Физически и химични основи на производството на амониев нитрат. Преглед на технологиите за производство на амониев нитрат

Рециклиране на полимери

Най-важната характеристика на новите материали, получени на базата на различни полимери, е сравнителната простота на превръщането им в готови продукти в етап на състояние на вискозен поток, при което техните пластични свойства са най-силно изразени. Тази способност да се формира лесно (при определени условия, по един или друг начин, свързана с нагряване), а след това при обикновена температура да поддържа стабилно придобитата форма и даде името на пластмасовите маси.

От гледна точка на обработката на полимери, те могат (но много условно) да бъдат разделени на две основни групи: термопласти, които включват материали, които променят само своята пластичност под въздействието на нагряване, но запазват структурата си, и термореактивни пластмаси, в които под въздействието на нагряване, линейни молекули, както биха били зашити заедно, образувайки сложни пространствени структури.

Термопластите включват почти всички пластмасови маси, които се получават чрез снаждане на мономери в дълги вериги чрез полимеризация. Нека назовем някои често срещани пластични маси от този вид. Сред тях се откроява полиетиленът или полиетиленът, който не без основание се нарича „кралят на пластмасите“. С изключение на порести и пенливи пластмаси, полиетиленът е най-леката пластмасова маса. Специфичното му тегло се различава малко от това на леда, което му позволява да плува на повърхността на водата. Той е изключително устойчив на алкали и каустични киселини и в същото време здрав, лесно се огъва, не губи гъвкавост дори при 60-градусова слана. Полиетиленът се поддава на пробиване, струговане, щамповане - с една дума, всякакъв вид обработка на тези машини, които се използват за обработка на метал. Загрят до 115-120 °, полиетиленът става мек и пластичен, а след това чрез пресоване или леене под налягане от него е възможно да се произвеждат всякакви ястия - от бутилки за парфюми до огромни бутилки за киселини и основи. Когато се нагрява, полиетиленът може лесно да се навива на тънки филми, които се използват за опаковане на продукти, които се страхуват от влага. Комбинацията от здравина и еластичност прави полиетилена подходящ материал за производството на безшумни зъбни колела, вентилационно оборудване и тръби за химически заводи, клапани, уплътнения.

Поливинилхлоридът (често не съвсем правилно наричан поливинилхлорид) също принадлежи към обикновените термопласти. На негова основа се произвеждат два основни вида пластмаси: твърд целулоиден тип - така наречените винилови пластмаси и меки пластмасови съединения.

Полистиролът, ценен изолатор за високочестотни устройства и специално радиооборудване, наподобяващ на външен вид безцветно стъкло, и полиметилметакрилат (органично стъкло) също прилягат тук.

Термопластите включват пластмаси, изработени от подходящо обработени естествени полимери (например, нитроцелулоза, получена чрез третиране на памучна целулоза със смес от азотна и сярна киселини и целулозен ацетат), и, като изключение, полиамидни смоли, получени чрез процеса на поликондензация и т.н. наречена "стъпкава" или множествена полимеризация.

Разликата между тези основни групи материали е много значителна. Термопластичните продукти могат да бъдат смачкани и рециклирани. За производството на определени продукти от тях широко се използва леене под налягане. Продуктът се втвърдява в охладена форма за няколко секунди; в резултат на това производителността на съвременните машини за леене под налягане е много висока: на ден те могат да произвеждат от 15 до 40 хиляди средни продукти и няколкостотин хиляди малки.

При термореактивните материали ситуацията е по-сложна: след като се втвърдят, е почти невъзможно да се върнат във вискозно течащо състояние, в което те биха могли отново да станат пластични. Следователно леенето от тях е трудно; те се пресоват предимно при топлина, а получените продукти се държат във формата толкова дълго, колкото е необходимо смолата да премине в нетопливо състояние по цялото напречно сечение на продукта. Но продуктът вече не изисква охлаждане.

Въпреки че методът на горещо пресоване е малко по-малко продуктивен от леенето под налягане, дори той е многократно по-бърз от конвенционалните технологични процеси за производство на метални изделия. Това осигурява огромно допълнително предимство при замяна на метали с пластмаси. В крайна сметка много сложни метални изделия изискват дълга серия от производствени операции за тяхното довършване. Типичен пример е производството на матрици, които изискват дългосрочни усилия на най-квалифицираните инструментари. Съветската автомобилна индустрия сега използва печати, направени от така наречените епоксидни смоли с подходящ пълнител. Създават се с помощта на една основна операция - отливане и една спомагателна - почистване на отделни, произволно образувани неравности. Индустрията се доближи до решаването на проблема с формирането на едрогабаритни продукти, като корпуси на автомобили, моторни лодки и др.

На примера на пластична маса, получена по метода на стъпаловидна полимеризация - поликапролактам (както на езика на химиците се нарича найлонова смола) - може ясно да се види колко условни са границите, които на практика разделят пластмасовите маси от синтетичните влакна.

Капроновата смола се получава от лактам на аминокапронова киселина - капролактам, който от своя страна се получава от фенол, бензен, фурфурол (много обещаваща суровина, образувана по-специално при преработката на селскостопански отпадъци) и ацетилен, получен от действието на водата върху калциев карбид. След завършване на полимеризацията, поликапролактамът се освобождава от реактора през тънък процеп. В същото време се втвърдява под формата на лента, която след това се смила на трохи. След допълнително пречистване от мономерни остатъци се получава нужната ни полиамидна смола. От тази смола, чиято точка на топене е доста висока (216-218 °), се изработват винтове за параход, черупки на лагери, машинни зъбни колела и т. н. Но полиамидните смоли се използват най-широко при производството на нишки, от които не се загниват. изработват се риболовни мрежи и найлонови чорапи и др.

Нишките се образуват от стопилка на смола, която преминава през малки дупки, образувайки потоци, които се втвърдяват при охлаждане във влакна. Няколко елементарни нишки се съединяват в едно и се подлагат на усукване и изтегляне.

Химията е най-надеждният съюзник на такъв решаващ фактор в индустриалния прогрес като автоматизацията. Химическата технология, по силата на най-важната си характеристика, особено подчертана в доклада на Н. С. Хрушчов на 21-ия конгрес на КПСС, а именно приемствеността, е най-ефективният и желан обект за автоматизация. Ако вземем предвид освен това, че химическото производство в основните му направления е едротонажно и масово производство, тогава може ясно да си представим какви огромни източници на спестяване на труд и разширяване на производството се съдържат в химията, особено химията и технологията на полимери.

Признавайки дълбоките връзки между структурата на най-важните технически полимерни материали и техните свойства и след като са се научили да „проектират” полимерни материали според един вид „химически чертежи”, учените химици могат спокойно да кажат: „Епохата на материалите с неограничен избор започна."

Прилагане на торове

Социалистическото земеделие е изправено пред задачата да създаде изобилие от хранителни продукти у нас и да снабди в пълна степен индустрията със суровини.

През следващите години значително ще се увеличи производството на зърнени продукти, захарно цвекло, картофи, технически култури, плодове, зеленчуци и фуражни растения. Значително ще се увеличи производството на основни животински продукти: месо, мляко, вълна и др.

В тази борба за изобилието от храни химията играе огромна роля.

Има два начина за увеличаване на производството на селскостопанска продукция: първо, чрез разширяване на посевите площи; второ, чрез увеличаване на добива върху вече обработвани земни маси. Тук химията идва на помощ на селското стопанство.

Торовете не само увеличават количеството, но и подобряват качеството на културите, отглеждани с тяхна помощ. Те повишават съдържанието на захар в цвеклото и нишестето в картофите, повишават здравината на ленените и памучните влакна и др. Торовете повишават устойчивостта на растенията към болести, суша и студ.

През следващите години нашето земеделие ще има нужда от много минерални и органични торове. Получава минерални торове от химическата промишленост. Освен различни минерални торове, химическата индустрия осигурява на земеделието пестициди за борба с вредни насекоми, болести по растенията и плевели - хербициди, както и средства за регулиране на растежа и плододаването - стимулатори на растежа, средства за предберитвен опад на памучни листа и др. (повече за тяхното приложение и действие е описано във v. 4 DE).

Какво представляват торовете

Торовете, използвани в селското стопанство, се разделят на две основни групи: органични и минерални. Органичните торове включват: оборски тор, торф, зелен тор (растения, които усвояват атмосферния азот) и различни компости. Съставът им, освен минерали, включва и органични вещества.

У нас се произвеждат и комплексни, или многостранни, торове. Те съдържат не една, а две или три батерии. Използването на микроторове в селското стопанство също се развива значително. Те включват бор, мед, манган, молибден, цинк и други елементи, малки количества от които (няколко килограма на хектар) са необходими за развитието и плододаването на растенията.

Освен това в селското стопанство се използват и така наречените косвени торове: вар, гипс и др. Те променят свойствата на почвата: премахват вредната за растенията киселинност, повишават активността на полезните микроорганизми и преобразуват хранителните вещества, съдържащи се в самата почва. в по-достъпна форма за растенията почва и др.

АЗОТНИ ТОРове

Изходният материал за производството на повечето азотни торове е амонякът. Получава се чрез синтез от азот и водород или като страничен продукт (страничен продукт) по време на коксуването на въглища и торф.

Най-често срещаните азотни торове са амониев нитрат, амониев сулфат, калциев нитрат, натриев нитрат, урея, течни азотни торове (течен амоняк, амоняк, амонячна вода).

Тези торове се различават един от друг под формата на азотни съединения. Някои съдържат азот под формата на амоняк. Това са амонячни торове. Те включват амониев сулфат. При други азотът е в нитратна форма, тоест под формата на соли на азотната киселина. Това са нитратни торове. Те включват натриев нитрат и калциев нитрат. В амониевия нитрат азотът се съдържа едновременно в нитратна и амониева форма. Уреята съдържа азот под формата на амидно съединение.

Нитратните форми на азотните торове са лесно разтворими във вода, не се абсорбират от почвата и лесно се отмиват от нея. Те се абсорбират от растенията по-бързо от другите форми на азотни съединения.

Амонячните торове също са лесно разтворими във вода и се усвояват добре от растенията, но действат по-бавно от нитратните торове. Амонякът се абсорбира добре от почвата и слабо се измива от нея. Следователно амонячните торове осигуряват на растенията азотно хранене за по-дълго време. Те са и по-евтини. Това е тяхното предимство пред нитратните торове.

Как се прави амониев нитрат

Амониевият нитрат е един от най-разпространените торове.

Амониевият нитрат (иначе - амониев нитрат) се получава във фабрики от азотна киселина и амоняк чрез химично взаимодействие на тези съединения.

Производственият процес се състои от следните етапи:

1. Неутрализация на азотна киселина с газообразен амоняк.
2. Изпаряване на разтвор на амониев нитрат.
3. Кристализация на амониев нитрат.
4. Сушена сол.

