0,5 P205 ve %0,05-0,2 amonyum sülfat içerecek şekilde eklenir.

Ünite paralel olarak çalışan iki ITN cihazı içerir. Nitrik asitin yanı sıra ısıtıcıda önceden ısıtılan amonyak gazıyla da beslenirler. 2 120-130 °C'ye kadar buhar yoğunlaşması. Sağlanan nitrik asit ve amonyak miktarları, ITN aparatından çıkışta çözeltinin hafif bir asit fazlalığına (2-5 g/l) sahip olacağı ve amonyağın tamamen emilmesini sağlayacak şekilde düzenlenir.

Nitrik asit (%58-60) aparatta ısıtılır 2 ITN aparatından gelen meyve suyu buharıyla 80-90 °C'ye kadar 8. Isıtıcıdaki amonyak gazı 1 buhar yoğunlaşması ile 120-160°C'ye ısıtılır. Nitrik asit ve gaz halindeki amonyak, paralel çalışan iki ITN 5 aparatının reaksiyon kısımlarına otomatik olarak kontrol edilen bir oranda girer. ITN aparatını 155-170 °C'de bırakan %89-92 NH4NO3 çözeltisi, amonyağın tamamen emilmesini sağlayan 2-5 g/l aralığında nitrik asit fazlalığına sahiptir.

Cihazın üst kısmında, reaksiyon kısmından gelen meyve suyu buharı, amonyum nitrat sıçramalarından yıkanarak uzaklaştırılır; bir yıkama makinesinden %20 amonyum nitrat çözeltisi ile HNO3 ve NH3 buharları 18 ve nitrik asit ısıtıcısından gelen meyve suyu buharı yoğunlaşması 2, aparatın üst kısmındaki kapak plakalarında servis edilir. Meyve suyu buharının bir kısmı ısıtıcı 2'deki nitrik asidi ısıtmak için kullanılır ve büyük kısmı yıkama yıkayıcıya gönderilir. 18, granülasyon kulesinden gelen hava ile evaporatörden gelen buhar-hava karışımı ile karıştırıldığı yer 6 ve yıkayıcı yıkama plakaları üzerinde yıkandı. Yıkanan buhar-hava karışımı bir fan vasıtasıyla atmosfere verilir. 19.

ITN cihazlarından çözüm 8 nötrleştiriciden sırayla geçer 4 ve nötrleştirici kontrolü 5. Nötrleştiriciye 4 sülfürik ve fosforik asitler, bitmiş ürünün %0,05-0,2 amonyum sülfat ve %0,3-0,5 P20 içermesini sağlayacak miktarda dozlanır. Asitlerin pistonlu pompalarla dozajı ünitenin yüküne göre ayarlanır.

ITN cihazlarından gelen bir amonyum nitrat çözeltisindeki fazla NMO3'ün nötrleştirilmesinden ve nötrleştirici sonrası 4'e sülfürik ve fosforik asitlerin eklenmesinden sonra, çözelti nötrleştirici sonrası kontrolü geçer 5 (sadece nötrleştiriciden asit sızıntısı olması durumunda amonyağın otomatik olarak sağlandığı yer) 4) ve evaporatöre girer 6. AS-67 ünitesinden farklı olarak evaporatörün üst kısmı 6 Üzerine buhar yoğuşmasının sağlandığı, buhar-hava karışımını evaporatörden amonyum nitrattan yıkayan iki elek yıkama plakası ile donatılmıştır

Nitrat buharlaştırıcıdan erir 6, su contasından ve nötrleştiriciden geçerek 9 ve filtre 10, tanka girer 11, dalgıç pompadan nereden geliyor 12 Vuruntu önleyici nozullu bir boru hattı aracılığıyla basınç tankına beslenir 15, ve ardından granülatörlere 16 veya 17. Eriyik pompalama ünitesinin güvenliği, buharlaştırıcıda buharlaşması sırasında eriyik sıcaklığının otomatik olarak muhafaza edilmesi (190 °C'den yüksek değil), nötrleştiriciden sonra eriyik ortamının kontrolü ve düzenlenmesi sistemi ile sağlanır. 9 (0,1-0,5 g/l NH3 dahilinde), tanktaki eriyiğin sıcaklığı kontrol edilerek 11, pompa gövdesi 12 ve basınç boru hattı. Prosesin düzenleyici parametrelerinde sapma olması durumunda eriyiğin pompalanması otomatik olarak durdurulur ve tanklardaki eriyik 11 ve evaporatör 6 sıcaklık yükseldiğinde yoğuşma suyuyla seyreltin.

Granülasyon iki tip granülatör tarafından sağlanır: vibroakustik 16 ve tek dağılımlı 17. Büyük ölçekli ünitelerde kullanılan vibroakustik granülatörlerin daha güvenilir ve kullanım açısından daha uygun olduğu kanıtlanmıştır.

Eriyik dikdörtgen bir metal kulede granüle edilir 20 plan boyutları 8x11 m'dir Granüllerin uçuş yüksekliği 55 m olup, yaz aylarında 500 bine kadar karşı hava akışı ile 2-3 mm çapındaki granüllerin kristalleşmesini ve 90-120 ° C'ye kadar soğutulmasını sağlar. m/h ve kışın (düşük sıcaklıklarda) 300-400 bin m/h'ye kadar. Kulenin alt kısmında, granüllerin bir bantlı konveyör tarafından taşındığı alıcı koniler bulunmaktadır. 21 CC soğutma aparatına gönderildi 22.

Soğutma aparatı 22 akışkan yataklı ızgaranın her bölümünün altında bağımsız hava beslemesi bulunan üç bölüme ayrılmıştır. Baş kısmında, granülatörlerin çalışma modunun bozulması sonucu oluşan nitrat topaklarını eleyen yerleşik bir elek bulunmaktadır. Topaklar çözünmek üzere gönderilir. Soğutma aparatı bölümlerine fanlar aracılığıyla hava verilir. 23, aparatta ısıtılır 24 ITN cihazlarından gelen meyve suyu buharının ısısından dolayı. Isıtma, atmosferik nem %60'ın üzerinde olduğunda ve kış aylarında granüllerin ani soğumasını önlemek için gerçekleştirilir. Amonyum nitrat granülleri, ünitenin yüküne ve ortam hava sıcaklığına bağlı olarak soğutma aparatının bir, iki veya üç bölümünden sırayla geçer. Granül ürün için önerilen soğutma sıcaklığı kışın 27 °C'nin altında, yazın ise 40-50 °C'ye kadardır. Hava sıcaklığının önemli sayıda gün boyunca 30 °C'yi aştığı güney bölgelerdeki üniteleri çalıştırırken, soğutma aparatının üçüncü bölümü önceden soğutulmuş havayla (buharlaşmalı amonyak ısı eşanjöründe) çalışır. Her bölüme verilen hava miktarı 75-80 bin m³/saattir. Fan basıncı 3,6 kPa. Cihazın 45-60°C sıcaklıktaki bölümlerinden çıkan ve 0,52 g/m3'e kadar amonyum nitrat tozu içeren egzoz havası granülasyon kulesine gönderilir, burada atmosferik hava ile karıştırılır ve bir yıkama için bir ortamda yıkanmak üzere sağlanır. yıkama yıkayıcı 18.

Soğutulan ürün bir depoya veya bir yüzey aktif maddeyle (NP dağıtıcı) işlemden geçirilmek üzere ve ardından toplu olarak sevk edilmek veya torbalara paketlenmek üzere gönderilir. NF dağıtıcı ile muamele içi boş bir aparatta gerçekleştirilir 27 granüllerin dairesel bir dikey akışını püskürten merkezi olarak konumlandırılmış bir ağızlık ile veya dönen bir tambur içinde. Granül ürünün kullanılan tüm cihazlarda işlenme kalitesi GOST 2-85 gerekliliklerini karşılar.

Granül amonyum nitrat, 11 m yüksekliğe kadar yığınlar halinde bir depoda depolanır.Tüketiciye gönderilmeden önce nitrat, elenmek üzere depodan beslenir. Standart dışı ürün eritilir, solüsyon parka iade edilir. Standart ürün NF dispersan ile işlenerek tüketicilere sevk edilir.

Sülfürik ve fosforik asit tankları ve bunların dozajı için pompalama ekipmanı ayrı bir ünitede düzenlenmiştir. Merkezi kontrol noktası, elektrik trafo merkezi, laboratuvar, servis ve ev binaları ayrı bir binada bulunmaktadır.

Allbest.ru'da yayınlandı

...

Benzer belgeler

Amonyum nitratın fiziko-kimyasal özellikleri. Amonyak ve nitrik asitten amonyum nitrat üretiminin ana aşamaları. Atmosfer basıncında ve vakum altında çalışan nötralizasyon tesisleri. Atıkların geri dönüşümü ve nötrleştirilmesi.

kurs çalışması, eklendi 31.03.2014


Üretilen ürünlerin özellikleri, hammaddeler ve üretim malzemeleri. Amonyum nitrat üretimi için teknolojik süreç. Nitrik asidin amonyak gazı ile nötralizasyonu ve yüksek konsantrasyonlu bir eriyik halinde buharlaştırılması.

kurs çalışması, eklendi 19.01.2016


Granül amonyum nitrat üretiminin otomasyonu. Meyve suyu buharı besleme hattındaki basıncı stabilize etmek ve barometrik bir yoğunlaştırıcıdan gelen buhar yoğunlaşmasının sıcaklığını düzenlemek için devreler. Vakum pompasına giden çıkış hattındaki basıncın izlenmesi.

kurs çalışması, eklendi 01/09/2014


Amonyum nitrat yaygın ve ucuz bir azotlu gübredir. Üretimine yönelik mevcut teknolojik planların gözden geçirilmesi. OJSC Cherepovets Azot'ta kompleks nitrojen-fosfat gübre üretimi ile amonyum nitrat üretiminin modernizasyonu.

tez, 22.02.2012 eklendi


Nitrik asit üretimi için hammadde ve yardımcı malzemelerin özellikleri. Kabul edilen üretim planının seçimi ve gerekçesi. Teknolojik şemanın açıklaması. Proseslerin maddi dengelerinin hesaplanması. Teknolojik sürecin otomasyonu.

tez, 24.10.2011 eklendi


Seyreltik nitrik asit üretimine yönelik endüstriyel yöntemler. Amonyak oksidasyonu için katalizörler. Gaz karışımının bileşimi. Amonyak-hava karışımında optimum amonyak içeriği. Nitrik asit sistemlerinin çeşitleri. Reaktörün malzeme ve termal dengesinin hesaplanması.

kurs çalışması, eklendi 03/14/2015


Nitrik asit üretimi için modern yöntemlerin gözden geçirilmesi. Kurulumun teknolojik şemasının tanımı, ana aparatın ve yardımcı ekipmanın tasarımı. Hammaddelerin ve bitmiş ürünlerin, yan ürünlerin ve üretim atıklarının özellikleri.

tez, 11/01/2013 eklendi


Amonyak sentezi katalizörlerinin üretimi ve kullanımı. Oksit katalizörünün yapısı, indirgeme koşullarının aktiviteye etkisi. İyileşmenin mekanizması ve kinetiği. Amonyak sentezi katalizörlerinin geri kazanımı için termogravimetrik kurulum.

tez, 16.05.2011 eklendi


Dökme malzemeleri, nemlendirilmiş tozları ve macunları granüle etmek ve karıştırmak için granülatörlerin tanımları. Amonyum nitrat ve üre bazlı kompleks gübrelerin üretimi. Kurutma, soğutma ve polimerizasyon yoluyla parçacıklar arasındaki bağların güçlendirilmesi.

kurs çalışması, eklendi 03/11/2015


Amonyak üretim aşamasının teknolojisi ve kimyasal reaksiyonları. Hammadde, sentez ürünü. Dönüştürülen gazı karbondioksitten arındırma teknolojisinin analizi, mevcut sorunlar ve belirlenen üretim sorunlarını çözme yollarının geliştirilmesi.

9.4. AMONYUM NİTRAT ÜRETİMİ

Amonyum nitrat, azotlu gübrelerin ana türlerinden biridir; en az %34,2 nitrojen içerir. Granül amonyum nitrat üretiminin hammaddeleri konsantre olmayan %58-60 nitrik asit ve gaz halindeki amonyaktır.

