Modele și control al echipamentelor pentru producerea azotatului de amoniu. Tehnologia de producere a azotatului de amoniu. Cantitatea de căldură transportată de soluția de azotat de amoniu este

Producția de azotat de amoniu constă în neutralizarea acidului azotic cu amoniac gazos și cristalizarea produsului. Amoniacul nu trebuie să conțină mai mult de 1% umiditate, iar prezența uleiului nu este permisă. Acidul azotic se ia la o concentrație mai mare de 45% HNO3; conținutul de oxizi de azot din acesta nu trebuie să depășească 0,1%. Pentru a obține azotat de amoniu, se pot folosi și deșeuri din producția de amoniac - de exemplu, apa cu amoniac și gazele din rezervor și de purjare îndepărtate din instalațiile de depozitare a amoniacului lichid și obținute prin purjarea sistemelor de sinteză a amoniacului. Compoziția gazelor din rezervor: 45-70% NH 3, 55-30% H 2 + N 2 (cu urme de metan și argon); compoziţia gazelor de purjare: 7,5-9% NH 3, 92,5-91% H 2 + N 2 (cu urme de metan şi argon). În plus, gazele de distilare din producția de uree sunt, de asemenea, folosite pentru a produce azotat de amoniu; compoziția lor aproximativă este: 55-57% NH3, 18-24% CO2, 15-20% H2O.

Efectul termic al reacţiei NH3(g) +HNO3(l)NH4NO3 este de 35,46 kcal/(g mol). În producția de azotat de amoniu, se utilizează de obicei acid 45-58%. În acest caz, efectul termic al reacției de neutralizare este redus în mod corespunzător de cantitatea de căldură de diluare a acidului azotic cu apă și de cantitatea de dizolvare a azotatului de amoniu.

Prin utilizarea rațională a căldurii de neutralizare, prin evaporarea apei se pot obține soluții concentrate și chiar azotat de amoniu topit.

În conformitate cu aceasta, există scheme pentru producerea unei soluții de azotat de amoniu cu evaporarea sa ulterioară (așa-numitul proces în mai multe etape) și pentru producerea topiturii (un proces într-o singură etapă sau fără evaporare). Pentru a selecta o schemă de neutralizare rațională, este necesar să se compare patru scheme fundamental diferite pentru producerea azotatului de amoniu folosind căldura de neutralizare:

1) instalații care funcționează la presiune atmosferică (exces de presiune a aburului de suc 0,15-0,2 at);

2) instalatii cu evaporator in vid;

3) instalații care funcționează sub presiune, cu o singură utilizare a căldurii aburului de suc;

4) instalații care funcționează sub presiune, cu dublă utilizare a căldurii aburului de suc (producerea topiturii concentrate).

În practica industrială, sunt utilizate pe scară largă ca fiind cele mai eficiente instalații care funcționează la presiune atmosferică, folosind căldură de neutralizare și instalații parțial cu evaporator în vid.

Cerințe tehnice pentru produsele finite

Conform actualului GOST 2-85 în Rusia, azotatul de amoniu granulat este produs în două grade: A - categoria de cea mai înaltă calitate și B - categoria de cea mai înaltă calitate (cel mai înalt grad) și prima categorie de calitate (clasa întâi). Indicatorii de calitate ai nitratului de amoniu produs industrial sunt prezentați în Tabelul 1.

tabelul 1

Întreprinderile producătoare de azotat de amoniu trebuie să garanteze consumatorului că indicatorii de calitate ai produsului prevăzuți de GOST 2-85 se vor menține timp de 6 luni cu condiția ca consumatorul să respecte condițiile de depozitare stabilite de standard.

Aplicarea azotatului de amoniu

Azotatul de amoniu este unul dintre tipurile de îngrășăminte minerale fără de care agricultura modernă este aproape de neconceput. Apartenența la familia de îngrășăminte cu azot, versatilitatea aplicării, posibilitatea unor volume industriale de producție și furnizare, tehnologie de producție dovedită - acestea sunt avantajele care mențin poziția de nezdruncinat a azotatului de amoniu pe piața îngrășămintelor.

Azotul este absolut necesar pentru plante. Clorofila, care valorifică energia solară și produce material de construcție pentru celulele vii, conține azot. În exterior, azotatul de amoniu este granule albe. Substanța granulară este foarte solubilă în apă și conține 34,4% azot. Se aplica ca pansament de top pentru toate tipurile de culturi agricole, in toate tipurile de sol si pentru pregatirea solului pentru semanat. În industrie, azotatul de amoniu este folosit ca materie primă pentru producția de explozivi și utilizarea ulterioară în industria chimică, minieră și construcții.

Există o problemă asociată cu higroscopicitatea ridicată a azotatului de amoniu. Granulele își pierd duritatea și se răspândesc atunci când umiditatea aerului crește. Cu toate acestea, evoluțiile tehnologice moderne fac posibilă luarea în considerare a acestei nuanțe și eradicarea acesteia în etapa de producție.

Unul dintre avantajele nitratului de amoniu este considerat în mod tradițional acela că solul absoarbe complet partea de amoniac datorită solubilității rapide a îngrășământului. În același timp, azotatul de amoniu are o acțiune mai lungă în comparație cu nitratul. Aplicarea fracționată a azotatului de amoniu poate reduce pierderea de azot azotat din leșiere. Este folosit cu succes în producția de amestecuri de îngrășăminte ca cea mai optimă componentă de azot. În prezent, piața chimică se confruntă cu o creștere constantă a cererii de nitrat de amoniu atât ca îngrășământ, cât și ca materie primă chimică industrială. Acest lucru se datorează și sprijinului acordat de stat industriei agricole și dezvoltării industriei autohtone în general.

Metoda de producere a azotatului de amoniu din amoniacul gazos din cuptorul de cocs și acidul azotic diluat nu a mai fost folosită ca fiind neprofitabilă din punct de vedere economic.

Tehnologia de producere a azotatului de amoniu include neutralizarea acidului azotic cu gaz de amoniac folosind căldura de reacție (145 kJ/mol) pentru a evapora soluția de azotat. După formarea unei soluții, de obicei cu o concentrație de 83%, excesul de apă este evaporat până la o topitură, în care conținutul de azotat de amoniu este de 95 - 99,5%, în funcție de tipul de produs finit. Pentru utilizare ca îngrășământ, topitura este granulată în pulverizatoare, uscată, răcită și acoperită cu compuși pentru a preveni aglomerarea. Culoarea granulelor variază de la alb la incolor. Azotatul de amoniu pentru utilizarea în chimie este de obicei deshidratat, deoarece este foarte higroscopic și procentul de apă din el (ω(H 2 O)) este aproape imposibil de obținut.

În instalațiile moderne care produc practic nitrat de amoniu fără aglomerare, granulele fierbinți care conțin 0,4% umiditate sau mai puțin sunt răcite în aparate cu pat fluidizat. Granulele răcite sunt ambalate în saci de bitum din polietilenă sau din hârtie cu cinci straturi. Pentru a conferi granulelor o rezistență mai mare, asigurând posibilitatea transportului în vrac și pentru a menține stabilitatea modificării cristaline pe o perioadă mai lungă de valabilitate, aditivi precum magnezitul, sulfatul de calciu hemihidrat, produsele de descompunere a materiilor prime sulfatate cu acid azotic și altele. se adaugă la nitrat de amoniu (de obicei nu mai mult de 0,5 % în greutate).

În producția de azotat de amoniu, acidul azotic este utilizat cu o concentrație mai mare de 45% (45-58%), conținutul de oxizi de azot nu trebuie să depășească 0,1%. În producția de azotat de amoniu, deșeurile din producția de amoniac pot fi, de asemenea, utilizate, de exemplu, apa cu amoniac și gazele din rezervor și de purjare îndepărtate din instalațiile de depozitare a amoniacului lichid și obținute în timpul purjării sistemelor de sinteză a amoniacului. În plus, gazele de distilare din producția de uree sunt, de asemenea, utilizate în producerea azotatului de amoniu.

Prin utilizarea rațională a căldurii de neutralizare degajate, se pot obține soluții concentrate și chiar azotat de amoniu topit prin evaporarea apei. În conformitate cu aceasta, există scheme pentru obținerea unei soluții de azotat de amoniu cu evaporarea sa ulterioară (proces în mai multe etape) și pentru obținerea topiturii (proces într-o singură etapă sau fără evaporare).

Sunt posibile următoarele scheme fundamental diferite pentru producerea azotatului de amoniu folosind căldura de neutralizare:

Instalații care funcționează la presiunea atmosferică (presiunea excesivă a aburului de suc 0,15-0,2 at);

Instalații cu evaporator cu vid;

Instalații care funcționează sub presiune, cu o singură utilizare a căldurii cu abur de suc;

Instalații care funcționează sub presiune, folosind căldură dublă din abur de suc (produce topitură concentrată).

În practica industrială, sunt utilizate pe scară largă ca fiind cele mai eficiente instalații care funcționează la presiune atmosferică, folosind căldură de neutralizare și instalații parțial cu evaporator în vid.

Producția de azotat de amoniu prin această metodă constă în următoarele etape principale:

1. obţinerea unei soluţii de azotat de amoniu prin neutralizarea acidului azotic cu amoniac;

2. evaporarea soluției de azotat de amoniu la starea de topire;

3. cristalizarea sării din topitură;

4. sare de uscare și răcire;

5. ambalare.