Фигурата показва в опростен вид технологичната схема за производство на амониев нитрат. Как протича този процес?

Изходната суровина - газообразен амоняк и азотна киселина (воден разтвор) - влиза в неутрализатора. Тук в резултат на химическото взаимодействие на двете вещества възниква бурна реакция с отделяне на голямо количество топлина. В този случай част от водата се изпарява, а получената водна пара (т.нар. сокова пара) се изхвърля през уловителя навън.

Ненапълно един отстранен разтвор на амониев нитрат постъпва от неутрализатора в следващия апарат - неутрализатора. В него, след добавяне на воден разтвор на амоняк, завършва процесът на неутрализиране на азотната киселина.

От неутрализатора разтворът на амониевия нитрат се изпомпва в изпарителя - непрекъснато работещ вакуумен апарат. Разтворът в такива устройства се изпарява при понижено налягане, в този случай - при налягане 160-200 mm Hg. Изкуство. Топлината за изпаряване се предава на разтвора през стените на тръби, нагрявани с пара.

Изпаряването се извършва, докато концентрацията на разтвора достигне 98%. След това разтворът преминава към кристализация.

Съгласно един метод кристализацията на амониевия нитрат се извършва върху повърхността на барабана, който се охлажда отвътре. Барабанът се върти и на повърхността му се образува кора от кристализиращ амониев нитрат с дебелина до 2 mm. Кората се отрязва с нож и се изпраща в улея за сушене.

Амониевият нитрат се суши с горещ въздух във въртящи се сушилни барабани при температура 120°. След изсушаване готовият продукт се изпраща за опаковане. Амониевият нитрат съдържа 34-35% азот. За да се намали слепването, по време на производството в състава му се въвеждат различни добавки.

Амониевият нитрат се произвежда от фабрики в гранулирана форма и под формата на люспи. Селитра люспи силно абсорбира влагата от въздуха, така че по време на съхранение се разпространява и губи своята ронливост. Гранулираният амониев нитрат има формата на зърна (гранули).

Гранулирането на амониевия нитрат се извършва предимно в кули (виж фигурата). Един отстранен разтвор на амониев нитрат - стопилка - се напръсква с центрофуга, монтирана в тавана на кулата.

Стопката се излива във въртящия се перфориран барабан на центрофугата в непрекъснат поток. Преминавайки през отворите на барабана, спреят се превръща в топчета с подходящ диаметър и се втвърдява при падане надолу.

Гранулираният амониев нитрат има добри физически свойства, не се слепва по време на съхранение, разпръсква се добре в полето и бавно абсорбира влагата от въздуха.

Амониев сулфат - (иначе - амониев сулфат) съдържа 21% азот. По-голямата част от амониевия сулфат се произвежда от коксовата промишленост.

През следващите години значително ще се развие производството на най-концентрирания азотен тор, карбамид или карбамид, който съдържа 46% азот.

Уреята се получава при синтез на високо налягане от амоняк и въглероден диоксид. Използва се не само като тор, но и за хранене на добитък (допълване на протеиновото хранене) и като междинен продукт за производството на пластмаси.

От голямо значение са течните азотни торове - течен амоняк, амоняк и амонячна вода.

Течният амоняк се получава от газообразен амоняк чрез втечняване под високо налягане. Съдържа 82% азот. Амоняците са разтвори на амониев нитрат, калциев нитрат или урея в течен амоняк с малка добавка на вода. Те съдържат до 37% азот. Амонячната вода е воден разтвор на амоняк. Съдържа 20% азот. По ефекта си върху културата течните азотни торове не отстъпват на твърдите. И тяхното производство е много по-евтино от твърдите, тъй като няма операции за изпаряване на разтвора, сушене и гранулиране. От трите вида течен азотен тор, амонячната вода е най-широко използваната. Разбира се, прилагането на течни торове в почвата, както и тяхното съхранение и транспортиране изискват специални машини и оборудване.

Технологичният процес за производство на амониев нитрат се състои от следните основни етапи: неутрализация на азотната киселина с газообразен амоняк, изпаряване на разтвор на амониев нитрат, кристализация и гранулиране на стопилката.

Газообразният амоняк от нагревател 1 и азотна киселина от нагревател 2 при температура 80-90 0 C влизат в апарата ITP 3. За да се намали загубата на амоняк, заедно с пара, реакцията се извършва в излишък от киселина. Разтворът на амониевия нитрат от устройството 3 се неутрализира в до-неутрализатора 4 с амоняк и влиза в изпарителя 5 за изпаряване в правоъгълна гранулационна кула 16.

Фиг.5.1. Технологична схема за производство на амониев нитрат.

1 - нагревател на амоняк, 2 - нагревател на азотна киселина, 3 - ITN апарат (с помощта на топлината на неутрализация), 4 - допълнителен неутрализатор, 5 - изпарител, 6 - резервоар под налягане, 7.8 - гранулатори, 9.23 - вентилатори, 10 - скрубер за миене, 11-барабан, 12,14- конвейери, 13-асансьор, 15-апаратура с кипящ слой, 16-гранулираща кула, 17-колектор, 18,20-помпи, 19-поплавков резервоар, 21-поплавков филтър, 22-въздухонагревател.

В горната част на кулата има гранулатори 7 и 8, долната част на които се захранва с въздух, който охлажда падащите отгоре капки селитра. При падане на капки селитра от височина 50-55 метра, когато около тях тече въздух, се образуват гранули, които се охлаждат в апарат с кипящ слой 15. Това е правоъгълен апарат с три секции и решетка с дупки. Вентилаторите подават въздух под решетката. Създава се кипящ слой от гранули от селитра, идващи от гранулационната кула през конвейер. Въздухът след охлаждане влиза в гранулационната кула.

Гранулите от конвейер за амониев нитрат 14 се подават за обработка с повърхностноактивни вещества във въртящ се барабан 11. След това готовият конвейер за тор 12 се изпраща към опаковката.

Въздухът, излизащ от гранулационната кула, е замърсен с амониев нитрат, а парите на сока от неутрализатора съдържат нереагирали амоняк и азотна киселина, както и частици от отнесения амониев нитрат. За почистване на тези потоци в горната част на гранулационната кула има шест паралелно работещи миещи плочи 10, напоени с 20-30% разтвор на селитра, който се подава от помпа 18 от колектора 17 към разтвор от селитра и следователно се използва за направата на продукти. Пречистеният въздух се изсмуква от гранулационната кула от вентилатор 9 и се изпуска в атмосферата.

Амониевият нитрат, или амониевият нитрат, NH 4 NO 3 е бяло кристално вещество, съдържащо 35% азот в амониевата и нитратна форма, и двете форми на азот се абсорбират лесно от растенията. Гранулираният амониев нитрат се използва масово преди сеитба и за всички видове подхранване. В по-малък мащаб се използва за производството на експлозиви.

Амониевият нитрат се разтваря добре във вода и има висока хигроскопичност (способност да абсорбира влагата от въздуха), което кара гранулите на тора да се разпространяват, губят кристалната си форма, настъпва слепване на тора - насипният материал се превръща в твърда монолитна маса.

Схематична диаграма на производството на амониев нитрат

За да се получи практически незалепващ амониев нитрат, се използват редица технологични методи. Ефективно средство за намаляване на скоростта на усвояване на влагата от хигроскопичните соли е тяхното гранулиране. Общата повърхност на хомогенните гранули е по-малка от повърхността на същото количество фина кристална сол, поради което гранулираните торове абсорбират влагата по-бавно от

Като добавки с подобно действие се използват и амониев фосфат, калиев хлорид, магнезиев нитрат. Процесът на производство на амониев нитрат се основава на хетерогенна реакция на взаимодействие на газообразен амоняк с разтвор на азотна киселина:

NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3; ΔН = -144.9kJ

Химическата реакция протича с висока скорост; в индустриален реактор той е ограничен от разтварянето на газа в течността. Смесването на реагентите е от голямо значение за намаляване на дифузионното забавяне.

Технологичният процес за производство на амониев нитрат включва освен етапа на неутрализиране на азотната киселина с амоняк, етапите на изпаряване на разтвора на селитра, гранулиране на стопилката, охлаждане на гранулите, обработка на гранулите с повърхностно активни вещества, опаковане, съхранение и зареждане селитра, пречистване на газови емисии и отпадни води. На фиг. 8.8 е показана диаграма на модерен агрегат с голям капацитет за производство на амониев нитрат AS-72 с капацитет 1360 тона / ден. Оригиналната 58-60% азотна киселина се нагрява в нагревателя до 70 - 80°C с изпарения сок от апарата ITN 3 и се подава за неутрализация. Преди апарат 3 към азотната киселина се добавят фосфорна и сярна киселина в такива количества, че готовият продукт да съдържа 0,3-0,5% P 2 O 5 и 0,05-0,2% амониев сулфат. Уредът е оборудван с две ITN устройства, работещи паралелно. В допълнение към азотната киселина към тях се подава газообразен амоняк, предварително загрят в нагревателя 2 с парен кондензат до 120-130°C. Подаваните количества азотна киселина и амоняк се регулират по такъв начин, че на изхода на ITN апарата в разтвора има лек излишък от киселина (2–5 g/l), което осигурява пълното усвояване на амоняка.

В долната част на апарата протича реакция на неутрализация при температура 155-170°С; така се получава концентриран разтвор, съдържащ 91-92% NH 4 NO 3 . В горната част на апарата водната пара (т.нар. сокова пара) се измива от пръски от амониев нитрат и пари на азотна киселина. Част от топлината на парите на сока се използва за нагряване на азотната киселина. След това соковата пара се изпраща за пречистване и се освобождава в атмосферата.

Фиг.8.8 Схема на блока за амониев нитрат AS-72:

1 – киселинен нагревател; 2 – амонячен нагревател; 3 – ITN устройства; 4 - след-неутрализатор; 5 – изпарител; 6 - резервоар под налягане; 7.8 - гранулатори; 9.23 - вентилатори; 10 – миещ скрубер; 11 - барабан; 12.14 - конвейери; 13 - асансьор; 15 – апарат с кипящ слой; 16 - гранулационна кула; 17 - колекция; 18, 20 - помпи; 19 - резервоар за плуване; 21 - филтър за плуване; 22 - въздушен нагревател.

Киселинен разтвор на амониев нитрат се изпраща към неутрализатора 4; където влиза амоняк, необходим за взаимодействие с останалата азотна киселина. След това разтворът се подава в изпарителя 5. Получената стопилка, съдържаща 99,7-99,8% нитрат, преминава през филтър 21 при 175 ° C и се подава в резервоара под налягане 6 чрез центробежна потопяема помпа 20, а след това в правоъгълната кула за гранулиране на метал 16.