Kondisyonlama katkı maddesi olarak %92,5 sülfürik asit kullanılır ve bu asit, amonyakla birlikte nitrik asitle amonyum sülfata nötrleştirilir. Bitmiş granülleri püskürtmek için bir yüzey aktif madde kullanılır - "NF" dağıtıcının% 40'lık sulu çözeltisi.

Amonyum nitrat üretiminin ana aşamaları şunlardır: nitrik asidin amonyak gazı ile nötrleştirilmesi; yüksek konsantrasyonlu amonyum nitrat eriyiğinin elde edilmesi; eriyik granülasyonu; amonyum nitrat granüllerinin soğutulması; granüllerin bir yüzey aktif madde - dağıtıcı "NF" ile işlenmesi; atmosfere salınmadan önce havanın ve meyve suyu buharının saflaştırılması; Bitmiş ürünün paketlenmesi ve depolanması.

Aşağıda, sonraki aşamaların çalışma modlarını büyük ölçüde belirleyen, nitrik asidin amonyakla nötrleştirilmesi olan ilk aşamanın otomasyonunu ele alıyoruz.

Sürecin teknolojik diyagramı. Nitrik asit bir ısı eşanjöründe önceden ısıtılır 1 (Şek. 9.8) cihazdan çıkan meyve suyu buharı ile 70-80 °C sıcaklığa kadar 2 nötrleştirme (ITN), amonyak gazı bir ısı eşanjöründe ısıtılır 3 ve ardından aparata girer 2. Isıtılmış nitrik asit karıştırıcıya girer 4, sülfürik ve fosforik asitlerin de sağlandığı yer. Sülfürik asit, bitmiş üründeki amonyum sülfat içeriğinin %0,3-0,7 aralığında olacağı şekilde dozlanır. Asit karışımı daha sonra ısıtma aparatına girer; burada atmosferik basınca yakın basınç altında, 155-165 °C sıcaklıkta nitrik asidin amonyakla nötrleştirilmesi işlemi gerçekleştirilir:

Nitrik asit ve amonyak, ITN aparatından çıkışta çözeltinin, reaksiyon bölgesinde amonyağın tamamen emilmesini sağlamak için gerekli olan belirli bir nitrik asit fazlalığına (2-5 g/l içinde) sahip olacağı şekilde dozlanır. . ITN aparatının ayırma bölgesinde, meyve suyu buharı kaynayan çözeltiden ayrılır ve temizlenmek üzere ITN aparatının dört plaka ve bir sıçrama kapanından oluşan yıkama bölgesine gider. Meyve suyu buhar kondensatı üst plakaya verilir. ITN aparatının çıkışında meyve suyu buharı 2-5 g/l NH4NO3, 1-2 g/l HNO3 içerir; Yıkama işlemi doğru yapılırsa buharda amonyak oluşmaz.

ITN aparatında oluşan %92-93'lük amonyum nitrat çözeltisi, aparatın yıkama kısmından gelen solüsyonlarla hafifçe seyreltilir ve %89-91 konsantrasyonda son nötrleştiriciye gönderilir. 5 Aşırı asidi nötralize etmek ve alkalin bir çözelti oluşturmak için amonyağın sağlandığı yer (fazla amonyak, 0,1 g/l serbest NH3 içinde tutulmalıdır). Daha sonra amonyum nitrat çözeltisi buharlaştırma bölümüne gönderilir.

Süreç otomasyonu. Nötrleştirme aşamasında, otomatik proses kontrol sisteminin görevi, ITN aparatına amonyak ve nitrik asit akışlarının oranını korumaktır; ITN aparatında amonyum nitrat çözeltisinin belirli bir pH'ının korunması; evaporatörün girişinde tam nötrleştirme sonrasında amonyum nitrat çözeltisinin alkali reaksiyonunun sağlanması.

Kontrol sistemi için önde gelen parametreler amonyak gazı parametreleridir. Harici ağdaki amonyak basıncındaki dalgalanmaların nötralizasyon sürecinin düzenleme kalitesi üzerindeki etkisini önlemek için, amonyum nitrat ünitesinin girişinde amonyak gazının basıncı otomatik olarak korunur. ITN aparatına amonyak akışı, bir akış regülatörü kullanılarak otomatik olarak korunur 6, kontrol vanasına etki ederek 7 .

Pompalama aparatına nitrik asit beslemesi, bir akış oranı regülatörü kullanılarak amonyak akış hızı ile belirli bir oranda otomatik olarak düzenlenir. 8 kontrol vanası üzerindeki etki 9. Sülfürik ve fosforik asitlerin tedariği, nitrik asit tüketimine göre akış oranı regülatörleri kullanılarak belirli bir oranda otomatik olarak ayarlanır. 10 Ve 11 ve kontrol vanaları 12 Ve 13 .

Nitrik asit ve amonyak tüketiminin oranı, pompalama aparatının çıkışında amonyum nitrat çözeltisinin pH'ının sürekli olarak izlendiği kontrol ve düzenleme için belirli bir asit fazlalığını önceden belirler. Çözeltideki belirtilen nitrik asit fazlası, pH regülatörü tarafından otomatik olarak korunur 14 , bir kontrol vanası kullanılarak pompa istasyonuna amonyak beslemesinin ayarlanması 15 az miktarda amonyak (toplam akışın yüzde birkaçı) taşıyan amonyak bypass hattına monte edilir. Böyle bir sistem, nötralizasyon prosesinin iyi kalite kontrolünü sağlar.

ITN aparatının yıkama kısmında meyve suyu buharının mümkün olan maksimum saflaştırılmasını sağlamak için, meyve suyu buharı yoğunlaşmasının üst plakaya beslenmesi otomatik olarak düzenlenir. Nitrat çözeltilerinin buharlaştırılmadan önce seyreltilmesini önlemek için büyük miktarda yoğuşma kaynağı istenmez ve yetersiz yoğuşma kaynağı, meyve suyu buharı aşırı ısındığı için plakaları açığa çıkaracaktır. Meyve suyu buharı kondensatının temini bir sıcaklık kontrol cihazı kullanılarak düzenlenir 16 kontrol vanası üzerindeki etki 17 . Amonyum nitratın asidik çözeltileri buharlaştırıcıya beslenemediğinden, nötrleştiricide aşırı asitlik nötralize edilir. 5 . İçine amonyak temini bir regülatör kullanılarak düzenlenir 18 Kontrol vanasına etki eden ön nötrleştiricinin çıkışındaki çözeltinin pH'ı 19 .

Otomatik kontrol sistemi, sıcaklık kontrolörleri kullanılarak amonyak ve nitrik asidin ısıtılmasının düzenlenmesini sağlar 20 Ve 21 kontrol vanaları üzerindeki etkisi 22 Ve 23 ısı eşanjörlerine soğutucu temini 1 Ve 2 .

Amonyum nitrat veya amonyum nitrat, NH4NO3, amonyum ve nitrat formlarında %35 nitrojen içeren beyaz kristalli bir maddedir, her iki nitrojen formu da bitkiler tarafından kolayca emilir. Granül amonyum nitrat, ekimden önce ve her türlü gübrelemede geniş çapta kullanılır. Daha küçük ölçekte patlayıcı üretmek için kullanılır.

Amonyum nitrat suda oldukça çözünür ve yüksek higroskopisiteye (havadaki nemi emme yeteneği) sahiptir, bu da gübre granüllerinin yayılmasının, kristal şeklini kaybetmesinin ve gübre kekleşmesinin meydana gelmesinin nedenidir - dökme malzeme katı bir monolitik kütleye dönüşür .

Amonyum nitrat üretiminin şematik diyagramı

Pratik olarak topaklanmayan amonyum nitrat elde etmek için bir dizi teknolojik yöntem kullanılır. Higroskopik tuzların nem emme oranını azaltmanın etkili bir yolu, bunların granülasyonudur. Homojen granüllerin toplam yüzeyi aynı miktardaki ince kristalli tuzun yüzeyinden daha azdır, bu nedenle granül gübreler nemi emer.

Amonyum fosfatlar, potasyum klorür ve magnezyum nitrat da benzer etki gösteren katkı maddeleri olarak kullanılır. Amonyum nitrat üretme işlemi, gaz halindeki amonyak ile nitrik asit çözeltisi arasındaki heterojen reaksiyona dayanmaktadır:

NH3 +HNO3 = NH4NO3; ΔН = -144,9 kJ

Kimyasal reaksiyon yüksek hızda gerçekleşir; endüstriyel bir reaktörde gazın sıvı içinde çözünmesiyle sınırlıdır. Difüzyon inhibisyonunu azaltmak için reaktiflerin karıştırılması büyük önem taşır.

Amonyum nitrat üretimine yönelik teknolojik süreç, nitrik asidin amonyakla nötrleştirilmesi aşamasına ek olarak, nitrat çözeltisinin buharlaştırılması, eriyiğin granülasyonu, granüllerin soğutulması, granüllerin yüzey aktif maddelerle işlenmesi aşamalarını da içerir. Nitratların paketlenmesi, depolanması ve yüklenmesi, gaz emisyonlarının ve atık suyun arıtılması. İncirde. Şekil 8.8, 1360 ton/gün kapasiteli, amonyum nitrat AS-72 üretimine yönelik modern büyük ölçekli bir ünitenin diyagramını göstermektedir. Başlangıçtaki %58-60'lık nitrik asit, ITN 3 aparatından gelen meyve suyu buharıyla bir ısıtıcıda 70 - 80°C'ye ısıtılır ve nötrleştirme için sağlanır. Cihaz 3'ten önce, nitrik asite fosforik ve sülfürik asitler, nihai ürünün %0,3-0,5 P205 ve %0,05-0,2 amonyum sülfat içereceği miktarlarda eklenir. Ünite paralel olarak çalışan iki ITN cihazı içerir. Nitrik asitin yanı sıra, ısıtıcı 2'de buhar yoğunlaşması ile 120-130°C'ye önceden ısıtılan amonyak gazıyla da beslenirler. Sağlanan nitrik asit ve amonyak miktarları, pompalama aparatından çıkışta çözeltinin hafif bir asit fazlalığına (2-5 g/l) sahip olacağı ve amonyağın tamamen emilmesini sağlayacak şekilde düzenlenir.

Cihazın alt kısmında 155-170°C sıcaklıkta nötralizasyon reaksiyonu meydana gelir; bu, %91-92 NH4NO3 içeren konsantre bir çözelti üretir. Cihazın üst kısmında, su buharı (sözde meyve suyu buharı), amonyum nitrat ve nitrik asit buharı sıçramalarından yıkanarak uzaklaştırılır. Meyve suyu buharından gelen ısının bir kısmı nitrik asidi ısıtmak için kullanılır. Meyve suyu buharı daha sonra saflaştırma için gönderilir ve atmosfere salınır.

Şekil 8.8 Amonyum nitrat ünitesi AS-72'nin şeması:

1 – asit ısıtıcısı; 2 – amonyak ısıtıcısı; 3 – ITN cihazları; 4 – ön nötrleştirici; 5 – evaporatör; 6 – basınç tankı; 7.8 - granülatörler; 9.23 – hayranlar; 10 – yıkama yıkayıcı; 11 – tambur; 12,14 – konveyörler; 13 – asansör; 15 – akışkan yataklı aparat; 16 – granülasyon kulesi; 17 – koleksiyon; 18, 20 – pompalar; 19 – yüzme tankı; 21 – su filtresi; 22 – hava ısıtıcısı.

Amonyum nitratın asidik çözeltisi nötrleştiriciye (4) gönderilir; Amonyağın sağlandığı yerde kalan nitrik asitle reaksiyona girmesi gerekir. Daha sonra çözelti buharlaştırıcıya (5) beslenir. %99,7-99,8 nitrat içeren sonuçtaki eriyik, 175°C'de bir filtreden (21) geçer ve bir santrifüj dalgıç pompa (20) tarafından bir basınç tankına (6) ve ardından dikdörtgen bir pompaya beslenir. metal granülasyon kulesi 16.