Procesul de neutralizare se realizează într-un neutralizator, care permite utilizarea căldurii de reacție pentru evaporarea parțială a soluției - ITN. Este conceput pentru a produce o soluție de azotat de amoniu prin neutralizarea acidului azotic 58 - 60% cu amoniac gazos folosind căldura de reacție pentru a evapora parțial apa din soluție sub presiune atmosferică, conform reacției:

NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3 + Qkcal

Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse

Instituție de învățământ de stat

Studii profesionale superioare

Universitatea Tehnică de Stat din Tver

Departamentul TPM

Lucrări de curs

la disciplina: „Tehnologia chimică generală”

Producția de azotat de amoniu

• Conţinut

Introducere

1. Proprietățile fizico-chimice ale azotatului de amoniu

2. Metode de producție

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

3.1 Prepararea soluțiilor de azotat de amoniu

3.1.1 Bazele procesului de neutralizare

3.1.2 Caracteristicile instalaţiilor de neutralizare

3. 1 5 Echipament principal

4. Calcule materiale și energetice

5. Calcul termodinamic

6. Reciclarea și neutralizarea deșeurilor în producerea azotatului de amoniu

Concluzie

Lista surselor utilizate

Anexa A

Introducere

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Tabelul 1 - Conținutul de azot în compuși

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

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

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

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

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

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

1. Proprietățile fizico-chimice ale azotatului de amoniu

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

· hidroliza (sau disocierea) moleculelor de NH4NO3;

· descompunerea termică a acidului azotic format în timpul hidrolizei;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

NH4NO3=N2+ 2H20 (6)

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

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

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

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

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

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

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

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

2 . Metode de producție

acid de neutralizare a azotatului de amoniu

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

4. Sare de răcire sau de uscare.

5. Ambalarea produsului finit.

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

3.1 P Prepararea soluțiilor de azotat de amoniu

3.1.1 Bazele procesului de neutralizare

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

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

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

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

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

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

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

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

3.1.2 Caracteristicile instalaţiilor de neutralizare

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

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

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

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

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

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

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

3.1.3 Instalații de neutralizare care funcționează la presiunea atmosferică

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

3.1.4 Instalații de neutralizare care funcționează sub vid

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Figura 4 - Diagrama de neutralizare a vidului:

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

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

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

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

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

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

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

3.1. 5 Echipament principal

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

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

Figura 5 - Dispozitiv de neutralizare ITN

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Figura 6 - Agitator-neutralizator

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

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

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

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

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

4 . Calcule materiale si energie

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

Acceptăm că procesul de neutralizare va decurge în următoarele condiții:

Temperatura inițială, °C

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

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

Tabelul 2 - Date inițiale

Calculul materialului

1 Pentru a obține 1 tonă de nitrat prin reacție:

Np+HNO3=NH4NO3 +Q J (9)

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

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

acid azotic

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

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

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

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

980/80=12,25 kmol/h,

precum si cantitatea de apa:

1000-980=20 kg/h

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

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

Procesul implică acid diluat - 60%:

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

inclusiv apa:

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

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

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

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

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

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

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

Tabelul 3 - Bilanțul material al procesului de neutralizare

8. Să calculăm indicatorii tehnologici.

· coeficienți teoretici de cheltuieli:

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

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

· rate efective ale cheltuielilor:

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

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

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

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

Calcul energetic

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

1. Căldura adusă de amoniacul gazos este:

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

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

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

50 - temperatura amoniacului, °C

2. Căldura introdusă de acidul azotic:

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

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

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

20 - temperatura acidului, °C

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

HNO3*3,95pO(lichid) +Np(gaz) =NH4NO3*3,95pO(lichid)

unde HNO3*3,95pO corespunde acidului azotic.

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

a) căldura de dizolvare a acidului azotic în apă:

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

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

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

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

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

unde NH4NO3*4pO corespunde unei concentraţii de 52,5% NH4NO3

Valoarea NH4NO3*4pO este calculată din raport

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

unde 80 este greutatea molară a NH4NO3

47,5 - concentrație HNO3, %

52,5 - concentrație NH4NO3, %

18 - greutatea molară pO

Valoarea NH4NO3*2,5pO este calculată în mod similar, corespunzând unei soluții de 64% de NH4NO3

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

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

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

Np(gaz): 46191,36

HN03 (lichid): 174472,8

NH4NO3(s): 364844,8

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

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

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

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

Astfel, efectul termic al reacției Q3

HNO3 +*3,95pO(lichid)+ Np(gaz) =NH4NO3*2,5pO(lichid)+1,45 pO(vapori)

va fi:

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

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

102633,52*1000/80=1282919 kJ,

unde 80 este greutatea moleculară a NH4NO3

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

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

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

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

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

10 - pierderi de Np si HNO3, kg

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

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

T=115,2 - 100=15,2 °C

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

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

Documente similare

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

lucrare curs, adăugată 19.01.2016


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

lucrare curs, adăugată 01.09.2014


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

teză, adăugată 22.02.2012


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

lucrare curs, adăugată 03.11.2015


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

test, adaugat 25.12.2013


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

lucrare curs, adaugat 24.06.2012


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

teză, adăugată 11.01.2013


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

lucrare curs, adăugată 14.03.2015


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

lucrare curs, adaugat 18.12.2008


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

Prelucrarea polimerilor

Cea mai importantă caracteristică a noilor materiale obținute pe baza diferiților polimeri este ușurința comparativă a transformării lor în produse finite în stare de curgere vâscoasă, în care proprietățile lor plastice se manifestă cel mai clar. Această capacitate de a se forma cu ușurință (în anumite condiții, într-un fel sau altul legat de încălzire) și apoi, la temperaturi obișnuite, de a menține ferm forma dobândită este cea care a dat numele maselor de plastic.

Din punctul de vedere al prelucrării polimerilor, aceștia pot (totuși, foarte condiționat) să fie împărțiți în două grupe principale: termoplastice, care includ materiale care își schimbă doar plasticitatea sub influența încălzirii, dar își păstrează structura și materialele plastice termorigide, în care, sub influența încălzirii, moleculele liniare ca ar fi cusute împreună pentru a forma structuri spațiale complexe.

Materialele termoplastice includ aproape toate masele de plastic care sunt obținute prin fuzionarea monomerilor în lanțuri lungi folosind metoda de polimerizare. Să numim câteva mase plastice comune de acest fel. Printre acestea, se remarcă polietilena sau polietilena, care nu este fără motiv numit „regele materialelor plastice”. În afară de materialele plastice poroase și asemănătoare spumei, polietilena este cea mai ușoară masă de plastic. Greutatea sa specifică diferă puțin de cea a gheții, ceea ce îi permite să plutească la suprafața apei. Este extrem de rezistent la alcalii și acizii caustici și în același timp durabil, se îndoaie ușor și nu își pierde flexibilitatea nici la șaizeci de grade sub zero. Polietilena poate fi găurită, strunsată, ștanțată - într-un cuvânt, orice tip de prelucrare pe acele mașini care sunt folosite pentru prelucrarea metalelor. Încălzit la 115-120°, polietilena devine moale și plastică, iar apoi prin presare sau turnare prin injecție poate fi folosită pentru a face tot felul de feluri de mâncare - de la sticle de parfum la sticle uriașe pentru acizi și alcalii. Când este încălzită, polietilena poate fi rulată cu ușurință în folii subțiri, care sunt folosite pentru ambalarea produselor sensibile la umiditate. Combinația de rezistență și elasticitate face din polietilenă un material convenabil pentru fabricarea de angrenaje silențioase, echipamente de ventilație și țevi pentru instalații chimice, supape și garnituri.

Materialele termoplastice obișnuite includ și clorură de polivinil (denumită adesea incorect clorură de polivinil). Pe baza acestuia, sunt produse două tipuri principale de materiale plastice: tip celuloid dur - așa-numitele plastice vinilice și materiale plastice moi.

De asemenea, aici sunt incluse polistirenul, un izolator valoros pentru dispozitivele de înaltă frecvență și echipamente radio speciale, care seamănă cu sticla incoloră la aspect, și metacrilatul de polimetil (sticlă organică).

Materialele termoplastice includ materiale plastice realizate din polimeri naturali prelucrați corespunzător (de exemplu, nitroceluloza, obținută prin tratarea celulozei de bumbac cu un amestec de acizi azotic și sulfuric și acetat de celuloză) și, prin excepție, rășini poliamidice obținute prin policondensare și așa-numitele metoda „în trepte” sau polimerizare multiplă.

Diferența dintre aceste grupuri principale de materiale este destul de semnificativă. Produsele termoplastice pot fi zdrobite și reciclate. Pentru fabricarea anumitor produse din acestea, turnarea prin injecție este utilizată pe scară largă. Produsul se intareste intr-o matrita racita in cateva secunde; Drept urmare, productivitatea mașinilor moderne de turnat prin injecție este foarte mare: pe zi pot produce de la 15 la 40 de mii de produse de dimensiuni medii și câteva sute de mii de produse mici.

La materialele termorigide situația este mai complicată: după ce s-au întărit, este aproape imposibil să le readuceți la o stare vâsco-fluidică în care ar putea deveni din nou plastice. Prin urmare, turnarea din ele este dificilă; ele sunt presate în mare parte la căldură, iar produsele rezultate sunt ținute în matriță atâta timp cât este necesar pentru ca rășina pe întreaga secțiune transversală a produsului să intre într-o stare infuzibilă. Dar produsul nu mai necesită răcire.