В горната част на кулата има гранулатори 7 и 8, долната част на които се захранва с въздух, който охлажда падащите отгоре капки селитра. По време на падането на капки от селитра от височина 50-55 m се образуват гранули от тор, когато около тях обтича въздух. Температурата на пелетите на изхода на кулата е 90-110°C; горещите гранули се охлаждат в апарат с кипящ слой 15. Това е правоъгълен апарат с три секции и снабден с решетка с отвори. Вентилаторите подават въздух под решетката; това създава кипящ слой от нитратни гранули, идващи през конвейера от гранулационната кула. Въздухът след охлаждане влиза в гранулационната кула. Гранулите от амониев нитрат конвейер 14 се подават за обработка с повърхностноактивни вещества във въртящ се барабан. След това готовият тор се изпраща към опаковката от конвейера 12.

Въздухът, излизащ от гранулационната кула, е замърсен с частици амониев нитрат, а соковата пара от неутрализатора и паровъздушната смес от изпарителя съдържат нереагирал амоняк и азотна киселина, както и частици от отнесения амониев нитрат.

За почистване на тези потоци в горната част на гранулационната кула има шест паралелно работещи промиващи плочата скрубера 10, напоени с 20-30% разтвор на амониев нитрат, който се захранва от помпа 18 от колектор 17. Част от този разтвор се отклонява към неутрализатора на ITN за измиване на сокова пара и след това се смесва с разтвор на селитра и следователно се използва за приготвяне на продукти. Пречистеният въздух се изсмуква от гранулационната кула от вентилатор 9 и се изпуска в атмосферата.

Производство на урея

Карбамидът (карбамид) сред азотните торове се нарежда на второ място по производство след амониевия нитрат. Нарастването на производството на карбамид се дължи на широкия обхват на приложението му в селското стопанство. Той е по-устойчив на излугване от другите азотни торове, т.е. е по-малко податлив на излугване от почвата, по-малко хигроскопичен и може да се използва не само като тор, но и като добавка към фуражите за добитък. Уреята също се използва широко в комбинирани торове, торове с контролирано време и в пластмаси, лепила, лакове и покрития. Карбамид CO (NH 2) 2 е бяло кристално вещество, съдържащо 46,6% азот. Производството му се основава на реакцията на взаимодействие на амоняк с въглероден диоксид:

2NH 3 + CO 2 ↔ CO (NH 2) 2 + H 2 O; ΔН = -110,1 kJ (1)

По този начин суровините за производството на карбамид са амоняк и въглероден диоксид, получени като страничен продукт при производството на технологичен газ за синтеза на амоняк. Следователно производството на карбамид в химически заводи обикновено се комбинира с производството на амоняк. Реакция (I) - обща; протича на два етапа. На първия етап се осъществява синтеза на карбамат:

2NH 3 (g) + CO2 (g) ↔ NH 2 COOHNH 4 (g); ΔН = –125,6 kJ (2)

На втория етап възниква ендотермичен процес на отделяне на водата от молекулите на карбамата, в резултат на което се образува карбамид:

NH 2 COOHNH 4 (l) ↔ CO (NH 2) 2 (l) + H2O (l); ΔН =15,5 kJ (3) Реакцията на образуване на амониев карбамат е обратима екзотермична реакция, протичаща с намаляване на обема. За да се измести равновесието към продукта, то трябва да се извърши при повишено налягане. За да може процесът да протича с достатъчно висока скорост, са необходими повишени температури. Увеличаването на налягането компенсира отрицателния ефект на високите температури върху изместването на реакционното равновесие в обратна посока. На практика синтезът на карбамид се извършва при температури 150-190°C и налягане 15-20 MPa. При тези условия реакцията протича с висока скорост и почти до завършване. Разлагането на амониевия карбамат е обратима ендотермична реакция, която протича интензивно в течната фаза. За да се предотврати кристализацията на твърди продукти в реактора, процесът трябва да се проведе при температури не по-ниски от 98 ° C [евтектична точка за системата CO(NH 2) 2 - NH 2 COONH 4]. По-високите температури изместват реакционното равновесие надясно и увеличават скоростта му. Максималната степен на превръщане на карбамата в карбамид се достига при 220°C. За да се измести равновесието на тази реакция, се въвежда и излишък от амоняк, който чрез свързване на реакционната вода я отстранява от реакционната сфера. Все още обаче не е възможно да се постигне пълно превръщане на карбамата в урея. Реакционната смес, освен продуктите на реакцията (карбамид и вода), съдържа още амониев карбамат и продуктите от разпадането му - амоняк и CO 2 .

За пълноценното използване на суровината е необходимо или да се предвиди връщане на нереагирал амоняк и въглероден диоксид, както и въглеродно-амониеви соли (междинни реакционни продукти) в синтезната колона, т.е. създаване на рециклиране, или отделяне на карбамид от реакционната смес и насочване на останалите реагенти към други индустрии, например за производство на амониев нитрат, т.е. провеждане на открит процес.

В последния случай стопилката, напускаща колоната за синтез, се дроселира до атмосферно налягане; равновесието на реакцията (2) при температури 140-150°С почти напълно се измества наляво и целият останал карбамат се разлага. В течната фаза остава воден разтвор на карбамид, който се изпарява и се изпраща за гранулиране. Рециклирането на получените газове от амоняк и въглероден диоксид към синтезната колона би изисквало те да бъдат компресирани в компресор до налягането за синтез на урея. Това е свързано с технически трудности, свързани с възможността за образуване на карбамат при ниски температури и високо налягане вече в компресора и запушване на машини и тръбопроводи с твърди частици.

Следователно, в затворени вериги (вериги с рециркулация) обикновено се използва само рециклиране на течност. Съществуват редица технологични схеми с рециклиране на течности. Сред най-прогресивните са т. нар. схеми с пълно рециклиране на течността и с използване на стрипинг процес. Отстраняването (продухването) се състои във факта, че разлагането на амониевия карбамат в стопилката след синтезната колона се извършва при налягане, близко до налягането на етапа на синтез, чрез продухване на стопилката с компресиран CO 2 или компресиран амоняк. При тези условия дисоциацията на амониевия карбамат се получава поради факта, че когато стопилката се продухва с въглероден диоксид, парциалното налягане на амоняка рязко намалява и равновесието на реакцията (2) се измества наляво. Такъв процес се отличава с използването на реакционната топлина от образуването на карбамат и по-ниската консумация на енергия.

На фиг.8.9. е дадена опростена диаграма на блок за синтез на карбамид с голям капацитет с рециклиране на течност и използване на процес на изчистване. Тя може да бъде разделена на блок с високо налягане, блок с ниско налягане и система за гранулиране. Воден разтвор на амониев карбамат и въглеродно-амониеви соли, както и амоняк и въглероден диоксид, влизат в долната част на синтезната колона 1 от кондензатора за високо налягане 4. В синтезната колона при температура 170-190 ° C и налягане от 13-15 MPa, образуването на карбамат завършва и реакцията на синтез протича карбамид. Разходът на реагенти е избран така, че моларното съотношение на NH 3 : CO 2 в реактора да е 2,8-2,9. Течната реакционна смес (стопка) от колоната за синтез на карбамид влиза в дестрипиращата колона 5, където се стича надолу по тръбите. Въглеродният диоксид, компресиран в компресора до налягане от 13-15 MPa, се подава противоточно към стопилката, към която се добавя въздух в количество, което осигурява концентрация на кислород от 0,5-0,8% в сместа за образуване на пасивиращ филм и намаляване на оборудването корозия. Изчистващата колона се нагрява с пара. Газо-парната смес от колона 5, съдържаща пресен въглероден диоксид, постъпва в кондензатора за високо налягане 4. В него се вкарва и течен амоняк. Той едновременно служи като работен поток в инжектор 3, който подава разтвор на въглеродно-амониеви соли от скрубер 2 към кондензатора и, ако е необходимо, част

Фиг.8.9. Опростена технологична диаграма за производство на карбамид с пълно рециклиране на течността и използване на процес на отстраняване:

1 – колона за синтез на карбамид; 2 – скрубер за високо налягане; 3 - инжектор; 4 – карбаматен кондензатор с високо налягане; 5 – оголваща колона; 6 - помпи; 7 – кондензатор за ниско налягане; 8 – дестилационна колона с ниско налягане; 9 - нагревател; 10 - колекция; 11 – изпарител; 12 - гранулационна кула.

стопи от колоната за синтез. В кондензатора се образува карбамат. Освободената по време на реакцията топлина се използва за производство на пара.

От горната част на синтезната колона нереагиралите газове непрекъснато излизат, влизайки в скрубера с високо налягане 2, в който повечето от тях се кондензират поради водно охлаждане, образувайки воден разтвор на карбамат и въглеродно-амониеви соли. Водният разтвор на карбамид, напускащ изпарителна колона 5, съдържа 4-5% карбамат. За окончателното си разлагане разтворът се дроселира до налягане от 0,3-0,6 МРа и след това се изпраща в горната част на дестилационна колона 8. Течната фаза тече в колоната надолу по дюзата в противоток на сместа пара-газ, издигаща се от отдолу нагоре; NH 3 , CO 2 и водните пари излизат от горната част на колоната. Водната пара кондензира в кондензатора с ниско налягане 7, докато основната част от амоняка и въглеродния диоксид се разтварят. Полученият разтвор се изпраща в скрубер 2. Окончателното пречистване на изпуснатите в атмосферата газове се извършва чрез абсорбционни методи (не е показано на диаграмата).

70% воден разтвор на карбамид, напускащ долната част на дестилационната колона 8, се отделя от паро-газова смес и след намаляване на налягането до атмосферно се насочва първо към изпаряване и след това към гранулиране. Преди пръскане на стопилката в гранулационната кула 12, към нея се добавят кондициониращи добавки, като карбамид-формалдехидна смола, за да се получи незалепващ тор, който не се влошава по време на съхранение.

Схематична диаграма с пълно рециклиране

Въведение

Най-важният вид минерални торове са азотните: амониев нитрат, карбамид, амониев сулфат, водни разтвори на амоняк и др. Азотът играе изключително важна роля в живота на растенията: той е част от хлорофила, който е акцептор на слънчевата енергия и протеин, който е необходим за изграждането на жива клетка. Растенията могат да консумират само свързан азот – под формата на нитрати, амониеви соли или амиди. От атмосферния азот се образуват относително малки количества свързан азот поради дейността на почвените микроорганизми. Съвременното интензивно земеделие обаче вече не може да съществува без допълнителното внасяне в почвата на азотни торове, получени в резултат на индустриалната фиксация на атмосферния азот.

Азотните торове се различават един от друг по съдържанието на азот, под формата на азотни съединения (нитрат, амоний, амид), фазово състояние (твърдо и течно), физиологично киселинни и физиологично алкални торове.

