Fizikalne i kemijske osnove proizvodnje amonijevog nitrata. Pregled tehnologija proizvodnje amonijevog nitrata

Recikliranje polimera

Najvažnija značajka novih materijala dobivenih na bazi različitih polimera je usporedna jednostavnost njihove transformacije u gotove proizvode u fazi viskoznog tečnog stanja, u kojem su njihova plastična svojstva najizraženija. Ta sposobnost da se lako oblikuje (pod određenim uvjetima, na ovaj ili onaj način povezano s grijanjem), a zatim na običnoj temperaturi da postojano održava stečeni oblik i dala je ime plastičnim masama.

Sa stajališta prerade polimera, mogu se (ipak, vrlo uvjetno) podijeliti u dvije glavne skupine: termoplasti, koji uključuju materijale koji mijenjaju samo svoju plastičnost pod utjecajem zagrijavanja, ali zadržavaju strukturu, i termoreaktivne plastike, u koje bi se pod utjecajem zagrijavanja linearne molekule spajale, tvoreći složene prostorne strukture.

U termoplaste spadaju gotovo sve plastične mase koje se dobivaju polimerizacijom spajanjem monomera u duge lance. Navedimo neke uobičajene plastične mase ove vrste. Među njima se ističe polietilen, odnosno polietilen, koji se ne bez razloga naziva "kraljem plastike". S izuzetkom porozne i pjenaste plastike, polietilen je najlakša plastična masa. Njegova specifična težina malo se razlikuje od one leda, što mu omogućuje da pluta na površini vode. Iznimno je otporan na lužine i kaustične kiseline, a ujedno je jak, lako se savija, ne gubi fleksibilnost ni pri mrazu od šezdeset stupnjeva. Polietilen je pogodan za bušenje, tokarenje, štancanje, - jednom riječju, bilo koju vrstu obrade na onim strojevima koji se koriste za obradu metala. Zagrijan na 115-120°, polietilen postaje mekan i plastičan, a zatim prešanjem ili brizganjem od njega je moguće proizvesti bilo koje vrste jela - od parfemskih bočica do ogromnih bočica za kiseline i lužine. Kada se zagrije, polietilen se lako može umotati u tanke filmove koji se koriste za omotavanje proizvoda koji se boje vlage. Kombinacija čvrstoće i elastičnosti čini polietilen prikladnim materijalom za proizvodnju tihih zupčanika, ventilacijske opreme i cijevi za kemijska postrojenja, ventila, brtvila.

Polivinil klorid (često ne baš ispravno nazvan polivinil klorid) također pripada uobičajenim termoplastima. Na njegovoj osnovi proizvode se dvije glavne vrste plastike: kruti celuloidni tip - takozvana vinilna plastika i mekane plastične mase.

Polistiren, vrijedan izolator za visokofrekventne uređaje i specijalnu radijsku opremu, izgledom podsjeća na bezbojno staklo, i polimetil metakrilat (organsko staklo) također se prisvajaju ovdje.

Termoplasti uključuju plastiku izrađenu od prikladno obrađenih prirodnih polimera (na primjer, nitrocelulozu dobivenu obradom pamučne celuloze mješavinom dušične i sumporne kiseline i celuloznog acetata), te, kao iznimku, poliamidne smole dobivene postupkom polikondenzacije i tzv. nazvana "stepenasta" ili višestruka polimerizacija.

Razlika između ovih glavnih skupina materijala je vrlo značajna. Termoplastični proizvodi mogu se drobiti i reciklirati. Za proizvodnju određenih proizvoda od njih naširoko se koristi brizganje. Proizvod se stvrdne u ohlađenom kalupu za nekoliko sekundi; kao rezultat toga, produktivnost modernih strojeva za brizganje je vrlo visoka: u danu mogu proizvesti od 15 do 40 tisuća proizvoda srednje veličine i nekoliko stotina tisuća malih.

S termoreaktivnim materijalima situacija je složenija: nakon što se stvrdnu, gotovo ih je nemoguće vratiti u viskozno tekuće stanje u kojem bi mogli ponovno postati plastični. Stoga je odbacivanje od njih teško; uglavnom se prešaju pod toplinom, a dobiveni proizvodi se drže u kalupu onoliko dugo koliko je potrebno da smola prijeđe u netopivo stanje po cijelom presjeku proizvoda. Ali proizvod više ne zahtijeva hlađenje.