Deși metoda de presare la cald este oarecum mai puțin productivă decât turnarea prin injecție, chiar și ea este de multe ori mai rapidă decât procesele convenționale de fabricare a produselor metalice. Acest lucru oferă un beneficiu suplimentar imens atunci când înlocuiți metalele cu materiale plastice. La urma urmei, multe produse metalice complexe necesită o serie lungă de operațiuni de producție pentru finisarea lor. Un exemplu tipic este producția de matrițe, care necesită eforturi pe termen lung din partea celor mai calificați producători de scule. Industria auto sovietică folosește acum matrițe fabricate din așa-numitele rășini epoxidice cu o umplutură adecvată. Ele sunt create folosind o operație principală - turnare și una auxiliară - curățarea neregulilor individuale, formate aleatoriu. Industria a ajuns aproape de rezolvarea problemei formării de produse de dimensiuni mari, precum caroserii auto, bărci cu motor etc.

Folosind exemplul unei mase plastice obținute prin polimerizare în trepte - policaprolactamă (cum este numită rășina de nailon în limbajul chimiștilor) - se poate observa clar cât de arbitrare sunt limitele care, în practică, separă masele plastice de fibrele sintetice.

Rășina capron este obținută din lactama acidului aminocaproic - caprolactamă, care la rândul său este extras din fenol, benzen, furfural (o materie primă foarte promițătoare, formată, în special, în timpul procesării deșeurilor agricole) și acetilenă, obținută prin acțiune. de apă pe carbură de calciu. După finalizarea polimerizării, policaprolactama este eliberată din reactor printr-o fantă subțire. În același timp, se întărește într-o panglică, care este apoi măcinată în firimituri. După purificarea suplimentară din reziduurile de monomeri, se obține rășina poliamidă de care avem nevoie. Din această rășină, al cărei punct de topire este destul de ridicat (216-218°), se obțin elice pentru nave cu abur, cochilii de rulment, roți dințate pentru mașini etc.. Dar rășinile poliamidice sunt cele mai utilizate pe scară largă la producția de fire din care sunt rezistente la putrezire. se fac plase de pescuit si plase de nailon si ciorapi de nailon etc.

Firele sunt formate dintr-o topitură de rășină, care trece prin găuri mici, formând fluxuri care se solidifică în fire elementare la răcire. Mai multe fire elementare sunt combinate într-unul singur și supuse la torsiune și întindere.

Chimia se dovedește a fi aliatul cel mai de încredere al unui astfel de factor decisiv în progresul industrial precum automatizarea. Tehnologia chimică, datorită caracteristicii sale cele mai importante, subliniată în special în raportul lui N. S. Hrușciov la cel de-al 21-lea Congres al PCUS, și anume continuitatea, este obiectul cel mai eficient și dezirabil pentru automatizare. Dacă luăm în considerare, în plus, că producția chimică în domeniile sale principale este producție pe scară largă și în masă, atunci ne putem imagina clar ce surse imense de economisire a forței de muncă și extindere a chimiei de producție conține, în special chimia și tehnologia polimerilor.

Recunoscând legăturile profunde dintre structura celor mai importante materiale polimerice tehnice și proprietățile lor și după ce au învățat să „proiecteze” materialele polimerice în conformitate cu „planuri chimice” unice, oamenii de știință chimiști pot spune în siguranță: „Vârsta materialelor cu alegere nelimitată a avut început.”

Aplicarea îngrășămintelor

Agricultura socialistă se confruntă cu sarcina de a crea o abundență de produse alimentare în țara noastră și de a asigura pe deplin industriei materii prime.

În următorii ani, producția de produse din cereale, sfeclă de zahăr, cartofi, culturi industriale, fructe, legume și plante furajere va crește semnificativ. Producția de produse zootehnice de bază: carne, lapte, lână etc. va crește semnificativ.

În această luptă pentru abundența alimentelor, chimia joacă un rol imens.

Există două modalități de creștere a producției de produse agricole: în primul rând, prin extinderea suprafeței cultivate; în al doilea rând, prin creșterea productivității pe masele de teren deja cultivate. Aici vine chimia în ajutorul agriculturii.

Îngrășămintele nu numai că măresc cantitatea, dar îmbunătățesc și calitatea culturilor cultivate cu ajutorul lor. Acestea cresc conținutul de zahăr din sfeclă și amidon din cartofi, măresc rezistența fibrelor de in și bumbac etc. Îngrășămintele cresc rezistența plantelor la boli, secetă și frig.

Agricultura noastră va avea nevoie de o mulțime de îngrășăminte minerale și organice în următorii ani. Primește îngrășăminte minerale din industria chimică. Pe lângă diferitele îngrășăminte minerale, industria chimică oferă agriculturii pesticide pentru combaterea insectelor dăunătoare, bolilor plantelor și buruienilor - erbicide, precum și mijloace de reglare a creșterii și rodirii - stimulente de creștere, mijloace de vărsare înainte de recoltare a frunzelor de bumbac etc. (mai multe despre aplicarea și acțiunea lor sunt descrise în volumul 4 DE).

Ce tipuri de îngrășăminte există?

Îngrășămintele folosite în agricultură sunt împărțite în două grupe principale: organice și minerale. Îngrășămintele organice includ: gunoi de grajd, turbă, îngrășământ verde (plante care absorb azotul din aer) și diverse composturi. Pe lângă minerale, ele conțin și substanțe organice.

Țara noastră produce, de asemenea, îngrășăminte complexe, sau cu mai multe fațete. Acestea conțin nu una, ci două sau trei baterii. Utilizarea microîngrășămintelor în agricultură se dezvoltă, de asemenea, în mod semnificativ. Conțin bor, cupru, mangan, molibden, zinc și alte elemente, din care cantități mici (câteva kilograme la hectar) sunt necesare pentru dezvoltarea și fructificarea plantelor.

În plus, în agricultură se folosesc și așa-numitele îngrășăminte indirecte: var, gips etc. Ele modifică proprietățile solurilor: elimină aciditatea dăunătoare plantelor, sporesc activitatea microorganismelor benefice și transformă substanțele nutritive conținute în sol în sine. o formă mai accesibilă plantelor.solului etc.

Îngrășăminte cu azot

Materia de pornire pentru producerea majorității îngrășămintelor cu azot este amoniacul. Se obține prin sinteza din azot și hidrogen sau ca produs secundar în timpul cocsării cărbunelui și turbei.

Cele mai comune îngrășăminte cu azot sunt azotat de amoniu, sulfat de amoniu, azotat de calciu, azotat de sodiu, uree, îngrășăminte lichide cu azot (amoniac lichid, amoniac, apă amoniacă).

Aceste îngrășăminte diferă între ele sub formă de compuși cu azot. Unele conțin azot sub formă de amoniac. Acestea sunt îngrășăminte cu amoniac. Acestea includ sulfat de amoniu. În altele, azotul este sub formă de nitrat, adică sub formă de săruri ale acidului azotic. Acestea sunt îngrășăminte cu nitrați. Acestea includ nitrat de sodiu și nitrat de calciu. Azotatul de amoniu conține azot atât sub formă de nitrat, cât și sub formă de amoniu. Ureea conține azot sub formă de compus amidic.

Formele nitrate ale îngrășămintelor cu azot sunt ușor solubile în apă, nu sunt absorbite de sol și sunt ușor de spălat din acesta. Ele sunt absorbite de plante mai repede decât alte forme de compuși cu azot.

Îngrășămintele cu amoniac sunt, de asemenea, ușor solubile în apă și sunt bine absorbite de plante, dar acționează mai lent decât îngrășămintele nitrați. Amoniacul este bine absorbit de sol și este prost spălat din el. Prin urmare, îngrășămintele cu amoniac asigură plantelor nutriție cu azot mai mult timp. Sunt si mai ieftine. Acesta este avantajul lor față de îngrășămintele nitrați.

Cum se produce azotatul de amoniu?

Azotatul de amoniu este unul dintre cele mai comune îngrășăminte.

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

Procesul de producție constă din următoarele etape:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1. Partea tehnologică

1.4.1 Prepararea unei soluții apoase cu concentrație de azotat de amoniu

Introducere

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

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

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

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

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

O cantitate semnificativă de azot conținută în sol este efectuată anual odată cu recoltarea culturilor de plante, iar o parte se pierde ca urmare a scurgerii de substanțe care conțin azot de către apele subterane și apele pluviale. Prin urmare, pentru a crește randamentul culturilor, este necesară completarea sistematică a rezervelor de azot din sol prin aplicarea de îngrășăminte cu azot. În funcție de natura solului, condițiile climatice și alte condiții, sunt necesare cantități diferite de azot pentru diferite culturi.

Azotatul de amoniu ocupă un loc semnificativ în gama de îngrășăminte cu azot. A cărui producție a crescut cu peste 30% în ultimele decenii.

La începutul secolului al XX-lea, un om de știință remarcabil - agrochimistul D.N. Pryanishnikov. numit azotat de amoniu îngrășământul viitorului. În Ucraina, pentru prima dată în lume, au început să folosească azotatul de amoniu în cantități uriașe ca îngrășământ pentru toate culturile industriale (bumbac, zahăr și sfeclă furajeră, in, porumb), iar în ultimii ani pentru culturile de legume. .