Производство на амониев нитрат

Амониев нитрат или амониев нитрат, NH4NO3 е бяло кристално вещество, съдържащо 35% азот в амониеви и нитратни форми , и двете форми на азот се усвояват лесно от растенията. Гранулираният амониев нитрат се използва масово преди сеитба и за всички видове подхранване. В по-малък мащаб се използва за производството на експлозиви.

Амониевият нитрат е силно разтворим във вода и има висока хигроскопичност (способност да абсорбира влагата от въздуха). Това е причината гранулите на тора да се разпръскват, губят кристалната си форма, настъпва спичане на торове - насипният материал се превръща в твърда монолитна маса.

Амониевият нитрат се произвежда в три вида:

A и B се използват в промишлеността; използвани в експлозивни смеси (амонити, амонични съединения)

B - ефективен и най-разпространен азотен тор, съдържащ около 33-34% азот; има физиологична киселинност.

Суров материал

Изходната суровина за производството на амониев нитрат е амоняк и азотна киселина.

Азотна киселина . Чиста азотна киселина HNO

-безцветна течност с плътност 1,51 г/смпри -42 С се втвърдява в прозрачна кристална маса. Във въздуха той, подобно на концентрирана солна киселина, "пуши", тъй като изпаренията му образуват малки капчици мъгла с влага във въздуха. Азотната киселина не се различава по сила. Вече под въздействието на светлината тя постепенно се разлага:

Колкото по-висока е температурата и по-концентрирана киселината, толкова по-бързо е разлагането. Излъчен азотен диоксид разтваря сев киселина и му придава кафяв цвят.

Азотната киселина е една от най-силните киселини; в разредени разтвори той напълно се разлага на йони

и - Азотната киселина е едно от най-важните съединения на азота: използва се в големи количества при производството на азотни торове, експлозиви и органични багрила, служи като окислител в много химични процеси и се използва при производството на сярна киселина киселина за азотенметод, използван за производство на целулозни лакове, филм .

Промишлено производство на азотна киселина . Съвременните промишлени методи за производство на азотна киселина се основават на каталитично окисление на амоняк с атмосферен кислород. При описанието на свойствата на амоняка беше посочено, че той гори в кислород, а продуктите на реакцията са вода и свободен азот. Но в присъствието на катализатори, окисляването на амоняка с кислород може да протече по различен начин. Ако пропуснете смес от амоняк с въздух върху катализатора, тогава при 750 ° C и определен състав на сместа настъпва почти пълно преобразуване

образуван

лесно преминава в, което с вода в присъствието на атмосферен кислород дава азотна киселина.

Сплавите на базата на платина се използват като катализатори при окисляването на амоняка.

Азотната киселина, получена чрез окисление на амоняк, има концентрация не повече от 60%. Ако е необходимо, концентрирайте се

Промишлеността произвежда разредена азотна киселина с концентрация 55, 47 и 45 % и концентрирана - 98 и 97 % Концентрираната киселина се транспортира в алуминиеви цистерни, разредена - в киселинноустойчиви стоманени резервоари.

Синтез на амоняк

Амонякът е ключов продукт на различни азотсъдържащи вещества, използвани в промишлеността и селското стопанство. Д. Н. Прянишников нарече амоняка "алфа и омега" в метаболизма на азотните вещества в растенията.

Диаграмата показва основните приложения на амоняка. Съставът на амоняка е установен от C. Berthollet през 1784 г. Амонякът NH3 е основа, умерено силен редуктор и ефективен комплексообразуващ агент по отношение на катиони с вакантни свързващи орбитали.

Физически и химични основи на процеса . Синтезът на амоняк от елементите се извършва съгласно уравнението на реакцията

N2 + ZN2 \u003d 2NHz; ∆H<0

Реакцията е обратима, екзотермична, характеризираща се с голям отрицателен енталпийски ефект (∆H=-91,96 kJ/mol) и става още по-екзотермична при високи температури (∆H=-112,86 kJ/mol). Съгласно принципа на Льо Шателие, когато се нагрява, равновесието се измества наляво, към намаляване на добива на амоняк. Промяната в ентропията в този случай също е отрицателна и не благоприятства реакцията. При отрицателна стойност на ∆S повишаването на температурата намалява вероятността от настъпване на реакция,

Реакцията на синтез на амоняк протича с намаляване на обема. Според уравнението на реакцията 4 mol от първоначалните газообразни реагенти образуват 2 mol от газообразния продукт. Въз основа на принципа на Льо Шателие може да се заключи, че при равновесни условия съдържанието на амоняк в сместа ще бъде по-голямо при високо налягане, отколкото при ниско налягане.

Характеристики на целевия продукт

Физикохимични свойства Амониевият нитрат (амониев нитрат) NH4NO3 има молекулно тегло 80,043; чист продукт - безцветно кристално вещество, съдържащо 60% кислород, 5% водород и 35% азот (по 17,5% всеки под формата на амоняк и нитрат). Техническият продукт съдържа най-малко 34,0% азот.

Основни физични и химични свойства на амониевия нитрат :

Амониевият нитрат, в зависимост от температурата, съществува в пет кристални модификации, които са термодинамично стабилни при атмосферно налягане (таблица). Всяка модификация съществува само в определен температурен диапазон и преходът (полиморфен) от една модификация към друга е придружен от промени в кристалната структура, отделяне (или поглъщане) на топлина, както и рязка промяна в специфичния обем, топлинния капацитет , ентропия и др. Полиморфните преходи са обратими - енантиотропни.

Таблица. Кристални модификации на амониев нитрат

Системата NH4NO3-H2O (фиг. 11-2) принадлежи към системи с проста евтектика. Евтектичната точка съответства на концентрация от 42,4% MH4MO3 и температура от -16,9 °C. Левият клон на диаграмата, линията ликвидус на водата, съответства на условията за освобождаване на лед в системата HH4MO3-H20. Десният клон на кривата на ликвидус е кривата на разтворимост на MH4MO3 във вода. Тази крива има три точки на счупване, съответстващи на температурите на модификационните преходи NH4NO3 1=11(125.8°C), II=III (84.2°C) и 111=IV (32.2°C).Точка на топене (кристализация) безводен амониев нитрат е 169,6 ° C. Намалява с увеличаване на влажността на солта.

Зависимост на температурата на кристализация на NH4NO3 (Tcryst, "C) от съдържанието на влага (Х,%) до 1,5% се описва с уравнението:

tcr == 169,6-13, 2x (11.6)

Зависимостта на температурата на кристализация на амониев нитрат с добавяне на амониев сулфат от съдържанието на влага (Х,%) до 1,5% и амониев сулфат (U, %) до 3,0% се изразява чрез уравнението:

tcrist \u003d 169.6- 13.2X + 2, OU. (11.7).

Амониевият нитрат се разтваря във вода с абсорбция на топлина. По-долу са дадени стойностите на топлината на разтваряне (Qsolv) на амониев нитрат с различни концентрации във вода при 25 ° C:

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

Qsolv kJ/kg. -202,8 -225,82 -240,45 -256,13 -271,29 -287,49 -320,95

Амониевият нитрат е силно разтворим във вода, етилов и метилов алкохол, пиридин, ацетон, течен амоняк.

Изпратете вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формуляра по-долу

Студенти, специализанти, млади учени, които използват базата от знания в своето обучение и работа, ще Ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

публикувано на http://www.allbest.ru/

1. Технологична част

1.4.1 Получаване на воден разтвор на амониев нитрат с концентрация

Въведение

В природата и в човешкия живот азотът е изключително важен, той е част от протеиновите съединения, които са в основата на растителния и животинския свят. Човек ежедневно консумира 80-100 g протеин, което съответства на 12-17 g азот.

Много химични елементи са необходими за нормалното развитие на растенията. Основните са: въглерод, кислород, азот, фосфор, магнезий, калций, желязо. Първите два елемента на растението се получават от въздуха и водата, останалите се извличат от почвата.

Азотът играе особено голяма роля в минералното хранене на растенията, въпреки че средното му съдържание в растителната маса не надвишава 1,5%. Нито едно растение не може да живее и да се развива нормално без азот.

Азотът е неразделна част не само от растителните протеини, но и от хлорофила, с помощта на който растенията усвояват въглерода от CO2 в атмосферата под въздействието на слънчевата енергия.

Естествените азотни съединения се образуват в резултат на химични процеси на разлагане на органични остатъци по време на мълниеносни разряди, както и биохимично в резултат на дейността на специални бактерии в почвата - Azotobacter, които директно усвояват азота от въздуха. Същата способност имат и нодулните бактерии, които живеят в корените на бобови растения (грах, люцерна, боб и др.).

Значително количество азот, съдържащ се в почвата, ежегодно се отстранява с реколтата от растителни култури, а част се губи в резултат на излугване на азотсъдържащи вещества от подпочвени и дъждовни води. Следователно, за да се повишат добивите на културите, е необходимо систематично да се попълват азотните запаси в почвата чрез прилагане на азотни торове. При различните култури, в зависимост от естеството на почвата, климатичните и други условия, се изискват различни количества азот.

Амониевият нитрат заема значително място в гамата на азотните торове. Производството му се е увеличило с повече от 30% през последните десетилетия.

Още в началото на 20-ти век изключителен учен - агрохимик Д. Н. Прянишников. нарича амониевия нитрат тор на бъдещето. В Украйна за първи път в света започнаха да използват амониев нитрат в големи количества като тор за всички технически култури (памук, захарно и кръмно цвекло, лен, царевица), а през последните години и за зеленчукови култури. .

Амониевият нитрат има редица предимства пред другите азотни торове. Съдържа 34 - 34,5% азот и по това отношение е на второ място след карбамид [(NH2)2CO], съдържащ 46% азот. Амониевият нитрат NH4NO3 е универсален азотен тор, тъй като съдържа едновременно амониевата група NH4 и нитратната група NO3 под формата на азот.

Много е важно азотните форми на амониевия нитрат да се използват от растенията по различно време. Амониевият азот NH2, който участва пряко в протеиновия синтез, бързо се абсорбира от растенията по време на периода на растеж; нитратен азот NO3 се абсорбира сравнително бавно, така че действа по-дълго време.

Амониевият нитрат се използва и в промишлеността. Той е част от голяма група експлозиви от амониев нитрат, които са стабилни при различни условия като окислител, като се разлагат при определени условия само до газообразни продукти. Такова експлозив е смес от амониев нитрат с тринитротолуен и други вещества. Амониевият нитрат, обработен с бикарбонатно фолио от типа Fe(RCOO)3 RCOOH, се използва в големи количества за взривяване в минната промишленост, в строителството на пътища, хидротехниката и други големи конструкции.

