نماذج ومراقبة معدات إنتاج نترات الأمونيوم. تكنولوجيا إنتاج نترات الأمونيوم. كمية الحرارة التي يحملها محلول نترات الأمونيوم هي

يتكون إنتاج نترات الأمونيوم من معادلة حمض النيتريك مع غاز الأمونيا وبلورة المنتج. يجب ألا تحتوي الأمونيا على رطوبة أكثر من 1%، ولا يسمح بوجود الزيت. يؤخذ حمض النيتريك بتركيز يزيد عن 45% HNO3؛ يجب ألا يتجاوز محتوى أكاسيد النيتروجين فيه 0.1٪. للحصول على نترات الأمونيا، يمكن أيضًا استخدام النفايات الناتجة عن إنتاج الأمونيا - على سبيل المثال، مياه الأمونيا وخزان وغازات التطهير التي تتم إزالتها من مرافق تخزين الأمونيا السائلة ويتم الحصول عليها عن طريق تطهير أنظمة تخليق الأمونيا. تكوين غازات الخزان: 45-70% NH 3، 55-30% H 2 + N 2 (مع آثار من الميثان والأرجون)؛ تكوين غازات التطهير: 7.5-9٪ NH 3، 92.5-91٪ H 2 + N 2 (مع آثار الميثان والأرجون). بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم أيضًا غازات التقطير الناتجة عن إنتاج اليوريا لإنتاج نترات الأمونيوم؛ تركيبها التقريبي هو: 55-57% NH3، 18-24% CO2، 15-20% H2O.

التأثير الحراري للتفاعل NH 3 (g) + HNO 3 (l) NH 4 NO 3 هو 35.46 سعرة حرارية/(جم مول). في إنتاج نترات الأمونيوم، عادة ما يتم استخدام حمض 45-58٪. في هذه الحالة، يتم تقليل التأثير الحراري لتفاعل التعادل بمقدار حرارة تخفيف حمض النيتريك بالماء وبكمية إذابة نترات الأمونيوم.

مع الاستخدام الرشيد للحرارة المعادلة، يمكن الحصول على المحاليل المركزة وحتى نترات الأمونيوم المذابة عن طريق تبخير الماء.

ووفقاً لذلك، هناك مخططات لإنتاج محلول نترات الأمونيوم مع تبخره لاحقاً (ما يسمى بالعملية متعددة المراحل) وإنتاج المصهور (عملية مرحلة واحدة أو غير تبخر). لاختيار مخطط التعادل العقلاني، من الضروري مقارنة أربعة مخططات مختلفة بشكل أساسي لإنتاج نترات الأمونيوم باستخدام حرارة التعادل:

1) المنشآت التي تعمل تحت الضغط الجوي (الضغط الزائد لبخار العصير 0.15-0.2 عند)؛

2) المنشآت مع المبخر فراغ.

3) المنشآت التي تعمل تحت الضغط باستعمال واحد لحرارة بخار العصير.

4) المنشآت التي تعمل تحت الضغط مع الاستخدام المضاعف لحرارة بخار العصير (إنتاج مادة مصهورة مركزة).

في الممارسة الصناعية، يتم استخدامها على نطاق واسع باعتبارها المنشآت الأكثر كفاءة التي تعمل عند الضغط الجوي، وذلك باستخدام حرارة التعادل والمنشآت جزئيًا مع المبخر الفراغي.

المتطلبات الفنية للمنتجات النهائية

وفقًا لـ GOST 2-85 الحالي في روسيا، يتم إنتاج نترات الأمونيوم المحببة في درجتين: أ - فئة أعلى جودة وب - فئة أعلى جودة (أعلى درجة) وفئة الجودة الأولى (الدرجة الأولى). وترد في الجدول 1 مؤشرات جودة نترات الأمونيوم المنتجة صناعياً.

الجدول 1

يجب على الشركات المنتجة لنترات الأمونيوم أن تضمن للمستهلك أن مؤشرات جودة المنتج المنصوص عليها في GOST 2-85 سيتم الحفاظ عليها لمدة 6 أشهر بشرط أن يلتزم المستهلك بشروط التخزين التي يحددها المعيار.

تطبيق نترات الأمونيوم

نترات الأمونيوم هي نوع من الأسمدة المعدنية التي بدونها لا يمكن تصور الزراعة الحديثة. الانتماء إلى عائلة الأسمدة النيتروجينية، وتعدد الاستخدامات، وإمكانية الإنتاج والتوريد بكميات صناعية، وتكنولوجيا الإنتاج المثبتة - هذه هي المزايا التي تحافظ على مكانة نترات الأمونيوم التي لا تتزعزع في سوق الأسمدة.

النيتروجين ضروري للغاية للنباتات. ويحتوي الكلوروفيل، الذي يستغل الطاقة الشمسية وينتج مواد بناء للخلايا الحية، على النيتروجين. خارجيا نترات الأمونيوم عبارة عن حبيبات بيضاء. المادة الحبيبية شديدة الذوبان في الماء وتحتوي على 34.4٪ نيتروجين. يتم استخدامه كضمادة علوية لجميع أنواع المحاصيل الزراعية وفي جميع أنواع التربة ولتحضير التربة للزراعة. وفي الصناعة، تستخدم نترات الأمونيوم كمادة خام لإنتاج المتفجرات واستخدامها مرة أخرى في الصناعات الكيميائية والتعدين والبناء.

هناك مشكلة مرتبطة بالاسترطابية العالية لنترات الأمونيوم. تفقد الحبيبات صلابتها وتنتشر عند زيادة رطوبة الهواء. ومع ذلك، فإن التطورات التكنولوجية الحديثة تجعل من الممكن مراعاة هذا الفارق الدقيق والقضاء عليه في مرحلة الإنتاج.

من مزايا نترات الأمونيوم تقليديًا أن التربة تمتص جزء الأمونيا بالكامل بسبب الذوبان السريع للأسمدة. وفي الوقت نفسه، تتمتع نترات الأمونيوم بعمل أطول مقارنة بالنترات. التطبيق الجزئي لنترات الأمونيوم يمكن أن يقلل من فقدان نترات النيتروجين من الترشيح. يتم استخدامه بنجاح في إنتاج مخاليط الأسمدة باعتباره العنصر الأمثل للنيتروجين. في الوقت الحالي، يشهد سوق المواد الكيميائية زيادة مطردة في الطلب على نترات الأمونيوم كسماد وكمواد خام كيميائية صناعية. ويرجع ذلك أيضًا إلى الدعم الذي تقدمه الدولة للصناعة الزراعية وتطوير الصناعة المحلية بشكل عام.

لم تعد طريقة إنتاج نترات الأمونيوم من غاز الأمونيا في فرن فحم الكوك وحمض النيتريك المخفف تستخدم باعتبارها طريقة غير مربحة اقتصاديًا.

تتضمن تكنولوجيا إنتاج نترات الأمونيوم معادلة حمض النيتريك مع غاز الأمونيا باستخدام حرارة التفاعل (145 كيلوجول/مول) لتبخير محلول النترات. بعد تكوين المحلول، عادة بتركيز 83%، يتم تبخير الماء الزائد إلى مادة تذوب، حيث يكون محتوى نترات الأمونيوم 95 - 99.5%، اعتمادًا على درجة المنتج النهائي. لاستخدامه كسماد، يتم تحبيب الذوبان في الرشاشات، وتجفيفه، وتبريده، وتغليفه بمركبات لمنع التكتل. يختلف لون الحبيبات من الأبيض إلى عديم اللون. عادة ما يتم تجفيف نترات الأمونيوم المستخدمة في الكيمياء، لأنها شديدة الرطوبة ويكاد يكون من المستحيل الحصول على نسبة الماء فيها (ω(H 2 O)).

في المصانع الحديثة التي تنتج نترات الأمونيوم غير القابلة للتكتل تقريبًا، يتم تبريد الحبيبات الساخنة التي تحتوي على رطوبة بنسبة 0.4% أو أقل في أجهزة الطبقة المميعة. يتم تعبئة الحبيبات المبردة في أكياس من البولي إيثيلين أو أكياس البيتومين الورقية ذات خمس طبقات. لإعطاء الحبيبات قوة أكبر، وضمان إمكانية النقل السائب، والحفاظ على ثبات التعديل البلوري خلال فترة صلاحية أطول، يتم إضافة إضافات مثل المغنسيت، وكبريتات الكالسيوم نصف الهيدرات، ومنتجات تحلل المواد الخام الكبريتية مع حمض النيتريك وغيرها. تضاف إلى نترات الأمونيوم (عادة لا تزيد عن 0.5٪ بالوزن).

في إنتاج نترات الأمونيوم، يتم استخدام حمض النيتريك بتركيز أكثر من 45٪ (45-58٪)، ويجب ألا يتجاوز محتوى أكاسيد النيتروجين 0.1٪. في إنتاج نترات الأمونيا، يمكن أيضًا استخدام النفايات الناتجة عن إنتاج الأمونيا، على سبيل المثال، مياه الأمونيا وخزان وغازات التطهير التي تمت إزالتها من مرافق تخزين الأمونيا السائلة والتي تم الحصول عليها أثناء تطهير أنظمة تخليق الأمونيا. وبالإضافة إلى ذلك، تستخدم غازات التقطير الناتجة عن إنتاج اليوريا أيضًا في إنتاج نترات الأمونيوم.

مع الاستخدام الرشيد لحرارة التعادل المنبعثة، يمكن الحصول على المحاليل المركزة وحتى نترات الأمونيوم المذابة عن طريق تبخير الماء. ووفقاً لذلك، هناك مخططات للحصول على محلول نترات الأمونيوم مع تبخره اللاحق (عملية متعددة المراحل) وللحصول على الذوبان (عملية أحادية المرحلة أو غير تبخرية).

من الممكن تنفيذ المخططات المختلفة جوهريًا التالية لإنتاج نترات الأمونيوم باستخدام حرارة المعادلة:

المنشآت التي تعمل تحت الضغط الجوي (الضغط الزائد لبخار العصير 0.15-0.2 درجة مئوية)؛

المنشآت مع المبخر فراغ.

المنشآت التي تعمل تحت الضغط، مع استخدام واحد لبخار العصير الحراري؛

المنشآت التي تعمل تحت الضغط باستخدام الحرارة المزدوجة الناتجة عن بخار العصير (إنتاج مادة مصهورة مركزة).

في الممارسة الصناعية، يتم استخدامها على نطاق واسع باعتبارها المنشآت الأكثر كفاءة التي تعمل عند الضغط الجوي، وذلك باستخدام حرارة التعادل والمنشآت جزئيًا مع المبخر الفراغي.

ويتكون إنتاج نترات الأمونيوم بهذه الطريقة من المراحل الرئيسية التالية:

1. الحصول على محلول نترات الأمونيوم عن طريق معادلة حمض النيتريك بالأمونيا.

2. تبخر محلول نترات الأمونيوم إلى حالة الذوبان.

3. تبلور الملح من الذوبان.

4. تجفيف وتبريد الملح.

5. التعبئة والتغليف.

يتم تنفيذ عملية التعادل في مُعادل، مما يسمح باستخدام حرارة التفاعل للتبخر الجزئي للمحلول - ITN. وهو مصمم لإنتاج محلول نترات الأمونيوم عن طريق معادلة 58 - 60% حمض النيتريك مع غاز الأمونيا باستخدام حرارة التفاعل لتبخير الماء جزئياً من المحلول تحت الضغط الجوي حسب التفاعل:

NH3 + HNO3 = NH4 NO3 + كيلو كالوري

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي

مؤسسة تعليمية حكومية

التعليم المهني العالي

"جامعة ولاية تفير التقنية"

قسم TPM

عمل الدورة

في التخصص: "التكنولوجيا الكيميائية العامة"

إنتاج نترات الأمونيوم

• محتوى

مقدمة

1. الخواص الفيزيائية والكيميائية لنترات الأمونيوم

2. طرق الإنتاج

3. المراحل الرئيسية لإنتاج نترات الأمونيوم من الأمونيا وحمض النيتريك

3.1 تحضير محاليل نترات الأمونيوم

3.1.1 أساسيات عملية التحييد

3.1.2 خصائص منشآت التحييد

3. 1 5 المعدات الرئيسية

4. حسابات المواد والطاقة

5. الحساب الديناميكي الحراري

6. إعادة تدوير وتحييد النفايات في إنتاج نترات الأمونيوم

خاتمة

قائمة المصادر المستخدمة

الملحق أ

مقدمة

في الطبيعة وفي حياة الإنسان، النيتروجين مهم للغاية. وهو جزء من المركبات البروتينية (16-18%) التي تشكل أساس عالم النبات والحيوان. يستهلك الشخص يوميا 80-100 جرام من البروتين، وهو ما يعادل 12-17 جرام من النيتروجين.

من أجل التطور الطبيعي للنبات، هناك حاجة إلى العديد من العناصر الكيميائية. وأهمها الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والفوسفور والمغنيسيوم والكبريت والكالسيوم والبوتاسيوم والحديد. يتم الحصول على العناصر الثلاثة الأولى للنبات من الهواء والماء، ويتم استخراج الباقي من التربة.

يلعب النيتروجين دورًا مهمًا بشكل خاص في التغذية المعدنية للنباتات، على الرغم من أن متوسط ​​محتواه في كتلة النبات لا يتجاوز 1.5٪. بدون النيتروجين، لا يمكن لأي نبات أن يعيش أو يتطور بشكل طبيعي.

لا يعد النيتروجين أحد مكونات البروتينات النباتية فحسب، بل هو أيضًا مكون من الكلوروفيل، حيث تمتص النباتات، تحت تأثير الطاقة الشمسية، الكربون من ثاني أكسيد الكربون CO2 الموجود في الغلاف الجوي.

تتشكل مركبات النيتروجين الطبيعية نتيجة للعمليات الكيميائية لتحلل المخلفات العضوية، أثناء تصريفات البرق، وكذلك كيميائيًا نتيجة لنشاط البكتيريا الخاصة - Azotobacter، التي تمتص النيتروجين مباشرة من الهواء. تمتلك البكتيريا العقيدية نفس القدرة التي تعيش في جذور النباتات البقولية (البازلاء، البرسيم، الفاصوليا، البرسيم، إلخ).

تتم إزالة كمية كبيرة من النيتروجين والمواد المغذية الأخرى اللازمة لتنمية المحاصيل الزراعية سنويًا من التربة مع الحصاد الناتج. وبالإضافة إلى ذلك، يتم فقدان بعض العناصر الغذائية نتيجة ترشيحها بواسطة المياه الجوفية ومياه الأمطار. لذلك، لمنع انخفاض المحصول واستنزاف التربة، من الضروري تجديدها بالمواد المغذية عن طريق استخدام أنواع مختلفة من الأسمدة.

من المعروف أن كل الأسمدة تقريبًا لها حموضة أو قلوية فسيولوجية. اعتمادًا على ذلك، يمكن أن يكون له تأثير محمض أو قلوي على التربة، وهو ما يؤخذ في الاعتبار عند استخدامه لبعض المحاصيل الزراعية.

الأسمدة، التي تستخرج الكاتيونات القلوية منها بسرعة أكبر من التربة بواسطة النباتات، تسبب التحمض؛ النباتات التي تستهلك الأنيونات الحمضية من الأسمدة تساهم بسرعة أكبر في قلونة التربة.

الأسمدة النيتروجينية التي تحتوي على كاتيون الأمونيوم NH4 (نترات الأمونيوم وكبريتات الأمونيوم) ومجموعة الأميد NH2 (اليوريا) تعمل على تحمض التربة. التأثير المحمض لنترات الأمونيوم أضعف من كبريتات الأمونيوم.

اعتمادا على طبيعة التربة والظروف المناخية وغيرها، هناك حاجة إلى كميات مختلفة من النيتروجين لمحاصيل مختلفة.

تحتل نترات الأمونيوم (نترات الأمونيوم، أو نترات الأمونيوم) مكانة هامة في مجموعة الأسمدة النيتروجينية، التي يصل الإنتاج العالمي منها إلى ملايين الأطنان سنويا.

حاليًا، ما يقرب من 50٪ من الأسمدة النيتروجينية المستخدمة في الزراعة في بلادنا هي نترات الأمونيوم.

تتمتع نترات الأمونيوم بعدد من المزايا مقارنة بالأسمدة النيتروجينية الأخرى. يحتوي على 34-34.5% نيتروجين وهو في هذا الصدد في المرتبة الثانية بعد اليوريا CO(NH2) 2، الذي يحتوي على 46% نيتروجين. تحتوي الأسمدة الأخرى المحتوية على النيتروجين والنيتروجين على نسبة نيتروجين أقل بكثير (يُعطى محتوى النيتروجين من حيث المادة الجافة):

الجدول 1 - محتوى النيتروجين في المركبات

نترات الأمونيوم هو سماد نيتروجين عالمي، لأنه يحتوي في وقت واحد على أشكال الأمونيوم ونترات النيتروجين. وهو فعال في جميع المناطق، ولجميع المحاصيل تقريبًا.

من المهم جدًا أن تستخدم النباتات الأشكال النيتروجينية لنترات الأمونيوم في أوقات مختلفة. يتم امتصاص نيتروجين الأمونيوم، الذي يشارك بشكل مباشر في تخليق البروتين، بسرعة من قبل النباتات خلال فترة النمو؛ يتم امتصاص نترات النيتروجين ببطء نسبيًا، لذلك يستمر لفترة أطول. وقد ثبت أيضًا أن شكل الأمونيا من النيتروجين يمكن أن تستخدمه النباتات دون أكسدة مسبقة.

هذه الخصائص لنترات الأمونيوم لها تأثير إيجابي للغاية على زيادة إنتاجية جميع المحاصيل الزراعية تقريبًا.

نترات الأمونيوم جزء من مجموعة كبيرة من المتفجرات المستقرة. وتستخدم المتفجرات المعتمدة على نترات الأمونيوم ونترات الأمونيوم، النقية أو المعالجة بمواد مضافة معينة، في عمليات التفجير.

يتم استخدام كمية صغيرة من الملح الصخري لإنتاج أكسيد النيتروز المستخدم في الطب.

إلى جانب زيادة حجم إنتاج نترات الأمونيوم من خلال تحديث مرافق الإنتاج الحالية وبناء مرافق جديدة، يتم اتخاذ تدابير لزيادة تحسين جودة المنتج النهائي (الحصول على منتج قابل للتفتيت بنسبة 100٪ والحفاظ على الحبيبات بعد تخزين المنتج على المدى الطويل ).

1. الخواص الفيزيائية والكيميائية لنترات الأمونيوم

نترات الأمونيوم في شكلها النقي هي مادة بلورية بيضاء تحتوي على 35% نيتروجين، 60% أكسجين و5% هيدروجين. المنتج الفني أبيض اللون مع مسحة صفراء ويحتوي على 34.2% من النيتروجين على الأقل.

نترات الأمونيوم هي عامل مؤكسد قوي لعدد من المركبات العضوية وغير العضوية. يتفاعل بعنف مع مصهورات بعض المواد، حتى إلى حد الانفجار (على سبيل المثال، مع نتريت الصوديوم NaNO2).

إذا تم تمرير الأمونيا الغازية على نترات الأمونيوم الصلبة، يتكون سائل متحرك للغاية بسرعة - الأمونيا 2NH4NO3*2Np أو NH4NO3*3Np.

نترات الأمونيوم شديدة الذوبان في الماء وكحول الإيثيل والميثيل والبيريدين والأسيتون والأمونيا السائلة. مع زيادة درجة الحرارة، تزداد قابلية ذوبان نترات الأمونيوم بشكل ملحوظ.

عندما تذوب نترات الأمونيوم في الماء، يتم امتصاص كمية كبيرة من الحرارة. على سبيل المثال، عند إذابة 1 مول من NH4NO3 البلوري في 220-400 مول من الماء ودرجة حرارة 10-15 درجة مئوية، يتم امتصاص 6.4 كيلو كالوري من الحرارة.

نترات الأمونيوم لديها القدرة على التسامي. عندما يتم تخزين نترات الأمونيوم في ظروف ارتفاع درجة الحرارة ورطوبة الهواء، يتضاعف حجمها تقريبًا، مما يؤدي عادةً إلى تمزق الحاوية.