Azotatul de amoniu are o serie de avantaje față de alte îngrășăminte cu azot. Conține 34 - 34,5% azot și în acest sens este al doilea după uree [(NH2)2CO], care conține 46% azot. Azotat de amoniu NH4NO3 este un îngrășământ universal cu azot, deoarece conține simultan grupul de amoniu NH4 și grupul de azot NO3 din forma de azot.

Este foarte important ca formele de azot de azot de amoniu să fie folosite de plante în momente diferite. Azotul de amoniu NH2 este implicat direct în sinteza proteinelor și este rapid absorbit de plante în perioada de creștere; Azotul nitrat NO3 este absorbit relativ lent, deci durează mai mult.

Azotatul de amoniu este folosit și în industrie. Face parte dintr-un grup mare de explozivi cu azotat de amoniu care sunt stabili în diferite condiții ca agent oxidant, descompunându-se în anumite condiții numai în produse gazoase. Acest exploziv este un amestec de azotat de amoniu cu trinitrotoluen și alte substanțe. Azotatul de amoniu tratat cu o peliculă de hidrocarbonat de tip Fe(RCOO)3 RCOOH este utilizat în cantități mari pentru sablare în industria minieră, în construcția de drumuri, inginerie hidraulică și alte structuri mari.

Cantități mici de azotat de amoniu sunt folosite pentru a produce protoxid de azot, care este utilizat în practica medicală.

Odată cu creșterea volumului producției de azotat de amoniu prin construirea de noi întreprinderi și modernizarea întreprinderilor existente, a fost stabilită sarcina de a îmbunătăți calitatea acestuia, i.e. obţine un produs finit cu friabilitate 100%. Acest lucru poate fi realizat prin căutarea în continuare a diverșilor aditivi care afectează procesele de transformare a polimerilor, precum și prin utilizarea de agenți tensioactivi accesibili și ieftini care asigură hidrofobizarea suprafeței granulelor și o protejează de expunerea la umiditatea atmosferică - crearea de nitrat de amoniu cu acțiune lentă.

granule de producere a salitrului

1. Partea tehnologică

1.1 Studiu de fezabilitate, alegerea locației și a punctului de construcție

Ghidați de principiile managementului rațional atunci când alegem un șantier, luăm în considerare proximitatea bazei de materie primă, a resurselor de combustibil și energie, proximitatea consumatorilor de produse fabricate, disponibilitatea resurselor de muncă, transportul și distribuția uniformă. a intreprinderilor din intreaga tara. Pe baza principiilor de mai sus pentru localizarea întreprinderilor, construiesc atelierul planificat de nitrat de amoniu granulat în orașul Rivne. Întrucât din materiile prime necesare pentru producerea azotatului de amoniu, orașul Rivne este furnizat doar gaz natural utilizat pentru producerea amoniacului sintetic.

Sursa de alimentare cu apă este bazinul râului Goryn. Energia consumată de producție este generată de Centrala Termoelectrică Rivne. În plus, Rivne este un oraș mare, cu o populație de 270 de mii de oameni, capabil să asigure atelierul proiectat cu resurse de muncă. De asemenea, este planificată recrutarea forței de muncă din zonele adiacente orașului. Atelierul este asigurat cu personal de inginerie de către absolvenții Institutului Politehnic din Lvov, Institutului Politehnic Dnepropetrovsk și Institutul Politehnic din Kiev; atelierul va fi asigurat cu lucrători din școlile profesionale locale.

Transportul produselor finite către consumatori se va efectua prin transport feroviar și rutier.

Fezabilitatea construirii atelierului proiectat în orașul Rivne este evidențiată și de faptul că în teritoriile Rivne, Volyn, regiunile Lviv cu o agricultură bine dezvoltată, azotatul de amoniu granulat ca îngrășământ mineral este principalul consumator al produselor de atelierul proiectat.

În consecință, proximitatea bazei de materie primă, a resurselor energetice, a pieței de vânzare, precum și a disponibilității forței de muncă, indică fezabilitatea construirii atelierului proiectat în orașul Rivne.

Apropierea unei gări mari cu o ramură mare de căi ferate face posibilă transportul ieftin

1.2 Selectarea și justificarea metodei de producție

În industrie, numai metoda de producere a azotatului de amoniu din amoniac sintetic și acid azotic diluat este utilizată pe scară largă.

În multe producții de azotat de amoniu, în locul dispozitivelor utilizate anterior, care funcționează prost, au fost introduse șaibe speciale. Ca urmare, conținutul de amoniac sau nitrat de amoniu din vaporii de suc a scăzut de aproape trei ori. Au fost reconstruiți neutralizatori de modele învechite cu productivitate scăzută (300 - 350 t/zi), pierderi crescute și utilizare insuficientă a căldurii de reacție. Un număr mare de evaporatoare orizontale de putere redusă au fost înlocuite cu cele verticale cu peliculă în cădere sau alunecare și cu dispozitive cu o suprafață de schimb de căldură mai mare, ceea ce a făcut posibilă aproape dublarea productivității etapelor de evaporare și reducerea consumului de secundar și abur proaspăt de încălzire cu o medie de 20%.

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

O cantitate semnificativă de azotat de amoniu la instalațiile individuale este produsă din gazele de eșapament ale sistemelor de uree care conțin amoniac cu reciclare parțială a lichidului, unde se consumă de la 1 la 1,4 tone de amoniac per tonă de uree produsă. Din aceeași cantitate de amoniac se pot produce 4,5 - 6,4 tone de azotat de amoniu.

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

În cantități mici, azotatul de amoniu se obține prin descompunerea prin schimb a sărurilor (metode de conversie) în funcție de reacțiile:

Ca(NO3)2 + (NH4)2CO3 = 2NH4NO3 + vCaCO3 (1,1)

Мg(NO3)2 + (NН4)2СО3 = 2NН4NO3 + vМgСО3 (1,2)

Ba(NO3)2 + (NH4)2SO4 = 2NH4NO3 + vBaSO4 (1,3)

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

În ciuda simplității relative a procesului tehnologic de producere a azotatului de amoniu, schemele de producere a acestuia în străinătate prezintă diferențe semnificative, care diferă între ele atât prin tipul de aditivi, cât și prin metoda de preparare a acestora, cât și prin metoda de granulare a topiturii.

Metoda „Nuklo” (SUA).

O caracteristică a acestei metode de producere a nitratului de amoniu granulat este adăugarea a aproximativ 2% dintr-un aditiv special numit „Nuklo” la topitura foarte concentrată (azotat de amoniu 99,8% înainte de granulare în turn). Este o pulbere uscată fin măcinată de argilă de beton cu o dimensiune a particulelor de cel mult 0,04 mm.

Metoda „Nitro – curent”.

Acest proces a fost dezvoltat de compania engleză Faison. Principala diferență între această metodă și altele este că picăturile de topitură de azotat de amoniu sunt simultan răcite, granulate și prăfuite, mai întâi într-un nor de praf al unui aditiv de praf, și apoi într-un pat fluidizat al aceluiași aditiv.

Metoda companiei „I-C-I” (Anglia).

Această metodă de producere a azotatului de amoniu se distinge prin faptul că o soluție de azotat de magneziu este utilizată ca aditiv care îmbunătățește proprietățile fizice și chimice ale produsului finit, ceea ce face posibilă obținerea unui produs de înaltă calitate din topitura de azotat de amoniu care conține până la 0,7% apă.

Metoda de non-evaporare pentru producerea azotatului de amoniu a fost luată în 1951 în SUA de către Stengel Patent, care a fost ulterior implementată în industrie. Esența metodei este că acidul azotic încălzit 59% este neutralizat cu gaz de amoniac încălzit într-un volum mic sub o presiune de 0,34 MPa.

Pe lângă schemele descrise mai sus, există multe alte scheme pentru producția de azotat de amoniu în străinătate, dar diferă puțin unele de altele.

De remarcat că, spre deosebire de atelierele aflate în funcțiune și în construcție în Ucraina și țările învecinate, în toate instalațiile străine produsul după turnul de granulare trece prin etapa de cernere și prăfuire, ceea ce ajută la îmbunătățirea calității produsului comercial, dar semnificativ complică schema tehnologică. În instalațiile casnice, absența unei operațiuni de cernere a produsului este compensată de o proiectare mai avansată a granulatoarelor care produc un produs cu un conținut minim de fracție mai mic de 1 mm. Tamburele rotative voluminoase pentru răcirea granulelor, utilizate pe scară largă în străinătate, nu sunt folosite în Ucraina și sunt înlocuite cu dispozitive de răcire în pat fluidizat.

Producția de azotat de amoniu granulat în atelier se caracterizează prin: obținerea unui produs de înaltă calitate, o rată ridicată de utilizare a căldurii de neutralizare, utilizarea evaporării într-o singură etapă cu un „film de alunecare”, utilizarea maximă a deșeurilor prin returnarea acestuia la procesul, un nivel ridicat de mecanizare, depozitare și încărcare a produselor. Acesta este un nivel de producție destul de ridicat.

1.3 Caracteristicile materiilor prime și ale produsului finit

Pentru a produce azotat de amoniu, se utilizează amoniac 100% și acid azotic HNO3 diluat cu o concentrație de 55 - 56%.