Kulenin üst kısmında, alt kısmına havanın beslendiği ve yukarıdan düşen nitrat damlalarının soğutulduğu granülatörler (7 ve 8) bulunmaktadır. Nitrat damlaları 50-55 m yükseklikten düşüp etraflarından hava aktığında gübre granülleri oluşur. Kule çıkışındaki granüllerin sıcaklığı 90-110°C'dir; sıcak granüller akışkan yataklı bir aparatta (15) soğutulur. Bu, üç bölümü olan ve delikli bir ızgarayla donatılmış dikdörtgen bir aparattır. Fanlar ızgaranın altına hava sağlar; bu durumda, granülasyon kulesinden bir konveyör aracılığıyla gelen, akışkanlaştırılmış bir nitrat granülleri tabakası oluşturulur. Soğuduktan sonra hava granülasyon kulesine girer. Amonyum nitrat granülleri, yüzey aktif maddelerle işlemden geçirilmek üzere konveyör (14) tarafından dönen bir tamburun içine beslenir. Daha sonra bitmiş gübre konveyör 12 ile paketlemeye gönderilir.

Granülasyon kulesinden çıkan hava, amonyum nitrat parçacıklarıyla kirlenmiştir ve nötrleştiriciden gelen meyve suyu buharı ve buharlaştırıcıdan gelen buhar-hava karışımı, reaksiyona girmemiş amonyak ve nitrik asitin yanı sıra sürüklenen amonyum nitrat parçacıkları içerir.

Bu akışları temizlemek için, granülasyon kulesinin üst kısmında, koleksiyondan (17) pompa (18) tarafından sağlanan %20-30 amonyum nitrat çözeltisi ile sulanan, plaka tipi (10) altı paralel çalışan yıkama yıkayıcı vardır. Bu çözeltinin bir kısmı, meyve suyu buharının yıkanması için ITN nötrleştiriciye boşaltılır ve daha sonra bir nitrat çözeltisi ile karıştırılarak ürünlerin üretiminde kullanılır. Arıtılmış hava, fan (9) tarafından granülasyon kulesinden emilir ve atmosfere verilir.

İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim insanları size çok minnettar olacaklardır.

http://www.allbest.ru/ adresinde yayınlandı

Rusya Federasyonu Eğitim ve Bilim Bakanlığı

Devlet eğitim kurumu

Daha yüksek mesleki eğitim

"Tver Devlet Teknik Üniversitesi"

TPM Departmanı

Ders çalışması

disiplinde: “Genel kimya teknolojisi”

Amonyum nitrat üretimi

• İçerik

giriiş

2. Üretim yöntemleri

3. Amonyak ve nitrik asitten amonyum nitrat üretiminin ana aşamaları

3.1 Amonyum nitrat çözeltilerinin hazırlanması

3.1.1 Nötralizasyon sürecinin temelleri

3. 1 5 Ana ekipman

4. Malzeme ve enerji hesaplamaları

5. Termodinamik hesaplama

6. Amonyum nitrat üretiminde atıkların geri dönüşümü ve nötralizasyonu

Çözüm

Kullanılan kaynakların listesi

Ek A

giriiş

Doğada ve insan yaşamında azot son derece önemlidir. Bitki ve hayvan dünyasının temelini oluşturan protein bileşiklerinin (%16-18) bir parçasıdır. Bir kişi günde 80-100 gr protein tüketir, bu da 12-17 gr nitrojene karşılık gelir.

Normal bitki gelişimi için birçok kimyasal element gereklidir. Başlıcaları karbon, oksijen, hidrojen, nitrojen, fosfor, magnezyum, kükürt, kalsiyum, potasyum ve demirdir. Bir bitkinin ilk üç elementi hava ve sudan, geri kalanı ise topraktan elde edilir.

Azot, bitkilerin mineral beslenmesinde özellikle önemli bir rol oynar, ancak bitki kütlesindeki ortalama içeriği% 1,5'i geçmez. Azot olmadan hiçbir bitki normal şekilde yaşayamaz ve gelişemez.

Azot, yalnızca bitki proteinlerinin değil, aynı zamanda klorofilin de bir bileşenidir; bu sayede bitkiler, güneş enerjisinin etkisi altında, atmosferdeki karbon dioksit CO2'den karbonu emer.

Doğal nitrojen bileşikleri, yıldırım deşarjları sırasında organik kalıntıların kimyasal ayrışması süreçlerinin bir sonucu olarak ve ayrıca havadan nitrojeni doğrudan emen özel bakterilerin (Azotobakter) aktivitesinin bir sonucu olarak biyokimyasal olarak oluşur. Baklagil bitkilerinin (bezelye, yonca, fasulye, yonca vb.) köklerinde yaşayan nodül bakterileri de aynı yeteneğe sahiptir.

Tarımsal ürünlerin gelişimi için gerekli olan önemli miktarda nitrojen ve diğer besin maddeleri, elde edilen hasatla birlikte her yıl topraktan uzaklaştırılır. Ayrıca yeraltı suları ve yağmur suları ile süzülmeleri sonucu bazı besin maddeleri de kaybolmaktadır. Bu nedenle toprağın veriminin azalmasını ve tükenmesini önlemek için çeşitli gübre çeşitleri uygulanarak toprağın besinlerle doldurulması gerekir.

Hemen hemen her gübrenin fizyolojik asitlik veya alkalilik özelliğinin olduğu bilinmektedir. Buna bağlı olarak toprak üzerinde asitleştirici veya alkalileştirici bir etkiye sahip olabilir ve bu, belirli tarımsal ürünler için kullanıldığında dikkate alınır.

Alkali katyonları bitkiler tarafından topraktan daha çabuk çıkarılan gübreler asitlenmeye neden olur; Gübrelerdeki asidik anyonları daha hızlı tüketen bitkiler toprağın alkalileşmesine katkıda bulunur.

Amonyum katyonu NH4 (amonyum nitrat, amonyum sülfat) ve amid grubu NH2 (üre) içeren azotlu gübreler toprağı asitleştirir. Amonyum nitratın asitleştirici etkisi amonyum sülfattan daha zayıftır.

Toprağın yapısına, iklime ve diğer koşullara bağlı olarak farklı ürünler için farklı miktarlarda nitrojene ihtiyaç duyulur.

Amonyum nitrat (amonyum nitrat veya amonyum nitrat), küresel üretimi yılda milyonlarca ton olan azotlu gübreler yelpazesinde önemli bir yer tutar.

Şu anda ülkemizde tarımda kullanılan azotlu gübrelerin yaklaşık %50'si amonyum nitrattır.

Amonyum nitratın diğer azotlu gübrelere göre birçok avantajı vardır. %34-34,5 nitrojen içerir ve bu bakımdan %46 nitrojen içeren üre CO(NH2)2'den sonra ikinci sırada gelir. Diğer nitrojen ve nitrojen içeren gübreler önemli ölçüde daha az nitrojene sahiptir (azot içeriği kuru madde cinsinden verilmiştir):

Tablo 1 - Bileşiklerdeki azot içeriği

Amonyum nitrat, aynı anda nitrojenin amonyum ve nitrat formlarını içerdiğinden evrensel bir nitrojen gübresidir. Hemen hemen tüm mahsuller için tüm bölgelerde etkilidir.

Amonyum nitratın azotlu formlarının bitkiler tarafından farklı zamanlarda kullanılması çok önemlidir. Doğrudan protein sentezinde yer alan amonyum azotu, büyüme döneminde bitkiler tarafından hızla emilir; Nitrat nitrojen nispeten yavaş emilir, bu nedenle daha uzun süre dayanır. Ayrıca nitrojenin amonyak formunun bitkiler tarafından önceden oksidasyona gerek kalmadan kullanılabileceği de tespit edilmiştir.

Amonyum nitratın bu özellikleri hemen hemen tüm tarımsal ürünlerin veriminin arttırılmasında oldukça olumlu bir etkiye sahiptir.

Amonyum nitrattaki yüksek nitrojen içeriği, nispeten basit üretim yöntemi ve nitrojen birimi başına nispeten düşük maliyet, bu üretimin daha da geliştirilmesi için iyi ön koşullar yaratır.

Amonyum nitrat, büyük bir kararlı patlayıcı grubunun bir parçasıdır. Patlatma operasyonlarında, saf veya belirli katkı maddeleri ile işlenmiş, amonyum nitrat ve amonyum nitrat bazlı patlayıcılar kullanılır.

Tıpta kullanılan nitröz oksit üretmek için az miktarda güherçile kullanılır.

Mevcut üretim tesislerinin modernize edilmesi ve yenilerinin inşa edilmesi yoluyla amonyum nitrat üretim hacminin arttırılmasının yanı sıra, bitmiş ürünün kalitesinin daha da iyileştirilmesine yönelik önlemler (%100 ufalanabilir bir ürün elde edilmesi ve ürünün uzun süreli depolanmasından sonra granüllerin muhafaza edilmesi) alınmaktadır. ).

1. Amonyum nitratın fiziko-kimyasal özellikleri

Saf haliyle amonyum nitrat, %35 nitrojen, %60 oksijen ve %5 hidrojen içeren beyaz kristalli bir maddedir. Teknik ürün sarımsı renkte beyazdır ve en az %34,2 nitrojen içerir.

Amonyum nitrat, bir dizi inorganik ve organik bileşik için güçlü bir oksitleyici maddedir. Bazı maddelerin erimesiyle patlama noktasına kadar şiddetli reaksiyona girer (örneğin sodyum nitrit NaNO2 ile).

Gaz halindeki amonyak katı amonyum nitrat üzerinden geçirilirse, hızla çok hareketli bir sıvı oluşur - amonyak 2NH4NO3*2NH3 veya NH4NO3*3NH3.

Amonyum nitrat su, etil ve metil alkoller, piridin, aseton ve sıvı amonyakta oldukça çözünür. Sıcaklık arttıkça amonyum nitratın çözünürlüğü önemli ölçüde artar.

Amonyum nitrat suda çözündüğünde büyük miktarda ısı emilir. Örneğin 1 mol kristal NH4NO3, 220-400 mol suda ve 10-15 °C sıcaklıkta çözündüğünde 6,4 kcal ısı emilir.

Amonyum nitratın süblimleşme özelliği vardır. Amonyum nitrat yüksek sıcaklık ve hava nemi koşullarında depolandığında hacmi yaklaşık iki katına çıkar ve bu genellikle kabın yırtılmasına neden olur.

Mikroskop altında amonyum nitrat granüllerinin yüzeyinde gözenekler ve çatlaklar açıkça görülmektedir. Nitrat granüllerinin artan gözenekliliği, bitmiş ürünün fiziksel özellikleri üzerinde çok olumsuz bir etkiye sahiptir.

Amonyum nitrat oldukça higroskopiktir. Açık havada ince bir güherçile tabakasında hızla nemlenir, kristal şeklini kaybeder ve bulanıklaşmaya başlar. Tuzun havadan nemi emme derecesi, tuzun nemine ve belirli bir sıcaklıkta belirli bir tuzun doymuş çözeltisinin üzerindeki buhar basıncına bağlıdır.

Hava ile higroskopik tuz arasında nem değişimi meydana gelir. Bağıl hava nemi bu süreç üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir.

Kalsiyum ve kireç-amonyum nitrat, doymuş çözeltilere göre nispeten düşük su buharı basıncına sahiptir; belirli bir sıcaklıkta en düşük bağıl neme karşılık gelirler. Bunlar yukarıdaki azotlu gübreler arasında en higroskopik tuzlardır. Amonyum sülfat en az higroskopiktir ve potasyum nitrat neredeyse tamamen higroskopik değildir.

Nem, yalnızca çevredeki havaya hemen bitişik olan nispeten küçük bir tuz tabakası tarafından emilir. Bununla birlikte, güherçilenin bu şekilde nemlendirilmesi bile bitmiş ürünün fiziksel özelliklerini büyük ölçüde bozar. Amonyum nitratın havadan nemi absorbe etme hızı, artan sıcaklıkla birlikte keskin bir şekilde artar. Böylece 40°C'de nem emme oranı 23°C'ye göre 2,6 kat daha yüksektir.

Amonyum nitratın higroskopisitesini azaltmak için birçok yöntem önerilmiştir. Böyle bir yöntem, amonyum nitratın başka bir tuzla karıştırılmasına veya kaynaştırılmasına dayanır. İkinci bir tuz seçerken, aşağıdaki kurala göre ilerleyin: higroskopisiteyi azaltmak için, su buharının doymuş bir tuz karışımı çözeltisinin üzerindeki basıncı, doymuş bir saf amonyum nitrat çözeltisinin üzerindeki basıncından daha büyük olmalıdır.