Iako je metoda vrućeg prešanja nešto manje produktivna od brizganja, čak je i višestruko brža od konvencionalnih tehnoloških procesa za proizvodnju metalnih proizvoda. To pruža veliku dodatnu prednost pri zamjeni metala plastikom. Uostalom, mnogi složeni metalni proizvodi zahtijevaju dugi niz proizvodnih operacija za njihovu doradu. Tipičan primjer je izrada matrica koje zahtijevaju dugotrajne napore najvještijih alatničara. Sovjetska automobilska industrija sada koristi pečate izrađene od takozvanih epoksidnih smola s odgovarajućim punilom. Nastaju uz pomoć jedne glavne operacije - lijevanja i jedne pomoćne - čišćenja pojedinačnih, nasumično formiranih nepravilnosti. Industrija se približila rješavanju problema formiranja proizvoda velikih dimenzija, kao što su trupovi automobila, motorni čamci itd.

Na primjeru plastične mase dobivene metodom postupne polimerizacije – polikaprolaktama (kako se najlonska smola naziva kemičarskim jezikom) – jasno se vidi koliko su uvjetne granice koje u praksi razdvajaju plastične mase od sintetičkih vlakana.

Kapronska smola se dobiva iz laktama aminokaproične kiseline - kaprolaktama, koji se pak dobiva iz fenola, benzena, furfurala (vrlo perspektivne sirovine, koja nastaje, posebice pri preradi poljoprivrednog otpada) i acetilena dobivenog djelovanjem vode na kalcijev karbid. Nakon što je polimerizacija završena, polikaprolaktam se oslobađa iz reaktora kroz tanak prorez. Istodobno se stvrdne u obliku vrpce, koja se zatim melje u mrvice. Nakon dodatnog pročišćavanja od ostataka monomera, dobiva se poliamidna smola koja nam je potrebna. Od ove smole, čija je točka taljenja prilično visoka (216-218 °), izrađuju se vijci za parobrod, školjke ležaja, zupčanici strojeva itd. Ali poliamidne smole se najviše koriste u proizvodnji niti od kojih ne trule. izrađuju se ribarske mreže i najlonske čarape i sl.

Filamenti se formiraju od taline smole koja prolazi kroz male rupice, tvoreći potočiće koji se nakon hlađenja skrućuju u filamente. Nekoliko elementarnih niti spojeno je u jednu i podvrgnuto torziji i izvlačenju.

Kemija je najpouzdaniji saveznik tako odlučujućeg čimbenika industrijskog napretka kao što je automatizacija. Kemijska tehnologija, zbog svoje najvažnije značajke, posebno naglašene u izvješću N. S. Hruščova na 21. kongresu KPSS, a to je kontinuitet, je najučinkovitiji i najpoželjniji objekt automatizacije. Uzemo li u obzir, osim toga, da je kemijska proizvodnja u svojim glavnim smjerovima tonažna i masovna proizvodnja, onda se jasno može zamisliti kakvi su ogromni izvori uštede radne snage i širenja proizvodnje sadržani u kemiji, posebice u kemiji i tehnologiji. od polimera.

Prepoznajući duboke veze između strukture najvažnijih tehničkih polimernih materijala i njihovih svojstava te naučivši "projektirati" polimerne materijale prema svojevrsnim "kemijskim crtežima", kemijski znanstvenici mogu sa sigurnošću reći: "Doba materijala neograničenog izbora počelo je."

Primjena gnojiva

Pred socijalističkom poljoprivredom je zadatak da u našoj zemlji stvori obilje prehrambenih proizvoda i industriju u punoj mjeri opskrbi sirovinama.

U narednim godinama značajno će se povećati proizvodnja proizvoda od žitarica, šećerne repe, krumpira, industrijskih usjeva, voća, povrća i krmnog bilja. Značajno će se povećati proizvodnja osnovnih stočarskih proizvoda: mesa, mlijeka, vune i dr.

U ovoj borbi za obilje hrane kemija igra veliku ulogu.

Postoje dva načina povećanja proizvodnje poljoprivrednih proizvoda: prvo, proširenjem površina pod usjevima; drugo, povećanjem prinosa na već obrađenim zemljišnim masama. Ovdje kemija priskače u pomoć poljoprivredi.

Gnojiva ne samo da povećavaju količinu, već i poboljšavaju kvalitetu uzgojenih usjeva uz njihovu pomoć. Povećavaju udio šećera u repi i škroba u krumpiru, povećavaju čvrstoću lanenih i pamučnih vlakana itd. Gnojiva povećavaju otpornost biljaka na bolesti, sušu i hladnoću.