Amoniacul NH3 este un gaz incolor cu un miros ascuțit, specific.

Substanță reactivă care suferă reacții de adăugare, substituție și oxidare.

Să ne dizolvăm bine în apă.

Densitatea în aer la o temperatură de 0°C și o presiune de 0,1 MPa este 0,597.

Concentrația maximă admisă în aerul zonei de lucru a spațiilor industriale este de 20 mg/m3, în aerul zonelor populate 0,2 mg/m3.

Când este amestecat cu aer, amoniacul formează amestecuri explozive. Limita inferioară de explozie a amestecului de amoniac-aer este de 15% (fracția de volum), limita superioară este de 28% (fracția de volum).

Amoniacul irită tractul respirator superior, mucoasele nasului și ochilor, iar atunci când intră în contact cu pielea umană, provoacă arsuri.

Clasa de pericol IV.

Produs în conformitate cu GOST 6621 - 70.

Acidul azotic HNO3 este un lichid cu miros înțepător.

Densitatea în aer la o temperatură de 0°C și o presiune de 0,1 MPa-1,45 g/dm3.

Punct de fierbere 75°C.

Se amestecă cu apă în toate privințele, eliberând căldură.

Acidul azotic care pătrunde pe piele sau pe mucoase provoacă arsuri. Țesuturile animale și vegetale sunt distruse sub influența acidului azotic. Vaporii de acid azotic, asemănători oxizilor de azot, provoacă iritații ale tractului respirator intern, dificultăți de respirație și edem pulmonar.

Concentrația maximă admisă de vapori de acid azotic în aerul spațiilor industriale în ceea ce privește NO2 este de 2 mg/m3.

Concentrația în masă a vaporilor de acid azotic în aerul zonelor populate nu este mai mare de 0,4 mg/m3.

Clasa de pericol II.

Produs conform OST 113 - 03 - 270 - 76.

Nitratul de amoniu NH4NO3 este o substanță cristalină albă produsă sub formă granulară cu un conținut de azot de până la 35%

Produs în conformitate cu GOST 2 - 85 și îndeplinește următoarele cerințe (a se vedea tabelul 1.1)

Tabelul 1.1 - Caracteristicile nitratului de amoniu produs conform GOST 2 - 85

Nitratul de amoniu este o substanță explozivă și inflamabilă. Granulele de azotat de amoniu sunt rezistente la frecare, impact și șocuri; atunci când sunt expuse la detonatoare sau într-un spațiu închis, azotatul de amoniu explodează. Explozivitatea azotatului de amoniu crește în prezența acizilor, substanțelor organice, uleiurilor, rumegușului și cărbunelui. Cele mai periculoase impurități metalice din azotatul de amoniu sunt cadmiul și cuprul.

Exploziile de nitrat de amoniu pot fi cauzate de:

a) expunerea la detonatoare de putere suficientă;

b) influența impurităților anorganice și organice, în special cuprul fin, cadmiul, zincul, cărbunele pulbere, uleiul;

c) descompunerea termică într-un spațiu restrâns.

Praful de azotat de amoniu amestecat cu substanțe organice crește explozivitatea sării. Țesătura înmuiată în salpetru și încălzită la 100°C poate provoca un incendiu. Când ia foc, salitrul se stinge cu apă. Datorită faptului că atunci când azotatul de amoniu se aprinde, se formează oxizi de azot, este necesar să se folosească măști de gaz la stingere.

NН4NO3 = N2О = 2Н2О = 3600 kJ (1,4)

NH4NO3 = 0,5N2 + NO = 2H2O = 28,7 kJ (1,5)

Prezența acidității libere în soluție crește capacitatea de descompunere chimică și termică.

O proprietate negativă a nitratului de amoniu este capacitatea sa de a se aglomera - de a-și pierde fluiditatea în timpul depozitării.

Factori care contribuie la aglomerare:

b) eterogenitatea și rezistența mecanică scăzută a granulelor. Când sunt depozitate în stive de 2,5 metri înălțime, sub presiunea pungilor superioare, granulele mai puțin durabile sunt distruse odată cu formarea de particule de praf;

c) modificarea modificărilor cristalului;

d) higroscopicitatea favorizează aglomerarea. Cel mai eficient mod de a preveni aglomerarea este ambalarea în recipiente sigilate (pungi de plastic).

Concentrația maximă admisă de azotat de amoniu sub formă de praf în spațiile industriale nu este mai mare de 10 mg/m3.

Protecția căilor respiratorii - soluție.

Azotatul de amoniu este folosit în agricultură ca îngrășământ cu azot, precum și în industrie pentru diverse scopuri tehnice.

Nitratul de amoniu granulat este utilizat ca materie primă în cantități mari la întreprinderile din industria militară producătoare de explozivi și semifabricate ale acestora.

1.4 Baza fizico-chimică a procesului tehnologic

Procesul de producere a nitratului de amoniu granulat include următoarele etape:

obţinerea unei soluţii apoase de azotat de amoniu cu o concentraţie de cel puţin 80% prin neutralizarea acidului azotic cu amoniac gazos;

evaporarea soluției de azotat de amoniu 80% până la o stare topită;

evaporarea soluțiilor slabe de azotat de amoniu din unitățile de dizolvare și sistemele de recuperare;

granularea sării din topitură;

răcirea granulelor într-un „pat fluidizat” cu aer;

tratarea granulelor cu acizi grași;

transport, ambalare și depozitare.

1.4.1 Prepararea unei soluții apoase de azotat de amoniu cu o concentrație de cel puțin 80% prin neutralizarea acidului azotic cu amoniac gazos

Soluția de azotat de amoniu este preparată în neutralizatori care permit utilizarea căldurii de reacție pentru a evapora parțial soluția. A fost numit aparatul ITN (utilizarea căldurii de neutralizare).

Reacția de neutralizare se desfășoară cu o viteză mai rapidă și este însoțită de eliberarea unei cantități mari de căldură.

NН3 = НNO3 = NН4NO3 = 107,7 kJ/mol (1,6)

Efectul termic al reacției depinde de concentrația și temperatura acidului azotic și a amoniacului gazos.

Figura 1.1 - Căldura de neutralizare a acidului azotic cu amoniac gazos (la 0,1 MPa și 20°)

Procesul de neutralizare în aparatul ITN se efectuează la o presiune de 0,02 MPa, temperatura este menținută la cel mult 140 ° C. Aceste condiții asigură producerea unei soluții suficient de concentrată cu antrenare minimă de amoniac, acid azotic și nitrat de amoniu cu abur de suc, care se formează ca urmare a evaporării apei din soluție. Neutralizarea se realizează într-un mediu slab acid, deoarece pierderea de amoniac, acid azotic și nitrat cu abur de suc este mai mică decât într-un mediu ușor alcalin.

Datorită diferenței de greutate specifică a soluțiilor din părțile de evaporare și neutralizare ale aparatului ITN, are loc circulația constantă a soluției. O soluție mai densă din deschiderea camerei de neutralizare curge continuu în partea de neutralizare. Prezența circulației soluției contribuie la o mai bună amestecare a reactivilor în partea de neutralizare, crescând productivitatea aparatului și eliminând supraîncălzirea soluției în zona de neutralizare. Când temperatura din partea de reacție crește la 145°C, se declanșează un blocaj, oprind alimentarea cu amoniac și acid azotic și alimentarea condensului acid.

1.4.2 Evaporarea soluției de azotat de amoniu 80% până la starea topită

Evaporarea a 80 - 86% soluție de azotat de amoniu se realizează în evaporatoare datorită căldurii de condensare a aburului saturat la o presiune de 1,2 MPa și o temperatură de 190°C. aburul este furnizat în partea superioară a spațiului intertubular al evaporatorului. Evaporatorul funcționează sub vid de 5,0-6,4-104 Pa pe principiul „alunecării” filmului de soluție de-a lungul pereților țevilor verticale.

În partea de sus a aparatului există un separator, care servește la separarea topiturii de azotat de amoniu de aburul de suc.

Pentru a obține azotat de amoniu de înaltă calitate, topitura de azotat de amoniu trebuie să aibă o concentrație de cel puțin 99,4% și o temperatură de 175 - 785°C.

1.4.3 Evaporarea soluțiilor slabe de azotat de amoniu din unitățile de dizolvare și sistemele de recuperare

Evaporarea soluțiilor slabe și a soluțiilor rezultate din pornirea și oprirea atelierului are loc printr-un sistem separat.

Soluțiile slabe obținute la unitățile de dizolvare și colectare sunt alimentate printr-o supapă de control în partea inferioară a aparatului, care evaporă doar soluțiile slabe. Evaporarea soluțiilor slabe de azotat de amoniu se realizează într-un evaporator „tip film”, care funcționează pe principiul „glisării” filmului în interiorul țevilor verticale. Emulsia vapori-lichid care se formează în tubul evaporatorului intră în separatorul-spălator, unde are loc separarea aburului de suc și a soluției de azotat de amoniu. Aburul de suc trece prin plăcile de sită ale spălării evaporatorului, unde stropii de nitrat de amoniu sunt captate și apoi trimise la un condensator de suprafață.