تحت المجهر تظهر المسام والشقوق بشكل واضح على سطح حبيبات نترات الأمونيوم. إن زيادة مسامية حبيبات النترات لها تأثير سلبي للغاية على الخواص الفيزيائية للمنتج النهائي.

نترات الأمونيوم شديدة الرطوبة. في الهواء الطلق، في طبقة رقيقة من الملح الصخري، يصبح مبللاً بسرعة، ويفقد شكله البلوري ويبدأ في التعتيم. تعتمد درجة امتصاص الملح للرطوبة من الهواء على رطوبته وضغط البخار فوق محلول مشبع لملح معين عند درجة حرارة معينة.

يحدث تبادل الرطوبة بين الهواء والملح الاسترطابي. رطوبة الهواء النسبية لها تأثير حاسم على هذه العملية.

تتميز نترات الكالسيوم والجير الأمونيوم بضغط بخار ماء منخفض نسبيًا على المحاليل المشبعة؛ عند درجة حرارة معينة تتوافق مع أدنى رطوبة نسبية. هذه هي الأملاح الأكثر استرطابية بين الأسمدة النيتروجينية المذكورة أعلاه. كبريتات الأمونيوم هي الأقل استرطابيًا ونترات البوتاسيوم غير استرطابية تمامًا تقريبًا.

يتم امتصاص الرطوبة فقط عن طريق طبقة صغيرة نسبيًا من الملح المتاخمة مباشرة للهواء المحيط. ومع ذلك، حتى هذا الترطيب للملح الصخري يؤدي إلى تدهور كبير في الخصائص الفيزيائية للمنتج النهائي. يزداد معدل امتصاص نترات الأمونيوم للرطوبة من الهواء بشكل حاد مع زيادة درجة الحرارة. وبالتالي، عند 40 درجة مئوية، يكون معدل امتصاص الرطوبة أعلى بمقدار 2.6 مرة منه عند 23 درجة مئوية.

تم اقتراح العديد من الطرق لتقليل استرطابية نترات الأمونيوم. تعتمد إحدى هذه الطرق على خلط أو دمج نترات الأمونيوم مع ملح آخر. عند اختيار الملح الثاني، اتبع القاعدة التالية: لتقليل الاسترطابية، يجب أن يكون ضغط بخار الماء فوق محلول مشبع من خليط من الأملاح أكبر من ضغطه فوق محلول مشبع من نترات الأمونيوم النقية.

لقد ثبت أن استرطابية خليط من أملاحين لهما أيون مشترك أكبر من أكثرهما استرطابية (الاستثناء هو مخاليط أو سبائك نترات الأمونيوم مع كبريتات الأمونيوم وبعضها الآخر). إن خلط نترات الأمونيوم مع مواد غير قابلة للاسترطاب ولكنها غير قابلة للذوبان في الماء (على سبيل المثال، غبار الحجر الجيري، وصخور الفوسفات، وفوسفات ثنائي الكالسيوم، وما إلى ذلك) لا يقلل من استرطابيتها. أظهرت العديد من التجارب أن جميع الأملاح التي لها نفس قابلية الذوبان في الماء مثل نترات الأمونيوم أو أكبر لها خاصية زيادة استرطابيتها.

يجب إضافة الأملاح التي يمكن أن تقلل من استرطابية نترات الأمونيوم بكميات كبيرة (على سبيل المثال، كبريتات البوتاسيوم، كلوريد البوتاسيوم، فوسفات ثنائي الأمونيوم)، مما يقلل بشكل حاد من محتوى النيتروجين في المنتج.

الطريقة الأكثر فعالية لتقليل امتصاص الرطوبة من الهواء هي تغطية جزيئات النترات بأغشية واقية من المواد العضوية التي لا تبلل بالماء. يقلل الفيلم الواقي من معدل امتصاص الرطوبة بمقدار 3-5 مرات ويساعد على تحسين الخواص الفيزيائية لنترات الأمونيوم.

الخاصية السلبية لنترات الأمونيوم هي قدرتها على التكتل - لتفقد سيولتها (المتفتتة) أثناء التخزين. وفي هذه الحالة تتحول نترات الأمونيوم إلى كتلة صلبة متجانسة يصعب طحنها. يحدث تكتل نترات الأمونيوم لأسباب عديدة.

زيادة محتوى الرطوبة في المنتج النهائي. تحتوي جزيئات نترات الأمونيوم، أيًا كان شكلها، دائمًا على رطوبة على شكل محلول مشبع (أم). يتوافق محتوى NH4NO3 في مثل هذا المحلول مع قابلية ذوبان الملح عند درجات الحرارة التي يتم تحميله فيها في الحاوية. عندما يبرد المنتج النهائي، غالبًا ما يصبح السائل الأم مفرط التشبع. مع انخفاض إضافي في درجة الحرارة، يسقط عدد كبير من البلورات بأحجام 0.2-0.3 ملم من المحلول المفرط. تعمل هذه البلورات الجديدة على تثبيت جزيئات النترات غير المرتبطة سابقًا، مما يؤدي إلى تحولها إلى كتلة كثيفة.

انخفاض القوة الميكانيكية لجزيئات الملح الصخري. يتم إنتاج نترات الأمونيوم على شكل جزيئات مستديرة الشكل (حبيبات) أو صفائح أو بلورات صغيرة. تحتوي جزيئات نترات الأمونيوم الحبيبية على مساحة سطح محددة أصغر وشكل أكثر انتظامًا من الرقائق والبلورات الدقيقة، وبالتالي فإن الحبيبات أقل تكوّنًا. ومع ذلك، أثناء عملية التحبيب، يتم تشكيل كمية معينة من الجزيئات المجوفة، والتي لها قوة ميكانيكية منخفضة.

عند التخزين، يتم وضع أكياس الملح الصخري في أكوام بارتفاع 2.5 متر، وتحت ضغط الأكياس العلوية، يتم تدمير الحبيبات الأقل متانة وتكوين جزيئات تشبه الغبار، مما يؤدي إلى ضغط كتلة الملح الصخري، مما يزيد من تكتلها. تظهر الممارسة أن تدمير الجزيئات المجوفة في طبقة المنتج الحبيبي يؤدي إلى تسريع عملية التكتل بشكل حاد. ويلاحظ ذلك حتى لو تم تبريد المنتج إلى 45 درجة مئوية عند تحميله في الحاوية وكان الجزء الأكبر من الحبيبات يتمتع بقوة ميكانيكية جيدة. وقد ثبت أن الحبيبات المجوفة يتم تدميرها أيضًا بسبب إعادة التبلور.

مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، تفقد حبيبات الملح الصخري قوتها بالكامل تقريبًا، ويتكتل مثل هذا المنتج بشدة.

التحلل الحراري لنترات الأمونيوم. خطر الانفجار. مقاوم النار. من وجهة نظر السلامة من الانفجارات، فإن نترات الأمونيوم حساسة نسبيًا للصدمات والاحتكاك والتأثيرات، وتظل مستقرة عند تعرضها لشرارات متفاوتة الشدة. شوائب الرمل والزجاج والشوائب المعدنية لا تزيد من حساسية نترات الأمونيوم للضغط الميكانيكي. وهي قادرة على الانفجار فقط تحت تأثير مفجر قوي أو أثناء التحلل الحراري في ظل ظروف معينة.

مع التسخين لفترة طويلة، تتحلل نترات الأمونيوم تدريجياً إلى أمونيا وحمض النيتريك:

NH4NO3=Np+HNO3 - 174598.32 ي (1)

تبدأ هذه العملية، التي تحدث مع امتصاص الحرارة، عند درجات حرارة أعلى من 110 درجة مئوية.

مع مزيد من التسخين، تتحلل نترات الأمونيوم لتكوين أكسيد النيتروز والماء:

NH4NO3= N2O + 2H2O + 36902.88 ي (2)

ويحدث التحلل الحراري لنترات الأمونيوم على المراحل المتعاقبة التالية:

· التحلل المائي (أو التفكك) لجزيئات NH4NO3؛

· التحلل الحراري لحمض النيتريك المتكون أثناء التحلل المائي.

· تفاعل ثاني أكسيد النيتروجين والأمونيا المتكون في المرحلتين الأوليين.

عندما يتم تسخين نترات الأمونيوم بشكل مكثف إلى 220-240 درجة مئوية، قد يكون تحللها مصحوبًا بتفشي كتلة منصهرة.

يعد تسخين نترات الأمونيوم في حجم مغلق أو في حجم مع إطلاق محدود للغازات المتكونة أثناء التحلل الحراري للنترات أمرًا خطيرًا للغاية.

وفي هذه الحالات يمكن أن يتم تحلل نترات الأمونيوم من خلال العديد من التفاعلات، وعلى وجه الخصوص، من خلال ما يلي:

NH4NO3 = N2+2H2O + S02 + 1401.64 جول/كجم (3)

2NH4NO3 = N2 + 2NO+ 4H20 + 359.82 جول/كجم (4)

3NH4NO3= 2N2 + N0 + N02 + 6H20 + 966.50 جول/كجم (5)

من التفاعلات المذكورة أعلاه، من الواضح أن الأمونيا، التي تشكلت خلال الفترة الأولية للتحلل الحراري للنترات، غالبا ما تكون غائبة في مخاليط الغاز؛ تحدث تفاعلات ثانوية فيها، حيث تتأكسد الأمونيا بالكامل إلى النيتروجين العنصري. نتيجة للتفاعلات الثانوية، يزداد ضغط خليط الغاز في حجم مغلق بشكل حاد ويمكن أن تنتهي عملية التحلل بالانفجار.

يقوم النحاس والكبريتيد والمغنيسيوم والبيريت وبعض الشوائب الأخرى بتنشيط عملية تحلل نترات الأمونيوم عند تسخينها. نتيجة لتفاعل هذه المواد مع النترات الساخنة، يتم تشكيل نتريت الأمونيوم غير المستقر، والذي عند 70-80 درجة مئوية يتحلل بسرعة مع انفجار:

NH4NO3=N2+ 2H20 (6)

لا تتفاعل نترات الأمونيوم مع الحديد والقصدير والألمنيوم حتى في الحالة المنصهرة.

مع زيادة الرطوبة وزيادة حجم جزيئات نترات الأمونيوم، تقل حساسيتها للانفجار بشكل كبير. في وجود ما يقرب من 3٪ رطوبة، يصبح الملح الصخري غير حساس للانفجار حتى عند تعرضه لمفجر قوي.

ويزداد التحلل الحراري لنترات الأمونيوم مع زيادة الضغط إلى حد معين. لقد ثبت أنه عند ضغط يبلغ حوالي 6 كجم/سم2 ودرجة الحرارة المقابلة، تتحلل النترات المنصهرة بأكملها.

من الأمور الحاسمة لتقليل أو منع التحلل الحراري لنترات الأمونيوم الحفاظ على بيئة قلوية عند تبخير المحاليل. لذلك، في المخطط التكنولوجي الجديد لإنتاج نترات الأمونيوم غير المتكتل، ينصح بإضافة كمية صغيرة من الأمونيا إلى الهواء الساخن.

وبالنظر إلى أنه في ظل ظروف معينة، يمكن أن تكون نترات الأمونيوم منتجا متفجرا، أثناء إنتاجها وتخزينها ونقلها، يجب التقيد الصارم بالنظام التكنولوجي المعمول به وأنظمة السلامة.

نترات الأمونيوم منتج غير قابل للاشتعال. فقط أكسيد النيتروز، الذي يتكون أثناء التحلل الحراري للملح، هو الذي يدعم الاحتراق.

يمكن أن يشتعل خليط من نترات الأمونيوم مع الفحم المسحوق تلقائيًا عند تسخينه بقوة. بعض المعادن المؤكسدة بسهولة (مثل مسحوق الزنك) عند ملامستها لنترات الأمونيوم الرطبة مع حرارة طفيفة يمكن أن تتسبب أيضًا في اشتعالها. في الممارسة العملية، لوحظت حالات الاشتعال التلقائي لمخاليط نترات الأمونيوم مع السوبر فوسفات.

يمكن للأكياس الورقية أو البراميل الخشبية التي تحتوي على نترات الأمونيوم أن تشتعل فيها النيران حتى عند تعرضها لأشعة الشمس. عندما تشتعل حاوية تحتوي على نترات الأمونيوم، قد تنطلق أكاسيد النيتروجين وأبخرة حمض النيتريك. في حالة الحرائق الناشئة عن اللهب المكشوف أو بسبب التفجير، تذوب نترات الأمونيوم وتتحلل جزئياً. لا ينتشر اللهب إلى عمق كتلة الملح الصخري.

2 . أساليب الانتاج

حمض تحييد نترات الأمونيوم

في الصناعة، يتم استخدام طريقة إنتاج نترات الأمونيوم فقط من الأمونيا الاصطناعية (أو الغازات التي تحتوي على الأمونيا) وحمض النيتريك المخفف على نطاق واسع.

يتم إنتاج نترات الأمونيوم من الأمونيا الاصطناعية (أو الغازات التي تحتوي على الأمونيا) وحمض النيتريك على مراحل متعددة. وفي هذا الصدد حاولوا الحصول على نترات الأمونيوم مباشرة من الأمونيا وأكاسيد النيتروجين والأكسجين وبخار الماء عن طريق التفاعل

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

ومع ذلك، كان لا بد من التخلي عن هذه الطريقة، لأنه جنبا إلى جنب مع نترات الأمونيوم، تم تشكيل نتريت الأمونيوم - منتج غير مستقر ومتفجر.

تم إدخال عدد من التحسينات على إنتاج نترات الأمونيوم من الأمونيا وحمض النيتريك، مما جعل من الممكن تقليل التكاليف الرأسمالية لبناء مصانع جديدة وتقليل تكلفة المنتج النهائي.

لتحسين إنتاج نترات الأمونيوم بشكل جذري، كان من الضروري التخلي عن الأفكار التي سادت لسنوات عديدة حول استحالة العمل دون احتياطيات مناسبة من المعدات الأساسية (على سبيل المثال، المبخرات، وأبراج التحبيب، وما إلى ذلك)، حول خطر الحصول على ذوبان نترات الأمونيوم اللامائي تقريبًا للتحبيب.

من الثابت في روسيا والخارج أن بناء وحدات عالية الطاقة فقط، باستخدام الإنجازات الحديثة للعلوم والتكنولوجيا، يمكن أن يوفر مزايا اقتصادية كبيرة مقارنة بإنتاج نترات الأمونيوم الحالي.

يتم حاليًا إنتاج كمية كبيرة من نترات الأمونيوم من الغازات المنبعثة المحتوية على الأمونيا في بعض أنظمة تصنيع اليوريا. وفقا لأحد طرق إنتاجه، ينتج 1 طن من اليوريا من 1 إلى 1.4 طن من الأمونيا. ومن هذه الكمية من الأمونيا يمكن إنتاج 4.6-6.5 طن من نترات الأمونيوم. وعلى الرغم من أن المخططات الأكثر تقدما لتخليق اليوريا تعمل أيضا، فإن الغازات المحتوية على الأمونيا - النفايات الناتجة عن هذا الإنتاج - ستكون بمثابة مواد خام لإنتاج نترات الأمونيوم لبعض الوقت.

تختلف طريقة إنتاج نترات الأمونيوم من الغازات المحتوية على الأمونيا عن طريقة إنتاجها من الأمونيا الغازية فقط في مرحلة التعادل.

يتم الحصول على نترات الأمونيوم بكميات صغيرة عن طريق التحلل التبادلي للأملاح (طرق التحويل).

تعتمد هذه الطرق لإنتاج نترات الأمونيوم على ترسيب أحد الأملاح الناتجة أو على إنتاج ملحين مختلفي الذوبان في الماء. في الحالة الأولى، يتم فصل محاليل نترات الأمونيوم عن الرواسب بواسطة مرشحات دوارة ومعالجتها إلى منتج صلب وفق الإجراءات التقليدية. وفي الحالة الثانية يتم تبخر المحاليل إلى تركيز معين وفصلها عن طريق التبلور التجزيئي، والذي يتلخص في ما يلي: عند تبريد المحاليل الساخنة، يتم عزل معظم نترات الأمونيوم في شكلها النقي، ثم تتم عملية التبلور بشكل منفصل معدات من المحاليل الأم للحصول على منتج ملوث بالشوائب.

جميع طرق إنتاج نترات الأمونيوم عن طريق التحلل التبادلي للأملاح معقدة وتتضمن استهلاكًا كبيرًا للبخار وفقدان النيتروجين المرتبط. وعادة ما تستخدم في الصناعة فقط عندما يكون من الضروري استخدام مركبات النيتروجين التي يتم الحصول عليها كمنتجات ثانوية.

يتم باستمرار تحسين الطريقة الحديثة لإنتاج نترات الأمونيوم من الأمونيا الغازية (أو الغازات التي تحتوي على الأمونيا) وحمض النيتريك.

3 . المراحل الرئيسية لإنتاج نترات الأمونيوم من الأمونيا وحمض النيتريك

تتكون عملية إنتاج نترات الأمونيوم من المراحل الرئيسية التالية:

1. الحصول على محاليل نترات الأمونيوم عن طريق تحييد حمض النيتريك مع الأمونيا الغازية أو الغازات التي تحتوي على الأمونيا.

2. تبخر محاليل نترات الأمونيوم إلى حالة الذوبان.

3. التبلور من الملح الذائب على شكل جزيئات مستديرة الشكل (حبيبات) ورقائق (ألواح) وبلورات صغيرة.

4. ملح التبريد أو التجفيف.

5. تغليف المنتج النهائي.

للحصول على نترات الأمونيوم منخفضة التكتل ومقاومة للماء، بالإضافة إلى المراحل المشار إليها، من الضروري أيضًا مرحلة إعداد المواد المضافة المناسبة.

3.1 ص تحضير محاليل نترات الأمونيوم

3.1.1 أساسيات عملية التحييد

محاليل نترات الأمونيوميتم الحصول على الري عن طريق تفاعل الأمونيا مع حمض النيتريك وفقا للتفاعل:

4NH3 + HNO3 = NH4NO3 + QJ (8)

تكوين نترات الأمونيوم لا رجعة فيه ويصاحبه إطلاق الحرارة. تعتمد كمية الحرارة المنبعثة أثناء تفاعل التعادل على تركيز حمض النيتريك المستخدم ودرجة حرارته، وكذلك على درجة حرارة غاز الأمونيا (أو الغازات التي تحتوي على الأمونيا). كلما زاد تركيز حمض النيتريك، كلما تم توليد المزيد من الحرارة. في هذه الحالة، يتبخر الماء، مما يجعل من الممكن الحصول على محاليل أكثر تركيزا من نترات الأمونيوم. للحصول على محاليل نترات الأمونيوم، يتم استخدام 42-58٪ من حمض النيتريك.

إن استخدام حمض النيتريك بتركيز أعلى من 58% للحصول على محاليل نترات الأمونيوم بالتصميم الحالي للعملية غير ممكن، لأنه في هذه الحالة تتطور درجة حرارة في جهاز التحييد تتجاوز بشكل كبير درجة غليان حمض النيتريك، والتي يمكن أن يؤدي إلى تحللها مع إطلاق أكاسيد النيتروجين. عند تبخر محاليل نترات الأمونيوم، يتشكل بخار العصير نتيجة لحرارة التفاعل في الأجهزة المعادلة التي تبلغ درجة حرارتها 110-120 درجة مئوية.

عند الحصول على محاليل نترات الأمونيوم بأعلى تركيز ممكن، يلزم وجود أسطح تبادل حراري صغيرة نسبيًا للمبخرات، ويتم استهلاك كمية صغيرة من البخار الطازج لمزيد من تبخر المحاليل. في هذا الصدد، جنبا إلى جنب مع المواد الخام، فإنهم يسعون جاهدين لتوفير حرارة إضافية للمعادل، حيث يقومون بتسخين الأمونيا إلى 70 درجة مئوية وحمض النيتريك إلى 60 درجة مئوية مع بخار العصير (عند درجة حرارة أعلى لحمض النيتريك، يتحلل بشكل كبير ويحدث ذلك، وتتعرض أنابيب السخان لتآكل قوي إذا لم تكن مصنوعة من التيتانيوم).