Малко количество амониев нитрат се използва за производство на азотен оксид, който се използва в медицинската практика.

Наред с увеличаването на производството на амониев нитрат чрез изграждане на нови и модернизация на съществуващи предприятия, задачата беше да се подобри неговото качество, т.е. получавате завършен продукт със 100% ронливост. Това може да се постигне чрез по-нататъшни изследвания на различни добавки, които влияят върху процесите на полимерни трансформации, както и чрез използването на налични и евтини повърхностно активни вещества, които осигуряват хидрофобизация на повърхността на гранулите и я предпазват от атмосферна влага - създаването на бавно- действащ амониев нитрат.

гранула за производство на селитра

1. Технологична част

1.1 Предпроектно проучване, избор на място и строителна площадка

Водени от принципите на рационалното икономическо управление при избора на строителна площадка, ние вземаме предвид близостта на суровината, горивните и енергийните ресурси, близостта на потребителите на произведени продукти, наличието на трудови ресурси, транспорт и униформа. разпределение на предприятията в цялата страна. Въз основа на горните принципи на разположение на предприятията, изграждането на проектирания цех за гранулиран амониев нитрат се извършва в град Ровно. Тъй като от суровините, необходими за производството на амониев нитрат, в град Ровно се доставя само природен газ, използван за производството на синтетичен амоняк.

Басейнът на река Горин служи като източник на водоснабдяване. Консумираната от производството енергия се генерира от ТЕЦ-Ровне. Освен това Ровно е голям град с население от 270 хиляди души, способен да осигури работния цех на планирания цех. Предвижда се и набиране на работна сила от областите към града. Цехът е снабден с инженерен персонал от възпитаници на Лвовския политехнически институт, Днепропетровския политехнически институт, Киевския политехнически институт, работилницата ще бъде предоставена от местните професионални училища.

Транспортирането на готовата продукция до потребителите ще се извършва по железопътен и автомобилен транспорт.

Целесъобразността на изграждането на планирания цех в град Ровно се доказва и от факта, че на териториите на региони Ровно, Волин, Лвов с добре развито селско стопанство основният потребител на продуктите на проектирания цех е гранулиран амониев нитрат, като минерален тор.

Следователно, близостта на суровината, енергийните ресурси, пазара на продажби, както и наличието на работна сила, показва възможността за изграждане на планирания цех в град Ровно.

Близостта на голяма жп гара с голямо разклонение на железопътните линии позволява евтин транспорт

1.2 Избор и обосновка на производствения метод

В индустрията широко се използва само методът за получаване на амониев нитрат от синтетичен амоняк и разредена азотна киселина.

В много производства на амониев нитрат вместо използваните преди това, лошо работещи устройства, бяха въведени специални шайби. В резултат на това съдържанието на амоняк или амониев нитрат в изпаренията на сока намалява почти три пъти. Реконструирани са неутрализатори на остарели конструкции с ниска производителност (300 - 350 т/ден), увеличени загуби и недостатъчно оползотворяване на реакционната топлина. Голям брой хоризонтални изпарители с ниска мощност бяха заменени с вертикални с падащ или плъзгащ се филм и с устройства с по-голяма топлообменна повърхност, което направи възможно почти удвояване на производителността на изпарителния етап, намаляване на потреблението на вторични и прясна отоплителна пара средно с 20%.

В Украйна и в чужбина е твърдо установено, че само изграждането на блокове с голям капацитет, използвайки съвременни постижения на науката и технологиите, може да осигури икономически предимства в сравнение със съществуващото производство на амониев нитрат.

Значително количество амониев нитрат в отделните заводи се произвежда от амоняк-съдържащи отпадъчни газове от системи за карбамид с частично рециклиране на течности, където се изразходват от 1 до 1,4 тона амоняк на тон произведен карбамид. От същото количество амоняк е модерно да се произвеждат 4,5 - 6,4 тона амониев нитрат.

Методът за получаване на амониев нитрат от газове, съдържащи амоняк, се различава от метода за получаването му от газообразен амоняк само на етапа на неутрализация.

В малки количества амониевият нитрат се получава чрез обменно разлагане на соли (методи на преобразуване) според реакциите:

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

Mg (NO3) 2 + (NH4) 2CO3 \u003d 2NH4NO3 + vMgCO3 (1.2)

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

Тези методи за получаване на амониев нитрат се основават на утаяването на една от получените соли. Всички методи за получаване на амониев нитрат чрез обменно разлагане на соли са сложни, свързани с висока консумация на пара и загуба на свързан азот. Обикновено се използват в промишлеността само ако е необходимо да се изхвърлят азотни съединения, получени като странични продукти.

Въпреки относителната простота на технологичния процес за получаване на амониев нитрат, схемите за неговото производство в чужбина имат значителни разлики, различаващи се помежду си както по вида на добавките и метода на тяхното получаване, така и по метода на гранулиране на стопилка.

Метод "Нукло" (САЩ).

Характеристика на този метод за производство на гранулиран амониев нитрат е добавянето към високо концентрирана стопилка (99,8% амониев нитрат преди гранулирането му в кулата, около 2% от специална добавка, наречена "Нукло". Това е фино разделен сух прах от бетонирана глина с размер на частиците не повече от 0,04 mm.

Метод "Нитро - ток".

Този процес е разработен от британската фирма Fayzone. Основната разлика на този метод от другите е, че капките стопилка на амониев нитрат се охлаждат едновременно, гранулират и прахообразни първо в облак прах от прахообразната добавка, а след това във кипящ слой на същата добавка.

Методът на компанията "Ai - Si - Ai" (Англия).

Този метод за получаване на амониев нитрат се различава по това, че разтворът на магнезиев нитрат се използва като добавка, която подобрява физикохимичните свойства на крайния продукт, което прави възможно получаването на висококачествен продукт от стопилка на амониев нитрат, съдържаща до 0,7% вода.

Безвакуумният метод за производство на амониев нитрат е взет през 1951 г. в САЩ от "патент на Stengel" и по-късно внедрен в индустрията. Същността на метода се състои във факта, че нагрятата 59% азотна киселина се неутрализира с нагрят газ амоняк в малък обем под налягане от 0,34 MPa.

В допълнение към описаните по-горе схеми има много други схеми за производство на амониев нитрат в чужбина, но те се различават малко една от друга.

Трябва да се отбележи, че за разлика от работилите и строящите се цехове в Украйна и съседни страни, във всички чуждестранни инсталации, продуктът след гранулационната кула преминава през етапа на пресяване и разпрашаване, което подобрява качеството на търговския продукт, но значително усложнява технологичната схема. В домашните заводи липсата на операция по пресяване на продукта се компенсира с по-усъвършенствана конструкция на гранулатори, които дават продукт с минимално фракционно съдържание по-малко от 1 mm. Обемни въртящи се барабани за охлаждане на гранули, широко използвани в чужбина, не се използват в Украйна и са заменени от устройства за охлаждане с кипящ слой.

Производството на гранулиран амониев нитрат в цеха се характеризира с: получаване на висококачествен продукт, висока степен на оползотворяване на неутрализиращата топлина, използване на едноетапно изпаряване с "плъзгащ филм", максимално използване на отпадъците чрез връщането им към процеса, високо ниво на механизация, съхранение и товарене на продукти. Това е доста високо ниво на производство.

1.3 Характеристики на суровините и готовия продукт

За производството на амониев нитрат се използват 100% амоняк и разредена азотна киселина HNO3 с концентрация 55 - 56%.

Амонякът NH3 е безцветен газ с остър, специфичен мирис.

Реактивно вещество, което влиза в реакции на добавяне, заместване и окисление.

Нека се разтварят добре във вода.

Плътност във въздуха при температура 0 ° C и налягане от 0,1 MPa - 0,597.

Максимално допустимата концентрация във въздуха на работната зона на производствените помещения е 20 mg / m3, във въздуха на населените места 0,2 mg / m3.

Когато се смеси с въздух, амонякът образува експлозивни смеси. Долната граница на експлозивност на амонячно-въздушната смес е 15% (обемна фракция), горната граница е 28% (обемна фракция).

Амонякът дразни горните дихателни пътища, лигавиците на носа и очите, попадайки върху кожата на човек причинява изгаряния.

Клас на опасност IV.

Произведено в съответствие с GOST 6621-70.

Азотната киселина HNO3 е течност с остра миризма.

Плътност във въздуха при температура 0°C и налягане 0,1MPa-1,45g/dm3.

Точка на кипене 75°C.

Смесва се с вода във всички отношения с отделянето на топлина.

Попадането на азотна киселина върху кожата или лигавиците причинява изгаряния. Животинските и растителните тъкани се разрушават под въздействието на азотната киселина. Парите на азотната киселина, подобно на азотните оксиди, причиняват дразнене на вътрешните дихателни пътища, задух и белодробен оток.

Максимално допустимата концентрация на пари на азотна киселина във въздуха на промишлени помещения по отношение на NO2 е 2 mg/m3.

Масовата концентрация на парите на азотната киселина във въздуха на населените места е не повече от 0,4 mg/m3.

Клас на опасност II.

Произведено съгласно OST 113 - 03 - 270 - 76.

Амониевият нитрат NH4NO3 е бяло кристално вещество, произведено в гранулирана форма със съдържание на азот до 35%

Произведен в съответствие с GOST 2 - 85 и отговаря на следните изисквания (виж таблица 1.1)

Таблица 1.1 - Характеристики на амониевия нитрат, произведен в съответствие с GOST 2 - 85

Име на индикатора	Норма за марката
Общата масова фракция на нитрата и амониевия азот по отношение на:
за NH4NO3 в сухо вещество, %, не по-малко от
за азот в сухо вещество, %, не по-малко от
Масова част на водата, %, не повече
pH 10% воден разтвор, не по-малко от
Масова част на веществата, неразтворими в 10% разтвор на азотна киселина, %, макс
Оценяване
Масова част от размера на гранулите:
от 1 до 3 mm, %, не по-малко
от 1 до 4 mm, %, не по-малко
Включително:
гранули от 2 до 4 mm, %, не по-малко от
гранули с размер под 1 mm, %, не повече
гранули по-големи от 5 mm, %
Статична якост на гранулите
N/гранула (kg/гранула), не по-малко от
Ехливост, %, не по-малко

Амониевият нитрат е експлозивно и запалимо вещество. Гранулите от амониев нитрат са устойчиви на триене, удар и удар, когато са изложени на детонатори или в затворено пространство, амониевият нитрат експлодира. Експлозивността на амониевия нитрат се повишава в присъствието на органични киселини, масла, дървени стърготини, дървени въглища. Най-опасните метални примеси в амониевия нитрат са кадмий и мед.

Експлозиите на амониев нитрат могат да бъдат причинени от:

а) излагане на детонатори с достатъчна мощност;

б) влиянието на неорганични и органични примеси, по-специално фино диспергирана мед, кадмий, цинк, прахообразен въглен, масло;

в) термично разлагане в затворено пространство.