Sljedećih godina naša poljoprivreda trebat će mnogo mineralnih i organskih gnojiva. Mineralna gnojiva dobiva iz kemijske industrije. Osim raznih mineralnih gnojiva, kemijska industrija poljoprivredi osigurava pesticide za suzbijanje štetnih insekata, biljnih bolesti i korova - herbicide, kao i sredstva za reguliranje rasta i plodonošenja - stimulanse rasta, sredstva za predberbu opadanja listova pamuka itd. (više o njihovoj primjeni i djelovanju opisano je u v. 4 DE).

Što su gnojiva

Gnojiva koja se koriste u poljoprivredi dijele se u dvije glavne skupine: organska i mineralna. U organska gnojiva spadaju: stajski gnoj, treset, zelena gnojiva (biljke koje upijaju atmosferski dušik) i razni komposti. Njihov sastav, osim minerala, uključuje i organske tvari.

Kod nas se proizvode i kompleksna, odnosno multilateralna gnojiva. Ne sadrže jednu, već dvije ili tri baterije. Značajno se razvija i primjena mikrognojiva u poljoprivredi. Uključuju bor, bakar, mangan, molibden, cink i druge elemente od kojih su male količine (nekoliko kilograma po hektaru) nužne za razvoj i plodnost biljaka.

Osim toga, u poljoprivredi se koriste i tzv. neizravna gnojiva: vapno, gips itd. Oni mijenjaju svojstva tla: uklanjaju kiselost štetnu za biljke, pojačavaju aktivnost korisnih mikroorganizama i pretvaraju hranjive tvari sadržane u samom tlu. u pristupačniji oblik za biljke.tlo itd.

DUŠIČNA GNOJIVA

Početni materijal za proizvodnju većine dušičnih gnojiva je amonijak. Dobiva se sintezom iz dušika i vodika ili kao nusproizvod (nusproizvod) tijekom koksovanja ugljena i treseta.

Najčešća dušična gnojiva su amonijev nitrat, amonijev sulfat, kalcijev nitrat, natrijev nitrat, urea, tekuća dušična gnojiva (tekući amonijak, amonijak, amonijačna voda).

Ova se gnojiva međusobno razlikuju po obliku dušikovih spojeva. Neki sadrže dušik u obliku amonijaka. To su amonijačna gnojiva. To uključuje amonijev sulfat. U drugima je dušik u nitratnom obliku, odnosno u obliku soli dušične kiseline. To su nitratna gnojiva. To uključuje natrijev nitrat i kalcijev nitrat. U amonijevom nitratu dušik je istovremeno sadržan u nitratnom i amonijevom obliku. Urea sadrži dušik u obliku amidnog spoja.

Nitratni oblici dušičnih gnojiva su lako topljivi u vodi, ne upijaju se u tlo i lako se ispiru iz njega. Biljke ih apsorbiraju brže od drugih oblika dušikovih spojeva.

Amonijačna gnojiva su također lako topiva u vodi i biljke ih dobro apsorbiraju, ali djeluju sporije od nitratnih gnojiva. Amonijak dobro apsorbira tlo i slabo se ispire iz njega. Stoga amonijačna gnojiva osiguravaju biljkama dulje ishranu dušikom. Oni su također jeftiniji. To je njihova prednost u odnosu na nitratna gnojiva.

Kako nastaje amonijev nitrat

Amonijev nitrat je jedno od najčešćih gnojiva.

Amonijev nitrat (inače - amonijev nitrat) dobiva se u tvornicama iz dušične kiseline i amonijaka kemijskom interakcijom ovih spojeva.

Proizvodni proces sastoji se od sljedećih faza:

1. Neutralizacija dušične kiseline plinovitim amonijakom.
2. Isparavanje otopine amonijevog nitrata.
3. Kristalizacija amonijevog nitrata.
4. Sol za sušenje.

Na slici je u pojednostavljenom obliku prikazana tehnološka shema za proizvodnju amonijevog nitrata. Kako se ovaj proces odvija?

Sirovina - plinoviti amonijak i dušična kiselina (vodena otopina) - ulazi u neutralizator. Ovdje, kao rezultat kemijske interakcije obiju tvari, dolazi do burne reakcije s oslobađanjem velike količine topline. U tom slučaju dio vode isparava, a nastala vodena para (tzv. sokova para) se kroz sifon ispušta prema van.

Nepotpuno jedna odstranjena otopina amonijevog nitrata dolazi iz neutralizatora u sljedeći aparat - neutralizator. U njemu, nakon dodavanja vodene otopine amonijaka, završava proces neutralizacije dušične kiseline.

Iz neutralizatora se otopina amonijevog nitrata upumpava u isparivač - vakuumski aparat koji neprekidno radi. Otopina u takvim uređajima se isparava pod sniženim tlakom, u ovom slučaju - pri tlaku od 160-200 mm Hg. Umjetnost. Toplina za isparavanje se prenosi na otopinu kroz stijenke cijevi koje se zagrijavaju parom.