يجب ألا يحتوي حمض النيتريك المستخدم في إنتاج نترات الأمونيوم على أكثر من 0.20% من أكاسيد النيتروجين الذائبة. إذا لم يتم تطهير الحمض بالهواء بشكل كافٍ لإزالة أكاسيد النيتروجين الذائبة، فإنها تشكل نتريت الأمونيوم مع الأمونيا، والتي تتحلل بسرعة إلى نيتروجين وماء. في هذه الحالة، يمكن أن تصل خسائر النيتروجين إلى حوالي 0.3 كجم لكل 1 طن من المنتج النهائي.

يحتوي بخار العصير، كقاعدة عامة، على شوائب NH3 وNHO3 وNH4NO3. تعتمد كمية هذه الشوائب بشدة على ثبات الضغوط التي يجب عندها إمداد الأمونيا وحمض النيتريك إلى المُعادل. وللمحافظة على ضغط معين، يتم إمداد حمض النيتريك من خزان ضغط مجهز بأنبوب فائض، ويتم إمداد غاز الأمونيا باستخدام منظم الضغط.

يحدد حمل المعادل أيضًا إلى حد كبير فقدان النيتروجين المرتبط ببخار العصير. في ظل الحمل العادي، يجب ألا يتجاوز الفاقد من مكثفات بخار العصير 2 جم/لتر (من حيث النيتروجين). عند تجاوز حمل المعادل، تحدث تفاعلات جانبية بين الأمونيا وبخار حمض النيتريك، ونتيجة لذلك، على وجه الخصوص، تتشكل نترات الأمونيوم الضبابية في الطور الغازي، مما يلوث بخار العصير، ويزداد فقدان النيتروجين المرتبط. يتم تجميع محاليل نترات الأمونيوم التي يتم الحصول عليها في المُعادلات في حاويات وسيطة باستخدام أدوات التحريك، ويتم تحييدها باستخدام الأمونيا أو حمض النيتريك، ثم يتم إرسالها للتبخر.

3.1.2 خصائص منشآت التحييد

اعتمادا على التطبيقالضغط المطلوب، وتنقسم المنشآت الحديثة لإنتاج محاليل نترات الأمونيوم باستخدام حرارة المعادلة إلى منشآت تعمل تحت الضغط الجوي؛ في الخلخلة (الفراغ) ؛ عند ضغط مرتفع (أجواء متعددة) ومنشآت مشتركة تعمل تحت ضغط في منطقة التعادل وتحت فراغ في منطقة فصل أبخرة العصير عن محلول نترات الأمونيوم (الذوبان).

تتميز المنشآت التي تعمل عند الضغط الجوي أو الضغط الزائد الطفيف بالبساطة في التكنولوجيا والتصميم. كما أنها سهلة الصيانة والتشغيل والإيقاف؛ عادةً ما يتم التخلص بسرعة من الانتهاكات العرضية لوضع التشغيل المحدد. يتم استخدام التركيبات من هذا النوع على نطاق واسع. الجهاز الرئيسي لهذه المنشآت هو جهاز التحييد ITN (استخدام حرارة التعادل). يعمل جهاز ITN تحت ضغط مطلق يتراوح بين 1.15-1.25 ضغط جوي. من الناحية الهيكلية، تم تصميمه بحيث لا يحدث غليان المحاليل تقريبًا - مع تكوين نترات الأمونيوم الضبابية.

يؤدي وجود الدورة الدموية في جهاز المضخة الحرارية إلى التخلص من ارتفاع درجة الحرارة في منطقة التفاعل، مما يسمح بإجراء عملية التعادل بأقل قدر من فقدان النيتروجين المرتبط.

اعتمادًا على ظروف التشغيل لإنتاج نترات الأمونيوم، يتم استخدام بخار العصير الخاص بأجهزة المعالجة بمبيدات الحشرات للتبخر الأولي لمحاليل النترات، ولتبخر الأمونيا السائلة، وتسخين حمض النيتريك والأمونيا الغازية المرسلة إلى أجهزة المعالجة بمبيدات الحشرات، ولإنتاج نترات الأمونيوم. تبخر الأمونيا السائلة عند الحصول على الأمونيا الغازية المستخدمة في إنتاج حمض النيتريك المخفف.

يتم إنتاج محاليل نترات الأمونيوم من الغازات المحتوية على الأمونيا في المنشآت التي يعمل أجهزتها الرئيسية تحت فراغ (المبخر) وتحت الضغط الجوي (معادل الغسيل). هذه التركيبات ضخمة الحجم ومن الصعب الحفاظ على وضع تشغيل مستقر فيها بسبب تباين تركيبة الغازات المحتوية على الأمونيا. يؤثر الظرف الأخير سلبًا على دقة تنظيم حمض النيتريك الزائد، ونتيجة لذلك غالبًا ما تحتوي المحاليل الناتجة من نترات الأمونيوم على كمية متزايدة من الحمض أو الأمونيا.

إن منشآت التحييد التي تعمل تحت ضغط مطلق يتراوح بين 5-6 أجهزة الصراف الآلي ليست شائعة جدًا. إنها تتطلب استهلاكًا كبيرًا للطاقة لضغط غاز الأمونيا وتزويد حمض النيتريك المضغوط بالمعادلات. بالإضافة إلى ذلك، في هذه المنشآت، من الممكن زيادة فقد نترات الأمونيوم بسبب احتجاز رذاذ المحاليل (حتى في الفواصل ذات التصميم المعقد، لا يمكن التقاط البقع بالكامل).

في المنشآت القائمة على الطريقة المدمجة، يتم الجمع بين عمليات تحييد حمض النيتريك مع الأمونيا وإنتاج ذوبان نترات الأمونيوم، والذي يمكن إرساله مباشرة للتبلور (أي يتم استبعاد المبخرات لتركيز محاليل النترات من هذه المنشآت). وتتطلب التركيبات من هذا النوع حمض النيتريك بنسبة 58-60%، والذي لا تزال الصناعة تنتجه بكميات صغيرة نسبياً. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون بعض المعدات مصنوعة من التيتانيوم باهظ الثمن. يجب أن تتم عملية التعادل للحصول على ذوبان النترات عند درجات حرارة عالية جدًا (200-220 درجة مئوية). وبالنظر إلى خصائص نترات الأمونيوم، لتنفيذ العملية في درجات حرارة عالية من الضروري خلق ظروف خاصة تمنع التحلل الحراري لمصهور النترات.

3.1.3 محطات التحييد العاملة عند الضغط الجوي

وتشمل هذه المنشآتوهي تشمل أجهزة تحييد ITN (باستخدام حرارة التعادل) والمعدات المساعدة.

ويبين الشكل 1 أحد تصميمات جهاز ITN المستخدم في العديد من مصانع إنتاج نترات الأمونيوم الموجودة.

Z1 - الدوامة. BC1 - وعاء خارجي (خزان)؛ VTs1 - الاسطوانة الداخلية (جزء التحييد)؛ U1 - جهاز لتوزيع حمض النيتريك. Ш1 - مناسب لحلول التصريف؛ O1 - النوافذ؛ U2 - جهاز لتوزيع الأمونيا. G1 - ختم الماء؛ C1 - فخ الفاصل

الشكل 1 - جهاز تحييد ITN مع التداول الطبيعي للمحاليل

جهاز ITN عبارة عن وعاء أسطواني عمودي (خزان) 2، يتم فيه وضع أسطوانة (زجاجية) 3 مع أرفف 1 (دوامة) لتحسين خلط المحاليل. ترتبط خطوط أنابيب إدخال حمض النيتريك وغاز الأمونيا بالأسطوانة 3 (يتم توفير الكواشف بتيار معاكس)؛ وتنتهي الأنابيب بالجهازين 4 و 7 لتوزيع أفضل للحمض والغاز. في الاسطوانة الداخلية، يتفاعل حمض النيتريك مع الأمونيا. تسمى هذه الاسطوانة بغرفة التعادل.

تُستخدم المساحة الحلقية بين الوعاء 2 والأسطوانة 3 لتدوير محاليل غليان نترات الأمونيوم. يوجد في الجزء السفلي من الأسطوانة 6 فتحات (نوافذ) تربط غرفة التعادل بجزء التبخر لعنصر التسخين. بسبب وجود هذه الثقوب، يتم تقليل إنتاجية جهاز ITN إلى حد ما، ولكن يتم تحقيق الدورة الطبيعية المكثفة للمحاليل، مما يؤدي إلى تقليل فقدان النيتروجين المرتبط.

يتم تفريغ بخار العصير المنطلق من المحلول من خلال التركيب الموجود في غطاء جهاز ITN ومن خلال فاصل المصيدة 9. محاليل النترات المتكونة في الأسطوانة 3 على شكل مستحلب - تدخل المخاليط مع بخار العصير إلى الفاصل من خلال ختم الماء 5. من تركيب الجزء السفلي من فاصل المصيدة، يتم إرسال محاليل الأمونيوم والنترات إلى الخلاط المعادل النهائي لمزيد من المعالجة. يسمح لك مانع تسرب الماء الموجود في جزء التبخر بالجهاز بالحفاظ على مستوى ثابت من المحلول فيه ويمنع بخار العصير من الهروب دون التخلص من رذاذ المحلول الموجود به.

يتكون البخار المتكثف على الألواح الفاصلة بسبب التكثيف الجزئي لبخار العصير. في هذه الحالة، تتم إزالة حرارة التكثيف عن طريق تعميم الماء عبر الملفات الموضوعة على الألواح. ونتيجة للتكثيف الجزئي لبخار العصير، يتم الحصول على محلول NH4NO3 بنسبة 15-20%، والذي يتم إرساله للتبخر مع التدفق الرئيسي لمحلول نترات الأمونيوم.

يوضح الشكل 2 رسمًا تخطيطيًا لإحدى وحدات التعادل التي تعمل عند ضغط قريب من الغلاف الجوي.

NB1 - خزان الضغط. C1 - فاصل؛ I1 - المبخر. P1 - سخان. SK1 - جمع المكثفات. ITN1 - جهاز ITN؛ M1 - النمام TsN1 - مضخة طرد مركزي

الشكل 2 - رسم تخطيطي لمنشأة التعادل التي تعمل عند الضغط الجوي

يتم توفير حمض النيتريك النقي أو المضاف إلى خزان ضغط مجهز بتدفق مستمر للحمض الزائد إلى المخزن.

من خزان الضغط 1، يتم توجيه حمض النيتريك مباشرة إلى زجاج الجهاز ITN 6 أو من خلال سخان (غير موضح في الشكل)، حيث يتم تسخينه بواسطة حرارة بخار العصير الذي يتم إزالته من خلال الفاصل 2.

تدخل الأمونيا الغازية إلى مبخر الأمونيا السائل 3، ثم إلى السخان 4، حيث يتم تسخينها بواسطة حرارة البخار الثانوي القادم من الموسع أو بواسطة التكثيف الساخن لبخار تسخين المبخرات، ثم يتم إرسالها عبر أنبوبين متوازيين إلى زجاج الجهاز ITN 6.

في المبخر 3، يتبخر رذاذ الأمونيا السائل ويتم فصل الملوثات المرتبطة عادة بالأمونيا الغازية. في هذه الحالة، يتكون ماء الأمونيا الضعيف من خليط من زيت التشحيم والغبار المحفز من ورشة تصنيع الأمونيا.

يتدفق محلول نترات الأمونيوم الذي تم الحصول عليه في المُعادل بشكل مستمر من خلال مانع التسرب الهيدروليكي ومصيدة الرش إلى خلاط المُعادل النهائي 7، حيث يتم إرساله للتبخر بعد تحييد الحمض الزائد.

يتم إرسال بخار العصير المنطلق في جهاز التسخين، بعد مروره عبر الفاصل 2، لاستخدامه كبخار تسخين إلى مبخرات المرحلة الأولى.

يتم تجميع بخار العصير المتكثف من المدفأة 4 في المجمع 5، حيث يتم إنفاقه على احتياجات الإنتاج المختلفة.

قبل بدء تشغيل المُعادل، يتم تنفيذ الأعمال التحضيرية المنصوص عليها في تعليمات التشغيل. دعونا نلاحظ فقط بعض الأعمال التحضيرية المتعلقة بالسير الطبيعي لعملية التحييد وضمان احتياطات السلامة.

بادئ ذي بدء، تحتاج إلى صب محلول نترات الأمونيوم أو مكثف البخار في المُعادل حتى صمام أخذ العينات.

ثم من الضروري إنشاء إمداد مستمر بحمض النيتريك إلى خزان الضغط وتدفقه إلى منطقة تخزين المستودع. بعد ذلك، من الضروري الحصول على الأمونيا الغازية من ورشة تصنيع الأمونيا، والتي من الضروري فتح الصمامات الموجودة على الخط لفترة وجيزة لإطلاق بخار العصير في الغلاف الجوي وصمام مخرج المحلول في الخلاط المعادل. وهذا يمنع خلق ضغط مرتفع في جهاز الضخ وتكوين خليط غير آمن من الأمونيا والهواء عند بدء تشغيل الجهاز.

لنفس الغرض، قبل بدء التشغيل، يتم تطهير جهاز التحييد والاتصالات المتصلة به بالبخار.

وبعد تحقيق ظروف التشغيل العادية، يتم إرسال بخار العصير من جهاز التسخين لاستخدامه كبخار تسخين].

3.1.4 محطات التحييد التي تعمل تحت الفراغ

المعالجة المشتركة لـ Ammالغازات المحتوية على الأمونيا والأمونيا الغازية غير عملية، حيث أنها ترتبط بفقدان كبير من نترات الأمونيوم وحمض الأمونيا بسبب وجود كمية كبيرة من الشوائب في الغازات المحتوية على الأمونيا (النيتروجين والميثان والهيدروجين وغيرها) - هذه الشوائب التي تتدفق من خلال محاليل الغليان الناتجة من نترات الأمونيوم، ستحمل النيتروجين المرتبط ببخار العصير. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن استخدام بخار العصير الملوث بالشوائب كبخار تسخين. ولذلك، عادة ما تتم معالجة الغازات المحتوية على الأمونيا بشكل منفصل عن غاز الأمونيا.

في المنشآت التي تعمل في ظل الفراغ، يتم استخدام حرارة التفاعل خارج المُعادل - في المبخر الفراغي. هنا، يتم غلي المحاليل الساخنة لنترات الأمونيوم القادمة من المعادل عند درجة حرارة تتوافق مع الفراغ الموجود في الجهاز. وتشمل هذه التركيبات: جهاز تحييد من نوع جهاز غسل الغاز، ومبخر فراغي، ومعدات مساعدة.

يوضح الشكل 3 رسمًا تخطيطيًا لتركيب التعادل الذي يعمل باستخدام المبخر الفراغي.

HP1 - مُعادل من نوع جهاز الغسيل؛ H1 - مضخة؛ B1 - المبخر الفراغي. B2 - فاصل فراغ. NB1 - خزان ضغط حمض النيتريك؛ B1 - الخزان (خلاط البوابة)؛ P1 - الغسالة DN1 - تحييد مسبق

الشكل 3 - مخطط تركيب المعادلة باستخدام المبخر الفراغي

يتم توفير الغازات المحتوية على الأمونيا عند درجة حرارة 30-90 درجة مئوية تحت ضغط 1.2-1.3 ضغط جوي إلى الجزء السفلي من جهاز تحييد جهاز الغسيل 1. يدخل محلول النترات المتداول إلى الجزء العلوي من جهاز الغسيل من خزان الختم 6، والذي عادة ما يتم إمداده بشكل مستمر من الخزان 5 حمض النيتريك، يتم تسخينه مسبقًا في بعض الأحيان إلى درجة حرارة لا تتجاوز 60 درجة مئوية. تتم عملية المعادلة مع وجود فائض من الحمض في حدود 20-50 جم / لتر. يحافظ جهاز الغسيل 1 عادةً على درجة حرارة أقل من نقطة غليان المحاليل بمقدار 15-20 درجة مئوية، مما يساعد على منع التحلل الحمضي وتكوين رذاذ نترات الأمونيوم. يتم الحفاظ على درجة الحرارة المحددة عن طريق ري جهاز الغسيل بمحلول من المبخر الفراغي، الذي يعمل عند فراغ يبلغ 600 ملم زئبق. الفن، وبالتالي فإن المحلول الموجود فيه لديه درجة حرارة أقل من درجة حرارة جهاز الغسيل.

يتم امتصاص محلول النترات الذي تم الحصول عليه في جهاز الغسيل إلى المبخر الفراغي 5، حيث يكون عند فراغ يتراوح بين 560-600 ملم زئبق. فن. ويحدث تبخر جزئي للماء (التبخر) وزيادة في تركيز المحلول.

من المبخر الفراغي، يتدفق المحلول إلى خزان ختم الماء 6، حيث يذهب معظمه مرة أخرى لري جهاز الغسيل 1، ويتم إرسال الباقي إلى المعادل اللاحق 8. يتم توليد بخار العصير المتولد في المبخر الفراغي 3. يتم إرسالها عبر فاصل الفراغ 4 إلى مكثف السطح (غير موضح في الشكل) أو إلى مكثف من نوع الخلط. في الحالة الأولى، يتم استخدام مكثفات بخار العصير في إنتاج حمض النيتريك، في الثانية - لأغراض أخرى مختلفة. يتم إنشاء الفراغ الموجود في المبخر الفراغي بسبب تكثيف بخار العصير. يتم امتصاص الأبخرة والغازات غير المتكثفة من المكثفات بواسطة مضخة تفريغ ويتم تفريغها في الغلاف الجوي.

تدخل غازات العادم من جهاز الغسيل 1 إلى الجهاز 7، حيث يتم غسلها بالمكثفات لإزالة قطرات محلول النترات، وبعد ذلك يتم إزالتها أيضًا في الغلاف الجوي. في خلاط التحييد النهائي، يتم تحييد المحاليل إلى محتوى يتراوح بين 0.1-0.2 جم/لتر من الأمونيا الحرة ويتم إرسالها، مع تدفق محلول النترات الذي تم الحصول عليه في جهاز ITN، للتبخر.

يوضح الشكل 4 مخططًا أكثر تقدمًا لتحييد الفراغ.

XK1 - مكثف الثلاجة. CH1 - مُعادل جهاز الغسيل؛ C1، C2 - المجموعات؛ TsN1، TsN2، TsN3 - مضخات الطرد المركزي؛ P1 - غسالة الغاز G1 - ختم الماء؛ L1 - فخ؛ B1 - المبخر الفراغي. BD1 - خزان المحايد؛ B2 - مضخة فراغ. P2 - غسالة آلة العصير. K1 - مكثف السطح

الشكل 4 - مخطط تحييد الفراغ:

يتم توجيه غازات التقطير إلى الجزء السفلي من جهاز الغسيل المعادل 2، ويتم ريه بمحلول من المجمع 3 باستخدام مضخة دوران 4.

تستقبل المجموعة 3 من خلال مانع تسرب الماء 6 المحاليل من جهاز الغسل-المعادل 2، وكذلك المحاليل بعد مصيدة المبخر الفراغي 10 وغسالة بخار العصير 14.

من خلال خزان الضغط (غير موضح في الشكل)، يتم تغذية محلول حمض النيتريك من غسالة الغاز 5، المروية بمكثفات بخار العصير، بشكل مستمر إلى المجموعة 7. ومن هنا، يتم توفير المحاليل بواسطة مضخة التدوير 8 إلى الغسالة 5، وبعد ذلك تم إعادتهم إلى المجموعة 7.

يتم تبريد الغازات الساخنة بعد الغسالة 5 في مكثف الثلاجة 1 ويتم إطلاقها في الغلاف الجوي.

يتم امتصاص المحاليل الساخنة لنترات الأمونيوم من ختم الماء 6 بواسطة مضخة التفريغ 13 إلى المبخر الفراغي 10، حيث يزداد تركيز NH4NO3 بنسبة عدة بالمائة.