Ortak bir iyona sahip iki tuzun karışımının higroskopikliğinin, bunların en higroskopik olanından daha büyük olduğu tespit edilmiştir (amonyum nitratın amonyum sülfat ve diğerleri ile karışımları veya alaşımları hariç). Amonyum nitratın higroskopik olmayan ancak suda çözünmeyen maddelerle (örneğin kireçtaşı tozu, fosfat kayası, dikalsiyum fosfat vb.) karıştırılması higroskopikliğini azaltmaz. Çok sayıda deney, suda amonyum nitratla aynı veya daha fazla çözünürlüğe sahip olan tüm tuzların, higroskopisitesini arttırma özelliğine sahip olduğunu göstermiştir.

Amonyum nitratın higroskopisitesini azaltabilen tuzlar, üründeki nitrojen içeriğini keskin bir şekilde azaltan büyük miktarlarda (örneğin, potasyum sülfat, potasyum klorür, diamonyum fosfat) eklenmelidir.

Havadan nem emilimini azaltmanın en etkili yolu, nitrat parçacıklarını suyla ıslanmayan organik maddelerden oluşan koruyucu filmlerle kaplamaktır. Koruyucu film, nem emme oranını 3-5 kat azaltır ve amonyum nitratın fiziksel özelliklerinin iyileştirilmesine yardımcı olur.

Amonyum nitratın olumsuz bir özelliği, depolama sırasında kekleşebilme ve akışkanlığını (ufalanma) kaybetme yeteneğidir. Bu durumda amonyum nitrat, öğütülmesi zor, katı bir monolitik kütleye dönüşür. Amonyum nitratın topaklanması birçok nedenden kaynaklanır.

Bitmiş üründe artan nem içeriği. Herhangi bir şekle sahip amonyum nitrat parçacıkları her zaman doymuş (ana) çözelti formunda nem içerir. Böyle bir çözeltideki NH4NO3 içeriği, tuzun kaba yüklendiği sıcaklıklardaki çözünürlüğüne karşılık gelir. Bitmiş ürün soğudukça ana likör sıklıkla aşırı doygun hale gelir. Sıcaklığın daha da azalmasıyla birlikte, aşırı doymuş çözeltiden 0,2-0,3 mm boyutlarında çok sayıda kristal düşer. Bu yeni kristaller daha önce bağlanmamış nitrat parçacıklarını birleştirerek yoğun bir kütleye dönüşmesine neden olur.

Güherçile parçacıklarının düşük mekanik mukavemeti. Amonyum nitrat yuvarlak şekilli parçacıklar (granüller), plakalar veya küçük kristaller formunda üretilir. Granül amonyum nitrat parçacıkları, pul ve ince kristalli olanlara göre daha küçük bir spesifik yüzey alanına ve daha düzenli bir şekle sahiptir, dolayısıyla granüller daha az kekleşir. Ancak granülasyon işlemi sırasında mekanik mukavemeti düşük olan belirli miktarda içi boş parçacıklar oluşur.

Depolama sırasında, granül güherçile içeren torbalar 2,5 m yüksekliğindeki yığınlara yerleştirilir.Üst torbaların basıncı altında, güherçile kütlesini sıkıştırarak topaklanmasını artıran toz benzeri parçacıkların oluşmasıyla en az dayanıklı granüller yok edilir. Uygulama, granüler bir ürün tabakasındaki içi boş parçacıkların yok edilmesinin topaklanma sürecini keskin bir şekilde hızlandırdığını göstermektedir. Bu durum, kaba yüklendiğinde ürün 45°C'ye soğutulmuş ve granüllerin büyük kısmı iyi bir mekanik dayanıklılığa sahip olsa bile gözlemlenir. Yeniden kristalleşme nedeniyle içi boş granüllerin de yok edildiği tespit edilmiştir.

Ortam sıcaklığı arttıkça güherçile granülleri neredeyse tamamen mukavemetlerini kaybeder ve böyle bir ürün yoğun şekilde kekleşir.

Amonyum nitratın termal ayrışması. Patlama tehlikesi. Yangına dayanıklılık. Patlama güvenliği açısından amonyum nitrat şoklara, sürtünmeye, darbelere karşı nispeten az duyarlıdır ve değişen yoğunluktaki kıvılcımlarla çarpıldığında stabil kalır. Kum, cam ve metal yabancı maddelerin karışımları amonyum nitratın mekanik strese karşı duyarlılığını arttırmaz. Yalnızca güçlü bir patlatıcının etkisi altında veya belirli koşullar altında termal ayrışma sırasında patlayabilir.

Uzun süreli ısıtmayla amonyum nitrat yavaş yavaş amonyak ve nitrik aside ayrışır:

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

Isı emilimi ile gerçekleşen bu süreç 110°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda başlar.

Daha fazla ısıtıldığında amonyum nitrat nitröz oksit ve su oluşturacak şekilde ayrışır:

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

Amonyum nitratın termal ayrışması aşağıdaki ardışık aşamalarda gerçekleşir:

· NH4NO3 moleküllerinin hidrolizi (veya ayrışması);

· hidroliz sırasında oluşan nitrik asidin termal ayrışması;

· İlk iki aşamada oluşan nitrojen dioksit ve amonyağın etkileşimi.

Amonyum nitrat yoğun bir şekilde 220-240 °C'ye ısıtıldığında, ayrışmasına erimiş bir kütlenin ortaya çıkması eşlik edebilir.

Amonyum nitratın kapalı bir hacimde veya nitratın termal ayrışması sırasında oluşan gazların sınırlı salınımına sahip bir hacimde ısıtılması çok tehlikelidir.

Bu durumlarda amonyum nitratın ayrışması birçok reaksiyonla, özellikle aşağıdakiler yoluyla ilerleyebilir:

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

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

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

Yukarıdaki reaksiyonlardan, nitratın termal ayrışmasının ilk döneminde oluşan amonyağın gaz karışımlarında sıklıkla bulunmadığı açıktır; Amonyağın tamamen elementel nitrojene oksitlendiği ikincil reaksiyonlar meydana gelir. İkincil reaksiyonlar sonucunda kapalı bir hacimdeki gaz karışımının basıncı keskin bir şekilde artar ve ayrışma süreci patlamayla sonuçlanabilir.

Bakır, sülfürler, magnezyum, piritler ve diğer bazı safsızlıklar, ısıtıldığında amonyum nitratın ayrışma sürecini aktive eder. Bu maddelerin ısıtılmış nitrat ile etkileşimi sonucunda, 70-80 ° C'de bir patlama ile hızla ayrışan kararsız amonyum nitrit oluşur:

NH4NO3=N2+ 2H20 (6)

Amonyum nitrat erimiş haldeyken bile demir, kalay ve alüminyumla reaksiyona girmez.

Nemin artması ve amonyum nitratın parçacık boyutunun artmasıyla patlamaya karşı hassasiyeti büyük ölçüde azalır. Yaklaşık %3 nem varlığında güherçile, güçlü bir fünyeye maruz kalsa bile patlamaya karşı duyarsız hale gelir.

Amonyum nitratın termal ayrışması, basıncın belirli bir sınıra kadar artmasıyla artar. Yaklaşık 6 kgf/cm2 basınçta ve buna karşılık gelen sıcaklıkta tüm erimiş nitratın ayrıştığı tespit edilmiştir.

Amonyum nitratın termal ayrışmasını azaltmak veya önlemek için, çözeltileri buharlaştırırken alkali bir ortamın korunması çok önemlidir. Bu nedenle, topaklanmayan amonyum nitrat üretimine yönelik yeni teknolojik şemada, sıcak havaya az miktarda amonyak eklenmesi tavsiye edilir.

Amonyum nitratın belirli koşullar altında patlayıcı bir ürün olabileceği göz önüne alındığında, üretimi, depolanması ve nakliyesi sırasında belirlenmiş teknolojik rejime ve güvenlik düzenlemelerine kesinlikle uyulmalıdır.

Amonyum nitrat yanıcı olmayan bir üründür. Yalnızca tuzun termal ayrışması sırasında oluşan nitro oksit yanmayı destekler.

Amonyum nitratın ezilmiş odun kömürü ile karışımı, kuvvetli bir şekilde ısıtıldığında kendiliğinden tutuşabilir. Kolayca oksitlenen bazı metaller (çinko tozu gibi) ıslak amonyum nitratla hafif ısıyla temas ettiğinde tutuşmasına neden olabilir. Uygulamada, amonyum nitrat ve süperfosfat karışımlarının kendiliğinden tutuşması durumları gözlemlenmiştir.

Amonyum nitrat içeren kağıt torbalar veya tahta variller güneş ışığına maruz kaldığında bile alev alabilir. Amonyum nitrat içeren bir kap ateşlendiğinde nitrojen oksitler ve nitrik asit buharları açığa çıkabilir. Açık alevden veya patlamadan kaynaklanan yangınlarda amonyum nitrat erir ve kısmen ayrışır. Alev, güherçile kütlesinin derinliğine yayılmaz.

2 . Üretim yöntemleri

amonyum nitrat nötrleştirme asidi

Endüstride, yalnızca sentetik amonyaktan (veya amonyak içeren gazlardan) ve seyreltik nitrik asitten amonyum nitrat üretme yöntemi yaygın olarak kullanılmaktadır.

Sentetik amonyaktan (veya amonyak içeren gazlardan) ve nitrik asitten amonyum nitrat üretimi çok aşamalıdır. Bu bağlamda amonyak, nitrojen oksitler, oksijen ve su buharından reaksiyonla doğrudan amonyum nitrat elde etmeye çalıştılar.

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

Bununla birlikte, amonyum nitratla birlikte kararsız ve patlayıcı bir ürün olan amonyum nitrit oluştuğu için bu yöntemin terk edilmesi gerekiyordu.

Amonyak ve nitrik asitten amonyum nitrat üretiminde, yeni tesislerin inşası için sermaye maliyetlerini düşürmeyi ve bitmiş ürünün maliyetini düşürmeyi mümkün kılan bir dizi iyileştirme yapıldı.

Amonyum nitrat üretimini radikal bir şekilde iyileştirmek için, uygun temel ekipman rezervleri (örneğin buharlaştırıcılar, granülasyon kuleleri vb.) Olmadan çalışmanın imkansızlığı, tehlikesi hakkında uzun yıllardır hakim olan fikirleri terk etmek gerekiyordu. granülasyon için neredeyse susuz amonyum nitrat eriyiğinin elde edilmesi.

Rusya'da ve yurtdışında, yalnızca bilim ve teknolojinin modern başarılarını kullanan yüksek güçlü ünitelerin inşasının, mevcut amonyum nitrat üretimine kıyasla önemli ekonomik avantajlar sağlayabileceği kesin olarak tespit edilmiştir.

Şu anda bazı üre sentez sistemlerinin amonyak içeren çıkış gazlarından önemli miktarda amonyum nitrat üretilmektedir. Üretim yöntemlerinden birine göre 1 ton üre, 1 ila 1,4 ton amonyak üretir. Bu miktardaki amonyaktan 4,6-6,5 ton amonyum nitrat üretilebilmektedir. Üre sentezi için daha gelişmiş planlar da çalışıyor olsa da, amonyak içeren gazlar (bu üretimden kaynaklanan atıklar) bir süre için amonyum nitrat üretimi için hammadde görevi görecek.

Amonyak içeren gazlardan amonyum nitrat üretme yöntemi, onu gaz halindeki amonyaktan yalnızca nötrleştirme aşamasında üretme yönteminden farklıdır.

Amonyum nitrat, tuzların değişimli ayrışması (dönüşüm yöntemleri) yoluyla küçük miktarlarda elde edilir.