Isparavanje se provodi dok koncentracija otopine ne dosegne 98%. Nakon toga otopina ide na kristalizaciju.

Prema jednoj metodi, kristalizacija amonijevog nitrata se događa na površini bubnja koja se hladi iznutra. Bubanj se okreće, a na njegovoj površini nastaje kora kristalizirajućeg amonijevog nitrata debljine do 2 mm. Kora se odsiječe nožem i šalje u žlijeb na sušenje.

Amonijev nitrat se suši vrućim zrakom u rotirajućim bubnjevima za sušenje na temperaturi od 120°. Nakon sušenja, gotov proizvod se šalje na pakiranje. Amonijev nitrat sadrži 34-35% dušika. Kako bi se smanjilo zgrušavanje, tijekom proizvodnje se u njegov sastav unose različiti aditivi.

Amonijev nitrat tvornice proizvode u granuliranom obliku iu obliku pahuljica. Slalinarna pahuljica jako upija vlagu iz zraka pa se tijekom skladištenja širi i gubi na lomljivosti. Granulirani amonijev nitrat ima oblik zrna (granula).

Granuliranje amonijevog nitrata uglavnom se vrši u tornjevima (vidi sliku). Jedna odstranjena otopina amonijevog nitrata - talina - raspršuje se centrifugom postavljenom na stropu tornja.

Talina se kontinuirano ulijeva u rotirajući perforirani bubanj centrifuge. Prolazeći kroz otvore bubnja, sprej se pretvara u kuglice odgovarajućeg promjera i stvrdnjava tijekom pada.

Zrnati amonijev nitrat ima dobra fizikalna svojstva, ne zgrušava se tijekom skladištenja, dobro se raspršuje u polju i polako upija vlagu iz zraka.

Amonijev sulfat - (inače - amonijev sulfat) sadrži 21% dušika. Većinu amonijevog sulfata proizvodi koksarska industrija.

Sljedećih godina bit će uvelike razvijena proizvodnja najkoncentriranijeg dušičnog gnojiva, karbamida ili uree, koja sadrži 46% dušika.

Urea se dobiva sintezom pod visokim tlakom iz amonijaka i ugljičnog dioksida. Koristi se ne samo kao gnojivo, već i za ishranu stoke (nadopuna proteinske prehrane) i kao međuprodukt za proizvodnju plastike.

Od velike su važnosti tekuća dušična gnojiva - tekući amonijak, amonijak i amonijačna voda.

Tekući amonijak se proizvodi iz plinovitog amonijaka ukapljivanjem pod visokim pritiskom. Sadrži 82% dušika. Amonijaci su otopine amonijevog nitrata, kalcijevog nitrata ili uree u tekućem amonijaku uz mali dodatak vode. Sadrže do 37% dušika. Amonijačna voda je vodena otopina amonijaka. Sadrži 20% dušika. Po svom učinku na usjev, tekuća dušična gnojiva nisu inferiorna u odnosu na kruta. A njihova je proizvodnja mnogo jeftinija od čvrstih, budući da nema operacija isparavanja otopine, sušenja i granuliranja. Od tri vrste tekućeg dušičnog gnojiva, amonijačna voda se najviše koristi. Naravno, primjena tekućih gnojiva u tlo, kao i njihovo skladištenje i transport zahtijevaju posebne strojeve i opremu.

Tehnološki proces proizvodnje amonijevog nitrata sastoji se od sljedećih glavnih faza: neutralizacija dušične kiseline plinovitim amonijakom, isparavanje otopine amonijevog nitrata, kristalizacija i granulacija taline.

Plinoviti amonijak iz grijača 1 i dušična kiselina iz grijača 2 na temperaturi od 80-90 0 C ulaze u aparat ITP 3. Da bi se smanjio gubitak amonijaka, zajedno s parom, reakcija se provodi u suvišku kiseline. Otopina amonijevog nitrata iz uređaja 3 neutralizira se u naknadnom neutralizatoru 4 s amonijakom i ulazi u isparivač 5 radi isparavanja u pravokutni granulacijski toranj 16.

Slika 5.1. Tehnološka shema za proizvodnju amonijevog nitrata.

1 - grijač amonijaka, 2 - grijač dušične kiseline, 3 - ITN aparat (koristeći toplinu neutralizacije), 4 - dodatni neutralizator, 5 - isparivač, 6 - tlačni spremnik, 7,8 - granulatori, 9,23 - ventilatori, 10 - peračica, 11-bubanj, 12,14- transporteri, 13-elevator, 15-aparat s fluidiziranim slojem, 16-granulacijski toranj, 17-kolektor, 18,20-pumpe, 19-plovkasti spremnik, 21-float filter, 22-grijač zraka.