Lichidul de răcire este abur fierbinte secundar care provine din expansorul de abur cu o presiune de (0,02 - 0,03) MPa și o temperatură de 109 - 112 ° C, furnizat părții superioare inter-tubulare a evaporatorului. Vidul din evaporator este menținut la 200 - 300 mmHg. Artă. Din placa inferioară, o soluție slabă cu o concentrație de aproximativ 60% și o temperatură de 105 - 112 ° C este descărcată într-un rezervor de colectare - un neutralizator.

1.4.4 Granularea sării din topitură

Pentru a obține azotat de amoniu sub formă granulară, cristalizarea acestuia dintr-o topitură cu o concentrație de cel puțin 99,4% se realizează în turnuri care sunt o structură de beton armat, de formă cilindrică cu diametrul de 10,5 metri. Topitura cu o temperatură de 175 - 180 ° C și o concentrație de cel puțin 99,4% azotat de amoniu intră într-un granulator dinamic care se rotește cu o viteză de 200 - 220 rpm, având găuri cu diametrul de 1,2 - 1,3 mm. Topitura pulverizată prin găuri, în timpul unei căderi de la o înălțime de 40 de metri, se transformă în particule în formă de bilă.

Aerul pentru răcirea granulelor se deplasează în contracurent de jos în sus. Pentru a crea tiraj de aer sunt instalate patru ventilatoare axiale cu o capacitate de 100.000 Nm3/oră fiecare. În turnul de granulare granulele sunt ușor uscate. Umiditatea lor este cu 0,15 - 0,2% mai mică decât umiditatea topiturii de intrare.

Acest lucru se explică prin faptul că, chiar și la 100% umiditate relativă a aerului care intră în turn, presiunea vaporilor de apă deasupra granulelor fierbinți este mai mare decât presiunea parțială a umidității din aer.

1.4.5 Răcirea granulelor într-un „pat fluidizat” cu aer

Granulele de azotat de amoniu din conurile turnului de granule sunt furnizate pentru răcire la un aparat „pat fluidizat”. Răcirea granulelor de la o temperatură de 100-110°C la o temperatură de 50°C are loc într-un aparat situat direct sub turnul de granule. Pe grila perforată este instalată o țeavă de transfer pentru a regla înălțimea „patului fluidizat” și a debitului uniform de nitrat. Sub grătarul perforat este furnizat aer de până la 150.000 nm3/oră, care răcește azotatul de amoniu și îl usucă parțial. Conținutul de umiditate al granulelor de azotat de amoniu este redus cu 0,05 - 0,1% comparativ cu granulele provenite din conuri.

1.4.6 Tratarea granulelor cu acizi grași

Tratarea granulelor cu acizi grași se efectuează pentru a preveni aglomerarea azotatului de amoniu în timpul depozitării pe termen lung sau transportului în vrac.

Procesul de prelucrare constă din acizi grași fin pulverizați cu duze pe suprafața granulelor la o rată de 0,01 - 0,03%. Designul duzelor asigură crearea unei secțiuni transversale elipsoidale a soluției de pulverizare. Designul fixării injectoarelor permite deplasarea și fixarea acestora în diferite poziții. Tratarea granulelor cu acizi grași se efectuează în locurile în care granulele sunt transferate de la benzile de transport la benzile de transport.

1.4.7 Transport, ambalare și depozitare

Azotatul de amoniu granulat din patul fluidizat este furnizat prin transportoare la transferul nr.1, tratat cu acizi grași și transportat prin transportoare ale celui de-al doilea și al treilea lift către buncărele suspendate, de unde intră într-un cântar automat care cântărește porțiuni de 50 kg și apoi la unitatea de ambalare. Folosind o mașină de ambalat, azotatul de amoniu este ambalat în saci cu supape de polietilenă și aruncat pe benzi transportoare care trimit produsele ambalate la mașinile de încărcare pentru a fi încărcate în vagoane și vehicule. Depozitarea produselor finite in depozite se asigura in lipsa vagoanelor sau vehiculelor.

Azotatul de amoniu depozitat în stive trebuie protejat de umiditate și diferite schimbări de temperatură. Înălțimea stivelor nu trebuie să depășească 2,5 metri, deoarece sub presiunea pungilor superioare se poate produce distrugerea celor mai puțin durabile granule din sacii inferioare cu formarea de particule de praf. Rata cu care nitratul de amoniu absoarbe umezeala din aer crește brusc odată cu creșterea temperaturii. Deci la 40°C rata de absorbție a umidității este de 2,6 ori mai mare decât la 23°C.

Este interzisă depozitarea în depozite împreună cu azotat de amoniu: ulei, rumeguș, cărbune, impurități metalice de cadmiu și pulberi de cupru, zinc, compuși de crom, aluminiu, plumb, nichel, antimoniu, bismut.

Containerele de saci goale sunt depozitate separat de nitratul de amoniu ambalat depozitat, în conformitate cu cerințele de siguranță și siguranță la incendiu.

1.5 Protecția bazinelor de apă și aer. Deșeurile de producție și eliminarea acestora

În contextul dezvoltării rapide a producției de îngrășăminte minerale și al chimizării pe scară largă a economiei naționale, problemele protejării mediului de poluare și protejării sănătății lucrătorilor devin din ce în ce mai urgente.

Uzina Chimică Rivne, urmând exemplele altor mari uzine chimice, s-a asigurat că apele uzate murdare chimic nu sunt deversate în râu, ca până acum, ci sunt tratate în instalații speciale din atelierul de tratare biochimică și returnate la sistemul de alimentare cu apă de reciclare pt. utilizare ulterioară.

Au fost puse în funcțiune o serie de facilități specifice și locale pentru tratarea apelor uzate, incinerarea pe fund și eliminarea deșeurilor solide. Volumul total al investițiilor de capital în aceste scopuri depășește 25 miliarde grivne.

Atelierul de biocurățare este inclus în cartea de glorie a Comitetului de Stat al Consiliului de Miniștri al Ucrainei pentru Conservarea Naturii pentru succesul său. Instalațiile de tratare ale companiei sunt situate pe o suprafață de 40 de hectare. Crapii, crapii argintii și peștii delicati de acvariu se zboară în iazurile pline cu apă purificată. Sunt un indicator al calității epurării și cea mai bună dovadă a inofensiunii apelor uzate.

Testele de laborator arată că apa din iazurile tampon nu este mai rea decât cea luată din râu. Cu ajutorul pompelor, este din nou furnizat nevoilor de producție. Atelierul de curățare biochimică a fost mărit la o capacitate de curățare chimică de până la 90 de mii de metri cubi pe zi.

Fabrica își îmbunătățește constant monitorizarea conținutului de substanțe nocive în apele uzate, sol, în aerul spațiilor de producție, pe teritoriul întreprinderii și în zonele învecinate ale localităților și orașului. De mai bine de 10 ani, controlul sanitar este activ, desfășurând activitatea unui laborator sanitar industrial. Zi și noapte monitorizează îndeaproape starea sanitară și igienă a mediului extern și de producție, precum și condițiile de muncă.

Deșeurile provenite din producerea azotatului de amoniu granular sunt: ​​condensat de abur în cantitate de 0,5 m3 pe tonă de produs, care este evacuat în rețeaua generală a instalațiilor; condens de abur de suc în cantitate de 0,7 m3 pe tonă de produs. Condensul de abur de suc conține:

amoniac NH3 - nu mai mult de 0,29 g/dm3;

acid azotic НNO3 - nu mai mult de 1,1 g/dm3;

azotat de amoniu NН4NO3 - nu mai mult de 2,17 g/dm3.

Condensul de abur de suc este trimis la magazinul de acid azotic pentru a iriga coloanele din departamentul de purificare.

Emisii de la ventilatoarele axiale în atmosferă:

concentrația de masă de azotat de amoniu NН4NO3 - nu mai mult de 110 m2/m3

volumul total al gazelor de evacuare nu este mai mare de 800 m3/oră.

Emisii din conducta generală a atelierului:

concentrația de masă a amoniacului NН3 - nu mai mult de 150 m2/m3

concentrația de masă de azotat de amoniu NН4NO3 - nu mai mult de 120 m2/m3

Măsuri pentru asigurarea unei protecții fiabile a resurselor de apă și a bazinului aerian. În caz de urgență și opriri pentru reparații, pentru a evita contaminarea ciclului apei cu amoniac, acid azotic și azotat de amoniu, precum și pentru a preveni pătrunderea substanțelor nocive în sol, soluția este drenată din secțiunea de absorbție și evaporare în trei rezervoare de drenaj cu un volum de V = 3 m3 fiecare, În plus, scurgerile de la etanșările pompelor de circulație ale compartimentelor de absorbție și evaporare sunt colectate în aceleași recipiente. Din aceste recipiente, soluția este pompată într-o colecție de soluții slabe, poz. 13 de unde apoi intră în departamentul de evaporare a soluțiilor slabe.

Pentru a preveni intrarea substanțelor nocive în sol atunci când apar goluri pe echipamente și comunicații, este echipată o tavă din material rezistent la acid.

La turnul de granulare, curățarea se efectuează prin spălarea aerului contaminat cu o soluție slabă de azotat de amoniu și filtrarea în continuare a fluxului de abur-aer. În departamentul de ambalare cu azotat de amoniu există o instalație de purificare a aerului din praful de azotat de amoniu după mașini și transportoare semiautomate de ambalat. Curățarea se efectuează într-un ciclon de tip TsN - 15.