Amonyum nitrat üretmeye yönelik bu yöntemler, elde edilen tuzlardan birinin çökeltilmesi veya suda çözünürlükleri farklı iki tuzun üretilmesine dayanmaktadır. İlk durumda, amonyum nitrat çözeltileri, döner filtreler üzerinde çökeltilerden ayrılır ve geleneksel prosedürlere göre katı bir ürün halinde işlenir. İkinci durumda, çözeltiler belirli bir konsantrasyona kadar buharlaştırılır ve fraksiyonel kristalizasyonla ayrılır; bu, aşağıdakilere indirgenir: sıcak çözeltileri soğuturken, amonyum nitratın çoğu saf haliyle izole edilir, daha sonra kristalleştirme ayrı olarak gerçekleştirilir. Safsızlıklarla kontamine olmuş bir ürün elde etmek için ana çözeltilerden ekipman.

Tuzların değişimli ayrışması yoluyla amonyum nitrat üretmeye yönelik tüm yöntemler karmaşıktır ve yüksek buhar tüketimini ve bağlı nitrojen kaybını içerir. Genellikle endüstride yalnızca yan ürün olarak elde edilen nitrojen bileşiklerinin kullanılmasının gerekli olduğu durumlarda kullanılırlar.

Gaz halindeki amonyaktan (veya amonyak içeren gazlardan) ve nitrik asitten amonyum nitrat üretmenin modern yöntemi sürekli olarak geliştirilmektedir.

3 . Amonyak ve nitrik asitten amonyum nitrat üretiminin ana aşamaları

Amonyum nitrat üretim süreci aşağıdaki ana aşamalardan oluşur:

1. Nitrik asidin gaz halindeki amonyak veya amonyak içeren gazlarla nötrleştirilmesiyle amonyum nitrat çözeltilerinin hazırlanması.

2. Amonyum nitrat çözeltilerinin eriyik duruma buharlaştırılması.

3. Eritilmiş tuzdan yuvarlak şekilli parçacıklar (granüller), pullar (plakalar) ve küçük kristaller formunda kristalleştirme.

4. Soğutma veya kurutma tuzu.

5. Bitmiş ürünün paketlenmesi.

Az topaklanan ve suya dayanıklı amonyum nitrat elde etmek için belirtilen aşamalara ek olarak uygun katkı maddelerinin hazırlanması aşaması da gereklidir.

3.1 P Amonyum nitrat çözeltilerinin hazırlanması

3.1.1 Nötralizasyon Sürecinin Temelleri

Amonyum nitrat çözeltileri ry, amonyağın nitrik asit ile aşağıdaki reaksiyona göre reaksiyona sokulmasıyla elde edilir:

4NH3 + HNO3 = NH4NO3 + QJ (8)

Amonyum nitratın oluşumu geri döndürülemez ve buna ısı salınımı da eşlik eder. Nötrleştirme reaksiyonu sırasında açığa çıkan ısı miktarı, kullanılan nitrik asit konsantrasyonuna ve sıcaklığına ve ayrıca amonyak gazının (veya amonyak içeren gazların) sıcaklığına bağlıdır. Nitrik asit konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla ısı üretilir. Bu durumda su buharlaşır ve bu da daha konsantre amonyum nitrat çözeltilerinin elde edilmesini mümkün kılar. Amonyum nitrat çözeltileri elde etmek için% 42-58 nitrik asit kullanılır.

Mevcut proses tasarımıyla amonyum nitrat çözeltileri elde etmek için %58'den daha yüksek konsantrasyonda nitrik asit kullanılması mümkün değildir, çünkü bu durumda nötrleştirici aparatta nitrik asidin kaynama noktasını önemli ölçüde aşan bir sıcaklık gelişir. nitrojen oksitlerin açığa çıkmasıyla ayrışmasına yol açabilir. Amonyum nitrat çözeltileri buharlaştırıldığında, 110-120 °C sıcaklığa sahip nötrleştirici aparatlardaki reaksiyonun ısısından dolayı meyve suyu buharı oluşur.

Mümkün olan en yüksek konsantrasyonda amonyum nitrat çözeltileri elde edilirken, buharlaştırıcıların nispeten küçük ısı değişim yüzeyleri gerekir ve çözeltilerin daha fazla buharlaştırılması için az miktarda taze buhar tüketilir. Bu bağlamda, hammadde ile birlikte, amonyağı 70 ° C'ye ve nitrik asidi 60 ° C'ye meyve suyu buharıyla ısıttıkları nötrleştiriciye ek ısı sağlamaya çalışırlar (daha yüksek bir nitrik asit sıcaklığında, önemli ayrışması) meydana gelir ve ısıtıcı borular titanyumdan yapılmadıkları takdirde kuvvetli korozyona maruz kalırlar).

Amonyum nitrat üretiminde kullanılan nitrik asit, %0,20'den fazla çözünmüş nitrojen oksit içermemelidir. Asit, çözünmüş nitrojen oksitleri uzaklaştırmak için havayla yeterince temizlenmezse, amonyakla birlikte amonyum nitrit oluşur ve bu nitrit hızla nitrojen ve suya ayrışır. Bu durumda nitrojen kayıpları 1 ton bitmiş ürün başına yaklaşık 0,3 kg'a kadar çıkabilir.

Meyve suyu buharı genellikle NH3, NHO3 ve NH4NO3 safsızlıklarını içerir. Bu safsızlıkların miktarı, nötrleştiriciye amonyak ve nitrik asidin sağlanması gereken basınçların stabilitesine büyük ölçüde bağlıdır. Belirli bir basıncı korumak için nitrik asit, taşma borusuyla donatılmış bir basınç tankından sağlanır ve bir basınç regülatörü kullanılarak amonyak gazı sağlanır.

Nötrleştirici yükü aynı zamanda meyve suyu buharıyla bağlı nitrojenin kaybını da büyük ölçüde belirler. Normal yük altında, meyve suyu buharı kondensatındaki kayıplar 2 g/l'yi (nitrojen açısından) aşmamalıdır. Nötrleştirici yükü aşıldığında, amonyak ile nitrik asit buharı arasında yan reaksiyonlar meydana gelir, bunun sonucunda özellikle gaz fazında sisli amonyum nitrat oluşur, meyve suyu buharını kirletir ve bağlı nitrojen kaybı artar. Nötralizatörlerde elde edilen amonyum nitrat çözeltileri, karıştırıcılı ara kaplarda biriktirilip, amonyak veya nitrik asit ile nötralize edildikten sonra buharlaştırmaya gönderilir.

3.1.2 Nötralizasyon tesislerinin özellikleri

Uygulamaya bağlı olarak gerekli basınçta, nötrleştirme ısısını kullanarak amonyum nitrat çözeltileri üreten modern tesisler, atmosferik basınçta çalışan tesislere ayrılır; seyrekleşmede (vakum); yüksek basınçta (birkaç atmosfer) ve nötrleştirme bölgesinde basınç altında ve meyve suyu buharlarının amonyum nitrat çözeltisinden (eriyik) ayrılması bölgesinde vakum altında çalışan kombine tesisler.

Atmosfer basıncında veya hafif aşırı basınçta çalışan tesisler, teknoloji ve tasarımın basitliği ile karakterize edilir. Ayrıca bakımı, başlatılması ve durdurulması da kolaydır; belirtilen çalışma modunun kazara ihlalleri genellikle hızlı bir şekilde ortadan kaldırılır. Bu tür kurulumlar en yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tesislerin ana aparatı ITN nötrleştirme aparatıdır (nötralizasyon ısısının kullanımı). ITN aparatı 1,15-1,25 atm mutlak basınç altında çalışır. Yapısal olarak, sisli amonyum nitrat oluşumuyla neredeyse hiç çözelti kaynaması meydana gelmeyecek şekilde tasarlanmıştır.

Isı pompası aparatında dolaşımın varlığı, reaksiyon bölgesindeki aşırı ısınmayı ortadan kaldırır, bu da nötrleştirme işleminin minimum bağlı nitrojen kaybıyla gerçekleştirilmesine olanak tanır.

Amonyum nitrat üretiminin çalışma koşullarına bağlı olarak, ITN aparatlarının meyve suyu buharı, nitrat çözeltilerinin ön buharlaştırılması, sıvı amonyağın buharlaştırılması, ITN aparatlarına gönderilen nitrik asit ve gaz halindeki amonyağın ısıtılması ve Seyreltilmiş nitrik asit üretiminde kullanılan gaz halindeki amonyak elde edilirken sıvı amonyağın buharlaştırılması.

Amonyum nitrat çözeltileri, ana aparatı vakum altında (evaporatör) ve atmosferik basınçta (scrubber-nötrleştirici) çalışan tesislerde amonyak içeren gazlardan üretilir. Bu tür tesisler hacimlidir ve amonyak içeren gazların bileşiminin değişkenliği nedeniyle içlerinde kararlı bir çalışma modunun sürdürülmesi zordur. İkinci durum, aşırı nitrik asit düzenlemesinin doğruluğunu olumsuz yönde etkiler, bunun sonucunda ortaya çıkan amonyum nitrat çözeltileri genellikle artan miktarda asit veya amonyak içerir.

5-6 atm mutlak basınç altında çalışan nötralizasyon tesisleri çok yaygın değildir. Amonyak gazını sıkıştırmak ve nötrleştiricilere basınçlı nitrik asit sağlamak için önemli miktarda enerji tüketimi gerektirirler. Ayrıca bu tesislerde çözelti sıçramalarının sürüklenmesi nedeniyle amonyum nitrat kayıplarının artması da mümkündür (karmaşık tasarımlı ayırıcılarda bile sıçramalar tamamen yakalanamaz).

Kombine yönteme dayalı tesislerde, nitrik asidin amonyakla nötrleştirilmesi işlemleri birleştirilir ve doğrudan kristalizasyon için gönderilebilen amonyum nitrat eriyiği üretilir (yani, nitrat çözeltilerini konsantre etmek için buharlaştırıcılar bu tür kurulumların dışındadır). Bu tip tesisler, endüstrinin hala nispeten küçük miktarlarda ürettiği %58-60 nitrik asit gerektirir. Ayrıca bazı ekipmanların pahalı titanyumdan yapılmış olması gerekir. Nitrat eriyiği elde etmek için nötralizasyon işleminin çok yüksek sıcaklıklarda (200-220°C) yapılması gerekmektedir. Amonyum nitratın özellikleri göz önüne alındığında, prosesin yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilmesi için nitrat eriyiğinin termal ayrışmasını önleyecek özel koşulların yaratılması gerekmektedir.

3.1.3 Atmosfer basıncında çalışan nötralizasyon tesisleri

Bu kurulumlar şunları içerir: Bunlar ITN nötrleştirme cihazlarını (nötrleştirme ısısını kullanan) ve yardımcı ekipmanları içerir.

Şekil 1, mevcut birçok amonyum nitrat üretim tesisinde kullanılan ITN aparatının tasarımlarından birini göstermektedir.

Z1 - girdaplar; BC1 - harici kap (rezervuar); VTs1 - iç silindir (nötrleştirme kısmı); U1 - nitrik asit dağıtmak için cihaz; Ш1 - çözümleri boşaltmak için bağlantı parçası; O1 - pencereler; U2 - amonyak dağıtımı için cihaz; G1 - su contası; C1 - ayırıcı tuzağı

Şekil 1 - Solüsyonların doğal dolaşımına sahip ITN nötrleştirici aparatı

ITN aparatı, çözeltilerin karıştırılmasını iyileştirmek için raflara (1) (girdap) sahip bir silindirin (cam) (3) yerleştirildiği dikey silindirik bir kaptır (hazne) 2'dir. Nitrik asit ve amonyak gazının verilmesi için boru hatları silindir 3'e bağlanır (reaktifler ters akımla sağlanır); asit ve gazın daha iyi dağıtılması için borular 4 ve 7 numaralı cihazlarla biter. İç silindirde nitrik asit amonyakla reaksiyona girer. Bu silindire nötralizasyon odası denir.

Kap 2 ile silindir 3 arasındaki halka şeklindeki boşluk, kaynayan amonyum nitrat çözeltilerinin dolaşımına hizmet eder. Silindirin alt kısmında nötrleştirme odasını ısıtma elemanının buharlaştırma kısmına bağlayan 6 adet delik (pencere) bulunmaktadır. Bu deliklerin varlığı nedeniyle, ITN aparatının verimliliği bir miktar azalır, ancak çözeltilerin yoğun bir doğal dolaşımı sağlanır, bu da bağlı nitrojen kaybının azalmasına yol açar.