يتم إطلاق أبخرة العصير المنطلقة في المبخر الفراغي 10، بعد المرور عبر المصيدة 9، والغسالة 14 والمكثف السطحي 15، إلى الغلاف الجوي بواسطة مضخة التفريغ 13.

يتم تفريغ محلول نترات الأمونيوم ذو الحموضة المحددة من خط تفريغ المضخة 4 إلى خزان المعادل. هنا يتم تحييد المحلول بغاز الأمونيا ويتم إرسال المضخة 12 إلى محطة التبخير.

3.1. 5 المعدات الرئيسية

معادلات الناموسيات المعالجة بمبيدات الحشرات.يتم استخدام عدة أنواع من المُعادلات، والتي تختلف بشكل رئيسي في حجم وتصميم أجهزة توزيع الأمونيا وحمض النيتريك داخل الجهاز. غالبًا ما تستخدم الأجهزة ذات الأحجام التالية: القطر 2400 مم، الارتفاع 7155 مم، الزجاج - القطر 1000 مم، الارتفاع 5000 مم. تُستخدم أيضًا الأجهزة التي يبلغ قطرها 2440 مم وارتفاعها 6294 مم والأجهزة التي تمت إزالة الخلاط المقدم مسبقًا منها (الشكل 5).

LK1 - فتحة؛ P1 - الرفوف L1 - خط أخذ العينات؛ L2 - خط إخراج الحل؛ BC1 - الزجاج الداخلي؛ C1 - وعاء خارجي؛ Ш1 - مناسب لحلول التصريف؛ P1 - موزع الأمونيا. P2 - موزع حمض النيتريك

الشكل 5 - جهاز تحييد ITN

في بعض الحالات، لمعالجة كميات صغيرة من الغازات التي تحتوي على الأمونيا، يتم استخدام أجهزة ITP بقطر 1700 ملم وارتفاع 5000 ملم.

سخان غاز الأمونيا عبارة عن جهاز ذو غلاف وأنبوب مصنوع من الفولاذ الكربوني. قطر العلبة 400-476 ملم، الارتفاع 3500-3280 ملم. يتكون الأنبوب غالبًا من 121 أنبوبًا (قطر الأنبوب 25 × 3 مم) بمساحة إجمالية لنقل الحرارة تبلغ 28 مترًا مربعًا. تدخل الأمونيا الغازية إلى الأنابيب، ويدخل بخار التسخين أو المكثفات الساخنة إلى الحيز الموجود بين الأنابيب.

إذا تم استخدام بخار العصير من معدات التدفئة للتدفئة، فإن السخان مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 1Х18Н9Т.

مبخر الأمونيا السائل عبارة عن جهاز من الصلب الكربوني، يوجد في الجزء السفلي منه ملف بخار، وفي المنتصف يوجد مدخل عرضي للأمونيا الغازية.

في معظم الحالات، يعمل المبخر بالبخار الطازج عند ضغط (زائد) قدره 9 أجهزة جوية. يوجد في الجزء السفلي من مبخر الأمونيا تجهيزات للتطهير الدوري من الملوثات المتراكمة.

سخان حمض النيتريك عبارة عن جهاز ذو غلاف وأنبوب يبلغ قطره 400 مم وطوله 3890 مم. قطر الأنبوب 25 × 2 مم، الطول 3500 مم؛ إجمالي سطح التبادل الحراري 32 م2. يتم التسخين بواسطة بخار العصير بضغط مطلق يبلغ 1.2 ضغط جوي.

جهاز التحييد من نوع جهاز الغسيل عبارة عن جهاز أسطواني عمودي يبلغ قطره 1800-2400 مم وارتفاعه 4700-5150 مم. كما يتم استخدام الأجهزة التي يبلغ قطرها 2012 ملم وارتفاعها 9000 ملم. داخل الجهاز، للتوزيع الموحد للحلول المتداولة عبر المقطع العرضي، هناك عدة لوحات مثقبة أو فوهة مصنوعة من حلقات السيراميك. في الجزء العلوي من الأجهزة المجهزة بألواح، يتم وضع طبقة من الحلقات بأبعاد 50 × 50 × 3 مم، والتي تعمل كحاجز ضد رذاذ المحاليل.

تبلغ سرعة الغاز في القسم الحر لجهاز الغسيل الذي يبلغ قطره 1700 مم وارتفاعه 5150 مم حوالي 0.4 م/ث. يتم ري جهاز الغسيل بالمحاليل باستخدام مضخات الطرد المركزي بسعة 175-250 م3/ساعة.

المبخر الفراغي عبارة عن جهاز أسطواني عمودي يبلغ قطره 1000-1200 ملم وارتفاعه 5000-3200 ملم. الفوهة عبارة عن حلقات سيراميك مقاس 50 × 50 × 5 مم موضوعة في صفوف منتظمة.

غسالة الغاز عبارة عن جهاز أسطواني رأسي مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ بقطر 1000 ملم وارتفاع 5000 ملم. الفوهة عبارة عن حلقات سيراميك مقاس 50 × 50 × 5 مم.

مُعادل النمام - جهاز أسطواني به محرك يدور بسرعة 30 دورة في الدقيقة. يتم القيادة من محرك كهربائي من خلال علبة التروس (الشكل 6).

Ш1 - تركيب جهاز قياس المستوى؛ B1 - فتحة تهوية E1 - محرك كهربائي P1 - علبة التروس VM1 - عمود الخلاط. L1 - فتحة التفتيش

الشكل 6 - مُعادل التحريك

قطر الأجهزة المستخدمة بشكل متكرر 2800 ملم، الارتفاع 3200 ملم. وهي تعمل تحت الضغط الجوي، وتعمل على المعادلة النهائية لمحاليل نترات الأمونيوم وكحاويات وسيطة للمحاليل المرسلة للتبخر.

المكثف السطحي عبارة عن مبادل حراري ذو غلاف وأنبوب عمودي ثنائي الممر (من خلال الماء) مصمم لتكثيف بخار العصير القادم من المبخر الفراغي. قطر الجهاز 1200 ملم، الارتفاع 4285 ملم؛ سطح نقل الحرارة 309 م2. يعمل في فراغ يتراوح من 550 إلى 600 ملم زئبق تقريبًا. فن.؛ بها أنابيب: قطر 25 × 2 مم، طول 3500 م، العدد الإجمالي 1150 قطعة؛ يبلغ وزن هذا المكثف حوالي 7200 كجم

في بعض الحالات، للتخلص من انبعاثات بخار العصير في الغلاف الجوي التي يتم تفريغها أثناء التطهير من المبخرات، ومصائد معدات التدفئة وأختام المياه، يتم تركيب مكثف سطحي بالخصائص التالية: قطر الجسم 800 مم، الارتفاع 4430 مم، إجمالي عدد الأنابيب 483 قطعة، قطر 25x2، المساحة الإجمالية 125 م2.

مضخات التفريغ. يتم استخدام أنواع مختلفة من المضخات. تبلغ سعة المضخة من النوع VVN-12 66 م3/ساعة، وسرعة دوران العمود 980 دورة في الدقيقة. تم تصميم المضخة لإنشاء فراغ في وحدة تحييد الفراغ.

مضخات الطرد المركزي. لتدوير محلول نترات الأمونيوم في منشأة تحييد الفراغ، غالبًا ما يتم استخدام مضخات 7ХН-12 بسعة 175-250 م3/ساعة. الطاقة المركبة للمحرك الكهربائي هي 55 كيلو واط.

4 . حسابات المواد والطاقة

دعونا نحسب التوازن المادي والحراري للعملية. أقوم بحساب معادلة حمض النيتريك بغاز الأمونيا لكل طن من المنتج. أخذت البيانات الأولية من الجدول 2، باستخدام منهجية الأدلة، .

نحن نقبل أن تتم عملية التحييد وفقًا للشروط التالية:

درجة الحرارة الأولية، درجة مئوية

غاز الأمونيا ........................................... ... ........................... 50

حمض النيتريك................................................ .......................................................... 20

الجدول 2 - البيانات الأولية

حساب المواد

1 للحصول على 1 طن من النترات بالتفاعل:

Np+HNO3=NH4NO3 +QJ (9)

من الناحية النظرية، مطلوب الكمية التالية من المواد الخام (بالكجم):

17 - 80 س = 1000*17/80 = 212.5

حمض النيتريك

63 - 80 س = 1000*63/80 = 787.5

حيث أن 17 و 63 و 80 هي الأوزان الجزيئية للأمونيا وحمض النيتريك ونترات الأمونيوم على التوالي.

يعد الاستهلاك العملي لـ Np وHNO3 أعلى قليلاً من الاستهلاك النظري، لأنه أثناء عملية التعادل، يكون فقدان الكواشف مع بخار العصير أمرًا لا مفر منه من خلال التسريبات في الاتصالات بسبب التحلل الطفيف للمكونات المتفاعلة والنترات، وما إلى ذلك.

2. تحديد كمية نترات الأمونيوم في المنتج التجاري: 0.98*1000=980 كجم/ساعة

980/80=12.25 كمول/ساعة،

وكذلك كمية الماء:

1000-980=20 كجم/ساعة

3. سأقوم بحساب استهلاك حمض النيتريك (100%) للحصول على 12.25 كمول/ساعة من النترات. وفقًا لقياس العناصر الكيميائية، يتم استهلاك نفس الكمية منه (كمول/ساعة) أثناء تكوين النترات: 12.25 كمول/ساعة، أو 12.25*63=771.75 كجم/ساعة

وبما أن الشروط تحدد التحويل الكامل (100%) للحمض، فستكون هذه هي الكمية المتوفرة.

تتضمن العملية حمضًا مخففًا - 60٪:

771.75/0.6=1286.25 كجم/ساعة،

بما في ذلك الماء:

1286.25-771.25=514.5 كجم/ساعة

4. وبالمثل، استهلاك الأمونيا (100%) لإنتاج 12.25 كمول/ساعة، أو 12.25*17=208.25 كجم/ساعة

فيما يتعلق بماء الأمونيا بنسبة 25%، سيكون هذا 208.25/0.25 = 833 كجم/ساعة، بما في ذلك الماء 833-208.25 = 624.75 كجم/ساعة.

5. سأجد إجمالي كمية الماء في المُعادل المزود مع الكواشف:

514.5+624.75=1139.25 كجم/ساعة

6. دعونا نحدد كمية بخار الماء المتكون من تبخر محلول النترات (يبقى 20 كجم/ساعة في المنتج التجاري): 1139.25 - 20 = 1119.25 كجم/ساعة.

7. لنضع جدولاً للتوازن المادي لعملية إنتاج نترات الأمونيوم.

الجدول 3 - التوازن المادي لعملية التحييد

8. دعونا نحسب المؤشرات التكنولوجية.

· معاملات النفقات النظرية:

للحمض - 63/80=0.78 كجم/كجم

للأمونيا - 17/80=0.21 كجم/كجم

· نسب النفقات الفعلية:

للحمض - 1286.25/1000=1.28 كجم/كجم

للأمونيا - 833/1000=0.83 كجم/كجم

أثناء عملية التحييد، حدث تفاعل واحد فقط، وكان تحويل المادة الخام يساوي 1 (أي حدث تحويل كامل)، ولم تكن هناك خسائر، مما يعني أن العائد الفعلي يساوي الناتج النظري:

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

حساب الطاقة

وصول الدفء. أثناء عملية التعادل، يتكون مدخل الحرارة من الحرارة الناتجة عن الأمونيا وحمض النيتريك، والحرارة المنبعثة أثناء المعادلة.

1. الحرارة التي يساهم بها غاز الأمونيا هي:

Q1=208.25*2.18*50=22699.25 كيلوجول،

حيث 208.25 هو استهلاك الأمونيا، كجم/ساعة

2.18 - السعة الحرارية للأمونيا، كيلوجول/(كجم*درجة مئوية)

50 - درجة حرارة الأمونيا، درجة مئوية

2. الحرارة الناتجة عن حمض النيتريك:

Q2=771.75*2.76*20=42600.8 كيلوجول،

حيث 771.25 هو استهلاك حمض النيتريك، كجم/ساعة

2.76 - السعة الحرارية لحمض النيتريك، كيلوجول/(كجم*درجة مئوية)

20 - درجة حرارة الحمض، درجة مئوية

3. يتم حساب حرارة التعادل مبدئياً لكل 1 مول من نترات الأمونيوم المتكونة وفقاً للمعادلة:

HNO3*3.95pO(سائل) +Np(غاز) =NH4NO3*3.95pO(سائل)

حيث يتوافق HNO3*3.95pO مع حمض النيتريك.

تم العثور على التأثير الحراري Q3 لهذا التفاعل من الكميات التالية:

أ) حرارة ذوبان حمض النيتريك في الماء:

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

ب) حرارة تكوين NH4NO3 الصلب من 100% حمض النيتريك و100% أمونيا:

HNO3 (سائل) + Np (غاز) = NH4NO3 (صلب) (11)

ج) حرارة ذوبان نترات الأمونيوم في الماء، مع مراعاة استهلاك حرارة التفاعل لتبخر المحلول الناتج من 52.5% (NH4NO3 *pO) إلى 64% (NH4NO3 *2.5pO)

NH4NO3 +2.5pO= NH4NO3*2.5pO، (12)

حيث NH4NO3*4pO يتوافق مع تركيز 52.5% NH4NO3

يتم حساب قيمة NH4NO3*4pO من النسبة

80*47.5/52.5*18=4pO,

حيث 80 هو الوزن المولي لـ NH4NO3

47.5 - تركيز HNO3 %

52.5 - تركيز NH4NO3، %

18 - الوزن المولي ص

يتم حساب قيمة NH4NO3*2.5pO بشكل مشابه، وهو ما يتوافق مع محلول 64% من NH4NO3

80*36/64*18=2.5pO

وفقا للتفاعل (10)، فإن حرارة المحلول q من حمض النيتريك في الماء هي 2594.08 J/mol. لتحديد التأثير الحراري للتفاعل (11)، من الضروري طرح مجموع حرارة تكوين Np (الغاز) وHNO3 (السائل) من حرارة تكوين نترات الأمونيوم.

إن حرارة تكوين هذه المركبات من مواد بسيطة عند 18 درجة مئوية و 1 atm لها القيم التالية (في J / mol):

نب (الغاز):46191.36

HNO3 (سائل): 174472.8

NH4NO3(s):364844.8

يعتمد التأثير الحراري الإجمالي للعملية الكيميائية فقط على حرارة تكوين المواد المتفاعلة الأولية والمنتجات النهائية. ويترتب على ذلك أن التأثير الحراري للتفاعل (11) سيكون:

q2=364844.8-(46191.36+174472.8)=144180.64 جول/مول

حرارة q3 لذوبان NH4NO3 حسب التفاعل (12) تساوي 15606.32 جول/مول.

يحدث ذوبان NH4NO3 في الماء مع امتصاص الحرارة. وفي هذا الصدد، تؤخذ حرارة المحلول في ميزان الطاقة بعلامة الطرح. يستمر تركيز محلول NH4NO3 وفقًا لتحرر الحرارة.

وهكذا، فإن التأثير الحراري لتفاعل Q3

HNO3 +*3.95pO(سائل)+Np(غاز) =NH4NO3*2.5pO(سائل)+1.45pO(بخار)

سوف يكون:

Q3=q1+q2+q3= -25940.08+144180.64-15606.32=102633.52 جول/مول

عند إنتاج 1 طن من نترات الأمونيوم فإن حرارة تفاعل التعادل ستكون:

102633.52*1000/80=1282919 كيلوجول،

حيث 80 هو الوزن الجزيئي لـ NH4NO3

يتضح من الحسابات أعلاه أن إجمالي الكسب الحراري سيكون: مع الأمونيا 22699.25، مع حامض النيتريك 42600.8، بسبب حرارة التعادل 1282919 وإجمالي 1348219.05 كيلوجول.

استهلاك الحرارة. عند تحييد حمض النيتريك بالأمونيا، تتم إزالة الحرارة من الجهاز بواسطة محلول نترات الأمونيوم الناتج، وينفق على تبخر الماء من هذا المحلول ويضيع في البيئة.

كمية الحرارة التي يحملها محلول نترات الأمونيوم هي:

س=(980+10)*2.55 تكيب،

حيث 980 هي كمية محلول نترات الأمونيوم بالكيلو جرام

10 - خسائر Np وHNO3 كجم

tboil - درجة حرارة غليان محلول نترات الأمونيوم، درجة مئوية

يتم تحديد نقطة غليان محلول نترات الأمونيوم عند ضغط مطلق في المُعادل يبلغ 1.15 - 1.2 ضغط جوي؛ يتوافق هذا الضغط مع درجة حرارة بخار الماء المشبع البالغة 103 درجة مئوية. عند الضغط الجوي، تبلغ درجة غليان محلول NH4NO3 115.2 درجة مئوية. انخفاض درجة الحرارة يساوي:

T=115.2 - 100=15.2 درجة مئوية

احسب درجة غليان محلول NH4NO3 بتركيز 64%

tboil = tsat. بخار+?t*з =103+15.2*1.03 = 118.7 درجة مئوية،

وثائق مماثلة

خصائص المنتجات المصنعة والمواد الخام ومواد الإنتاج. العملية التكنولوجية لإنتاج نترات الأمونيوم. تحييد حمض النيتريك مع غاز الأمونيا والتبخر إلى ذوبان عالي التركيز.

تمت إضافة أعمال الدورة في 19/01/2016


أتمتة إنتاج نترات الأمونيوم المحببة. دوائر تثبيت الضغط في خط إمداد بخار العصير وتنظيم درجة حرارة البخار المتكثف من مكثف جوي. مراقبة الضغط في خط المخرج لمضخة التفريغ.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 01/09/2014


نترات الأمونيوم هي سماد نيتروجين شائع ورخيص. مراجعة المخططات التكنولوجية الحالية لإنتاجها. تحديث إنتاج نترات الأمونيوم من خلال إنتاج سماد فوسفات النيتروجين المعقد في شركة OJSC Cherepovets Azot.

أطروحة، أضيفت في 22/02/2012


أوصاف المحببات لتحبيب وخلط المواد السائبة والمساحيق والمعاجين المبللة. إنتاج الأسمدة المعقدة القائمة على نترات الأمونيوم واليوريا. تقوية الروابط بين الجزيئات عن طريق التجفيف والتبريد والبلمرة.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 11/03/2015


الغرض والتصميم والمخطط الوظيفي لوحدة تبريد الأمونيا. بناء دورة في المخطط الديناميكي الحراري للوضع المعطى والأمثل. تحديد قدرة التبريد واستهلاك الطاقة واستهلاك الطاقة.

تمت إضافة الاختبار في 25/12/2013


جوهر عملية التجفيف ووصف مخططها التكنولوجي. المجففات الجوية الأسطوانية وبنيتها وحساباتها الأساسية. معلمات غازات المداخن الموردة للمجفف، التحكم الآلي في الرطوبة. نقل عامل التجفيف.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 24/06/2012


مراجعة الطرق الحديثة لإنتاج حامض النيتريك. وصف المخطط التكنولوجي للتركيب وتصميم الجهاز الرئيسي والمعدات المساعدة. خصائص المواد الخام والمنتجات النهائية والمنتجات الثانوية ومخلفات الإنتاج.

أطروحة، أضيفت في 11/01/2013


الطرق الصناعية لإنتاج حمض النيتريك المخفف. محفزات أكسدة الأمونيا. تكوين خليط الغاز. محتوى الأمونيا الأمثل في خليط الهواء والأمونيا. أنواع أنظمة حمض النيتريك. حساب التوازن المادي والحراري للمفاعل.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 14/03/2015


العملية التكنولوجية والمعايير التكنولوجية. الخواص الفيزيائية والكيميائية لفوسفات ثنائي الأمونيوم. نظام التكنولوجيا. استقبال وتوزيع حامض الفوسفوريك. المرحلتان الأولى والثانية لتحييد حمض الفوسفوريك. التحبيب وتجفيف المنتج.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 18/12/2008


خصائص المواد الأولية والمواد المساعدة لإنتاج حامض النيتريك. اختيار وتبرير مخطط الإنتاج المعتمد. وصف المخطط التكنولوجي. حسابات الأرصدة المادية للعمليات. أتمتة العملية التكنولوجية.