1.6 Descrierea organigramei de producție cu elemente de design nou de echipamente, tehnologie și hardware

Acidul azotic și amoniacul sunt introduse în camera de neutralizare a aparatului ITN în contracurent. Acidul azotic cu o concentrație de cel puțin 55% din atelierul de acid azotic intră prin două conducte cu diametrul de 150 și 200 mm într-un rezervor sub presiune (articolul 1) care are un preaplin, prin care excesul de acid este returnat din rezervorul sub presiune. la depozitul de acid azotic. Din rezervor (articolul 1), acidul azotic este trimis prin colector la aparatul ITN (articolul 5). Aparatul ITN este un aparat cilindric vertical cu diametrul de 2612 mm și înălțimea de 6785 mm în care este plasat un pahar cu diametrul de 1100 mm și înălțimea de 5400 mm (camera de neutralizare). În partea inferioară a camerei de neutralizare există opt găuri dreptunghiulare (ferestre) de 360x170 mm, care leagă camera de neutralizare cu partea de evaporare a aparatului ITN (spațiul inelar dintre pereții aparatului și peretele camerei de neutralizare) . Cantitatea de acid azotic care intră în aparatul ITN (poziția 5) este reglată automat de sistemul pH-metru în funcție de cantitatea de amoniac gazos care intră în aparatul ITN (poziția 5) cu corecția acidității.

Amoniacul gazos NН3 cu o presiune nu mai mare de 0,5 MPa din rețeaua instalației prin supapa de control după reglarea la 0,15 - 0,25 MPa intră în separatorul evaporatorului de picături de amoniac lichid poz. 2, unde este separat și de ulei pentru a preveni intrarea acestora în aparatul ITN (poz. 5). Apoi gazul de amoniac este încălzit la o temperatură de cel puțin 70°C într-un încălzitor cu amoniac (articolul 4), unde condensul de abur de la expandorul de abur (articolul 33) este utilizat ca lichid de răcire. Amoniacul gazos încălzit de la (articolul 3) prin supapa de control prin conducte intră în aparatul pompei de căldură (articolul 5). Amoniacul gazos NH3 este introdus în aparatul ITN (articolul 5) prin trei conducte, două după ce supapa de control intră în curgeri paralele în camera de neutralizare a aparatului ITN, unde sunt combinate într-una singură și se termină cu un barbotor. Prin intermediul celei de-a treia conducte, amoniacul este furnizat printr-un barbotor pe sigiliul de apă într-o cantitate de până la 100 nm3/oră pentru a menține un mediu neutru la ieșirea aparatului pompei de încălzire. Ca rezultat al reacției de neutralizare, se formează o soluție de azotat de amoniu și abur de suc.

NH3 + HNO3 = NH4NO3 + 107,7 kJ/mol (1,6)

Soluția se toarnă prin partea superioară a camerei de neutralizare în partea de evaporare a aparatului, unde este evaporată la o concentrație de 80 - 86%, datorită căldurii reacției de neutralizare, iar aburul, amestecându-se cu sucul. aburul obținut în partea de evaporare este îndepărtat din aparat la o temperatură de 140 ° C în mașina de spălat (articolul 12), concepută pentru spălarea aburului de suc din stropi de soluție de azotat de amoniu și amoniac. Șaiba (articolul 12) este un aparat vertical cilindric, în interiorul căruia se află trei plăci de sită deasupra cărora sunt instalate apărătoare de stropire. Bateriile sunt instalate pe două plăci verticale prin care trece apa de spălare răcită. Aburul de suc trece prin plăcile de sită, barbocând prin stratul de soluție format pe farfurii în urma răcirii. O soluție slabă de azotat de amoniu curge din plăci în partea inferioară, de unde este descărcată în rezervorul de soluții slabe (articolul 13).

Aburul de suc spălat necondens intră în condensatorul de suprafață (poz. 15) în interiorul inelar. Apa industrială este furnizată în spațiul tubular al condensatorului (articolul 15), care elimină căldura de condens.

Condensul (poz. 15) curge gravitațional în colectorul de condens acid (poz. 16), iar gazele inerte sunt evacuate în atmosferă printr-o lumânare.

Soluția de azotat de amoniu din partea de evaporare prin sigiliul de apă intră în separator - expansor (articolul 6) pentru a elibera aburul de suc din acesta și este descărcată în colector - neutralizator (pozul 7) pentru a neutraliza excesul de aciditate (4 g/l). Colecția de preneutralizare (articolul 7) este prevăzută cu alimentare cu gaz amoniac. Din colecții - preneutralizatoare (poz. 7) și poz. 8) soluție de azotat de amoniu cu o concentrație de 80 - 88% (mediu alcalin nu mai mult de 0,2 g/l) și o temperatură de cel mult 140°C cu pompe pos. 9 este furnizat departamentului de granulare din rezervorul sub presiune (articolul 11).

Două colectoare suplimentare sunt instalate ca rezervor tampon - un preneutralizator (poz. 8) pentru a asigura funcționarea ritmică a atelierului și a pompelor (poz. 9), și este instalată și o pompă (poz. 10). Pompa (poz. 10) este conectată în așa fel încât să poată furniza soluția de la colectia de preneutralizator (poz. 7) la colectia de preneutralizator (poz. 8) și invers.

Condensul de abur suc de la colectoarele de condens acid (poz. 16) este pompat într-un colector (poz. 18) de unde este pompat prin pompe (poz. 19) la atelierul de acid azotic pentru irigare.

Aburul intră în atelier cu o presiune de 2 MPa și o temperatură de 300°C, trece printr-o diafragmă și o supapă de control, se reduce la 1,2 MPa și umidificatorul cu abur (articolul 32) intră în partea inferioară a aparatului, în interiorul care sunt două plăci de sită, iar în partea superioară este instalat un dispozitiv de protecție - o duză ondulată. Aici aburul este umezit și intră în evaporator (articolul 20) la o temperatură de 190°C și o presiune de 1,2 MPa. Condensul de abur de la (articolul 32) sub formă de emulsie vapori-lichid cu o presiune de 1,2 MPa și o temperatură de 190°C intră în expandorul de abur (articolul 3) printr-o supapă de control, unde prin reducerea presiunii la 0,12 - Se formează abur fierbinte secundar de 0,13 MPa la o temperatură de 109 - 113 ° C, care este utilizat pentru încălzirea evaporatorului de soluții slabe de nitrat (articolul 22). Condensul de abur din partea inferioară a expandatorului de abur (articolul 33) curge gravitațional pentru a încălzi încălzitorul de amoniac (articolul 4) în interiorul inelar, de unde, după transferul de căldură la o temperatură de 50°C, intră în colectorul de condens de abur. (poz. 34), de unde prin pompe ( poz. 35) se alimentează rețeaua instalației prin vana de control.

Rezervorul sub presiune (poz. 11) are o conductă de preaplin în (poz. 7). Conductele de presiune și de preaplin sunt așezate cu sifone și izolate. Din rezervorul sub presiune (articolul 11), soluția de azotat de amoniu intră în partea tubulară inferioară a evaporatorului (articolul 20), unde soluția este evaporată din cauza căldurii de condensare a aburului saturat cu o presiune de 1,2 MPa și o temperatură de 190°C furnizată în partea superioară a spațiului inter-tub. Evaporatorul (articolul 20) funcționează sub vid de 450 - 500 mm Hg. Artă. conform principiului „alunecării” filmului de soluție de-a lungul pereților țevilor verticale. În partea superioară a evaporatorului există un separator, care servește la separarea topiturii de azotat de amoniu de aburul de suc. Topitura de la (poz. 20) este descărcată într-un sigiliu de apă - un neutralizator (poz. 24), unde este furnizat amoniac gazos pentru a neutraliza excesul de aciditate. Dacă selecția se oprește, preaplinul este direcționat către (poziția 7). Aburul de suc din evaporator (articolul 20) intră în mașină de spălat ca un condensat de abur de suc format din stropii de azotat de amoniu. Există plăci de sită situate în interiorul mașinii de spălat. Pe cele două plăci de sus există serpentine cu apă de răcire, pe care se condensează aburul. Ca urmare a spălării, se formează o soluție slabă de azotat de amoniu, care este direcționată prin sigiliul de apă (articolul 27) în rezervorul de presiune (articolul 28) al departamentului de neutralizare. Aburul de suc de după mașină de spălat (poz. 26) este trimis pentru condensare la condensatorul de suprafață (poz. 29) în spațiul inter-tub, iar apa de răcire este trimisă în spațiul de tub. Condensul rezultat este direcționat gravitațional către colectorul de soluție acidă (articolul 30). Gazele inerte sunt aspirate de pompele de vid (articolul 37).