Çözeltiden salınan meyve suyu buharı, ITN aparatının kapağındaki bağlantı parçasından ve tuzak ayırıcı 9 aracılığıyla boşaltılır. Silindir 3'te emülsiyon formunda oluşan nitrat çözeltileri - meyve suyu buharıyla karışımlar ayırıcıya girer. su contası 5. Tuzak ayırıcının alt kısmının bağlantısından amonyum çözeltileri Nitrat, daha sonraki işlemler için son nötrleştirici karıştırıcıya gönderilir. Cihazın buharlaştırma kısmındaki su contası, içindeki solüsyonun sabit bir seviyede kalmasını sağlar ve sürüklediği solüsyon sıçramalarından dolayı meyve suyu buharının akmadan kaçmasını engeller.

Meyve suyu buharının kısmi yoğuşması nedeniyle ayırıcı plakalar üzerinde buhar yoğuşması oluşur. Bu durumda plakalar üzerine döşenen serpantinlerden geçen su sirküle edilerek yoğuşma ısısı uzaklaştırılır. Meyve suyu buharının kısmi yoğunlaşmasının bir sonucu olarak, ana amonyum nitrat çözeltisi akışıyla birlikte buharlaşmaya gönderilen% 15-20'lik bir NH4NO3 çözeltisi elde edilir.

Şekil 2, atmosferik basınca yakın basınçta çalışan nötrleştirme ünitelerinden birinin diyagramını göstermektedir.

NB1 - basınç tankı; C1 - ayırıcı; I1 - buharlaştırıcı; P1 - ısıtıcı; SK1 - yoğuşma suyu toplama; ITN1 - ITN cihazı; M1 - karıştırıcı; TsN1 - santrifüj pompa

Şekil 2 - Atmosfer basıncında çalışan bir nötrleştirme tesisatının şeması

Saf veya katkı maddeleri içeren nitrik asit, depoya sürekli olarak fazla asit taşması ile donatılmış bir basınç tankına beslenir.

Nitrik asit, basınç tankından (1) doğrudan ITN 6 aparatının camına veya bir ısıtıcı (şekilde gösterilmemiştir) aracılığıyla yönlendirilir; burada ayırıcı (2) aracılığıyla çıkarılan meyve suyu buharının ısısıyla ısıtılır.

Gaz halindeki amonyak, sıvı amonyak buharlaştırıcısına (3) girer, ardından ısıtıcıya (4) girer; burada genişleticiden gelen ikincil buharın ısısıyla veya buharlaştırıcıların ısıtma buharının sıcak yoğunlaşmasıyla ısıtılır ve daha sonra iki paralel boru aracılığıyla içeri gönderilir. ITN 6 aparatının camı.

Buharlaştırıcıda (3) sıvı amonyak spreyi buharlaşır ve genellikle gaz halindeki amonyakla ilişkili kirletici maddeler ayrılır. Bu durumda, amonyak sentezi atölyesinden gelen yağlama yağı ve katalizör tozunun karışımıyla zayıf amonyak suyu oluşur.

Nötrleştiricide elde edilen amonyum nitrat çözeltisi sürekli olarak bir hidrolik conta ve bir sıçrama tutucudan geçerek son nötrleştirici karıştırıcıya (7) akar ve buradan fazla asidi nötralize ettikten sonra buharlaşmaya gönderilir.

Isıtma aparatında açığa çıkan meyve suyu buharı, ayırıcıdan (2) geçtikten sonra, ısıtma buharı olarak kullanılmak üzere birinci aşama buharlaştırıcılara gönderilir.

Isıtıcıdan (4) gelen meyve suyu buharı yoğunlaşması, çeşitli üretim ihtiyaçları için harcandığı kollektörde (5) toplanır.

Nötrleştiriciyi çalıştırmadan önce, kullanım talimatlarında belirtilen hazırlık çalışmaları gerçekleştirilir. Nötralizasyon sürecinin normal yürütülmesi ve güvenlik önlemlerinin alınmasıyla ilgili hazırlık çalışmalarının sadece bir kısmını not edelim.

Öncelikle nötrleştiriciye numune alma vanasına kadar amonyum nitrat çözeltisi veya buhar yoğunlaşmasını dökmeniz gerekir.

Daha sonra basınç tankına sürekli nitrik asit beslemesi ve bunun depo depolama alanına taşması sağlanmalıdır. Bundan sonra, amonyak sentezi atölyesinden gaz halinde amonyak almak gerekir; bunun için, meyve suyu buharını atmosfere salmak için hat üzerindeki vanaları ve karıştırıcı-nötrleştiriciye çözelti çıkışı için vanayı kısa süreliğine açmak gerekir. Bu, pompalama aparatında yüksek basınç oluşmasını ve cihazın çalıştırılması sırasında güvenli olmayan amonyak-hava karışımının oluşmasını engeller.

Aynı amaçla, çalıştırmadan önce nötrleştirici ve ona bağlı iletişimler buharla temizlenir.

Normal çalışma koşullarına ulaşıldıktan sonra, ısıtma aparatından çıkan meyve suyu buharı, ısıtma buharı olarak kullanılmak üzere gönderilir.

3.1.4 Vakum altında çalışan nötralizasyon tesisleri

amm'nin birlikte işlenmesi amonyak içeren gazlar ve gaz halindeki amonyak, amonyak içeren gazlarda (azot, metan, hidrojen vb.) önemli miktarda safsızlık bulunması nedeniyle büyük amonyum nitrat, asit ve amonyak kayıpları ile ilişkili olduğundan pratik değildir. Ortaya çıkan kaynayan amonyum nitrat çözeltileri boyunca köpüren bu safsızlıklar, bağlı nitrojeni meyve suyu buharıyla birlikte taşıyacaktır. Ayrıca yabancı maddelerle kirlenmiş meyve suyu buharı, ısıtma buharı olarak kullanılamaz. Bu nedenle amonyak içeren gazlar genellikle amonyak gazından ayrı olarak işlenir.

Vakum altında çalışan tesislerde, reaksiyon ısısı nötrleştiricinin dışında, bir vakum evaporatöründe kullanılır. Burada nötrleştiriciden gelen sıcak amonyum nitrat çözeltileri, aparattaki vakuma karşılık gelen sıcaklıkta kaynatılır. Bu tür tesisler şunları içerir: yıkayıcı tipi bir nötrleştirici, bir vakumlu buharlaştırıcı ve yardımcı ekipman.

Şekil 3, vakumlu buharlaştırıcı kullanılarak çalışan bir nötrleştirme tesisinin diyagramını göstermektedir.

HP1 - yıkayıcı tipi nötrleştirici; H1 - pompa; B1 - vakumlu buharlaştırıcı; B2 - vakum ayırıcı; NB1 - nitrik asit basınç tankı; B1 - tank (kapı karıştırıcısı); P1 - yıkayıcı; DN1 - ön nötrleştirici

Şekil 3 - Vakum buharlaştırıcılı nötrleştirme tesisatının şeması

1,2-1,3 atm basınç altında 30-90 °C sıcaklıkta amonyak içeren gazlar yıkayıcı-nötrleştiricinin 1 alt kısmına beslenir. Sirkülasyon halindeki bir nitrat çözeltisi yıkayıcının üst kısmına Genellikle tank 5'ten nitrik asitle sürekli olarak beslenen, bazen 60 °C'yi aşmayan bir sıcaklığa önceden ısıtılan contalı tank 6. Nötralizasyon işlemi 20-50 g/l aralığındaki asit fazlalığı ile gerçekleştirilir. Yıkayıcı 1 genellikle çözeltilerin kaynama noktasının 15-20 °C altında bir sıcaklığı korur; bu, asit ayrışmasını ve amonyum nitrat sisi oluşumunu önlemeye yardımcı olur. Ayarlanan sıcaklık, yıkayıcının 600 mm Hg'lik bir vakumda çalışan bir vakumlu buharlaştırıcıdan gelen bir çözelti ile sulanmasıyla korunur. Art., yani içindeki çözelti yıkayıcıdakinden daha düşük bir sıcaklığa sahiptir.

Yıkayıcıda elde edilen nitrat çözeltisi, 560-600 mm Hg'lik bir vakumda olan vakumlu buharlaştırıcıya (5) emilir. Sanat. suyun kısmi buharlaşması (buharlaşma) ve çözeltinin konsantrasyonunda bir artış meydana gelir.

Vakumlu buharlaştırıcıdan çözelti, su sızdırmazlık tankına (6) akar, buradan çoğu, yıkayıcıyı (1) sulamak için gider ve geri kalanı, nötrleştiriciye (8) gönderilir. Vakumlu buharlaştırıcıda (3) üretilen meyve suyu buharı, vakum ayırıcısı (4) aracılığıyla yüzey yoğunlaştırıcısına (şekilde gösterilmemiştir) veya karıştırma tipi bir kapasitöre gönderilir. İlk durumda, meyve suyu buharı yoğuşması nitrik asit üretiminde, ikincisinde ise çeşitli başka amaçlar için kullanılır. Vakum evaporatöründeki vakum, meyve suyu buharının yoğunlaşması nedeniyle oluşturulur. Yoğunlaşmayan buhar ve gazlar, bir vakum pompası tarafından kondenserlerden emilerek atmosfere deşarj edilir.

Yıkayıcıdan (1) çıkan egzoz gazları aparata (7) girer, burada nitrat çözeltisi damlalarını uzaklaştırmak için yoğunlaşma ile yıkanır ve ardından atmosfere de çıkarılırlar. Nihai nötrleştirici karıştırıcıda çözeltiler, 0,1-0,2 g/l serbest amonyak içeriğine kadar nötrleştirilir ve ITN aparatında elde edilen nitrat çözeltisi akışıyla birlikte buharlaştırmaya gönderilir.

Şekil 4 daha gelişmiş bir vakum nötralizasyon şemasını göstermektedir.

XK1 - buzdolabı kondansatörü; CH1 - yıkayıcı-nötrleştirici; C1, C2 - koleksiyonlar; TsN1, TsN2, TsN3 - santrifüj pompalar; P1 - gaz yıkayıcı; G1 - su contası; L1 - tuzak; B1 - vakumlu buharlaştırıcı; BD1 - nötrleştirici tankı; B2 - vakum pompası; P2 - meyve suyu makinesi yıkayıcısı; K1 - yüzey kapasitörü

Şekil 4 - Vakum nötralizasyon şeması:

Damıtma gazları, bir sirkülasyon pompası (4) kullanılarak toplayıcıdan (3) gelen bir çözelti ile sulanan nötrleştirici yıkayıcının (2) alt kısmına yönlendirilir.

Su contasından (6) geçen toplama (3), yıkayıcı-nötrleştiriciden (2) çözeltilerin yanı sıra vakumlu buharlaştırıcının (10) ve meyve suyu buhar yıkayıcısının (14) kapanından sonraki çözeltileri alır.

Gaz yıkayıcıdan (5) gelen ve meyve suyu buharı kondensatı ile sulanan nitrik asit çözeltisi, bir basınç tankı (şekilde gösterilmemiştir) aracılığıyla sürekli olarak koleksiyona (7) beslenir. Buradan, çözeltiler sirkülasyon pompası (8) aracılığıyla yıkayıcıya (5) beslenir, ardından koleksiyon 7'ye iade edilirler.

Yıkayıcıdan (5) sonra sıcak gazlar buzdolabı-yoğunlaştırıcıda (1) soğutulur ve atmosfere salınır.

Su contasından (6) gelen sıcak amonyum nitrat çözeltileri, vakum pompası (13) tarafından vakumlu buharlaştırıcıya (10) emilir; burada NH4NO3 konsantrasyonu yüzde birkaç artar.

Vakum buharlaştırıcısında (10) salınan meyve suyu buharları, tuzaktan (9), yıkayıcıdan (14) ve yüzey yoğunlaştırıcısından (15) geçtikten sonra, vakum pompası (13) tarafından atmosfere salınır.

Belirli bir asitliğe sahip bir amonyum nitrat çözeltisi, pompanın (4) boşaltma hattından nötrleştirme tankına boşaltılır. Burada çözelti amonyak gazı ile nötralize edilir ve pompa (12) buharlaştırma istasyonuna gönderilir.