Прахът от амониев нитрат с примес на органични вещества повишава експлозивността на солта. Плат, напоен със селитра и загрят до 100°C, може да предизвика пожар. Гасете селитра при слънчеви бани с вода. Поради факта, че при запалване на амониевия нитрат се образуват азотни оксиди, при гасене е необходимо да се използват противогази.

NH4NO3 = N2O = 2H2O = 3600 kJ (1.4)

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

Наличието на свободна киселинност в разтвора увеличава способността за химично и термично разлагане.

Отрицателно свойство на амониевия нитрат е способността му да се слепва - да губи своята течливост по време на съхранение.

Фактори, допринасящи за слепването:

б) хетерогенност и ниска механична якост на гранулите. Когато се съхраняват в купчини с височина 2,5 метра, под натиска на горните торби, най-малко издръжливите гранули се разрушават с образуване на прахови частици;

в) промяна в кристалните модификации;

г) хигроскопичността насърчава слепването. Най-ефективният начин за предотвратяване на слепването е опаковането му в херметически затворени контейнери (полиетиленови пликове).

Максимално допустимата концентрация на амониев нитрат под формата на прах в промишлени помещения е не повече от 10 mg/m3.

Средства за защита на дихателните органи - разтвор.

Амониевият нитрат се използва в селското стопанство като азотен тор, както и в промишлеността за различни технически цели.

Гранулираният амониев нитрат се използва като суровина в големи количества в предприятията на военната промишленост, произвеждащи експлозиви и техните полуфабрикати.

1.4 Физически и химични основи на технологичния процес

Процесът на получаване на гранулиран амониев нитрат включва следните етапи:

получаване на воден разтвор на амониев нитрат с концентрация най-малко 80% чрез неутрализиране на азотната киселина с газообразен амоняк;

изпаряване на 80% разтвор на амониев нитрат до състояние на стопяване;

изпаряване на слаби разтвори на амониев нитрат от разтварящи устройства и системи за улавяне;

гранулиране на сол от стопилка;

охлаждане на гранули във "кипящ слой" с въздух;

третиране на гранули с мастни киселини;

транспортиране, опаковане и съхранение.

1.4.1 Получаване на воден разтвор на амониев нитрат с концентрация най-малко 80% чрез неутрализиране на азотна киселина с газообразен амоняк

Разтвор на амониев нитрат се получава в неутрализатори, които позволяват да се използва топлината на реакцията за частично изпаряване на разтвора. Той получи името на апарата ITN (използване на неутрализираща топлина).

Реакцията на неутрализация протича с по-бърза скорост и е придружена от отделяне на голямо количество топлина.

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

Топлинният ефект на реакцията зависи от концентрацията и температурата на азотната киселина и газообразния амоняк.

Фигура 1.1 - Топлина на неутрализация на азотна киселина с газообразен амоняк (при 0,1 MPa и 20 °)

Процесът на неутрализация в ITN апарата се извършва при налягане 0,02 MPa, температурата се поддържа на не повече от 140 ° C. Тези условия гарантират, че се получава достатъчно концентриран разтвор с минимално увличане на амоняк, азотна киселина и амоний нитрат със сокова пара, която се образува в резултат на изпаряване на водата от разтвора. Неутрализацията се извършва в слабо кисела среда, тъй като загубата на амоняк, азотна киселина и селитра с пара от сок е по-малка, отколкото в слабо алкална среда.

Поради разликата в специфичното тегло на разтворите в изпарителната и неутрализиращата част на ITN апарата има постоянна циркулация на разтвора. По-плътен разтвор от отвора на камерата за неутрализиране непрекъснато влиза в неутрализационната част. Наличието на циркулация на разтвора спомага за по-доброто смесване на реагентите в неутрализиращата част, повишава производителността на апарата и елиминира прегряването на разтвора в зоната за неутрализиране. Когато температурата в реакционната част се повиши до 145°C, се задейства блокиране със спиране на подаването на амоняк и азотна киселина и подаването на кисел кондензат.

1.4.2 Изпаряване на 80% разтвор на амониев нитрат до състояние на топене

Изпаряването на 80 - 86% разтвор на амониев нитрат се извършва в изпарители поради топлината на кондензация на наситена пара при налягане 1,2 MPa и температура 190°C. пара се подава в горната част на пръстеновидното пространство на изпарителя. Изпарителят работи под вакуум от 5,0 h 6,4 104 Pa по принципа на "плъзгащия" се разтворен филм по стените на вертикалните тръби.

В горната част на апарата е разположен сепаратор, който служи за отделяне на стопилката на амониевия нитрат от парите на сока.

За да се получи висококачествен амониев нитрат, стопилката на амониев нитрат трябва да има концентрация най-малко 99,4% и температура 175 - 785°C.

1.4.3 Изпаряване на слаби разтвори на амониев нитрат от устройства за разтваряне и системи за улавяне

Изпаряването на слабите разтвори и разтворите, получени в резултат на стартиране и спиране на цеха, се извършва в отделна система.

Слабите разтвори, получени в блоковете за разтваряне и улавяне, се подават през контролен клапан към долната част на апарата, който изпарява само слабите разтвори. Изпаряването на слаби разтвори на амониев нитрат се извършва в изпарител "филм", работещ на принципа на "плъзгане" на филма във вертикални тръби. Паро-течната емулсия, която се образува в тръбата на изпарителя, постъпва в сепаратора-шайба, където се отделят парите на сока и разтвора на амониевия нитрат. Соковата пара преминава през ситовите плочи на изпарителната шайба, където пръските от амониев нитрат се улавят и след това се изпращат към повърхностния кондензатор.

Топлоносителят е мигновена пара, идваща от парния разширител с налягане (0,02 - 0,03) MPa и температура 109 - 112°C, подадена към горната страна на корпуса на изпарителя. Вакуумът в изпарителя се поддържа на 200 - 300 mm Hg. Изкуство. От долната плоча слаб разтвор с концентрация около 60% и температура 105 - 112 ° C се изхвърля в колекция - допълнителен неутрализатор.

1.4.4 Гранулиране на сол от стопилка

За да се получи амониев нитрат в гранулирана форма, кристализацията му от стопилка с концентрация най-малко 99,4% се извършва в кули, които представляват стоманобетонна конструкция, цилиндрична форма с диаметър 10,5 метра. Стойката с температура 175 - 180°C и концентрация най-малко 99,4% амониев нитрат постъпва в динамичен гранулатор, въртящ се със скорост 200 - 220 rpm, с отвори с диаметър 1,2 - 1,3 mm. Разпръснатата през дупките стопилка при падане от 40 метра височина се оформя на сферични частици.

Въздухът за охлаждане на гранулите се движи противоточно отдолу нагоре. За създаване на въздушна тяга са монтирани четири аксиални вентилатора с капацитет 100 000 Nm3/h всеки. В гранулационната кула гранулите са леко изсушени. Влажността им е с 0,15 - 0,2% по-ниска от влажността на постъпващата стопилка.

Това е така, защото дори при 100% относителна влажност на въздуха, влизащ в кулата, налягането на водните пари над горещите пелети е по-голямо от парциалното налягане на влагата във въздуха.

1.4.5 Охлаждане на пелети в кипящ слой с въздух

Гранулите от амониев нитрат от конусите на гранулационната кула се подават към апарата с "кипящ слой" за охлаждане. Охлаждането на гранулите от температура 100-110°C до температура 50°C става в апарата, който се намира непосредствено под гранулационната кула. На перфорираната решетка е монтирана преливна тръба за регулиране на височината на "кипящия слой" и равномерно разтоварване на селитра. Под перфорираната решетка се подава въздух до 150 000 Nm3/h, който охлажда амониевия нитрат и частично го изсушава. Съдържанието на влага в гранулите от амониев нитрат е намалено с 0,05 - 0,1% в сравнение с гранулите, идващи от шишарките.

1.4.6 Обработка на гранули с мастни киселини

Обработката на гранули с мастни киселини се извършва, за да се предотврати слепването на амониевия нитрат при продължително съхранение или транспортиране в насипно състояние.

Процесът на третиране се състои в това, че фино напръскани с дюзи мастни киселини се нанасят върху повърхността на гранулите в размер на 0,01 - 0,03%. Конструкцията на дюзите осигурява създаването на елипсовидна секция на пръскащата струя. Монтажният дизайн на дюзите осигурява възможност за тяхното преместване и фиксиране в различни позиции. Обработката на гранули с мастни киселини се извършва на места, където гранулите се прехвърлят от конвейерни ленти към конвейерни ленти.

1.4.7 Транспортиране, опаковане и съхранение

Гранулираният амониев нитрат от кипящия слой се подава през конвейери към преграда № 1, обработва се с мастни киселини и се подава през втори и трети подемни конвейери към монтирани контейнери, откъдето постъпва в автоматични везни, които претеглят порции от 50 кг и след това към опаковъчна единица. С помощта на опаковъчна машина амониевият нитрат се опакова в полиетиленови клапанни торби и се изсипва върху конвейери, които изпращат опакованите продукти до товарни машини за товарене във вагони и превозни средства. Съхранението на готовата продукция в складове се осигурява при липса на вагони или превозни средства.

Съхраняваният амониев нитрат в купчини трябва да бъде защитен от влага и различни температурни крайности. Височината на купчините не трябва да надвишава 2,5 метра, тъй като под натиска на горните торби най-слабите гранули в долните торби могат да бъдат унищожени с образуване на прахови частици. Скоростта на усвояване на влагата от въздуха от амониевия нитрат се увеличава рязко с повишаване на температурата. Така че при 40°C скоростта на абсорбция на влага е 2,6 пъти по-голяма, отколкото при 23°C.

В складове е забранено съхраняването заедно с амониев нитрат: масло, дървени стърготини, дървени въглища, метални примеси на прахове от кадмий и мед, цинк, хромови съединения, алуминий, олово, никел, антимон, бисмут.

Съхранението на празните чували се извършва отделно от съхранявания амониев нитрат в съдове в съответствие с изискванията за пожарна безопасност и безопасност.

1.5 Защита на водни и въздушни басейни. Производствени отпадъци и тяхното обезвреждане

В контекста на бързото развитие на производството на минерални торове, широко разпространената химизация на националната икономика, проблемите за опазване на околната среда от замърсяване и опазване здравето на работниците стават все по-важни.

Ровненският химически завод, по примера на други големи химически индустрии, гарантира, че химически замърсени отпадни води не се изхвърлят в реката, както преди, а се почистват в специални съоръжения на станцията за биохимично пречистване и се връщат в системата за циркулационно водоснабдяване за по-нататъшна употреба.