U gornjem dijelu tornja nalaze se granulatori 7 i 8, čiji se donji dio opskrbljuje zrakom koji hladi kapljice salitre koje padaju odozgo. Prilikom pada salitrenih kapi s visine od 50-55 metara, pri strujanju zraka oko njih nastaju granule koje se hlade u aparatu s fluidiziranim slojem 15. Ovo je pravokutni aparat s tri dijela i rešetkom s rupama. Ventilatori dovode zrak ispod rešetke. Stvara se fluidizirani sloj granula salitre, koji kroz transporter dolazi iz granulacijskog tornja. Zrak nakon hlađenja ulazi u granulacijski toranj.

Granule transportera amonijevog nitrata 14 služe za obradu površinski aktivnim tvarima u rotirajućem bubnju 11. Zatim se gotovi transporter za gnojivo 12 šalje u paket.

Zrak koji izlazi iz granulacijskog tornja kontaminiran je amonijevim nitratom, a pare soka iz neutralizatora sadrže neizreagirani amonijak i dušičnu kiselinu, kao i čestice odnesenog amonijevog nitrata. Za čišćenje ovih potočića u gornjem dijelu granulacijskog tornja postoji šest paralelno djelujućih pločastih perača za pranje 10, navodnjavanih 20-30% otopinom salitre, koja se pumpom 18 iz zbirke 17. dovodi u otopinu. od salitre, pa se stoga koristi za izradu proizvoda. Pročišćeni zrak se ventilatorom 9 usisava iz granulacijskog tornja i ispušta u atmosferu.

Amonijev nitrat, ili amonijev nitrat, NH 4 NO 3 je bijela kristalna tvar koja sadrži 35% dušika u amonijevom i nitratnom obliku, oba oblika dušika biljke lako apsorbiraju. Zrnati amonijev nitrat se masovno koristi prije sjetve i za sve vrste prihranjivanja. U manjem obimu koristi se za proizvodnju eksploziva.

Amonijev nitrat se dobro otapa u vodi i ima visoku higroskopnost (sposobnost apsorbiranja vlage iz zraka), zbog čega se granule gnojiva šire, gube kristalni oblik, dolazi do zgrušavanja gnojiva - rasuti materijal se pretvara u čvrstu monolitnu masu.

Shematski dijagram proizvodnje amonijevog nitrata

Da bi se dobio amonijev nitrat koji se praktički ne zgrušava, koriste se brojne tehnološke metode. Učinkovito sredstvo za smanjenje brzine apsorpcije vlage higroskopnim solima je njihova granulacija. Ukupna površina homogenih granula manja je od površine iste količine fine kristalne soli, stoga zrnasta gnojiva sporije upijaju vlagu iz

Amonijevi fosfati, kalijev klorid, magnezijev nitrat također se koriste kao aditivi sličnog djelovanja. Proces proizvodnje amonijevog nitrata temelji se na heterogenoj reakciji interakcije plinovitog amonijaka s otopinom dušične kiseline:

NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3; ΔN = -144,9 kJ

Kemijska reakcija se odvija velikom brzinom; u industrijskom reaktoru, ograničeno je otapanjem plina u tekućini. Miješanje reaktanata je od velike važnosti za smanjenje usporavanja difuzije.

Tehnološki proces proizvodnje amonijevog nitrata uključuje, osim faze neutralizacije dušične kiseline amonijakom, faze isparavanja otopine salitre, granulacije taline, hlađenja granula, tretiranja granula tenzidima, pakiranja, skladištenja i punjenja. salitra, čišćenje emisija plinova i otpadnih voda. Na sl. 8.8 prikazuje dijagram moderne jedinice velikog kapaciteta za proizvodnju amonijevog nitrata AS-72 kapaciteta 1360 tona / dan. Izvorna 58-60% dušična kiselina zagrijava se u grijaču na 70 - 80°C s parama soka iz aparata ITN 3 i dovodi do neutralizacije. Prije aparata 3 dušičnoj kiselini se dodaju fosforna i sumporna kiselina u takvim količinama da gotov proizvod sadrži 0,3-0,5% P 2 O 5 i 0,05-0,2% amonijevog sulfata. Jedinica je opremljena s dva ITN uređaja koja rade paralelno. Uz dušičnu kiselinu, njima se isporučuje plinoviti amonijak, prethodno zagrijan u grijaču 2 kondenzatom pare na 120-130°C. Količina unesene dušične kiseline i amonijaka regulirana je na način da na izlazu iz ITN aparata otopina ima blagi višak kiseline (2-5 g/l), što osigurava potpunu apsorpciju amonijaka.