3.1. 5 Ana ekipman

ITN nötrleştiriciler. Amonyak ve nitrik asidi aparat içinde dağıtmak için kullanılan cihazların boyutu ve tasarımı bakımından farklılık gösteren çeşitli nötrleştirici türleri kullanılır. Aşağıdaki boyutlardaki cihazlar sıklıkla kullanılır: çap 2400 mm, yükseklik 7155 mm, cam çapı 1000 mm, yükseklik 5000 mm. Çapı 2440 mm, yüksekliği 6294 mm olan cihazlar ve daha önce verilen karıştırıcının çıkarıldığı cihazlar da kullanılmaktadır (Şekil 5).

LK1 - kapak; P1 - raflar; L1 - örnekleme hattı; L2 - çözüm çıkış hattı; BC1 - iç cam; C1 - dış kap; Ш1 - çözümleri boşaltmak için bağlantı parçası; P1 - amonyak distribütörü; P2 - nitrik asit distribütörü

Şekil 5 - ITN nötrleştirici cihazı

Bazı durumlarda az miktarda amonyak içeren gazların işlenmesi için 1700 mm çapında ve 5000 mm yüksekliğinde ITP cihazları kullanılır.

Amonyak gazı ısıtıcısı, karbon çeliğinden yapılmış bir kabuk ve boru aparatıdır. Kasa çapı 400--476 mm, yükseklik 3500--3280 mm. Tüp genellikle toplam 28 m2 ısı transfer yüzeyine sahip 121 tüpten (boru çapı 25x3 mm) oluşur. Gaz halindeki amonyak tüplere girer ve ısıtma buharı veya sıcak yoğuşma suyu tüpler arası boşluğa girer.

Isıtma için ısıtma ekipmanından gelen meyve suyu buharı kullanılıyorsa, ısıtıcı 1Х18Н9Т paslanmaz çelikten yapılmıştır.

Sıvı amonyak evaporatörü, alt kısmında bir buhar bobininin bulunduğu ve ortasında teğetsel bir gaz halinde amonyak girişinin bulunduğu karbon çeliğinden bir aparattır.

Çoğu durumda evaporatör, 9 atm basınçta (fazla) taze buharla çalışır. Amonyak evaporatörünün alt kısmında biriken kirletici maddelerin periyodik olarak temizlenmesi için bir bağlantı parçası bulunmaktadır.

Nitrik asit ısıtıcısı, 400 mm çapında ve 3890 mm uzunluğunda bir kabuk-boru aparatıdır. Boru çapı 25x2 mm, uzunluk 3500 mm; toplam ısı değişim yüzeyi 32 m2. Isıtma, 1,2 atm mutlak basınçta meyve suyu buharı ile gerçekleştirilir.

Yıkayıcı tipi nötrleştirici, 1800-2400 mm çapında ve 4700-5150 mm yüksekliğinde dikey silindirik bir aparattır. 2012 mm çapında ve 9000 mm yüksekliğinde cihazlar da kullanılmaktadır. Cihazın içinde, dolaşımdaki çözeltilerin kesit boyunca eşit dağılımı için, birkaç delikli plaka veya seramik halkalardan yapılmış bir ağızlık bulunmaktadır. Plakalarla donatılmış cihazların üst kısmında çözelti sıçramalarına karşı bariyer görevi gören 50x50x3 mm boyutlarında halka tabakası döşenir.

Çapı 1700 mm, yüksekliği 5150 mm olan yıkayıcının serbest bölümündeki gaz hızı yaklaşık 0,4 m/sn'dir. Yıkama tipi aparatın solüsyonlarla sulanması 175-250 m3/saat kapasiteli santrifüj pompalar kullanılarak gerçekleştirilir.

Vakumlu evaporatör, 1000-1200 mm çapında ve 5000-3200 mm yüksekliğinde dikey silindirik bir cihazdır. Meme, düzenli sıralar halinde yerleştirilmiş 50x50x5 mm ölçülerinde seramik halkalardır.

Gaz yıkayıcı, 1000 mm çapında ve 5000 mm yüksekliğinde paslanmaz çelikten yapılmış dikey silindirik bir aparattır. Meme 50x50x5 mm ölçülerinde seramik halkalardır.

Karıştırıcı-nötrleştirici - 30 rpm hızında dönen bir karıştırıcıya sahip silindirik bir aparat. Tahrik, bir elektrik motorundan bir dişli kutusu aracılığıyla gerçekleştirilir (Şekil 6).

Ш1 - seviye ölçerin montajı için bağlantı parçası; B1 - havalandırma deliği; E1 - elektrik motoru; P1 - şanzıman; VM1 - karıştırıcı mili; L1 - menhol

Şekil 6 - Karıştırıcı-nötrleştirici

Sık kullanılan cihazların çapı 2800 mm, yüksekliği 3200 mm'dir. Atmosfer basıncı altında çalışırlar, amonyum nitrat çözeltilerinin nihai nötralizasyonuna hizmet ederler ve buharlaştırmaya gönderilen çözeltiler için ara kaplar olarak görev yaparlar.

Yüzey kondansatörü, vakumlu evaporatörden gelen meyve suyu buharını yoğunlaştırmak için tasarlanmış dikey bir kabuk ve borulu iki geçişli (su içinden) ısı eşanjörüdür. Cihaz çapı 1200 mm, yükseklik 4285 mm; ısı transfer yüzeyi 309 m2. Yaklaşık 550-600 mm Hg'lik bir vakumda çalışır. Sanat.; tüpleri vardır: çap 25x2 mm, uzunluk 3500 m, toplam sayı 1150 adet; böyle bir kapasitörün ağırlığı yaklaşık 7200 kg'dır

Bazı durumlarda, buharlaştırıcılardan, ısıtma ekipmanı tuzaklarından ve su contalarından temizleme sırasında boşaltılan meyve suyu buharının atmosfere emisyonunu ortadan kaldırmak için aşağıdaki özelliklere sahip bir yüzey kondansatörü monte edilir: gövde çapı 800 mm, yükseklik 4430 mm, toplam tüp sayısı 483 adet, çap 25x2, toplam yüzey 125 m2.

Vakum pompası. Farklı tipte pompalar kullanılmaktadır. VVN-12 tipi pompanın kapasitesi 66 m3/h olup, mil dönüş hızı 980 rpm'dir. Pompa, vakum nötralizasyon ünitesinde vakum oluşturmak üzere tasarlanmıştır.

Santrifüj pompalar. Amonyum nitrat çözeltisinin vakumlu nötrleştirme tesisinde sirkülasyonu için 175-250 m3/saat kapasiteli 7ХН-12 pompalar sıklıkla kullanılır. Elektrik motorunun kurulu gücü 55 kW’tır.

4 . Malzeme ve enerji hesaplamaları

Prosesin malzeme ve termal dengesini hesaplayalım. Nitrik asidin amonyak gazı ile nötralizasyonunu 1 ton ürün başına hesaplıyorum. Kılavuzların metodolojisini kullanarak Tablo 2'deki ilk verileri alıyorum.

Nötralizasyon sürecinin aşağıdaki koşullar altında devam edeceğini kabul ediyoruz:

Başlangıç ​​sıcaklığı, °C

amonyak gazı................................................................ ....................................50

Nitrik asit................................................ ...................... ......................................20

Tablo 2 - Başlangıç ​​verileri

Malzeme hesaplaması

1 Reaksiyonla 1 ton nitrat elde etmek için:

NH3+HNO3=NH4NO3 +Q J (9)

teorik olarak aşağıdaki miktarda hammadde gereklidir (kg cinsinden):

amonyak

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

x - 1000

Nitrik asit

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

x - 1000

Burada 17, 63 ve 80 sırasıyla amonyak, nitrik asit ve amonyum nitratın moleküler ağırlıklarıdır.

NH3 ve HNO3'ün pratik tüketimi teorik olandan biraz daha yüksektir, çünkü nötrleştirme işlemi sırasında, reaksiyona giren bileşenlerin ve nitratın vb. hafif ayrışması nedeniyle iletişimdeki sızıntılar nedeniyle meyve suyu buharıyla reaktiflerin kaybı kaçınılmazdır.

2. Ticari üründeki amonyum nitrat miktarını belirleyin: 0,98*1000=980 kg/saat

veya

980/80=12,25 kmol/saat,

ve ayrıca su miktarı:

1000-980=20 kg/saat

3. 12,25 kmol/saat nitrat elde etmek için nitrik asit tüketimini (%100) hesaplayacağım. Stokiyometriye göre nitratın oluşmasıyla aynı miktarda tüketilir (kmol/saat): 12,25 kmol/saat veya 12,25*63=771,75 kg/saat

Koşullar asidin tam (%100) dönüşümünü belirlediğinden, sağlanan miktar bu olacaktır.

İşlem seyreltik asit içerir - %60:

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

su dahil:

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

4. Benzer şekilde, 12,25 kmol/saat veya 12,25*17=208,25 kg/saat üretmek için amonyak tüketimi (%100)

%25 amonyaklı su açısından bu 208,25/0,25 = 833 kg/saat olacaktır, buna su dahil 833-208,25 = 624,75 kg/saat.

5. Reaktiflerle birlikte verilen nötrleştiricideki toplam su miktarını bulacağım:

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

6. Nitrat çözeltisinin buharlaşmasıyla oluşan su buharı miktarını belirleyelim (ticari üründe 20 kg/saat kalır): 1139,25 - 20 = 1119,25 kg/saat.

7. Amonyum nitrat üretim sürecinin malzeme dengesini gösteren bir tablo hazırlayalım.

Tablo 3 - Nötrleştirme işleminin malzeme dengesi

8. Teknolojik göstergeleri hesaplayalım.

· teorik gider katsayıları:

asit için - 63/80=0,78 kg/kg

amonyak için - 17/80=0,21 kg/kg

· gerçek gider oranları:

asit için - 1286,25/1000=1,28 kg/kg

amonyak için - 833/1000=0,83 kg/kg

Nötrleştirme işlemi sırasında yalnızca bir reaksiyon gerçekleşti, ham maddenin dönüşümü 1'e eşitti (yani tam dönüşüm gerçekleşti), hiçbir kayıp olmadı, bu da gerçek verimin teorik olana eşit olduğu anlamına gelir:

Çf/Çt*100=980/980*100=%100

Enerji hesaplaması

Sıcaklığın gelişi. Nötrleştirme işlemi sırasında ısı girdisi, amonyak ve nitrik asitin verdiği ısı ile nötrleştirme sırasında açığa çıkan ısıdan oluşur.

1. Amonyak gazının sağladığı ısı:

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

burada 208,25 amonyak tüketimidir, kg/saat

2,18 - amonyağın ısı kapasitesi, kJ/(kg*°C)

50 - amonyak sıcaklığı, °C

2. Nitrik asitin getirdiği ısı:

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

burada 771,25 nitrik asit tüketimi, kg/saat

2,76 - nitrik asidin ısı kapasitesi, kJ/(kg*°C)

20 - asit sıcaklığı, °C

3. Nötrleştirme ısısı, aşağıdaki denkleme göre oluşturulan 1 mol amonyum nitrat başına ön olarak hesaplanır:

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

burada HNO3*3.95H2O nitrik asite karşılık gelir.

Bu reaksiyonun termal etkisi Q3 aşağıdaki miktarlardan bulunur:

a) nitrik asidin suda çözünme ısısı:

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

b) %100 nitrik asit ve %100 amonyaktan katı NH4NO3 oluşum ısısı:

HNO3 (sıvı) + NH3 (gaz) = NH4NO3 (katı) (11)

c) elde edilen çözeltinin %52,5'ten (NH4NO3 *H2O) %64'e (NH4NO3 *2,5H2O) buharlaşması için reaksiyon ısı tüketimi dikkate alınarak amonyum nitratın suda çözünme ısısı.

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

burada NH4NO3*4H2O %52,5 NH4NO3 konsantrasyonuna karşılık gelir

NH4NO3*4H2O değeri şu orandan hesaplanır:

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

burada 80 NH4NO3'ün molar ağırlığıdır

47,5 - HNO3 konsantrasyonu, %

52,5 - NH4NO3 konsantrasyonu, %

18 - H2O'nun molar ağırlığı

NH4NO3*2.5H2O değeri de benzer şekilde hesaplanır; bu, %64'lük bir NH4NO3 çözeltisine karşılık gelir.