Въведени са в експлоатация редица целеви и локални съоръжения за пречистване на отпадъчни води, изгаряне на дънни остатъци и обезвреждане на твърди отпадъци. Общият размер на капиталовите инвестиции за тези цели надхвърля 25 милиарда UAH.

Работилницата за биопочистване е вписана в книгата на славата на Държавния комитет на Министерския съвет на Украйна за опазване на природата за успех. Пречиствателните съоръжения на предприятието са разположени на площ от 40 хектара. В езера, пълни с пречистена вода, се веселят шарани, толстолоби, деликатни аквариумни риби. Те са показател за качеството на пречистването и най-доброто доказателство за безопасността на отпадните води.

Лабораторните анализи показват, че водата в буферните езера не е по-лоша от взетата от реката. С помощта на помпи той отново се доставя за нуждите на производството. Цехът за биохимично почистване е доведен до капацитет за химическо почистване до 90 000 кубически метра на ден.

В завода непрекъснато се усъвършенства службата за контрол на съдържанието на вредни вещества в отпадните води, почвата, въздуха на производствени помещения, на територията на предприятието и в околностите на населени места и града. Повече от 10 години активно работи санитарният контрол, извършващ работата на индустриална санитарна лаборатория. Денонощно следят отблизо санитарно-хигиенното състояние на външната и производствена среда и условията на труд.

Отпадъци от производството на гранулиран амониев нитрат са: парен кондензат в количество 0,5 m3 на тон продукт, който се зауства в общата мрежа на завода; сок от пара кондензат в размер на 0,7 m3 на тон продукт. Сокът парен кондензат съдържа:

амоняк NH3 - не повече от 0,29 g/dm3;

азотна киселина НNO3 - не повече от 1,1 g/dm3;

амониев нитрат NH4NO3 - не повече от 2,17 g/dm3.

Кондензатът от сок от пара се изпраща в цеха за азотна киселина за напояване на колоните в отдела за пречистване.

Емисии от купчина аксиални вентилатори в атмосферата:

масова концентрация на амониев нитрат NH4NO3 - не повече от 110 m2/m3

общ обем на отработените газове - не повече от 800 m3/час.

Емисии от общата цехова тръба:

масова концентрация на амоняк NH3 - не повече от 150 m2/m3

масова концентрация на амониев нитрат NH4NO3 - не повече от 120 m2/m3

Мерки за гарантиране надеждността на опазването на водните ресурси и въздушния басейн. В случай на авария и спирания за ремонт, за да се изключи замърсяване на водния цикъл с амоняк, азотна киселина и амониев нитрат, както и да се предотврати навлизането на вредни вещества в почвата, разтворът се източва от абсорбцията и изпарителна секция в три дренажни резервоара с обем V = 3 m3 всеки, освен това в едни и същи контейнери се събират течове от уплътненията на циркулационните помпи на абсорбционната и изпарителната секции. От тези контейнери разтворът се изпомпва в колекция от слаби разтвори поз. 13, откъдето след това влиза в отдела за изпаряване на слаби разтвори.

За да се предотврати навлизането на вредни вещества в почвата, когато се появят празнини на оборудването и комуникациите, е оборудван палет от киселинноустойчив материал.

При гранулационната кула почистването се извършва чрез промиване на замърсения въздух със слаб разтвор на амониев нитрат и допълнително филтриране на паровъздушния поток. В отдела за опаковане на амониев нитрат има блок за пречистване на въздуха от прах от амониев нитрат след пакетиране на полуавтоматични машини и конвейери. Почистването се извършва в циклон тип ЦН - 15.

1.6 Описание на технологичната схема на производство с елементи на ново оборудване, технология и КИП

Азотната киселина и амонякът се подават в неутрализиращата камера на ITN апарата чрез противоток. Азотната киселина с концентрация най-малко 55% от цеха за азотна киселина се подава през два тръбопровода с диаметър 150 и 200 mm към резервоар под налягане (поз. 1) с преливник, през който излишната киселина се връща от резервоара под налягане за съхранение на азотна киселина. От резервоара (поз. 1) азотната киселина се изпраща през колектора към ITN апарата (поз. 5). Апаратът ITN е вертикален цилиндричен апарат с диаметър 2612 mm и височина 6785 mm, в който е поставено стъкло с диаметър 1100 mm и височина 5400 mm (неутрализационна камера). В долната част на камерата за неутрализиране има осем правоъгълни отвора (прозорчета) с размери 360x170 mm, свързващи камерата за неутрализиране с изпарителната част на ITN апарата (пръстеновидното пространство между стените на апарата и стената на неутрализационната камера ). Количеството азотна киселина, постъпващо в ITN апарата (поз. 5), се регулира автоматично от системата за pH метър в зависимост от количеството газообразен амоняк, постъпващо в ITN апарата (поз. 5) с корекция за киселинност.

Газообразният амоняк NH3 с налягане не повече от 0,5 MPa от заводската мрежа през контролния клапан след дроселиране до 0,15 - 0,25 MPa влиза в сепаратора на капчици течен амоняк поз. 2, където също се отделя от маслото, за да се предотврати навлизането им в ITN апарата (поз. 5). След това газообразният амоняк се нагрява до температура не по-ниска от 70°C в амонячния нагревател (поз. 4), където като топлоносител се използва парен кондензат от парния разширител (поз. 33). Нагрятият газообразен амоняк от (поз. 3) през управляващия клапан през тръбопроводите постъпва в ITN апарата (поз. 5). Газообразният амоняк NH3 се вкарва в апарата ITN (поз. 5) през три тръбопровода, два тръбопровода влизат в неутрализационната камера на апарата ITN в паралелни потоци след управляващия клапан, където се комбинират в един и завършват с барбатер. През третия тръбопровод амонякът се подава през барбатера надолу по хидравличното уплътнение в количество до 100 Nm3/h, за да се поддържа неутрална среда на изхода на ITN апарата. В резултат на реакцията на неутрализация се образуват разтвор на амониев нитрат и пари от сок.

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

Разтворът се излива през горната част на камерата за неутрализиране в изпарителната част на апарата, където се изпарява до концентрация от 80 - 86%, поради топлината на реакцията на неутрализация, и парата, смесвайки се със сока парата, получена в изпарителната част, се отстранява от апарата при температура 140 ° C към шайбата (поз. 12), предназначена за измиване на сокова пара от пръски от амониев нитрат и разтвор на амоняк. Шайбата (поз. 12) е цилиндричен вертикален апарат, вътре в който има три ситови пластини, върху които са монтирани предпазители от пръски. Бобините са монтирани върху две вертикални плочи, през които преминава охладена вода за измиване. Соковата пара преминава през тавите за сито, бълбукайки през слоя разтвор, образуван върху тавите в резултат на охлаждане. Слаб разтвор на амониев нитрат тече от плочите към долната част, откъдето се изхвърля в резервоара на слабите разтвори (поз. 13).

Некондензираните пари от измити сок влизат в повърхностния кондензатор (поз. 15) в пръстеновидния отвор. Промишлена вода се подава към тръбното пространство на кондензатора (поз. 15), което отвежда топлината на конденза.

Кондензатът (поз. 15) гравитачно се оттича в колектора за киселинен кондензат (поз. 16), а инертните газове се изхвърлят в атмосферата през свещта.

Разтворът на амониев нитрат от изпарителната част през водното уплътнение влиза в сепаратора - разширителя (поз. 6) за извличане на сокови пари от него и се изхвърля в колектора - неутрализатор (поз. 7) за неутрализиране на излишната киселинност (4 g / л). Колекцията - след-неутрализатор (поз. 7) осигурява доставка на газообразен амоняк. От колекции - неутрализатори (поз. 7) и поз. 8) разтвор на амониев нитрат с концентрация 80 - 88% (алкална среда не повече от 0,2 g / l) и температура не повече от 140 ° C с помпи поз. 9 се подава в отделението за гранулиране в резервоара под налягане (поз. 11).

Като буферен резервоар са монтирани два допълнителни колектора - донеутрализатор (поз. 8) за осигуряване на ритмичната работа на цеха и помпите (поз. 9), както и помпа (поз. 10). Помпата (поз. 10) е свързана по такъв начин, че да може да подава разтвора от колектор - неутрализатор (поз. 7) към колектор - неутрализатор (поз. 8) и обратно.

Соковата пара кондензат от колекторите за киселинен кондензат (поз. 16) се изпомпва към колектора (поз. 18), откъдето се изпомпва с помпи (поз. 19) в цеха за азотна киселина за напояване.

Парата влиза в цеха при налягане 2 MPa и температура 300°C, преминава през диафрагма и управляващ клапан, намалява се до 1,2 MPa и в долната част на апарата влиза парен овлажнител (поз. 32), вътре в който има две ситови пластини, а в горната част е монтиран калник - вълнообразна дюза. Тук парата се овлажнява и с температура 190°C и налягане 1,2 MPa навлиза в изпарителя (поз. 20). Парен кондензат от (поз. 32) под формата на паро-течна емулсия с налягане 1,2 MPa и температура 190 ° C през управляващ клапан влиза в парния разширител (поз. 3), където поради намаляване на налягането до 0,12 - 0,13 MPa се образува вторична мигновена пара с температура 109 - 113 ° C, която се използва за загряване на изпарителя на слаби разтвори на селитра (поз. 22). Парният кондензат от долната част на парния разширител (поз. 33) тече гравитачно към нагряването на амонячния нагревател (точка 4) в пръстеновидното пространство, откъдето, след отделяне на топлина при температура 50 ° C, навлиза колекторът за парен кондензат (поз. 34), откъдето се изпомпва (поз. 35) се извежда през управляващия вентил в заводската мрежа.

Резервоарът под налягане (поз. 11) има преливна тръба в (поз. 7). Тръбите за налягане и преливник се полагат с паропрофили и се изолират. От резервоара под налягане (поз. 11) разтворът на амониев нитрат влиза в долната тръбна част на изпарителя (поз. 20), където разтворът се изпарява поради топлината на кондензация на наситената пара при налягане 1,2 MPa и a температура от 190 ° C, подава се в горната част на пръстеновидното пространство. Изпарителят (поз. 20) работи под вакуум от 450 - 500 mm Hg. Изкуство. според принципа на "плъзгане" на филма на разтвора по стените на вертикалните тръби. В горната част на изпарителя е разположен сепаратор, който служи за отделяне на стопилката на амониевия нитрат от парите на сока. Стойката от (поз. 20) се изхвърля във водно уплътнение - допълнителен неутрализатор (поз. 24), където се подава газообразен амоняк за неутрализиране на излишната киселинност. В случай на прекратяване на селекцията, препълването се изпраща към (поз. 7). Соковата пара от изпарителя (поз. 20) влиза в шайбата с получения кондензат от сокови пари от пръски амониев нитрат. Вътре в шайбата има ситови плочи. Върху горните две плочи са положени намотки с охлаждаща вода, върху които кондензира пара. В резултат на измиването се образува слаб разтвор на амониев нитрат, който се изпраща през водно уплътнение (поз. 27) към резервоар под налягане (поз. 28) на отделението за неутрализиране. Соковата пара след шайбата (поз. 26) се изпраща за кондензация към повърхностния кондензатор (поз. 29) в пръстена, а охлаждащата вода към тръбното пространство. Полученият кондензат се насочва гравитационно към колектора на киселинния разтвор (поз. 30). Инертните газове се изсмукват от вакуумни помпи (поз. 37).