U donjem dijelu aparata odvija se reakcija neutralizacije na temperaturi od 155-170°C; time nastaje koncentrirana otopina koja sadrži 91-92% NH 4 NO 3 . U gornjem dijelu aparata ispire se vodena para (tzv. para sokova) od prskanja para amonijevog nitrata i dušične kiseline. Dio topline pare soka koristi se za zagrijavanje dušične kiseline. Zatim se para soka šalje na pročišćavanje i pušta u atmosferu.

Slika 8.8. Shema AS-72 jedinice amonijevog nitrata:

1 – kiselinski grijač; 2 – grijač amonijaka; 3 – ITN uređaji; 4 - naknadni neutralizator; 5 – isparivač; 6 - tlačni spremnik; 7.8 - granulatori; 9.23 - navijači; 10 – perač za pranje; 11 - bubanj; 12.14 - transporteri; 13 - dizalo; 15 – aparat s fluidiziranim slojem; 16 - granulacijski toranj; 17 - zbirka; 18, 20 - pumpe; 19 - spremnik za plivanje; 21 - filter za plivanje; 22 - grijač zraka.

Kisela otopina amonijevog nitrata šalje se u neutralizator 4; gdje ulazi amonijak, neophodan za interakciju s preostalom dušičnom kiselinom. Zatim se otopina dovodi u isparivač 5. Dobivena talina, koja sadrži 99,7-99,8% nitrata, prolazi kroz filter 21 na 175 °C i centrifugalnom potopnom pumpom 20 dovodi se u tlačni spremnik 6, a zatim u pravokutni metalni granulacijski toranj 16.

U gornjem dijelu tornja nalaze se granulatori 7 i 8, čiji se donji dio opskrbljuje zrakom koji hladi kapljice salitre koje padaju odozgo. Prilikom pada salitrenih kapi s visine od 50-55 m nastaju granule gnojiva pri strujanju zraka oko njih. Temperatura peleta na izlazu iz tornja je 90-110°C; vruće granule se hlade u aparatu s fluidiziranim slojem 15. Ovo je pravokutni aparat koji ima tri dijela i opremljen rešetkom s rupama. Ventilatori dovode zrak ispod rešetke; to stvara fluidizirani sloj granula nitrata koje dolaze kroz transporter iz granulacijskog tornja. Zrak nakon hlađenja ulazi u granulacijski toranj. Granule transportera amonijevog nitrata 14 služe za obradu površinski aktivnim tvarima u rotirajućem bubnju. Zatim se gotovo gnojivo transporterom 12 šalje u ambalažu.

Zrak koji izlazi iz granulacijskog tornja kontaminiran je česticama amonijevog nitrata, a para soka iz neutralizatora i smjesa para i zraka iz isparivača sadrže neizreagirani amonijak i dušičnu kiselinu, kao i čestice odnesenog amonijevog nitrata.

Za čišćenje ovih potočića u gornjem dijelu granulacijskog tornja postoji šest paralelno djelujućih pločastih perača za pranje 10, navodnjavanih 20-30% otopinom amonijevog nitrata, koji se napaja pumpom 18 iz zbirke 17. Dio ova otopina se preusmjerava u ITN neutralizator za pranje sokova parom, a zatim se miješa s otopinom salitre i stoga se koristi za izradu proizvoda. Pročišćeni zrak se ventilatorom 9 usisava iz granulacijskog tornja i ispušta u atmosferu.

Proizvodnja uree

Karbamid (urea) među dušičnim gnojivima zauzima drugo mjesto po proizvodnji nakon amonijevog nitrata. Rast proizvodnje karbamida posljedica je široke primjene u poljoprivredi. Otporniji je na ispiranje od ostalih dušičnih gnojiva, odnosno manje je osjetljiv na ispiranje iz tla, manje je higroskopan i može se koristiti ne samo kao gnojivo, već i kao dodatak hrani za stoku. Urea se također široko koristi u složenim gnojivima, vremenski kontroliranim gnojivima, te u plastici, ljepilima, lakovima i premazima. Karbamid CO (NH 2) 2 je bijela kristalna tvar koja sadrži 46,6% dušika. Njegova se proizvodnja temelji na reakciji interakcije amonijaka s ugljičnim dioksidom:

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

Dakle, sirovine za proizvodnju uree su amonijak i ugljični dioksid koji se dobivaju kao nusproizvod u proizvodnji procesnog plina za sintezu amonijaka. Stoga se proizvodnja uree u kemijskim postrojenjima obično kombinira s proizvodnjom amonijaka. Reakcija (I) - ukupno; odvija se u dvije faze. U prvoj fazi dolazi do sinteze karbamata:

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

U drugoj fazi dolazi do endotermnog procesa odvajanja vode od molekula karbamata, uslijed čega nastaje karbamid:

NH 2 COOHNH 4 (l) ↔ CO (NH 2) 2 (l) + H2O (l); ΔN =15,5 kJ (3) Reakcija stvaranja amonijevog karbamata je reverzibilna egzotermna reakcija koja se odvija smanjenjem volumena. Da bi se ravnoteža pomaknula prema proizvodu, mora se provesti pri povišenom tlaku. Kako bi se proces odvijao dovoljno visokom brzinom, potrebne su povišene temperature. Povećanje tlaka kompenzira negativan učinak visokih temperatura na pomak reakcijske ravnoteže u suprotnom smjeru. U praksi se sinteza karbamida provodi pri temperaturama od 150-190°C i tlaku od 15-20 MPa. Pod tim uvjetima, reakcija se odvija velikom brzinom i gotovo do kraja. Razgradnja amonijevog karbamata je reverzibilna endotermna reakcija koja se intenzivno odvija u tekućoj fazi. Kako bi se spriječila kristalizacija krutih proizvoda u reaktoru, proces se mora provoditi na temperaturama ne nižim od 98 °C [eutektička točka za sustav CO(NH 2) 2 - NH 2 COONH 4]. Više temperature pomiču reakcijsku ravnotežu udesno i povećavaju njezinu brzinu. Maksimalni stupanj pretvorbe karbamata u karbamid postiže se na 220°C. Da bi se pomaknula ravnoteža ove reakcije, također se uvodi višak amonijaka koji ga, vezanjem reakcijske vode, uklanja iz reakcijske sfere. Međutim, još uvijek nije moguće postići potpunu pretvorbu karbamata u ureu. Reakcijska smjesa, osim produkta reakcije (urea i voda), sadrži i amonijev karbamat i produkte njegove razgradnje - amonijak i CO 2 .

Za potpunu upotrebu sirovine potrebno je ili osigurati povratak neizreagiranog amonijaka i ugljičnog dioksida, kao i ugljikovo-amonijevih soli (međuprodukti reakcije) u kolonu za sintezu, tj. stvaranje recikliranja ili odvajanje uree iz reakcijske smjese i usmjeravanje preostalih reagensa u druge industrije, npr. za proizvodnju amonijevog nitrata, t.j. provođenje otvorenog procesa.

U potonjem slučaju, talina koja napušta kolonu za sintezu se prigušuje na atmosferski tlak; ravnoteža reakcije (2) na temperaturama od 140-150°C gotovo je potpuno pomaknuta ulijevo i cijeli preostali karbamat se razgrađuje. U tekućoj fazi ostaje vodena otopina uree, koja se isparava i šalje na granulaciju. Recikliranje rezultirajućih plinova amonijaka i ugljičnog dioksida u kolonu za sintezu zahtijevalo bi njihovo komprimiranje u kompresoru do tlaka sinteze uree. To je povezano s tehničkim poteškoćama povezanim s mogućnošću stvaranja karbamata pri niskim temperaturama i visokom tlaku već u kompresoru te začepljenja strojeva i cjevovoda čvrstim česticama.

Stoga se u zatvorenim krugovima (krugovi s recirkulacijom) obično koristi samo reciklaža tekućine. Postoji niz tehnoloških shema s recikliranjem tekućine. Među najprogresivnijim su takozvane sheme s potpunim recikliranjem tekućine i uz korištenje postupka uklanjanja. Skidanje (puhanje) se sastoji u tome da se razgradnja amonijevog karbamata u talini nakon sintezne kolone provodi pod tlakom blizu tlaka u fazi sinteze, puhanjem taline komprimiranim CO 2 ili komprimiranim amonijakom. U tim uvjetima dolazi do disocijacije amonijevog karbamata zbog činjenice da kada se talina upuhuje ugljičnim dioksidom, parcijalni tlak amonijaka naglo opada i ravnoteža reakcije (2) se pomiče ulijevo. Takav se proces odlikuje korištenjem reakcijske topline stvaranja karbamata i manjom potrošnjom energije.