Topitura de azotat de amoniu din soluția hidraulică - preneutralizator (poz. 24) cu o concentrație de 99,5% NH4NO3 și o temperatură de 170 - 180 ° C cu un exces de amoniac de cel mult 0,2 g/l este furnizat de pompe ( poz. 25) la rezervorul sub presiune (poz. 38) de unde curge gravitațional în granulatoare dinamice (poz. 39) prin care, fiind pulverizat peste turnul de granulare (poz. 40), se formulează în particule rotunde în timpul toamna. Turnul de granulație (articolul 40) este o structură cilindrică din beton armat cu un diametru de 10,5 m și o înălțime a părții goale de 40,5 metri. Aerul este furnizat din partea inferioară a turnului de granulare prin ventilatoare (poz. 45) și aspirat prin ventilatoare axiale (poz. 44). Majoritatea aerului este aspirat prin ferestrele și golurile conurilor turnului de granit. Cazând în butoi, granulele de azotat de amoniu sunt răcite la 100 - 110°C și din conurile turnului granular sunt furnizate pentru răcire la un aparat cu „pat fluidizat” (articolul 41) care este situat direct sub turnul granular. . În locurile în care scurgerea este spălată, în apropierea grătarului perforat sunt instalate pereți despărțitori mobile, permițându-vă să reglați înălțimea „patului fluidizat” pe scurgere.

La curățarea turnului și a aparatului „KS” de depunerile de azotat de amoniu și praf, masa colectată este aruncată în solvent (articolul 46), unde aburul este furnizat la o presiune de 1,2 MPa și o temperatură de 190 ° C pentru dizolvare. Soluția rezultată de azotat de amoniu este turnată din (poz. 46) într-o colecție (poz. 47) și pompată (poz. 48) într-o colecție de soluții slabe (poz. 13). Aceeași colecție primește și o soluție slabă de azotat de amoniu după spălătorie (articolul 12).

Soluțiile slabe de NH4NO3 colectate în (poz. 13) de către pompe (poz. 14) sunt trimise în rezervorul sub presiune (poz. 28) de unde sunt alimentate gravitațional prin supapa de control în partea inferioară a evaporatorului de soluții slabe ( poz. 22).

Evaporatorul funcționează pe principiul „glisării” filmului în interiorul țevilor verticale. Aburul de suc trece prin plăcile de sită ale spălării evaporatorului, unde spray-ul de azotat de amoniu este evaporat și trimis la condensatorul de suprafață (poz. 23), unde se condensează și curge gravitațional în (poz. 30). Iar gazele inerte, după ce au trecut prin capcană (poz. 36), sunt aspirate de o pompă de vid (poz. 37), vidul se menține la 200 - 300 mm. rt. stâlp Din placa inferioară a evaporatorului (poz. 22), o soluție de azotat de amoniu cu o concentrație de aproximativ 60% și o temperatură de 105 - 112 ° C este descărcată în colecție (poz. 8). Lichidul de răcire este abur de evaporare secundară provenit din expansor (articolul 33) cu o temperatură de 109 - 113 ° C și o presiune de 0,12 - 0,13 MPa. Aburul este furnizat în partea superioară inter-tub a evaporatorului, condensul este evacuat în colectorul de condens de abur (articolul 42).

Azotatul de amoniu granulat din turnul de granulare (articolul 40) este furnizat de transportoare (articolul 49) la unitatea de transfer, unde granulele sunt procesate cu acizi grași. Acizii grași sunt pompați din rezervoarele de cale ferată cu ajutorul pompelor (poz. 58) într-un rezervor de colectare (poz. 59). Care este echipat cu o serpentina cu o suprafata de incalzire de 6,4 m2. Amestecarea se realizează cu pompe (articolul 60) și cu aceleași pompe acizii grași sunt furnizați către duzele unității de dozare, prin care sunt pulverizați cu aer comprimat la o presiune de până la 0,5 MPa și o temperatură nu mai mică de 200°C. Designul duzelor asigură crearea unei secțiuni transversale elipsoidale a soluției de pulverizare. Azotatul de amoniu granulat prelucrat este turnat pe benzile transportoare (articolul 50) ale celui de-al doilea ascensor din care azotatul de amoniu este evacuat în buncăre (articolul 54) în cazul încărcării în vrac. De la transportoare (poz. 50), azotat de amoniu este furnizat către transportoare (poz. 51) de unde este descărcat în containere suspendate (poz. 52). După pubele suspendate, azotatul de amoniu intră în cântarul automat (poz. 53), cântărind porții de câte 50 de kilograme fiecare, iar apoi în unitatea de ambalare. Folosind o mașină de ambalat, azotatul de amoniu este ambalat în pungi de polietilenă cu supapă și aruncat în benzi transportoare reversibile (articolul 55), de unde merge la transportoarele din depozit (articolul 56) și de la acestea la mașinile de încărcare (articolul 57). De la mașinile de încărcat (poz. 57), azotatul de amoniu este încărcat în vagoane sau vehicule. Depozitarea produselor finite în depozite este asigurată în absența transportului feroviar și a transportului auto.

Produsul finit - azotat de amoniu granulat trebuie să îndeplinească cerințele standardului de stat GOST 2 - 85.

Proiectul prevede colectarea scurgerilor de nitrat de amoniu de la mașinile de ambalat. Sunt instalate un transportor suplimentar (poz. 62) și un lift (poz. 63). Azotatul de amoniu vărsat în timpul ambalării în pungi prin mucus este turnat în canalele de scurgere pe transportor (poz. 62), de unde merge la lift (poz. 63). Din lift, azotatul de amoniu intră în buncărele suspendate (articolul 52) unde este amestecat cu fluxul principal de azotat de amoniu produs.

1.7 Calcule de producție de material

Calculele materialelor pentru producție se bazează pe 1 tonă de produs finit - nitrat de amoniu granulat.

Materialul crește neutralizarea

Date inițiale:

Pierderea de amoniac și acid azotic per tonă de azotat de amoniu este determinată pe baza ecuației reacției de neutralizare.

Procesul se desfășoară într-un aparat ITN cu circulație naturală a soluției de azotat de amoniu.

Pentru a obține o tonă de sare prin reacție

NH3 + HNO3 = NH4NO3 + 107,7 kJ/mol

Se consumă 100% НNO3

Se consumă 100% NН3

unde: 17, 63, 80 greutăți moleculare de amoniac, acid azotic și azotat de amoniu.

Consumul practic de NH3 si HNO3 va fi ceva mai mare decat cel teoretic, intrucat in timpul procesului de neutralizare, pierderile de reactivi cu abur de suc sunt inevitabile, prin scurgeri in comunicatii, datorita descompunerii mai mari a componentelor care reactioneaza. Consumul practic de reactivi, ținând cont de pierderile în producție, va fi:

787,5 1,01 = 795,4 kg

55% HNO3 consumat va fi:

Pierderile de acid vor fi:

795,4 - 787,5 = 7,9 kg

Consum 100% NH3

212,4 1,01 = 214,6 kg

Pierderile de amoniac vor fi:

214,6 - 212,5 = 2,1 kg

1446,2 kg de 55% HNO3 conțin apă:

1446,2 - 795,4 = 650,8 kg

Cantitatea totală de amoniac și reactivi acizi care intră în neutralizator va fi:

1446,2 + 214,6 = 1660,8? 1661 kg

În aparatul ITN, apa se evaporă din cauza căldurii de neutralizare, iar concentrația soluției de azotat de amoniu rezultată atinge 80%, astfel încât soluția de azotat de amoniu va ieși din neutralizator:

Această soluție conține apă:

1250 - 1000 = 250 kg

În același timp, apa se evaporă în timpul procesului de neutralizare

650,8 - 250 = 400,8? 401 kg

Tabelul 1.2 - Bilanțul material al neutralizării

Calcul material al separării reziduurilor

Date inițiale:

Presiunea aburului - 1,2 MPa

Postat pe Allbest.ru

Documente similare

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

lucrare curs, adaugat 31.03.2014


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

lucrare curs, adăugată 19.01.2016


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

lucrare curs, adăugată 01.09.2014


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

teză, adăugată 22.02.2012


Proprietățile cauciucurilor etilenă-propilenă, caracteristicile sintezei lor. Tehnologia de producție, baza fizică și chimică a procesului, catalizatori. Caracteristicile materiilor prime și produselor finite. Bilanțul material și energetic al unității de reacție, controlul producției.

lucrare curs, adaugat 24.10.2011


Calcule ale rețetei de producție și ale procesului tehnologic pentru producerea pâinii de casă în formă rotundă: rețetă de producție, puterea cuptorului, randamentul produsului. Calculul echipamentelor pentru depozitarea si pregatirea materiilor prime, pentru stocuri si produse finite.

lucru curs, adăugat 02/09/2009


Principalele etape ale procesului de obținere a cauciucului și preparare a catalizatorului. Caracteristicile materiilor prime și produselor finite prin plasticitate și vâscozitate. Descrierea organigramei de producție și calculele sale materiale. Metode fizico-chimice de analiză.

lucrare de curs, adăugată 28.11.2010


Caracteristicile gamei de produse. Indicatori fizico-chimici și organoleptici ai materiilor prime. Reteta de branza procesata de carnati afumat. Proces tehnologic de producție. Controlul tehnochimic și microbiologic al materiilor prime și produselor finite.

lucrare curs, adăugată 25.11.2014


Caracteristicile materiilor prime, materialelor auxiliare si produselor finite. Descrierea procesului tehnologic și a parametrilor principali ai acestuia. Calcule materiale si energie. Caracteristicile tehnice ale principalelor echipamente tehnologice.

lucrare de curs, adăugată 04/05/2009


Caracteristicile materiilor prime prelucrate și ale produselor finite. Schema procesului tehnologic de producere a malțului: acceptarea, curățarea primară și depozitarea orzului, rotația și uscarea malțului. Proiectarea și principiul de funcționare a unei linii de producție de malț de orz.