Стопката на амониев нитрат от хидравличното уплътнение - неутрализатор (поз. 24) с концентрация 99,5% NH4NO3 и температура 170 - 180 ° C с излишък от амоняк не повече от 0,2 g / l се подава от помпи ( поз. 25) до резервоара под налягане (поз. 38), откъдето се влива гравитачно в динамични гранулатори (поз. 39), през които, пръскайки над гранулационната кула (поз. 40), по време на падането се формулира в кръгли частици . Кулата за гранулиране (поз. 40) е цилиндрична стоманобетонна конструкция с диаметър 10,5 m и височина на куха част 40,5 m. От дъното на гранулационната кула въздухът се подава от вентилатори (поз. 45), изтеглени от аксиални вентилатори (поз. 44). По-голямата част от въздуха се всмуква през прозорците и празнините в конусите на грантова. Падайки надолу по шахтата, гранулите амониев нитрат се охлаждат до 100 - 110°C и от конусите на гранулационната кула отиват за охлаждане към апарата с "кипящ слой" (поз. 41), който се намира непосредствено под гранулационната кула. . На места, където еструсът се изплаква към перфорираната решетка, са монтирани подвижни прегради, които ви позволяват да регулирате височината на „кипящия слой“ върху серката.

При почистване на кулата и апарата "KS" от амониев нитрат и прахови отлагания, събраната маса се изсипва в разтворителя (поз. 46), където се подава пара при налягане 1,2 MPa и температура 190 ° C за разтваряне. Полученият разтвор на амониев нитрат се слива с (поз. 46) в колектора (поз. 47) и помпи (поз. 48) се изпомпва в колекцията на слабите разтвори (поз. 13). Слаб разтвор на амониев нитрат след шайбата (поз. 12) също влиза в същата колекция.

Слабите разтвори на NH4NO3, събрани в (поз. 13) от помпи (поз. 14), се изпращат в резервоара под налягане (поз. 28), откъдето се подават гравитачно през управляващия клапан към долната част на изпарителя на слабите разтвори (поз. 22).

Изпарителят работи на принципа на "плъзгане" на филм във вертикалните тръби. Соковите пари преминават през ситовите плочи на изпарителната шайба, където пръските от амониев нитрат се изпаряват и се изпращат към повърхностния кондензатор (поз. 23), където кондензират и влизат чрез гравитация в (поз. 30). А инертните газове, преминали уловителя (поз. 36), се изсмукват с вакуумна помпа (поз. 37) Вакуумът се поддържа на 200 - 300 мм. rt. стълб. От долната плоча на изпарителя (поз. 22) в колектор (поз. 8) се изхвърля разтвор на амониев нитрат с концентрация около 60% и температура 105 - 112 ° C. Топлоносителят е вторична изпарителна пара, идваща от разширителя (поз. 33) с температура 109 - 113°C и налягане 0,12 - 0,13 MPa. Парата се подава към горната страна на корпуса на изпарителя, кондензатът се извежда в колектора за парен кондензат (поз. 42).

Гранулираният амониев нитрат от гранулационната кула (поз. 40) се подава чрез конвейери (поз. 49) към преносната единица, където гранулите се обработват с мастни киселини. Мастните киселини се изпомпват от железопътни цистерни чрез помпи (поз. 58) до събирателен резервоар (поз. 59). Което е оборудвано с намотка с нагревателна повърхност от 6,4 m2. Смесването се извършва от помпи (поз. 60) и същите помпи подават мастни киселини към дюзите на дозиращия блок, през който се впръскват със сгъстен въздух при налягане до 0,5 MPa и температура най-малко 200° ° С. Конструкцията на дюзите осигурява създаването на елипсовидна секция на пръскащата струя. Обработеният гранулиран амониев нитрат се излива върху конвейери (поз. 50) на втория асансьор, от който амониевият нитрат се разтоварва в бункери (поз. 54) при насипно натоварване. От конвейерите (поз. 50) амониевият нитрат постъпва в конвейерите (поз. 51), откъдето се изсипва в монтирани бункери (поз. 52). След монтираните бункери, амнитратът постъпва в автоматичната везна (поз. 53) с тегло на порции от 50 килограма и след това в опаковъчния блок. С помощта на опаковъчна машина амониевият нитрат се опакова във вентилни найлонови торбички и се изсипва чрез реверсивни конвейери (поз. 55), откъдето отива до складови конвейери (поз. 56), а от тях до товарни машини (поз. 57 ). От товарни машини (поз. 57) амониевият нитрат се зарежда във вагони или превозни средства. Съхранението на готовата продукция в складове се осигурява при липса на железопътен транспорт и транспортни средства.

Готовият продукт - гранулиран амониев нитрат трябва да отговаря на изискванията на държавния стандарт GOST 2 - 85.

Проектът предвижда събиране на разливи на амониев нитрат след опаковъчни машини. Монтирани са допълнителен конвейер (поз. 62) и асансьор (поз. 63). Амониевият нитрат, разлят по време на пълнене в торби през слуз, се излива надолу по потоците върху конвейера (поз. 62), откъдето постъпва в асансьора (поз. 63). От асансьора амониевият нитрат влиза в монтираните контейнери (поз. 52), където се смесва с основния поток отработен амониев нитрат.

1.7 Материални изчисления на производството

Очакваме материални изчисления на производство за 1 тон готова продукция - гранулиран амониев нитрат.

Материалът расте неутрализиращо

Първоначални данни:

Загубата на амоняк и азотна киселина на тон амониев нитрат се определя въз основа на уравнението на реакцията на неутрализация.

Процесът се извършва в ITN апарат с естествена циркулация на разтвор на амониев нитрат.

За получаване на един тон сол чрез реакцията

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

Консумирана 100% HNO3

Консумиран 100% NH3

където: 17, 63, 80 молекулни тегла на амоняк, азотна киселина и амониев нитрат.

Практическата консумация на NH3 и HNO3 ще бъде малко по-висока от теоретичната, тъй като в процеса на неутрализиране загубата на реагенти със сокови пари е неизбежна, чрез пропускливи комуникации, поради по-голямото разлагане на реагиращите компоненти. Практическата консумация на реагенти, като се вземат предвид загубите в производството, ще бъде:

787,5 1,01 = 795,4 кг

55% консумирана HNO3 ще бъде:

Загубата на киселина ще бъде:

795,4 - 787,5 = 7,9 кг

Консумация 100% NH3

212,4 1,01 = 214,6 кг

Загубата на амоняк ще бъде:

214,6 - 212,5 = 2,1 кг

1446,2 kg 55% HNO3 съдържа вода:

1446,2 - 795,4 = 650,8 кг

Общото количество амоняк и киселинни реагенти, влизащи в неутрализатора, ще бъде:

1446,2 + 214,6 \u003d 1660,8 × 1661 кг

В ITN апарата водата се изпарява поради топлината на неутрализация и концентрацията на получения разтвор на амониев нитрат достига 80%, така че разтвор на амониев нитрат ще излезе от неутрализатора:

Този разтвор съдържа вода:

1250 - 1000 = 250 кг

Това изпарява водата по време на процеса на неутрализация.

650,8 - 250 = 400,8? 401 кг

Таблица 1.2 - Материален баланс на неутрализация

Изчисление на материала на отдела за изпаряване

Първоначални данни:

Налягане на парата - 1,2 MPa

Хоствано на Allbest.ru

Подобни документи

Физични и химични свойства на амониевия нитрат. Основните етапи на производството на амониев нитрат от амоняк и азотна киселина. Инсталации за неутрализиране, работещи при атмосферно налягане и работещи под вакуум. Оползотворяване и изхвърляне на отпадъци.

курсова работа, добавена на 31.03.2014


Характеристики на продукти, суровини и материали за производство. Технологичен процес за получаване на амониев нитрат. Неутрализация на азотна киселина с газообразен амоняк и изпаряване до състояние на силно концентрирана стопилка.

курсова работа, добавена на 19.01.2016


Автоматизация на производството на гранулиран амониев нитрат. Вериги за стабилизиране на налягането в линията за подаване на сок и контрол на температурата на кондензата от пара от барометричния кондензатор. Контрол на налягането в изходния тръбопровод към вакуумната помпа.

курсова работа, добавена на 01/09/2014


Амониевата селитра като обикновен и евтин азотен тор. Преглед на съществуващите технологични схеми за неговото производство. Модернизиране на производството на амониев нитрат с производство на комплексен азотно-фосфатен тор в OAO Cherepovetsky Azot.

дисертация, добавена на 22.02.2012г


Свойства на етилен-пропиленовите каучуци, особености на техния синтез. Технология на производство, физико-химични основи на процеса, катализатори. Характеристики на суровините и готовите продукти. Материален и енергиен баланс на реакционната единица, производствен контрол.

курсова работа, добавена на 24.10.2011


Изчисления на производствената рецепта и технологичния процес за производство на домашен закръглен хляб: производствена рецепта, капацитет на фурната, добив на продукта. Изчисляване на оборудване за съхранение и подготовка на суровини, за запаси и готова продукция.

курсова работа, добавена на 09.02.2009


Основните етапи на процеса на производство на каучук и подготовка на катализатора. Характеристики на суровините и готовите продукти по отношение на пластичност и вискозитет. Описание на технологичната схема на производството и нейното изчисление на материала. Физични и химични методи за анализ.

курсова работа, добавена на 28.11.2010 г


Характеристики на продуктовата гама. Физико-химични и органолептични характеристики на суровините. Рецепта за топено пушено сирене с колбаси. Технологичен производствен процес. Технохимичен и микробиологичен контрол на суровини и готови продукти.

курсова работа, добавена на 25.11.2014


Характеристики на суровини, спомагателни материали и готови продукти. Описание на технологичния процес и неговите основни параметри. Изчисления на материали и енергия. Технически характеристики на основното технологично оборудване.

курсова работа, добавена на 04/05/2009


Характеристики на преработените суровини и готови продукти. Схема на технологичния процес на производство на малц: приемане, първично почистване и съхранение на ечемик, отглеждане и сушене на малц. Устройството и принципът на действие на линията за производство на ечемичен малц.