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

Reaksiyon (10)'a göre nitrik asidin suda çözünme ısısı q 2594,08 J/mol'dür. Reaksiyonun (11) termal etkisini belirlemek için, NH3 (gaz) ve HNO3 (sıvı) oluşum ısılarının toplamını amonyum nitrat oluşum ısısından çıkarmak gerekir.

Bu bileşiklerin basit maddelerden 18°C ​​ve 1 atm'de oluşma ısısı aşağıdaki değerlere sahiptir (J/mol cinsinden):

NH3(gaz):46191.36

HNO3 (sıvı): 174472,8

NH4NO3(ler):364844.8

Kimyasal bir prosesin genel termal etkisi yalnızca başlangıçta etkileşime giren maddelerin ve son ürünlerin oluşum ısılarına bağlıdır. Bundan reaksiyonun (11) termal etkisinin şu şekilde olacağı anlaşılmaktadır:

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

Reaksiyon (12)'ye göre NH4NO3'ün çözünme ısısı q3, 15606,32 J/mol'e eşittir.

NH4NO3'ün suda çözünmesi ısının emilmesiyle gerçekleşir. Bu bakımdan enerji dengesinde çözelti ısısı eksi işaretiyle alınır. NH4NO3 çözeltisinin konsantrasyonu, ısının açığa çıkmasına bağlı olarak ilerler.

Böylece Q3 reaksiyonunun termal etkisi

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

olacak:

Q3=q1+q2+q3= -25940.08+144180.64-15606.32=102633.52 J/mol

1 ton amonyum nitrat üretilirken nötrleşme reaksiyonunun ısısı şöyle olacaktır:

102633,52*1000/80=1282919kJ,

burada 80 NH4NO3'ün moleküler ağırlığıdır

Yukarıdaki hesaplamalardan toplam ısı kazancının şöyle olacağı açıktır: amonyakla 22699,25, nitrik asitle 42600,8, nötrleştirme ısısından dolayı 1282919 ve toplam 1348219,05 kJ.

Isı tüketimi. Nitrik asidi amonyakla nötrleştirirken, elde edilen amonyum nitrat çözeltisi ile ısı cihazdan uzaklaştırılır, bu çözeltiden suyun buharlaştırılması için harcanır ve çevreye kaybolur.

Amonyum nitrat çözeltisinin taşıdığı ısı miktarı:

Q=(980+10)*2.55 tkip,

burada 980 amonyum nitrat çözeltisi miktarıdır, kg

10 - NH3 ve HNO3 kayıpları, kg

tboil - amonyum nitrat çözeltisinin kaynama sıcaklığı, °C

Amonyum nitrat çözeltisinin kaynama noktası, nötrleştiricideki 1,15 - 1,2 atm'lik mutlak basınçta belirlenir; Bu basınç, doymuş su buharının 103°C sıcaklığına karşılık gelir. atmosferik basınçta NH4NO3 çözeltisinin kaynama noktası 115,2 °C'dir. sıcaklık düşüşü şuna eşittir:

?t=115,2 - 100=15,2 °C

%64 NH4NO3 çözeltisinin kaynama noktasını hesaplayın

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

Benzer belgeler

Üretilen ürünlerin özellikleri, hammaddeler ve üretim malzemeleri. Amonyum nitrat üretimi için teknolojik süreç. Nitrik asidin amonyak gazı ile nötralizasyonu ve yüksek konsantrasyonlu bir eriyik halinde buharlaştırılması.

kurs çalışması, eklendi 19.01.2016


Granül amonyum nitrat üretiminin otomasyonu. Meyve suyu buharı besleme hattındaki basıncı stabilize etmek ve barometrik bir yoğunlaştırıcıdan gelen buhar yoğunlaşmasının sıcaklığını düzenlemek için devreler. Vakum pompasına giden çıkış hattındaki basıncın izlenmesi.

kurs çalışması, eklendi 01/09/2014


Amonyum nitrat yaygın ve ucuz bir azotlu gübredir. Üretimine yönelik mevcut teknolojik planların gözden geçirilmesi. OJSC Cherepovets Azot'ta kompleks nitrojen-fosfat gübre üretimi ile amonyum nitrat üretiminin modernizasyonu.

tez, 22.02.2012 eklendi


Dökme malzemeleri, nemlendirilmiş tozları ve macunları granüle etmek ve karıştırmak için granülatörlerin tanımları. Amonyum nitrat ve üre bazlı kompleks gübrelerin üretimi. Kurutma, soğutma ve polimerizasyon yoluyla parçacıklar arasındaki bağların güçlendirilmesi.

kurs çalışması, eklendi 03/11/2015


Amonyak soğutma ünitesinin amacı, tasarımı ve fonksiyonel diyagramı. Belirli ve optimal bir mod için termodinamik diyagramda bir döngünün oluşturulması. Soğutma kapasitesi, güç tüketimi ve enerji tüketiminin belirlenmesi.

test, 25.12.2013 eklendi


Kurutma işleminin özü ve teknolojik şemasının açıklaması. Tamburlu atmosferik kurutucular, yapıları ve temel hesaplamaları. Kurutucuya verilen baca gazı parametreleri, otomatik nem kontrolü. Kurutma maddesinin taşınması.

kurs çalışması, eklendi 24.06.2012


Nitrik asit üretimi için modern yöntemlerin gözden geçirilmesi. Kurulumun teknolojik şemasının tanımı, ana aparatın ve yardımcı ekipmanın tasarımı. Hammaddelerin ve bitmiş ürünlerin, yan ürünlerin ve üretim atıklarının özellikleri.

tez, 11/01/2013 eklendi


Seyreltik nitrik asit üretimine yönelik endüstriyel yöntemler. Amonyak oksidasyonu için katalizörler. Gaz karışımının bileşimi. Amonyak-hava karışımında optimum amonyak içeriği. Nitrik asit sistemlerinin çeşitleri. Reaktörün malzeme ve termal dengesinin hesaplanması.

kurs çalışması, eklendi 03/14/2015


Teknolojik süreç, teknolojik normlar. Diamonyum fosfatın fiziko-kimyasal özellikleri. Teknoloji sistemi. Fosforik asidin alımı, dağıtımı. Fosforik asidin nötralizasyonunun birinci ve ikinci aşamaları. Ürünün granülasyonu ve kurutulması.

kurs çalışması, eklendi 12/18/2008


Nitrik asit üretimi için hammadde ve yardımcı malzemelerin özellikleri. Kabul edilen üretim planının seçimi ve gerekçesi. Teknolojik şemanın açıklaması. Proseslerin maddi dengelerinin hesaplanması. Teknolojik sürecin otomasyonu.

Amonyum nitrat en yaygın gübrelerden biridir.

Amonyum nitrat (amonyum nitrat olarak da bilinir), fabrikalarda nitrik asit ve amonyaktan bu bileşiklerin kimyasal etkileşimi yoluyla üretilir.

Üretim süreci aşağıdaki aşamalardan oluşur:

1. Nitrik asidin amonyak gazı ile nötralizasyonu.
2. Amonyum nitrat çözeltisinin buharlaşması.
3. Amonyum nitratın kristalizasyonu.
4. Tuz kurutma.

Şekil, amonyum nitrat üretimi için basitleştirilmiş bir proses akış diyagramını göstermektedir. Bu süreç nasıl gerçekleşiyor?

Hammadde - gaz halindeki amonyak ve nitrik asit (sulu çözelti) - nötrleştiriciye girer. Burada her iki maddenin kimyasal etkileşimi sonucunda büyük miktarda ısının açığa çıkmasıyla şiddetli bir reaksiyon meydana gelir. Bu durumda suyun bir kısmı buharlaşır ve ortaya çıkan su buharı (sözde öz buhar) tuzak aracılığıyla dışarıya boşaltılır.

Tamamen buharlaştırılmamış amonyum nitrat çözeltisi, nötrleştiriciden bir sonraki aparata, son nötrleştiriciye akar. İçinde sulu bir amonyak çözeltisi eklendikten sonra nitrik asidin nötralizasyon işlemi sona erer.

Amonyum nitrat çözeltisi, ön nötrleştiriciden, sürekli çalışan bir vakum aparatı olan bir buharlaştırıcıya pompalanır. Bu tür cihazlardaki çözelti, indirgenmiş basınçta, bu durumda 160-200 mm Hg'lik bir basınçta buharlaştırılır. Sanat. Buharlaşma için ısı, buharla ısıtılan tüplerin duvarları aracılığıyla çözeltiye aktarılır.

Çözeltinin konsantrasyonu %98'e ulaşana kadar buharlaştırma gerçekleştirilir. Bundan sonra çözelti kristalleşmeye gider.

Yöntemlerden birine göre amonyum nitratın kristalleşmesi, içeriden soğutulan bir tamburun yüzeyinde meydana gelir. Tambur döner ve yüzeyinde 2 mm kalınlığa kadar kristalleşen amonyum nitrat kabuğu oluşur. Kabuk bir bıçakla kesilir ve kuruması için bir kanaldan gönderilir.

Amonyum nitrat, döner kurutma tamburlarında 120° sıcaklıkta sıcak hava ile kurutulur. Kuruduktan sonra bitmiş ürün paketlemeye gönderilir. Amonyum nitrat %34-35 oranında nitrojen içerir. Topaklanmayı azaltmak için üretim sırasında bileşimine çeşitli katkı maddeleri eklenir.

Amonyum nitrat fabrikalar tarafından granül ve pul halinde üretilir. Pul güherçile havadaki nemi güçlü bir şekilde emer, bu nedenle depolama sırasında yayılır ve kırılganlığını kaybeder. Granül amonyum nitrat, taneler (granüller) formundadır.

Amonyum nitratın granülasyonu çoğunlukla kulelerde gerçekleştirilir (şekle bakınız). Buharlaştırılmış amonyum nitrat çözeltisi - eriyik - kulenin tavanına monte edilmiş bir santrifüj kullanılarak püskürtülür.

Eriyik sürekli bir akış halinde santrifüjün dönen delikli tamburuna akar. Tamburun deliklerinden geçen sprey, uygun çaptaki toplara dönüşür ve aşağı düştükçe sertleşir.

Granül amonyum nitrat iyi fiziksel özelliklere sahiptir, depolama sırasında kekleşmez, tarlada iyi dağılır ve havadaki nemi yavaşça emer.

Amonyum sülfat - (aksi takdirde - amonyum sülfat)% 21 nitrojen içerir. Amonyum sülfatın çoğu kok endüstrisi tarafından üretilmektedir.

Önümüzdeki yıllarda, en konsantre azotlu gübre olan üre veya% 46 azot içeren üre üretimi büyük bir gelişme gösterecek.

Üre, amonyak ve karbondioksitten sentezlenerek yüksek basınç altında üretilir. Sadece gübre olarak değil, aynı zamanda hayvan beslemede (protein beslenmesini desteklemek) ve plastik üretiminde ara madde olarak da kullanılıyor.

Sıvı azotlu gübreler - sıvı amonyak, amonyak ve amonyak suyu - da büyük önem taşımaktadır.

Sıvı amonyak, gaz halindeki amonyağın yüksek basınç altında sıvılaştırılmasıyla üretilir. %82 oranında nitrojen içerir. Amonyak bileşikleri, az miktarda su ilavesiyle sıvı amonyak içindeki amonyum nitrat, kalsiyum nitrat veya üre çözeltileridir. % 37'ye kadar nitrojen içerirler. Amonyak suyu, sulu bir amonyak çözeltisidir. %20 nitrojen içerir. Mahsul üzerindeki etkileri açısından sıvı azotlu gübreler katı olanlardan daha aşağı değildir. Ve çözeltinin buharlaştırılması, kurutulması ve granüle edilmesi işlemleri ortadan kaldırıldığı için üretimleri katı olanlardan çok daha ucuzdur. Üç tip sıvı nitrojen gübresinden amonyak suyu en yaygın kullanılanıdır. Elbette sıvı gübrelerin toprağa uygulanması, depolanması ve taşınması özel makine ve ekipmanlar gerektirir.

Bir hata bulursanız lütfen metnin bir kısmını vurgulayın ve tıklayın. Ctrl+Enter.