معالجة البوليمر

الميزة الأكثر أهمية للمواد الجديدة التي تم الحصول عليها على أساس البوليمرات المختلفة هي السهولة النسبية لتحويلها إلى منتجات تامة الصنع في حالة التدفق اللزج، حيث تتجلى خصائصها البلاستيكية بشكل واضح. هذه القدرة على التشكيل بسهولة (في ظل ظروف معينة، بطريقة أو بأخرى تتعلق بالتسخين)، ثم، في درجات الحرارة العادية، للحفاظ على الشكل المكتسب بقوة، هو ما أعطى الكتل البلاستيكية اسمها.

من وجهة نظر معالجة البوليمرات، يمكن (ومع ذلك، بشكل مشروط للغاية) تقسيمها إلى مجموعتين رئيسيتين: اللدائن الحرارية، والتي تشمل المواد التي تغير اللدونة فقط تحت تأثير التسخين، ولكنها تحتفظ ببنيتها، واللدائن الحرارية، في والتي، تحت تأثير التسخين، سيتم تجميع الجزيئات الخطية معًا لتكوين هياكل مكانية معقدة.

تشتمل اللدائن الحرارية تقريبًا على جميع الكتل البلاستيكية التي يتم الحصول عليها عن طريق دمج المونومرات في سلاسل طويلة باستخدام طريقة البلمرة. دعونا نذكر بعض الكتل البلاستيكية الشائعة من هذا النوع. من بينها، يبرز البولي إيثيلين، أو البوليثين، والذي ليس بدون سبب يسمى "ملك البلاستيك". وبصرف النظر عن المواد البلاستيكية المسامية والرغوية، فإن البوليثين هو أخف كتلة بلاستيكية. ولا تختلف جاذبيتها النوعية إلا قليلاً عن جاذبية الجليد، مما يسمح لها بالطفو على سطح الماء. إنه مقاوم للغاية للقلويات والأحماض الكاوية وفي نفس الوقت متين وينحني بسهولة ولا يفقد مرونته حتى عند ستين درجة تحت الصفر. يمكن حفر البوليثين وتحويله وختمه - باختصار، أي نوع من المعالجة على تلك الآلات المستخدمة في معالجة المعادن. عند تسخينه إلى درجة حرارة 115-120 درجة، يصبح البوليثين ناعمًا وبلاستيكيًا، ومن ثم عن طريق الضغط أو القولبة بالحقن يمكن استخدامه لصنع جميع أنواع الأطباق - من زجاجات العطور إلى الزجاجات الضخمة للأحماض والقلويات. عند تسخينه، يمكن بسهولة دحرجة البوليثين إلى أغشية رقيقة، والتي تستخدم لتغليف المنتجات الحساسة للرطوبة. إن الجمع بين القوة والمرونة يجعل من البوليثين مادة ملائمة لتصنيع التروس الصامتة ومعدات التهوية والأنابيب للمصانع الكيماوية والصمامات والحشيات.

تشتمل اللدائن الحرارية الشائعة أيضًا على كلوريد البولي فينيل (غالبًا ما يسمى بشكل غير صحيح كلوريد البولي فينيل). بناءً عليه، يتم إنتاج نوعين رئيسيين من البلاستيك: النوع الصلب الذي يشبه السيلولويد - ما يسمى ببلاستيك الفينيل والبلاستيك اللين.

يوجد هنا أيضًا البوليسترين، وهو عازل قيم للأجهزة عالية التردد وأجهزة الراديو الخاصة، التي تشبه الزجاج عديم اللون في المظهر، وبولي ميثيل ميثاكريلات (الزجاج العضوي).

تشمل اللدائن الحرارية المواد البلاستيكية المصنوعة من البوليمرات الطبيعية المعالجة بشكل صحيح (على سبيل المثال، النيتروسليلوز، الذي يتم الحصول عليه عن طريق معالجة السليلوز القطني بمزيج من أحماض النيتريك والكبريتيك، وخلات السليلوز)، وكاستثناء، راتنجات البولياميد التي يتم الحصول عليها عن طريق التكثيف المتعدد وما يسمى طريقة "المتدرجة" أو البلمرة المتعددة.

الفرق بين هذه المجموعات الرئيسية من المواد كبير جدًا. يمكن سحق المنتجات البلاستيكية الحرارية وإعادة تدويرها. لتصنيع منتجات معينة منها، يتم استخدام صب الحقن على نطاق واسع. يتصلب المنتج في قالب مبرد في بضع ثوانٍ؛ ونتيجة لذلك، فإن إنتاجية آلات القولبة بالحقن الحديثة عالية جدًا: يوميًا يمكنها إنتاج ما بين 15 إلى 40 ألف منتج متوسط ​​الحجم وعدة مئات الآلاف من المنتجات الصغيرة.

مع المواد المتصلدة بالحرارة يكون الوضع أكثر تعقيدًا: بعد أن تتصلب، يكاد يكون من المستحيل إعادتها إلى حالة السوائل اللزجة التي يمكن أن تصبح فيها بلاستيكية مرة أخرى. ولذلك فإن الصب منها صعب؛ يتم ضغطها في الغالب تحت الحرارة، ويتم الاحتفاظ بالمنتجات الناتجة في القالب طالما كان ذلك ضروريًا حتى يدخل الراتنج الموجود على كامل المقطع العرضي للمنتج في حالة غير قابلة للانصهار. لكن المنتج لم يعد يتطلب التبريد.

على الرغم من أن طريقة الضغط الساخن أقل إنتاجية إلى حد ما من القولبة بالحقن، إلا أنها أسرع بعدة مرات من عمليات تصنيع المنتجات المعدنية التقليدية. وهذا يوفر فائدة إضافية كبيرة عند استبدال المعادن بالبلاستيك. بعد كل شيء، تتطلب العديد من المنتجات المعدنية المعقدة سلسلة طويلة من عمليات الإنتاج لتشطيبها. ومن الأمثلة النموذجية على ذلك إنتاج القوالب، الأمر الذي يتطلب جهودًا طويلة المدى من صانعي الأدوات الأكثر تأهيلاً. تستخدم صناعة السيارات السوفيتية الآن قوالب مصنوعة من ما يسمى براتنجات الإيبوكسي مع حشو مناسب. يتم إنشاؤها باستخدام عملية رئيسية واحدة - الصب وأخرى مساعدة - تنظيف المخالفات الفردية المشكلة بشكل عشوائي. لقد اقتربت الصناعة من حل مشكلة تشكيل المنتجات كبيرة الحجم، مثل هياكل السيارات، والقوارب ذات المحركات، وما إلى ذلك.

باستخدام مثال الكتلة البلاستيكية التي تم الحصول عليها عن طريق البلمرة التدريجية - بولي كابرولاكتام (كما يسمى راتنج النايلون في لغة الكيميائيين) - يمكن للمرء أن يرى بوضوح مدى تعسف الحدود التي تفصل عملياً الكتل البلاستيكية عن الألياف الاصطناعية.

يتم الحصول على راتنج الكابرون من لاكتام حمض الأمينوكابرويك - الكابرولاكتام، والذي بدوره يتم استخلاصه من الفينول والبنزين والفورفورال (مادة خام واعدة للغاية، تتشكل، على وجه الخصوص، أثناء معالجة النفايات الزراعية) والأسيتيلين، الذي يتم الحصول عليه عن طريق العمل من الماء على كربيد الكالسيوم. بعد اكتمال البلمرة، يتم إطلاق البولي كابرولاكتام من المفاعل من خلال شق رفيع. وفي الوقت نفسه، يتصلب ويتحول إلى شريط، ثم يتم طحنه إلى فتات. وبعد التنقية الإضافية من بقايا المونومر، يتم الحصول على راتنج البولياميد الذي نحتاجه. من هذا الراتنج، نقطة انصهاره عالية جدًا (216-218 درجة)، يتم تصنيع مراوح البواخر، وقذائف المحمل، وتروس الماكينة، وما إلى ذلك. لكن راتنجات البولياميد تستخدم على نطاق واسع في إنتاج الخيوط التي مقاومة للعفن وتصنع شباك الصيد وشباك النايلون وجوارب النايلون وغيرها.

وتتكون الخيوط من مادة مصهورة من الراتنج، والتي تمر عبر ثقوب صغيرة، وتشكل تيارات تتصلب إلى خيوط أولية عند تبريدها. يتم دمج عدة خيوط أولية في خيوط واحدة وتتعرض للالتواء والتمدد.

تبين أن الكيمياء هي الحليف الأكثر موثوقية لعامل حاسم في التقدم الصناعي مثل الأتمتة. التكنولوجيا الكيميائية، نظرًا لأهم ميزة لها، والتي تم التأكيد عليها بشكل خاص في تقرير إن إس خروتشوف في المؤتمر الحادي والعشرين للحزب الشيوعي، وهي الاستمرارية، هي الكائن الأكثر فعالية والمرغوب فيه للأتمتة. إذا أخذنا في الاعتبار، بالإضافة إلى ذلك، أن الإنتاج الكيميائي في مجالاته الرئيسية هو إنتاج واسع النطاق وضخم، فمن الممكن أن نتخيل بوضوح ما تحتويه المصادر الهائلة لتوفير العمالة وتوسيع كيمياء الإنتاج، وخاصة الكيمياء وتكنولوجيا البوليمر.

من خلال التعرف على الروابط العميقة بين بنية أهم مواد البوليمر التقنية وخصائصها وتعلم "تصميم" مواد البوليمر وفقًا لـ "مخططات كيميائية" فريدة من نوعها، يمكن للعلماء الكيميائيين أن يقولوا بأمان: "لقد أصبح عصر المواد ذات الاختيار غير المحدود بدأت."

تطبيق الأسمدة

تواجه الزراعة الاشتراكية مهمة خلق وفرة من المنتجات الغذائية في بلدنا وتزويد الصناعة بالمواد الخام بشكل كامل.

وفي السنوات المقبلة، سيزداد إنتاج منتجات الحبوب وبنجر السكر والبطاطس والمحاصيل الصناعية والفواكه والخضروات ومصانع الأعلاف بشكل كبير. وسيزداد إنتاج المنتجات الحيوانية الأساسية: اللحوم والحليب والصوف وغيرها بشكل ملحوظ.

في هذا الصراع من أجل وفرة الغذاء، تلعب الكيمياء دورًا كبيرًا.

هناك طريقتان لزيادة إنتاج المنتجات الزراعية: أولا، من خلال توسيع المساحة المزروعة؛ وثانيًا، من خلال زيادة الإنتاجية في مساحات الأراضي المزروعة بالفعل. هذا هو المكان الذي تأتي فيه الكيمياء لمساعدة الزراعة.

لا تعمل الأسمدة على زيادة الكمية فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين جودة المحاصيل المزروعة بمساعدتها. أنها تزيد من محتوى السكر في البنجر والنشا في البطاطس، وتزيد من قوة ألياف الكتان والقطن، وما إلى ذلك. الأسمدة تزيد من مقاومة النبات للأمراض والجفاف والبرد.

ستحتاج زراعتنا إلى الكثير من الأسمدة المعدنية والعضوية في السنوات القادمة. يتلقى الأسمدة المعدنية من الصناعة الكيميائية. بالإضافة إلى الأسمدة المعدنية المختلفة، تزود الصناعة الكيميائية الزراعة بالمبيدات الحشرية لمكافحة الحشرات الضارة وأمراض النباتات والأعشاب الضارة - مبيدات الأعشاب، وكذلك وسائل تنظيم النمو والإثمار - منشطات النمو، وسائل تساقط أوراق القطن قبل الحصاد، إلخ. (المزيد عن التطبيق والإجراء موصوف في المجلد 4 DE).

ما هي أنواع الأسمدة الموجودة؟

تنقسم الأسمدة المستخدمة في الزراعة إلى مجموعتين رئيسيتين: العضوية والمعدنية. الأسمدة العضوية تشمل: السماد، الخث، الأسمدة الخضراء (النباتات التي تمتص النيتروجين الجوي) والسماد المختلفة. بالإضافة إلى المعادن، فهي تحتوي أيضًا على مواد عضوية.

تنتج بلادنا أيضًا أسمدة معقدة أو متعددة الأوجه. أنها لا تحتوي على واحدة، ولكن اثنين أو ثلاث بطاريات. كما يتطور استخدام الأسمدة الدقيقة في الزراعة بشكل ملحوظ. أنها تحتوي على البورون والنحاس والمنغنيز والموليبدينوم والزنك وعناصر أخرى، وكميات صغيرة منها (عدة كيلوغرامات لكل هكتار) ضرورية لتطوير وإثمار النباتات.

بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام ما يسمى بالأسمدة غير المباشرة أيضًا في الزراعة: الجير والجبس وما إلى ذلك. فهي تغير خصائص التربة: فهي تزيل الحموضة الضارة بالنباتات، وتعزز نشاط الكائنات الحية الدقيقة المفيدة، وتحول العناصر الغذائية الموجودة في التربة نفسها إلى شكل يسهل الوصول إليه للنباتات والتربة وما إلى ذلك.

الأسمدة النيتروجينية

المادة الأولية لإنتاج معظم الأسمدة النيتروجينية هي الأمونيا. يتم الحصول عليه عن طريق التوليف من النيتروجين والهيدروجين أو كمنتج ثانوي أثناء فحم الفحم والجفت.

الأسمدة النيتروجينية الأكثر شيوعًا هي نترات الأمونيوم، كبريتات الأمونيوم، نترات الكالسيوم، نترات الصوديوم، اليوريا، الأسمدة النيتروجينية السائلة (الأمونيا السائلة، الأمونيا، ماء الأمونيا).

وتختلف هذه الأسمدة عن بعضها البعض في شكل مركبات النيتروجين. يحتوي بعضها على النيتروجين على شكل أمونيا. هذه هي أسمدة الأمونيا. وتشمل هذه كبريتات الأمونيوم. وفي حالات أخرى، يكون النيتروجين في صورة نترات، أي على شكل أملاح حمض النيتريك. هذه هي الأسمدة النترات. وتشمل هذه نترات الصوديوم ونترات الكالسيوم. تحتوي نترات الأمونيوم على النيتروجين في كل من أشكال النترات والأمونيوم. تحتوي اليوريا على النيتروجين على شكل مركب أميد.

تذوب أشكال النترات من الأسمدة النيتروجينية بسهولة في الماء، ولا تمتصها التربة ويمكن غسلها منها بسهولة. يتم امتصاصها بواسطة النباتات بشكل أسرع من الأشكال الأخرى لمركبات النيتروجين.

كما أن أسمدة الأمونيا قابلة للذوبان في الماء بسهولة وتمتصها النباتات جيدًا، لكنها تعمل بشكل أبطأ من أسمدة النترات. تمتص التربة الأمونيا جيدًا ولا يتم غسلها منها بشكل جيد. لذلك، توفر أسمدة الأمونيا للنباتات التغذية النيتروجينية لفترة أطول. كما أنها أرخص. هذه هي ميزتها على الأسمدة النترات.

كيف يتم إنتاج نترات الأمونيوم؟

نترات الأمونيوم هي واحدة من الأسمدة الأكثر شيوعا.

يتم إنتاج نترات الأمونيوم (المعروفة أيضًا باسم نترات الأمونيوم) في المصانع من حمض النيتريك والأمونيا عن طريق التفاعل الكيميائي لهذه المركبات.

تتكون عملية الإنتاج من المراحل التالية:

1. تحييد حمض النيتريك مع غاز الأمونيا.
2. تبخر محلول نترات الأمونيوم.
3. تبلور نترات الأمونيوم.
4. تجفيف الملح.

يوضح الشكل مخططًا مبسطًا لتدفق العملية لإنتاج نترات الأمونيوم. كيف تتم هذه العملية؟

تدخل المادة الخام - الأمونيا الغازية وحمض النيتريك (محلول مائي) - إلى المُعادل. هنا، نتيجة للتفاعل الكيميائي لكلا المادتين، يحدث تفاعل عنيف مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. في هذه الحالة، يتبخر جزء من الماء، ويتم تصريف بخار الماء الناتج (ما يسمى ببخار النسغ) إلى الخارج من خلال المصيدة.

يتدفق محلول نترات الأمونيوم المتبخر بشكل غير كامل من المُعادل إلى الجهاز التالي - المُعادل النهائي. في ذلك، بعد إضافة محلول مائي من الأمونيا، تنتهي عملية تحييد حمض النيتريك.

من جهاز التعادل الأولي، يتم ضخ محلول نترات الأمونيوم إلى المبخر - وهو جهاز فراغ يعمل بشكل مستمر. يتم تبخير المحلول في مثل هذه الأجهزة عند ضغط منخفض، في هذه الحالة عند ضغط يتراوح بين 160-200 ملم زئبق. فن. يتم نقل حرارة التبخر إلى المحلول من خلال جدران الأنابيب التي يتم تسخينها بالبخار.

يتم التبخر حتى يصل تركيز المحلول إلى 98٪. بعد ذلك، يذهب الحل للتبلور.

وفقًا لإحدى الطرق، يحدث تبلور نترات الأمونيوم على سطح الأسطوانة، والتي يتم تبريدها من الداخل. تدور الأسطوانة، وتتكون على سطحها قشرة من نترات الأمونيوم المتبلورة يصل سمكها إلى 2 مم. يتم قطع القشرة بسكين وإرسالها عبر شلال للتجفيف.

يتم تجفيف نترات الأمونيوم بالهواء الساخن في براميل تجفيف دوارة عند درجة حرارة 120 درجة مئوية. بعد التجفيف، يتم إرسال المنتج النهائي للتغليف. تحتوي نترات الأمونيوم على 34-35% نيتروجين. لتقليل التكتل، تتم إضافة إضافات مختلفة إلى تكوينها أثناء الإنتاج.

يتم إنتاج نترات الأمونيوم في المصانع على شكل حبيبات وعلى شكل رقائق. يمتص الملح الصخري الرطوبة بقوة من الهواء، لذلك ينتشر أثناء التخزين ويفقد قابليته للتفتيت. نترات الأمونيوم المحببة لها شكل الحبوب (الحبيبات).

يتم إجراء عملية تحبيب نترات الأمونيوم في الغالب في الأبراج (انظر الشكل). ويتم رش المحلول المبخر من نترات الأمونيوم – المصهور – باستخدام جهاز طرد مركزي مثبت في سقف البرج.

يتدفق الذوبان في تيار مستمر إلى الأسطوانة المثقبة الدوارة لجهاز الطرد المركزي. من خلال المرور عبر فتحات الأسطوانة، يتحول الرذاذ إلى كرات ذات قطر مناسب ويتصلب عند سقوطه.

تتمتع نترات الأمونيوم المحببة بخصائص فيزيائية جيدة، ولا تتكتل أثناء التخزين، وتنتشر جيدًا في الحقل وتمتص الرطوبة من الهواء ببطء.

كبريتات الأمونيوم - (خلاف ذلك - كبريتات الأمونيوم) تحتوي على 21٪ نيتروجين. يتم إنتاج معظم كبريتات الأمونيوم عن طريق صناعة فحم الكوك.

في السنوات القادمة، إنتاج الأسمدة النيتروجينية الأكثر تركيزا - اليوريا، أو اليوريا، التي تحتوي على 46٪ نيتروجين، سوف تشهد تطورا كبيرا.

يتم إنتاج اليوريا تحت ضغط مرتفع عن طريق تخليق الأمونيا وثاني أكسيد الكربون. يتم استخدامه ليس فقط كسماد، ولكن أيضًا لتغذية الماشية (مكملاً لتغذية البروتين) وكوسيط لإنتاج البلاستيك.

الأسمدة النيتروجينية السائلة - الأمونيا السائلة والأمونيا وماء الأمونيا - لها أيضًا أهمية كبيرة.

يتم إنتاج الأمونيا السائلة من الأمونيا الغازية عن طريق التسييل تحت ضغط مرتفع. يحتوي على 82% نيتروجين. مركبات الأمونيا هي محاليل نترات الأمونيوم أو نترات الكالسيوم أو اليوريا في الأمونيا السائلة مع إضافة كمية قليلة من الماء. تحتوي على ما يصل إلى 37٪ نيتروجين. ماء الأمونيا هو محلول مائي من الأمونيا. يحتوي على 20% نيتروجين. من حيث تأثيرها على المحصول، فإن الأسمدة النيتروجينية السائلة ليست أقل شأنا من الأسمدة الصلبة. وإنتاجها أرخص بكثير من الإنتاج الصلب، حيث يتم التخلص من عمليات تبخير المحلول والتجفيف والتحبيب. من بين الأنواع الثلاثة للأسمدة النيتروجينية السائلة، يعتبر ماء الأمونيا هو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. وبطبيعة الحال، فإن تطبيق الأسمدة السائلة على التربة، وكذلك تخزينها ونقلها، يتطلب آلات ومعدات خاصة.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru/

نشر على http://www.allbest.ru/

1. الجزء التكنولوجي

1.4.1 تحضير محلول مائي لتركيز نترات الأمونيوم

مقدمة

للنيتروجين أهمية بالغة في الطبيعة وفي حياة الإنسان، فهو جزء من مركبات البروتين التي تشكل أساس عالم النبات والحيوان. يستهلك الشخص 80-100 جرام من البروتين يومياً، وهو ما يعادل 12-17 جرام من النيتروجين.

من أجل التطور الطبيعي للنبات، هناك حاجة إلى العديد من العناصر الكيميائية. وأهمها: الكربون والأكسجين والنيتروجين والفوسفور والمغنيسيوم والكالسيوم والحديد. يتم الحصول على العنصرين الأولين من النبات من الهواء والماء، ويتم استخراج الباقي من التربة.

يلعب النيتروجين دورًا مهمًا بشكل خاص في التغذية المعدنية للنباتات، على الرغم من أن متوسط ​​محتواه في كتلة النبات لا يتجاوز 1.5٪. بدون النيتروجين، لا يمكن لأي نبات أن يعيش أو يتطور بشكل طبيعي.

لا يعد النيتروجين أحد مكونات البروتينات النباتية فحسب، بل هو أيضًا مكون من الكلوروفيل، حيث تمتص النباتات، تحت تأثير الطاقة الشمسية، الكربون من ثاني أكسيد الكربون CO2 الموجود في الغلاف الجوي.

تتشكل مركبات النيتروجين الطبيعية نتيجة للعمليات الكيميائية لتحلل المخلفات العضوية أثناء تصريفات البرق، وكذلك كيميائيًا نتيجة لنشاط البكتيريا الخاصة في التربة - Azotobacter، التي تمتص النيتروجين مباشرة من الهواء. تمتلك البكتيريا العقيدية نفس القدرة التي تعيش في جذور النباتات البقولية (البازلاء والبرسيم والفاصوليا وغيرها).

يتم التخلص من كمية كبيرة من النيتروجين الموجود في التربة سنويًا مع حصاد المحاصيل النباتية، ويتم فقد بعضها نتيجة ترشيح المواد المحتوية على النيتروجين بواسطة المياه الجوفية ومياه الأمطار. ولذلك، لزيادة إنتاجية المحاصيل، من الضروري تجديد احتياطيات النيتروجين في التربة بشكل منهجي عن طريق استخدام الأسمدة النيتروجينية. اعتمادا على طبيعة التربة والظروف المناخية وغيرها، هناك حاجة إلى كميات مختلفة من النيتروجين لمحاصيل مختلفة.

تحتل نترات الأمونيوم مكانا هاما في مجموعة الأسمدة النيتروجينية. والتي زاد إنتاجها بأكثر من 30٪ في العقود الأخيرة.

في بداية القرن العشرين، عالم بارز - الكيمياء الزراعية D. N. Pryanishnikov. تسمى نترات الأمونيوم سماد المستقبل. وفي أوكرانيا، ولأول مرة في العالم، بدأوا في استخدام نترات الأمونيوم بكميات ضخمة كسماد لجميع المحاصيل الصناعية (القطن والسكر وبنجر العلف والكتان والذرة)، وفي السنوات الأخيرة لمحاصيل الخضروات. .

تتمتع نترات الأمونيوم بعدد من المزايا مقارنة بالأسمدة النيتروجينية الأخرى. يحتوي على 34 - 34.5% نيتروجين وهو في هذا الصدد يأتي في المرتبة الثانية بعد اليوريا [(NH2)2CO] التي تحتوي على 46% نيتروجين. نترات الأمونيوم NH4NO3 هي سماد نيتروجين عالمي، لأنها تحتوي في نفس الوقت على مجموعة الأمونيوم NH4 ومجموعة النترات NO3 في شكل النيتروجين.

من المهم جدًا أن تستخدم النباتات أشكال نترات الأمونيوم من النيتروجين في أوقات مختلفة. ويشارك نيتروجين الأمونيوم NH2 بشكل مباشر في تخليق البروتين ويتم امتصاصه بسرعة من قبل النباتات خلال فترة النمو؛ يتم امتصاص نترات النيتروجين NO3 ببطء نسبيًا، لذلك يستمر لفترة أطول.

كما تستخدم نترات الأمونيوم في الصناعة. وهو جزء من مجموعة كبيرة من متفجرات نترات الأمونيوم المستقرة في ظل ظروف مختلفة كعامل مؤكسد، وتتحلل في ظروف معينة فقط إلى منتجات غازية. وهذه المادة المتفجرة عبارة عن خليط من نترات الأمونيوم مع ثلاثي نيتروتولوين ومواد أخرى. نترات الأمونيوم المعالجة بطبقة هيدروكربونات من النوع Fe(RCOO)3 RCOOH تستخدم بكميات كبيرة في التفجير في صناعة التعدين وفي بناء الطرق والهندسة الهيدروليكية وغيرها من الهياكل الكبيرة.

وتستخدم كميات صغيرة من نترات الأمونيوم لإنتاج أكسيد النيتروز، الذي يستخدم في الممارسة الطبية.

إلى جانب زيادة حجم إنتاج نترات الأمونيوم من خلال بناء مؤسسات جديدة وتحديث المؤسسات القائمة، تم تحديد مهمة تحسين جودتها، أي. الحصول على منتج نهائي قابل للتفتيت بنسبة 100%. يمكن تحقيق ذلك من خلال البحث الإضافي عن الإضافات المختلفة التي تؤثر على عمليات تحول البوليمر، وكذلك من خلال استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي والتي يمكن الوصول إليها ورخيصة والتي توفر كراهية للماء لسطح الحبيبات وتحميها من التعرض للرطوبة الجوية - إنشاء نترات الأمونيوم بطيئة المفعول.

حبيبات إنتاج الملح الصخري

1. الجزء التكنولوجي

1.1 دراسة الجدوى واختيار الموقع ونقطة البناء

مسترشدين بمبادئ الإدارة الرشيدة عند اختيار موقع البناء، فإننا نأخذ في الاعتبار قرب قاعدة المواد الخام وموارد الوقود والطاقة والقرب من مستهلكي المنتجات المصنعة وتوافر موارد العمل والنقل والتوزيع الموحد من الشركات في جميع أنحاء البلاد. بناءً على المبادئ المذكورة أعلاه لتحديد مواقع الشركات، أقوم ببناء ورشة عمل حبيبات نترات الأمونيوم المخطط لها في مدينة ريفنا. نظرًا لأنه من المواد الخام اللازمة لإنتاج نترات الأمونيوم، يتم إمداد مدينة ريفنا فقط بالغاز الطبيعي المستخدم لإنتاج الأمونيا الاصطناعية.

مصدر إمدادات المياه هو حوض نهر جورين. يتم توليد الطاقة المستهلكة في الإنتاج بواسطة محطة ريفني للطاقة الحرارية. بالإضافة إلى ذلك، ريفنا مدينة كبيرة يبلغ عدد سكانها 270 ألف نسمة، قادرة على تزويد ورشة العمل المصممة بموارد العمل. ومن المخطط أيضًا توظيف العمالة من المناطق المجاورة للمدينة. يتم تزويد ورشة العمل بموظفين هندسيين من خريجي معهد لفوف للفنون التطبيقية، ومعهد دنيبروبتروفسك للفنون التطبيقية، ومعهد كييف للفنون التطبيقية؛ وسيتم تزويد ورشة العمل بعمال من المدارس المهنية المحلية.

سيتم نقل المنتجات النهائية إلى المستهلكين عن طريق السكك الحديدية والنقل البري.

تتجلى جدوى بناء ورشة العمل المصممة في مدينة ريفني أيضًا من خلال حقيقة أنه في مناطق ريفني وفولين ولفيف ذات الزراعة المتطورة، فإن نترات الأمونيوم المحببة كأسمدة معدنية هي المستهلك الرئيسي لمنتجات الورشة المصممة.

وبالتالي، فإن القرب من قاعدة المواد الخام، وموارد الطاقة، وسوق المبيعات، وكذلك توفر العمالة، يشير إلى جدوى بناء الورشة المصممة في مدينة ريفنا.

إن قرب محطة سكة حديد كبيرة بها فرع كبير من خطوط السكك الحديدية يجعل من الممكن النقل بسعر رخيص

1.2 اختيار وتبرير طريقة الإنتاج

في الصناعة، يتم استخدام طريقة إنتاج نترات الأمونيوم فقط من الأمونيا الاصطناعية وحمض النيتريك المخفف على نطاق واسع.

في العديد من إنتاج نترات الأمونيوم، بدلاً من الأجهزة المستخدمة سابقًا والتي تعمل بشكل سيء، تم تقديم غسالات خاصة. ونتيجة لذلك، انخفض محتوى الأمونيا أو نترات الأمونيوم في أبخرة العصير بمقدار ثلاث مرات تقريبًا. تم إعادة بناء أدوات تحييد التصميمات القديمة ذات الإنتاجية المنخفضة (300 - 350 طن/يوم)، وزيادة الخسائر وعدم كفاية استخدام حرارة التفاعل. تم استبدال عدد كبير من المبخرات الأفقية منخفضة الطاقة بأخرى رأسية ذات غشاء متساقط أو منزلق، وبأجهزة ذات سطح تبادل حراري أكبر، مما جعل من الممكن مضاعفة إنتاجية مراحل التبخير تقريبًا وتقليل استهلاك المرحلة الثانوية و بخار تسخين طازج بمعدل 20%.

من الثابت في أوكرانيا والخارج أن بناء وحدات عالية الطاقة فقط، باستخدام الإنجازات الحديثة للعلوم والتكنولوجيا، يمكن أن يوفر مزايا اقتصادية مقارنة بإنتاج نترات الأمونيوم الحالي.

يتم إنتاج كمية كبيرة من نترات الأمونيوم في المصانع الفردية من غازات العادم لأنظمة اليوريا المحتوية على الأمونيا مع إعادة التدوير الجزئي للسوائل، حيث يتم استهلاك من 1 إلى 1.4 طن من الأمونيا لكل طن من اليوريا المنتجة. ومن نفس الكمية من الأمونيا يمكن إنتاج 4.5 - 6.4 طن من نترات الأمونيوم.

تختلف طريقة إنتاج نترات الأمونيوم من الغازات المحتوية على الأمونيا عن طريقة إنتاجها من الأمونيا الغازية فقط في مرحلة التعادل.

يتم الحصول على نترات الأمونيوم بكميات صغيرة عن طريق التحلل التبادلي للأملاح (طرق التحويل) حسب التفاعلات:

Ca(NO3)2 + (NH4)2CO3 = 2NH4NO3 + vCaCO3 (1.1)

Mg(NO3)2 + (NН4)2СO3 = 2NН4NO3 + vМgСО3 (1.2)

با(NO3)2 + (NH4)2SO4 = 2NH4NO3 + vBaSO4 (1.3)

تعتمد هذه الطرق لإنتاج نترات الأمونيوم على ترسيب أحد الأملاح الناتجة. جميع طرق إنتاج نترات الأمونيوم عن طريق التحلل التبادلي للأملاح معقدة وتتضمن استهلاكًا كبيرًا للبخار وفقدان النيتروجين المرتبط. وعادة ما تستخدم في الصناعة فقط عندما يكون من الضروري استخدام مركبات النيتروجين التي يتم الحصول عليها كمنتجات ثانوية.

على الرغم من البساطة النسبية للعملية التكنولوجية لإنتاج نترات الأمونيوم، إلا أن مخططات إنتاجها في الخارج لها اختلافات كبيرة، حيث تختلف عن بعضها البعض سواء في نوع المواد المضافة وطريقة تحضيرها أو في طريقة تحبيب المصهور.

طريقة "نوكلو" (الولايات المتحدة الأمريكية).

ومن مميزات هذه الطريقة لإنتاج نترات الأمونيوم المحببة إضافة حوالي 2% من مادة مضافة خاصة تسمى "نوكلو" إلى المنصهر عالي التركيز (99.8% نترات الأمونيوم قبل التحبيب في البرج). وهي عبارة عن مسحوق جاف مطحون ناعماً من نترات الأمونيوم. طين خرساني لا يزيد حجم جسيماته عن 0.04 مم.

طريقة "نيترو - التيار".

تم تطوير هذه العملية من قبل شركة Faison الإنجليزية. والفرق الرئيسي بين هذه الطريقة وغيرها هو أن قطرات من ذوبان نترات الأمونيوم يتم تبريدها وتحبيبها وغبارها في وقت واحد، أولاً في سحابة غبار من مادة مضافة للغبار، ثم في طبقة مميعة من نفس المادة المضافة.

طريقة شركة “آي-سي-آي” (إنجلترا).

تتميز هذه الطريقة لإنتاج نترات الأمونيوم بحقيقة أنه يتم استخدام محلول نترات المغنيسيوم كمادة مضافة تعمل على تحسين الخواص الفيزيائية والكيميائية للمنتج النهائي، مما يجعل من الممكن الحصول على منتج عالي الجودة من ذوبان نترات الأمونيوم المحتوي على ما يصل إلى 0.7٪ ماء.

تم استخدام طريقة عدم التبخر لإنتاج نترات الأمونيوم في عام 1951 في الولايات المتحدة الأمريكية بموجب براءة اختراع Stengel، والتي تم تطبيقها لاحقًا في الصناعة. جوهر الطريقة هو أن 59٪ من حمض النيتريك المسخن يتم تحييده بواسطة غاز الأمونيا الساخن بكمية صغيرة تحت ضغط قدره 0.34 ميجا باسكال.

بالإضافة إلى المخططات الموضحة أعلاه، هناك العديد من المخططات الأخرى لإنتاج نترات الأمونيوم في الخارج، لكنها تختلف قليلاً عن بعضها البعض.

تجدر الإشارة إلى أنه، على عكس الورش العاملة وتحت الإنشاء في أوكرانيا والدول المجاورة، في جميع المنشآت الأجنبية، يمر المنتج بعد برج التحبيب بمرحلة الغربلة والغبار، مما يساعد على تحسين جودة المنتج التجاري، ولكن بشكل ملحوظ يعقد المخطط التكنولوجي. في التركيبات المحلية، يتم تعويض عدم وجود عملية غربلة المنتج من خلال تصميم أكثر تقدمًا لحبيبات التحبيب التي تنتج منتجًا يحتوي على الحد الأدنى من محتوى الكسر الذي يقل عن 1 مم. لا يتم استخدام براميل دوارة ضخمة لحبيبات التبريد، المستخدمة على نطاق واسع في الخارج، في أوكرانيا ويتم استبدالها بأجهزة للتبريد في طبقة مميعة.

يتميز إنتاج حبيبات نترات الأمونيوم في الورشة بما يلي: الحصول على منتج عالي الجودة، نسبة استخدام عالية لحرارة التعادل، استخدام التبخير أحادي المرحلة مع “فيلم منزلق”، الاستفادة القصوى من النفايات من خلال إعادتها إلى العملية، مستوى عال من الميكنة والتخزين وتحميل المنتجات. هذا مستوى مرتفع إلى حد ما من الإنتاج.

1.3 خصائص المواد الخام والمنتج النهائي

لإنتاج نترات الأمونيوم، يتم استخدام 100% أمونيا وحمض النيتريك المخفف HNO3 بتركيز 55 - 56%.

الأمونيا NH3 عبارة عن غاز عديم اللون ذو رائحة حادة ومحددة.

مادة تفاعلية تخضع لتفاعلات الإضافة والاستبدال والأكسدة.

دعونا نذوب جيدا في الماء.

كثافة الهواء عند درجة حرارة 0 درجة مئوية وضغط 0.1 ميجا باسكال هي 0.597.

الحد الأقصى المسموح به للتركيز في هواء منطقة العمل بالمباني الصناعية هو 20 مجم / م 3 وفي هواء المناطق المأهولة بالسكان 0.2 مجم / م 3.

عند خلطها بالهواء، تشكل الأمونيا مخاليط متفجرة. الحد الأدنى للانفجار لخليط الأمونيا والهواء هو 15% (الجزء الحجمي)، والحد الأعلى هو 28% (الجزء الحجمي).

تعمل الأمونيا على تهيج الجهاز التنفسي العلوي والأغشية المخاطية للأنف والعينين، وعندما تتلامس مع جلد الإنسان تسبب حروقًا.

فئة الخطر الرابع.

تم إنتاجه وفقًا لـ GOST 6621 - 70.

حمض النيتريك HNO3 هو سائل ذو رائحة نفاذة.

كثافة الهواء عند درجة حرارة 0 درجة مئوية وضغط 0.1 ميجا باسكال - 1.45 جم / دسم3.

نقطة الغليان 75 درجة مئوية.

يمتزج مع الماء من جميع النواحي، ويطلق الحرارة.

دخول حمض النيتريك على الجلد أو الأغشية المخاطية يسبب الحروق. يتم تدمير الأنسجة الحيوانية والنباتية تحت تأثير حمض النيتريك. ويسبب بخار حمض النيتريك، المشابه لأكاسيد النيتروجين، تهيج الجهاز التنفسي الداخلي وضيق التنفس والوذمة الرئوية.

الحد الأقصى المسموح به لتركيز بخار حمض النيتريك في هواء المباني الصناعية من حيث ثاني أكسيد النيتروجين هو 2 ملغم / م 3.

لا يزيد تركيز كتلة بخار حمض النيتريك في هواء المناطق المأهولة بالسكان عن 0.4 ملجم/م3.

فئة الخطر الثانية.

تم إنتاجه وفقًا لـ OST 113 - 03 - 270 - 76.

نترات الأمونيوم NH4NO3 هي مادة بلورية بيضاء تنتج على شكل حبيبات بمحتوى نيتروجين يصل إلى 35%

تم إنتاجه وفقًا لـ GOST 2 - 85 ويلبي المتطلبات التالية (انظر الجدول 1.1)

الجدول 1.1 - خصائص نترات الأمونيوم المنتجة وفقًا لـ GOST 2 - 85

نترات الأمونيوم مادة متفجرة وقابلة للاشتعال. حبيبات نترات الأمونيوم مقاومة للاحتكاك والصدمات، وعند تعرضها للصواعق أو في مكان ضيق تنفجر نترات الأمونيوم. وتزداد انفجارية نترات الأمونيوم في وجود الأحماض والمواد العضوية والزيوت ونشارة الخشب والفحم. وأخطر الشوائب المعدنية الموجودة في نترات الأمونيوم هي الكادميوم والنحاس.

يمكن أن تحدث انفجارات نترات الأمونيوم بسبب:

أ) التعرض للصواعق ذات القوة الكافية؛

ب) تأثير الشوائب العضوية وغير العضوية، وخاصة النحاس الناعم والكادميوم والزنك ومسحوق الفحم والزيت؛

ج) التحلل الحراري في مكان ضيق.

يزيد غبار نترات الأمونيوم الممزوج بالمواد العضوية من قابلية انفجار الملح. يمكن أن يؤدي نقع القماش في الملح الصخري وتسخينه إلى 100 درجة مئوية إلى نشوب حريق. وعندما تشتعل فيه النيران، يتم إطفاء الملح الصخري بالماء. ونظرًا لأنه عندما تشتعل نترات الأمونيوم تتشكل أكاسيد النيتروجين، فمن الضروري استخدام أقنعة الغاز عند الإطفاء.

NН4NO3 = N2О = 2Н2О = 3600 كيلوجول (1.4)

NH4NO3 = 0.5N2 + NO = 2H2O = 28.7 كيلوجول (1.5)

وجود الحموضة الحرة في المحلول يزيد من القدرة على التحلل الكيميائي والحراري.

الخاصية السلبية لنترات الأمونيوم هي قدرتها على التكتل - لتفقد قابليتها للتدفق أثناء التخزين.

العوامل المساهمة في التكتل:

ب) عدم التجانس وانخفاض القوة الميكانيكية للحبيبات. عند تخزينها في أكوام بارتفاع 2.5 متر، تحت ضغط الأكياس العلوية، يتم تدمير الحبيبات الأقل متانة مع تكوين جزيئات الغبار؛

ج) التغيير في التعديلات البلورية؛

د) الرطوبة تعزز التكتل. الطريقة الأكثر فعالية لمنع التكتل هي تعبئتها في حاويات محكمة الغلق (أكياس بلاستيكية).

الحد الأقصى المسموح به لتركيز نترات الأمونيوم على شكل غبار في المباني الصناعية لا يزيد عن 10 ملجم/م3.

حماية الجهاز التنفسي - الحل.

وتستخدم نترات الأمونيوم في الزراعة كسماد نيتروجيني، وكذلك في الصناعة لأغراض فنية مختلفة.

يتم استخدام نترات الأمونيوم المحببة كمواد خام بكميات كبيرة في مؤسسات الصناعة العسكرية التي تنتج المتفجرات ومنتجاتها شبه المصنعة.

1.4 الأساس الفيزيائي والكيميائي للعملية التكنولوجية

تتضمن عملية إنتاج نترات الأمونيوم المحببة المراحل التالية:

الحصول على محلول مائي من نترات الأمونيوم بتركيز لا يقل عن 80% عن طريق تحييد حمض النيتريك بغاز الأمونيا؛

تبخر 80% من محلول نترات الأمونيوم إلى حالة الذوبان؛

وتبخير المحاليل الضعيفة لنترات الأمونيوم من وحدات الذوبان وأنظمة الاسترداد؛

تحبيب الملح من الذوبان.

تبريد الحبيبات في "طبقة مميعة" بالهواء؛

معالجة الحبيبات بالأحماض الدهنية.

النقل والتعبئة والتخزين.

1.4.1 تحضير محلول مائي من نترات الأمونيوم بتركيز لا يقل عن 80% عن طريق معادلة حمض النيتريك مع غاز الأمونيا

يتم تحضير محلول نترات الأمونيوم في معادلات تسمح باستخدام حرارة التفاعل لتبخير المحلول جزئيًا. كان يسمى جهاز ITN (استخدام حرارة التعادل).

يستمر تفاعل التعادل بمعدل أسرع ويصاحبه إطلاق كمية كبيرة من الحرارة.

NН3 = HNO3 = NН4NO3 = 107.7 كيلوجول/مول (1.6)

يعتمد التأثير الحراري للتفاعل على تركيز ودرجة حرارة حمض النيتريك وغاز الأمونيا.

الشكل 1.1 - حرارة تحييد حمض النيتريك مع غاز الأمونيا (عند 0.1 ميجا باسكال و20 درجة مئوية)

تتم عملية التحييد في جهاز ITN تحت ضغط 0.02 ميجا باسكال، مع الحفاظ على درجة الحرارة عند ما لا يزيد عن 140 درجة مئوية، وتضمن هذه الظروف إنتاج محلول مركّز بدرجة كافية مع الحد الأدنى من احتجاز الأمونيا وحمض النيتريك ونترات الأمونيوم. مع بخار العصير الذي يتشكل نتيجة تبخر الماء من المحلول. يتم التحييد في بيئة حمضية ضعيفة، حيث أن فقدان الأمونيا وحمض النيتريك والنترات ببخار العصير أقل مما هو عليه في بيئة قلوية قليلاً.

بسبب الاختلاف في الثقل النوعي للمحاليل في أجزاء التبخر والتحييد في جهاز ITN، يحدث تداول مستمر للمحلول. يتدفق المحلول الأكثر كثافة من فتحة غرفة التعادل بشكل مستمر إلى جزء المعادلة. يساهم وجود تداول المحلول في خلط الكواشف بشكل أفضل في جزء التعادل، مما يزيد من إنتاجية الجهاز والقضاء على ارتفاع درجة حرارة المحلول في منطقة التعادل. عندما ترتفع درجة الحرارة في جزء التفاعل إلى 145 درجة مئوية، يحدث انسداد، مما يوقف إمداد الأمونيا وحمض النيتريك وإمداد المكثفات الحمضية.

1.4.2 تبخر محلول نترات الأمونيوم 80% إلى حالة الذوبان

يتم تبخر 80 – 86% من محلول نترات الأمونيوم في المبخرات بسبب حرارة تكثيف البخار المشبع عند ضغط 1.2 ميجا باسكال ودرجة حرارة 190 درجة مئوية. يتم توفير البخار إلى الجزء العلوي من المساحة البينية للمبخر. يعمل المبخر تحت فراغ يتراوح بين 5.0-6.4-104 باسكال على مبدأ "انزلاق" طبقة المحلول على طول جدران الأنابيب العمودية.

يوجد في الجزء العلوي من الجهاز فاصل يعمل على فصل ذوبان نترات الأمونيوم عن بخار العصير.

للحصول على نترات الأمونيوم عالية الجودة، يجب أن يحتوي مصهور نترات الأمونيوم على تركيز لا يقل عن 99.4% ودرجة حرارة تتراوح بين 175 - 785 درجة مئوية.

1.4.3 تبخر المحاليل الضعيفة لنترات الأمونيوم من وحدات الذوبان وأنظمة الاسترداد

يتم تبخر المحاليل الضعيفة والمحاليل الناتجة عن تشغيل وإيقاف الورشة من خلال نظام منفصل.

يتم تغذية المحاليل الضعيفة التي يتم الحصول عليها في وحدات الذوبان والتجميع من خلال صمام التحكم إلى الجزء السفلي من الجهاز، والذي يبخر المحاليل الضعيفة فقط. يتم تبخير المحاليل الضعيفة لنترات الأمونيوم في مبخر من نوع “فيلم” يعمل على مبدأ “انزلاق” الفيلم داخل الأنابيب العمودية. يدخل مستحلب البخار السائل الذي يتشكل في أنبوب المبخر إلى الغسالة الفاصلة، حيث يحدث فصل بخار العصير ومحلول نترات الأمونيوم. يمر بخار العصير عبر صفائح الغربلة لغسالة المبخر، حيث يتم التقاط رذاذ نترات الأمونيوم ثم إرسالها إلى مكثف سطحي.

المبرد عبارة عن بخار مغلي ثانوي قادم من موسع البخار بضغط (0.02 - 0.03) ميجا باسكال ودرجة حرارة 109 - 112 درجة مئوية، يتم إمداده إلى الجزء العلوي بين الأنابيب للمبخر. يتم الحفاظ على الفراغ في المبخر عند 200 - 300 ملم زئبق. فن. من اللوحة السفلية، يتم تفريغ محلول ضعيف بتركيز حوالي 60٪ ودرجة حرارة 105 - 112 درجة مئوية في خزان التجميع - المُعادل.

1.4.4 تحبيب الملح من الذوبان

للحصول على نترات الأمونيوم في شكل حبيبي، يتم تبلورها من مصهور بتركيز لا يقل عن 99.4% في أبراج عبارة عن هيكل خرساني مسلح، أسطواني الشكل يبلغ قطره 10.5 متر. يدخل الذوبان عند درجة حرارة 175 - 180 درجة مئوية وتركيز لا يقل عن 99.4٪ من نترات الأمونيوم إلى محبب ديناميكي يدور بسرعة 200 - 220 دورة في الدقيقة، وله ثقوب يبلغ قطرها 1.2 - 1.3 ملم. يتشكل الذوبان الذي يتم رشه عبر الثقوب، أثناء السقوط من ارتفاع 40 مترًا، إلى جزيئات على شكل كرة.

يتحرك الهواء المستخدم لتبريد الحبيبات بشكل عكسي من الأسفل إلى الأعلى. لإنشاء تيار هوائي، تم تركيب أربع مراوح محورية بقدرة 100.000 نيوتن متر مكعب في الساعة لكل منها. في برج التحبيب يتم تجفيف الحبيبات قليلاً. الرطوبة فيها أقل بنسبة 0.15 - 0.2٪ من رطوبة الذوبان الوارد.

ويفسر ذلك حقيقة أنه حتى عند رطوبة نسبية 100% للهواء الداخل إلى البرج، يكون ضغط بخار الماء فوق الحبيبات الساخنة أكبر من الضغط الجزئي للرطوبة في الهواء.

1.4.5 تبريد الحبيبات في "طبقة مميعة" بالهواء

يتم إمداد حبيبات نترات الأمونيوم من مخاريط برج الحبيبات للتبريد إلى جهاز "الطبقة المميعة". يتم تبريد الحبيبات من درجة حرارة 100-110 درجة مئوية إلى درجة حرارة 50 درجة مئوية في جهاز يقع مباشرة تحت برج الحبيبات. يتم تركيب أنبوب نقل على الشبكة المثقبة لتنظيم ارتفاع "الطبقة المميعة" والتفريغ الموحد للنترات. يتم توفير هواء يصل إلى 150,000 نانومتر3/الساعة تحت الشواية المثقبة، والتي تعمل على تبريد نترات الأمونيوم وتجفيفها جزئيًا. يتم تقليل محتوى الرطوبة في حبيبات نترات الأمونيوم بنسبة 0.05 - 0.1٪ مقارنة بالحبيبات القادمة من المخاريط.

1.4.6 معالجة الحبيبات بالأحماض الدهنية

تتم معالجة الحبيبات بالأحماض الدهنية لمنع تكتل نترات الأمونيوم أثناء التخزين طويل الأمد أو النقل بكميات كبيرة.

تتكون عملية المعالجة من أحماض دهنية يتم رشها بشكل ناعم مع فوهات على سطح الحبيبات بمعدل 0.01 - 0.03%. يضمن تصميم الفوهات إنشاء مقطع عرضي إهليلجي لرذاذ المحلول. يسمح تصميم تثبيت الحاقنات بتحريكها وتثبيتها في أوضاع مختلفة. تتم معالجة الحبيبات بالأحماض الدهنية في الأماكن التي تنتقل فيها الحبيبات من سيور النقل إلى سيور النقل.

1.4.7 النقل والتعبئة والتخزين

يتم إمداد نترات الأمونيوم المحببة من الطبقة المميعة عن طريق ناقلات لنقل رقم 1، ومعالجتها بالأحماض الدهنية وتنقلها عبر ناقلات المصاعد الثانية والثالثة إلى المخابئ المعلقة، حيث تدخل منها ميزان أوتوماتيكي يزن أجزاء 50 كجم ثم إلى وحدة التعبئة والتغليف. باستخدام آلة التعبئة والتغليف، يتم تعبئة نترات الأمونيوم في أكياس صمام البولي إيثيلين وإلقائها على الناقلات التي ترسل المنتجات المعبأة إلى آلات التحميل للتحميل في العربات والمركبات. يتم تخزين المنتجات النهائية في المستودعات في حالة عدم وجود عربات أو مركبات.

يجب حماية نترات الأمونيوم المخزنة في المداخن من الرطوبة وتغيرات درجات الحرارة المختلفة. يجب ألا يتجاوز ارتفاع الأكوام 2.5 متر، لأنه تحت ضغط الأكياس العلوية يمكن أن يحدث تدمير الحبيبات الأقل متانة في الأكياس السفلية مع تكوين جزيئات الغبار. يزداد معدل امتصاص نترات الأمونيوم للرطوبة من الهواء بشكل حاد مع زيادة درجة الحرارة. لذلك عند 40 درجة مئوية يكون معدل امتصاص الرطوبة أعلى بـ 2.6 مرة من 23 درجة مئوية.

يحظر تخزينها في المستودعات مع نترات الأمونيوم: الزيت ونشارة الخشب والفحم والشوائب المعدنية من الكادميوم ومساحيق النحاس والزنك ومركبات الكروم والألمنيوم والرصاص والنيكل والأنتيمون والبزموت.

يتم تخزين حاويات الأكياس الفارغة بشكل منفصل عن نترات الأمونيوم المعبأة المخزنة وفقًا لمتطلبات السلامة والسلامة من الحرائق.

1.5 حماية أحواض الماء والهواء. مخلفات الإنتاج والتخلص منها

في سياق التطور السريع لإنتاج الأسمدة المعدنية والكيميائية على نطاق واسع للاقتصاد الوطني، أصبحت مشاكل حماية البيئة من التلوث وحماية صحة العمال ملحة بشكل متزايد.

وقد عمل مصنع ريفني للكيماويات، باتباع أمثلة المصانع الكيماوية الكبيرة الأخرى، على ضمان عدم تصريف مياه الصرف الصحي القذرة كيميائيًا في النهر، كما كان من قبل، ولكن تتم معالجتها في مرافق خاصة في ورشة المعالجة الكيميائية الحيوية وإعادتها إلى نظام إمداد المياه لإعادة التدوير من أجل مزيد من الاستخدام.

وقد تم تشغيل عدد من المرافق المستهدفة والمحلية لمعالجة مياه الصرف الصحي وحرق القاع والتخلص من النفايات الصلبة. الحجم الإجمالي للاستثمارات الرأسمالية لهذه الأغراض يتجاوز 25 مليار هريفنيا.

تم تضمين ورشة عمل التنظيف الحيوي في كتاب مجد اللجنة الحكومية التابعة لمجلس وزراء أوكرانيا للحفاظ على الطبيعة لنجاحها. وتقع مرافق المعالجة التابعة للشركة على مساحة 40 هكتارا. سمك الشبوط والكارب الفضي وأسماك الزينة الرقيقة تمرح في أحواض مملوءة بالمياه النقية. وهي مؤشر على جودة المعالجة وخير دليل على عدم ضرر مياه الصرف الصحي.

وأظهرت الاختبارات المعملية أن المياه في البرك العازلة ليست أسوأ من تلك المأخوذة من النهر. وبمساعدة المضخات، يتم توفيرها مرة أخرى لاحتياجات الإنتاج. تمت زيادة ورشة التنظيف البيوكيميائية إلى طاقة تنظيف كيميائية تصل إلى 90 ألف متر مكعب يوميا.

يعمل المصنع باستمرار على تحسين مراقبته لمحتوى المواد الضارة في مياه الصرف الصحي والتربة وفي هواء أماكن الإنتاج وفي أراضي المؤسسة وفي المناطق المحيطة بالمستوطنات والمدينة. لأكثر من 10 سنوات، كانت المراقبة الصحية نشطة، حيث قامت بعمل مختبر صحي صناعي. ليلا ونهارا يراقبون عن كثب الحالة الصحية والنظافة للبيئة الخارجية والإنتاجية وظروف العمل.

النفايات الناتجة عن إنتاج نترات الأمونيوم الحبيبية هي: بخار متكثف بمقدار 0.5 م3 لكل طن من المنتج، والذي يتم تصريفه في شبكة المعمل العامة؛ بخار العصير المكثف بكمية 0.7 م3 لكل طن من المنتج. يحتوي مكثف بخار العصير على:

الأمونيا NH3 - لا يزيد عن 0.29 جم/دم3؛

حمض النيتريك NNO3 - لا يزيد عن 1.1 جم/دم3؛

نترات الأمونيوم NН4NO3 - لا يزيد عن 2.17 جم/دم3.

يتم إرسال بخار العصير المتكثف إلى محل حامض النيتريك لري الأعمدة الموجودة في قسم التنقية.

الانبعاثات من المراوح المحورية إلى الغلاف الجوي:

تركيز كتلة نترات الأمونيوم NН4NO3 - لا يزيد عن 110 م2/م3

الحجم الإجمالي لغازات العادم لا يزيد عن 800 م3 / ساعة.

الانبعاثات من أنابيب الورشة العامة:

تركيز كتلة الأمونيا NН3 - لا يزيد عن 150 م2/م3

تركيز كتلة نترات الأمونيوم NН4NO3 - لا يزيد عن 120 م2/م3

تدابير لضمان حماية موثوقة للموارد المائية والحوض الجوي. في حالة الطوارئ والتوقف للإصلاحات، لتجنب تلوث دورة المياه بالأمونيا وحمض النيتريك ونترات الأمونيوم، وكذلك لمنع دخول المواد الضارة إلى التربة، يتم تصريف المحلول من قسم الامتصاص والتبخر إلى ثلاثة خزانات صرف حجم كل منها V = 3 م3، بالإضافة إلى ذلك يتم تجميع التسريبات من أختام مضخات التدوير الخاصة بقسم الامتصاص والتبخر في نفس الحاويات. من هذه الحاويات، يتم ضخ المحلول إلى مجموعة من المحاليل الضعيفة، pos. 13 ومن ثم يدخل إلى قسم التبخر للمحاليل الضعيفة.

ولمنع دخول المواد الضارة إلى التربة عند ظهور فجوات على المعدات والاتصالات، تم تجهيز صينية مصنوعة من مادة مقاومة للأحماض.

في برج التحبيب، يتم التنظيف عن طريق غسل الهواء الملوث بمحلول ضعيف من نترات الأمونيوم وتصفية تدفق الهواء بالبخار. يوجد في قسم تعبئة نترات الأمونيوم تركيب لتنقية الهواء من غبار نترات الأمونيوم بعد ماكينات التعبئة والتغليف النصف آلية والناقلات. يتم التنظيف في نوع الإعصار TsN - 15.

1.6 وصف مخطط تدفق الإنتاج مع عناصر تصميم المعدات والتكنولوجيا والأجهزة الجديدة

يتم تغذية حمض النيتريك والأمونيا في غرفة التعادل لجهاز ITN بطريقة معاكسة. يدخل حامض النيتريك بتركيز 55% على الأقل من ورشة حامض النيتريك عبر خطين أنابيب بقطر 150 و 200 ملم إلى خزان الضغط (البند 1) الذي به فائض، يتم من خلاله إرجاع الحمض الزائد من خزان الضغط إلى تخزين حمض النيتريك. من الخزان (البند 1)، يتم إرسال حمض النيتريك من خلال المجمع إلى جهاز ITN (البند 5). جهاز ITN عبارة عن جهاز أسطواني عمودي يبلغ قطره 2612 ملم وارتفاعه 6785 ملم يوضع فيه زجاج قطره 1100 ملم وارتفاعه 5400 ملم (غرفة التعادل). يوجد في الجزء السفلي من غرفة التعادل ثمانية فتحات مستطيلة (نوافذ) بقياس 360×170 مم، تربط غرفة التعادل مع جزء التبخر لجهاز ITN (المساحة الحلقية بين جدران الجهاز وجدار غرفة التعادل) . يتم تنظيم كمية حمض النيتريك التي تدخل جهاز ITN (الموضع 5) تلقائيًا بواسطة نظام مقياس الأس الهيدروجيني اعتمادًا على كمية الأمونيا الغازية التي تدخل جهاز ITN (الموضع 5) مع تصحيح الحموضة.

تدخل الأمونيا الغازية NH3 بضغط لا يزيد عن 0.5 ميجا باسكال من شبكة المصنع من خلال صمام التحكم بعد الاختناق إلى 0.15 - 0.25 ميجا باسكال إلى نقطة فاصل مبخر قطرات الأمونيا السائلة. 2 حيث يتم فصله أيضًا عن الزيت لمنع دخوله إلى أجهزة المعالجة بالمبيدات الحشرية (البند 5). ثم يتم تسخين غاز الأمونيا إلى درجة حرارة لا تقل عن 70 درجة مئوية في سخان الأمونيا (بند 4)، حيث يتم استخدام البخار المتكثف من موسع البخار (بند 33) كمبرد. يدخل غاز الأمونيا الساخن من (البند 3) عبر صمام التحكم عبر الأنابيب إلى جهاز المضخة الحرارية (البند 5). يتم إدخال الأمونيا الغازية NH3 إلى جهاز ITN (البند 5) من خلال ثلاثة خطوط أنابيب، اثنان بعد أن يدخل صمام التحكم في تدفقات متوازية إلى غرفة التعادل بجهاز ITN، حيث يتم دمجها في خط واحد وتنتهي بفقاعة. ومن خلال خط الأنابيب الثالث، يتم إمداد الأمونيا من خلال فقاعة أسفل ختم الماء بكمية تصل إلى 100 نانومتر3/ساعة للحفاظ على بيئة محايدة عند مخرج جهاز مضخة التسخين. ونتيجة لتفاعل التعادل، يتكون محلول نترات الأمونيوم وبخار العصير.

NH3 + HNO3 = NH4NO3 + 107.7 كيلوجول/مول (1.6)

يسكب المحلول عبر الجزء العلوي من حجرة المعادلة إلى جزء التبخير بالجهاز، حيث يتم تبخيره إلى تركيز 80 – 86%، بسبب حرارة تفاعل المعادلة، والبخار المختلط مع العصير. تتم إزالة البخار الناتج في جزء التبخر من الجهاز عند درجة حرارة 140 درجة مئوية إلى الغسالة (البند 12) المصممة لغسل بخار العصير من رذاذ محلول نترات الأمونيوم والأمونيا. الغسالة (البند 12) عبارة عن جهاز رأسي أسطواني، يوجد بداخله ثلاث ألواح غربال يتم تركيب واقيات الرش فوقها. يتم تثبيت الملفات على لوحين رأسيين يمر من خلالهما ماء الغسيل المبرد. يمر بخار العصير عبر صفائح الغربال، ويتدفق عبر طبقة المحلول المتكونة على الصفائح نتيجة للتبريد. يتدفق محلول ضعيف من نترات الأمونيوم من الصفائح إلى الجزء السفلي، ومن هناك يتم تصريفه في خزان المحاليل الضعيفة (البند 13).

يدخل بخار العصير المغسول غير المكثف إلى المكثف السطحي (الموضع 15) في الحلقة. يتم إمداد المياه الصناعية إلى مساحة أنبوب المكثف (البند 15) مما يزيل حرارة التكثيف.

يتدفق المكثف (مفتاح 15) بالجاذبية إلى مجمع المكثفات الحمضية (مفتاح 16)، ويتم تفريغ الغازات الخاملة إلى الغلاف الجوي من خلال شمعة.

يدخل محلول نترات الأمونيوم من جزء التبخير من خلال مانع تسرب الماء إلى الفاصل - الموسع (بند 6) لتحرير بخار العصير منه ويتم تفريغه في المجموعة - المعادل (بند 7) لتحييد الحموضة الزائدة (4 جم / لتر). يتم تزويد مجموعة المعادل المسبق (البند 7) بإمدادات غاز الأمونيا. من المجموعات - المحايدة المسبقة (مفتاح 7) ونقاط البيع. 8) محلول نترات الأمونيوم بتركيز 80 - 88% (وسط قلوي لا يزيد عن 0.2 جم/لتر) ودرجة حرارة لا تزيد عن 140 درجة مئوية بالمضخات. 9 يتم توريده إلى قسم التحبيب في خزان الضغط (البند 11).

تم تركيب مجمعين إضافيين كخزان عازل - مُعادل مسبق (مفتاح 8) لضمان التشغيل الإيقاعي للورشة والمضخات (مفتاح 9)، كما تم تركيب مضخة (مفتاح 10). يتم توصيل المضخة (الموضع 10) بطريقة يمكنها من توفير المحلول من مجموعة المعادل المسبق (الموضع 7) إلى مجموعة المعادل المسبق (الموضع 8) والعكس صحيح.

يتم ضخ بخار العصير المتكثف من مجمعات المكثفات الحمضية (مفتاح 16) إلى المجمع (مفتاح 18) حيث يتم ضخه بواسطة المضخات (مفتاح 19) إلى ورشة حمض النيتريك للري.

يدخل البخار إلى الورشة بضغط 2 ميجا باسكال ودرجة حرارة 300 درجة مئوية، ويمر عبر غشاء وصمام تحكم، ويتم تقليله إلى 1.2 ميجا باسكال ويدخل جهاز ترطيب البخار (البند 32) إلى الجزء السفلي من الجهاز، داخل التي يوجد بها لوحتان من الغربال، وفي الجزء العلوي يتم تركيب جهاز حاجز - فوهة متموجة. هنا يتم ترطيب البخار ويدخل إلى المبخر (البند 20) عند درجة حرارة 190 درجة مئوية وضغط 1.2 ميجا باسكال. البخار المتكثف من (بند 32) على شكل مستحلب بخار سائل بضغط 1.2 ميجا باسكال ودرجة حرارة 190 درجة مئوية يدخل إلى موسع البخار (بند 3) من خلال صمام التحكم، حيث عن طريق خفض الضغط إلى 0.12 - يتكون بخار غليان ثانوي بقوة 0.13 ميجا باسكال عند درجة حرارة 109 - 113 درجة مئوية يستخدم لتسخين مبخر محاليل النترات الضعيفة (بند 22). يتدفق البخار المتكثف من الجزء السفلي من موسع البخار (البند 33) عن طريق الجاذبية لتسخين سخان الأمونيا (البند 4) إلى الحلقة، ومن هناك، بعد نقل الحرارة عند درجة حرارة 50 درجة مئوية، يدخل إلى مجمع مكثفات البخار (البند 34)، حيث يتم إمداد شبكة المصنع بالمضخات ( الموضع 35) من خلال صمام التحكم.

يحتوي خزان الضغط (الموضع 11) على أنبوب فائض في (الموضع 7). يتم وضع أنابيب الضغط والفائض بمصائد البخار ومعزولة. ومن خزان الضغط (بند 11) يدخل محلول نترات الأمونيوم إلى الجزء الأنبوبي السفلي للمبخر (بند 20) حيث يتبخر المحلول بفعل حرارة تكثيف البخار المشبع بضغط 1.2 ميجا باسكال ودرجة حرارة يتم توفير 190 درجة مئوية للجزء العلوي من المساحة بين الأنابيب. يعمل المبخر (البند 20) تحت ضغط هواء يتراوح بين 450 - 500 ملم زئبق. فن. وفقًا لمبدأ "انزلاق" فيلم المحلول على طول جدران الأنابيب العمودية. يوجد في الجزء العلوي من المبخر فاصل يعمل على فصل ذوبان نترات الأمونيوم عن بخار العصير. يتم تفريغ الذوبان من (مفتاح 20) إلى ختم مائي - معادل (مفتاح 24)، حيث يتم توفير غاز الأمونيا لتحييد الحموضة الزائدة. إذا توقف التحديد، يتم توجيه الفائض إلى (الموضع 7). يدخل بخار العصير من المبخر (البند 20) إلى الغسالة على شكل بخار عصير متكثف يتكون من رذاذ نترات الأمونيوم. توجد ألواح الغربال داخل الغسالة. يوجد في الصفيحتين العلويتين ملفات بها ماء تبريد يتكثف عليها البخار. ونتيجة الغسيل يتكون محلول ضعيف من نترات الأمونيوم، والذي يتم توجيهه عبر ختم الماء (البند 27) إلى خزان الضغط (البند 28) الخاص بقسم التعادل. يتم إرسال بخار العصير بعد الغسالة (نقطة 26) للتكثيف إلى المكثف السطحي (نقطة 29) في المساحة البينية، ويتم إرسال ماء التبريد إلى مساحة الأنبوب. يتم توجيه المكثفات الناتجة عن طريق الجاذبية إلى مجمع المحلول الحمضي (البند 30). ويتم امتصاص الغازات الخاملة بواسطة مضخات التفريغ (البند 37).

تذوب نترات الأمونيوم من المحلول الهيدروليكي - المعادل المسبق (وضع 24) بتركيز 99.5% NH4NO3 ودرجة حرارة 170 - 180 درجة مئوية مع فائض من الأمونيا لا يزيد عن 0.2 جم / لتر يتم توفيره عن طريق المضخات (الموضع 25) إلى خزان الضغط (الموضع 38) حيث يتدفق عن طريق الجاذبية إلى حبيبات ديناميكية (الموضع 39) والتي من خلالها، يتم رشها فوق برج التحبيب (الموضع 40)، ويتم صياغتها إلى جزيئات مستديرة خلال السقوط. برج التحبيب (البند 40) عبارة عن هيكل أسطواني من الخرسانة المسلحة يبلغ قطره 10.5 م وارتفاع الجزء المجوف 40.5 م. يتم إمداد الهواء من أسفل برج التحبيب عن طريق مراوح (موضع 45)، ويتم سحبه من خلال مراوح محورية (موضع 44). يتم امتصاص معظم الهواء من خلال النوافذ والفجوات الموجودة في مخاريط برج الجرانيت. عند سقوطها في البرميل، يتم تبريد حبيبات نترات الأمونيوم إلى درجة حرارة 100 - 110 درجة مئوية ومن مخاريط البرج الحبيبي يتم إمدادها للتبريد إلى جهاز مزود "بطبقة مميعة" (البند 41) والتي تقع مباشرة تحت البرج الحبيبي . في الأماكن التي يتم فيها غسل الصرف، يتم تثبيت أقسام متحركة بالقرب من الشبكة المثقبة، مما يسمح لك بضبط ارتفاع "السرير المميع" على الصرف.

عند تنظيف البرج وجهاز “KS” من رواسب نترات الأمونيوم والغبار، يتم تفريغ الكتلة المجمعة في المذيب (بند 46)، حيث يتم توفير البخار عند ضغط 1.2 ميجاباسكال ودرجة حرارة 190 درجة مئوية للإذابة. يُسكب المحلول الناتج من نترات الأمونيوم من (مفتاح 46) إلى مجموعة (مفتاح 47) ويضخ (مفتاح 48) إلى مجموعة المحاليل الضعيفة (مفتاح 13). وتتلقى نفس المجموعة أيضًا محلولًا ضعيفًا من نترات الأمونيوم بعد الغسالة (البند 12).

يتم إرسال المحاليل الضعيفة من NH4NO3 المجمعة في (موضع 13) بواسطة المضخات (موضع 14) إلى خزان الضغط (موضع 28) حيث يتم تغذيتها بالجاذبية من خلال صمام التحكم إلى الجزء السفلي من مبخر المحاليل الضعيفة ( موضع 22).

يعمل المبخر على مبدأ "انزلاق" الفيلم داخل الأنابيب العمودية. يمر بخار العصير عبر صفائح الغربلة لغسالة المبخر، حيث يتبخر رذاذ نترات الأمونيوم ويرسل إلى المكثف السطحي (مفتاح 23)، حيث يتكثف ويتدفق بفعل الجاذبية إلى (مفتاح 30). ويتم امتصاص الغازات الخاملة، بعد اجتيازها للمصيدة (مفتاح 36)، بواسطة مضخة تفريغ (مفتاح 37) ويتم الحفاظ على الفراغ عند 200 - 300 ملم. غ. عمود من اللوحة السفلية للمبخر (مفتاح 22) يتم تفريغ محلول نترات الأمونيوم بتركيز حوالي 60٪ ودرجة حرارة 105 - 112 درجة مئوية في المجموعة (مفتاح 8). المبرد عبارة عن بخار تبخر ثانوي قادم من الموسع (البند 33) بدرجة حرارة 109 - 113 درجة مئوية وضغط 0.12 - 0.13 ميجا باسكال. يتم توفير البخار إلى الجزء العلوي بين الأنابيب من المبخر، ويتم تفريغ المكثفات في مجمع مكثفات البخار (البند 42).

يتم توريد نترات الأمونيوم المحببة من برج التحبيب (بند 40) بواسطة ناقلات (بند 49) إلى وحدة النقل، حيث تتم معالجة الحبيبات بالأحماض الدهنية. يتم ضخ الأحماض الدهنية من صهاريج السكك الحديدية بواسطة المضخات (مفتاح 58) إلى خزان التجميع (مفتاح 59). وهي مجهزة بملف بسطح تسخين 6.4 م2. يتم الخلط بواسطة مضخات (البند 60) وبنفس المضخات يتم إمداد الأحماض الدهنية إلى فوهات وحدة الجرعات، والتي من خلالها يتم رشها بالهواء المضغوط عند ضغط يصل إلى 0.5 ميجا باسكال ودرجة حرارة لا تقل عن 200 درجة مئوية. يضمن تصميم الفوهات إنشاء مقطع عرضي إهليلجي لرذاذ المحلول. يتم صب نترات الأمونيوم المحببة المعالجة على ناقلات (البند 50) الخاصة بالرافعة الثانية والتي يتم منها تفريغ نترات الأمونيوم إلى المخابئ (البند 54) في حالات التحميل السائب. من الناقلات (مفتاح 50)، يتم إمداد نترات الأمونيوم إلى الناقلات (مفتاح 51) حيث يتم تفريغها في صناديق معلقة (مفتاح 52). بعد الصناديق المعلقة، تدخل نترات الأمونيوم إلى الميزان الأوتوماتيكي (الموضع 53)، بوزن أجزاء يبلغ وزن كل منها 50 كيلوجرامًا، ومن ثم إلى وحدة التعبئة والتغليف. باستخدام آلة تعبئة وتغليف، تتم تعبئة نترات الأمونيوم في أكياس من مادة البولي إيثيلين ذات الصمامات وإلقائها في ناقلات عكسية (بند 55)، ومنها تذهب إلى ناقلات المستودعات (بند 56)، ومنها إلى آلات التحميل (بند 57). من آلات التحميل (الموضع 57)، يتم تحميل نترات الأمونيوم في عربات أو مركبات. يتم تخزين المنتجات النهائية في المستودعات في حالة عدم وجود النقل بالسكك الحديدية والنقل بالسيارات.

المنتج النهائي - نترات الأمونيوم المحببة يجب أن يفي بمتطلبات معيار الدولة GOST 2 - 85.

ينص المشروع على جمع انسكابات نترات الأمونيوم من آلات التعبئة والتغليف. تم تركيب ناقل إضافي (مفتاح 62) ومصعد (مفتاح 63). يتم سكب نترات الأمونيوم المسكوبة أثناء التعبئة في أكياس من خلال المخاط في المصارف على الناقل (مفتاح 62)، ومن حيث تذهب إلى المصعد (مفتاح 63). ومن المصعد، تدخل نترات الأمونيوم إلى المخابئ المعلقة (البند 52) حيث يتم خلطها مع التدفق الرئيسي لنترات الأمونيوم المنتجة.

1.7 حسابات إنتاج المواد

تعتمد حسابات المواد الخاصة بالإنتاج على طن واحد من المنتج النهائي - نترات الأمونيوم المحببة.

المواد تنمو تحييد

البيانات الأولية:

يتم تحديد فقدان الأمونيا وحمض النيتريك لكل طن من نترات الأمونيوم بناءً على معادلة تفاعل التعادل.

يتم تنفيذ العملية في جهاز ITN مع الدوران الطبيعي لمحلول نترات الأمونيوم.

للحصول على طن واحد من الملح عن طريق التفاعل

NH3 + HNO3 = NH4NO3 + 107.7 كيلوجول/مول

يتم استهلاك 100% من NNO3

يتم استهلاك 100% NН3

حيث: 17، 63، 80 الأوزان الجزيئية للأمونيا وحمض النيتريك ونترات الأمونيوم.

سيكون الاستهلاك العملي لـ NH3 وHNO3 أعلى قليلاً من الاستهلاك النظري، لأنه أثناء عملية التعادل، لا مفر من فقدان الكواشف مع بخار العصير، من خلال التسريبات في الاتصالات، بسبب زيادة تحلل المكونات المتفاعلة. الاستهلاك العملي للكواشف، مع الأخذ في الاعتبار الخسائر في الإنتاج، سيكون:

787.5 1.01 = 795.4 كجم

55% من HNO3 المستهلكة ستكون:

خسائر الحمض ستكون:

795.4 - 787.5 = 7.9 كجم

الاستهلاك 100% NH3

212.4 1.01 = 214.6 كجم

خسائر الأمونيا ستكون:

214.6 - 212.5 = 2.1 كجم

يحتوي 1446.2 كجم من HNO3 بنسبة 55% على ماء:

1446.2 - 795.4 = 650.8 كجم

الكمية الإجمالية للأمونيا والكواشف الحمضية التي تدخل المُعادل ستكون:

1446.2 + 214.6 = 1660.8–1661 كجم

في جهاز ITN يتبخر الماء بسبب حرارة التعادل، ويصل تركيز محلول نترات الأمونيوم الناتج إلى 80%، فيخرج محلول نترات الأمونيوم من المعادل:

يحتوي هذا المحلول على الماء:

1250 - 1000 = 250 كجم

وفي الوقت نفسه، يتبخر الماء أثناء عملية التعادل

650.8 - 250 = 400.8؟ 401 كجم

الجدول 1.2 - التوازن المادي للتحييد

حساب المواد لفصل البقايا

البيانات الأولية:

ضغط البخار - 1.2 ميجا باسكال

تم النشر على موقع Allbest.ru

وثائق مماثلة

الخصائص الفيزيائية والكيميائية لنترات الأمونيوم. المراحل الرئيسية لإنتاج نترات الأمونيوم من الأمونيا وحمض النيتريك. محطات التحييد التي تعمل تحت الضغط الجوي وتعمل في ظل الفراغ. إعادة تدوير وتحييد النفايات.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 31/03/2014


خصائص المنتجات المصنعة والمواد الخام ومواد الإنتاج. العملية التكنولوجية لإنتاج نترات الأمونيوم. تحييد حمض النيتريك مع غاز الأمونيا والتبخر إلى ذوبان عالي التركيز.

تمت إضافة أعمال الدورة في 19/01/2016


أتمتة إنتاج نترات الأمونيوم المحببة. دوائر تثبيت الضغط في خط إمداد بخار العصير وتنظيم درجة حرارة البخار المتكثف من مكثف جوي. مراقبة الضغط في خط المخرج لمضخة التفريغ.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 01/09/2014


نترات الأمونيوم هي سماد نيتروجين شائع ورخيص. مراجعة المخططات التكنولوجية الحالية لإنتاجها. تحديث إنتاج نترات الأمونيوم من خلال إنتاج سماد فوسفات النيتروجين المعقد في شركة OJSC Cherepovets Azot.

أطروحة، أضيفت في 22/02/2012


خصائص مطاط الإيثيلين والبروبيلين وخصائص تركيبها. تكنولوجيا الإنتاج والأساس الفيزيائي والكيميائي للعملية والمحفزات. خصائص المواد الخام والمنتجات النهائية. توازن المواد والطاقة لوحدة التفاعل والتحكم في الإنتاج.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 24/10/2011


حسابات وصفة الإنتاج والعملية التكنولوجية لإنتاج الخبز المستدير محلي الصنع: وصفة الإنتاج، قوة الفرن، إنتاجية المنتج. حساب معدات تخزين وإعداد المواد الخام والمخزونات والمنتجات النهائية.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 02/09/2009


المراحل الرئيسية لعملية الحصول على المطاط وتحضير المحفز. خصائص المواد الخام والمنتجات النهائية من حيث اللدونة واللزوجة. وصف مخطط تدفق الإنتاج وحسابات المواد الخاصة به. طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 28/11/2010


خصائص مجموعة المنتجات. المؤشرات الفيزيائية والكيميائية والحسية للمواد الخام. وصفة لجبنة السجق المدخن المصنعة. عملية الإنتاج التكنولوجي. التحكم التكنولوجي والميكروبيولوجي للمواد الخام والمنتجات النهائية.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 25/11/2014


خصائص المواد الخام والمواد المساعدة والمنتجات النهائية. وصف العملية التكنولوجية ومعاييرها الرئيسية. حسابات المواد والطاقة. الخصائص التقنية للمعدات التكنولوجية الرئيسية.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 04/05/2009


خصائص المواد الخام المصنعة والمنتجات النهائية. مخطط العملية التكنولوجية لإنتاج الشعير: القبول والتنظيف الأولي وتخزين الشعير وتدوير وتجفيف الشعير. مبدأ التصميم والتشغيل لخط إنتاج الشعير.