Na sl.8.9. dat je pojednostavljeni dijagram jedinice za sintezu uree velikog kapaciteta s tekućim reciklažom i korištenjem postupka uklanjanja. Može se podijeliti na visokotlačnu jedinicu, niskotlačnu jedinicu i granulacijski sustav. Vodena otopina amonijevog karbamata i ugljikoamonijevih soli, kao i amonijaka i ugljičnog dioksida, ulaze u donji dio sinteznog stupa 1 iz visokotlačnog kondenzatora 4. U sinteznoj koloni na temperaturi od 170-190 °C i tlakom od 13-15 MPa, završava se stvaranje karbamata i nastavlja se reakcija sinteze karbamida. Potrošnja reagensa je odabrana tako da molarni omjer NH 3 : CO 2 u reaktoru bude 2,8-2,9. Tekuća reakcijska smjesa (talina) iz kolone za sintezu uree ulazi u kolonu za uklanjanje 5, gdje teče niz cijevi. Ugljični dioksid komprimiran u kompresoru do tlaka od 13-15 MPa dovodi se protivstrujno u talinu, kojoj se dodaje zrak u količini koja osigurava koncentraciju kisika od 0,5-0,8% u smjesi kako bi se stvorio pasivizirajući film i smanjio opremu korozija. Kolona za odstranjivanje se zagrijava parom. Mješavina plinova i para iz stupca 5, koja sadrži svježi ugljični dioksid, ulazi u visokotlačni kondenzator 4. U njega se također uvodi tekući amonijak. Istovremeno služi kao radni tok u injektoru 3, koji opskrbljuje otopinom ugljik-amonijevih soli iz pročistača 2 u kondenzator i, po potrebi, dio

Slika 8.9. Pojednostavljeni dijagram toka procesa za proizvodnju karbamida s potpunim recikliranjem tekućine i korištenjem postupka uklanjanja:

1 – kolona za sintezu karbamida; 2 – visokotlačna čistačica; 3 - injektor; 4 – visokotlačni karbamatni kondenzator; 5 – stup za skidanje; 6 - pumpe; 7 – niskotlačni kondenzator; 8 – destilacijski stup niskog tlaka; 9 - grijač; 10 - zbirka; 11 – isparivač; 12 - granulacijski toranj.

taline iz kolone za sintezu. U kondenzatoru nastaje karbamat. Toplina koja se oslobađa tijekom reakcije koristi se za proizvodnju pare.

Iz gornjeg dijela sintezne kolone kontinuirano izlaze neizreagirani plinovi koji ulaze u visokotlačni skruber 2, u kojem se većina kondenzira uslijed hlađenja vodom, tvoreći vodenu otopinu karbamata i ugljikovih amonijevih soli. Vodena otopina karbamida koja napušta kolonu za uklanjanje 5 sadrži 4-5% karbamata. Za konačnu razgradnju, otopina se prigušuje do tlaka od 0,3-0,6 MPa i zatim šalje u gornji dio destilacijske kolone 8. Tekuća faza teče u koloni niz mlaznicu u suprotnosti s mješavinom para i plina koja se diže iz odozdo prema gore; NH 3 , CO 2 i vodena para izlaze s vrha kolone. U niskotlačnom kondenzatoru 7 kondenzira se vodena para, dok se glavni dio amonijaka i ugljičnog dioksida otapa. Dobivena otopina se šalje u skruber 2. Završno pročišćavanje plinova koji se emitiraju u atmosferu provodi se apsorpcijskim metodama (nije prikazano na dijagramu).

70%-tna vodena otopina karbamida koja izlazi iz donjeg dijela destilacijske kolone 8 odvaja se od smjese para i plina i usmjerava se, nakon snižavanja tlaka na atmosferski, prvo na isparavanje, a zatim na granulaciju. Prije prskanja taline u granulacijskom tornju 12 dodaju joj se aditivi za kondicioniranje, kao što je urea-formaldehidna smola, kako bi se dobilo gnojivo koje se ne zgrušava i koje se ne kvari tijekom skladištenja.

Shematski dijagram s potpunom recikliranjem

Uvod

Najvažnija vrsta mineralnih gnojiva su dušik: amonijev nitrat, urea, amonijev sulfat, vodene otopine amonijaka i dr. Dušik ima izuzetno važnu ulogu u životu biljaka: dio je klorofila koji je akceptor sunčeve energije. , te proteina, koji je neophodan za izgradnju žive stanice. Biljke mogu konzumirati samo vezani dušik – u obliku nitrata, amonijevih soli ili amida. Relativno male količine vezanog dušika nastaju iz atmosferskog dušika zbog aktivnosti mikroorganizama u tlu. No, suvremena intenzivna poljoprivreda više ne može postojati bez dodatne primjene dušičnih gnojiva u tlo, dobivenih kao rezultat industrijske fiksacije atmosferskog dušika.

Dušična gnojiva se međusobno razlikuju po sadržaju dušika, po obliku dušikovih spojeva (nitrat, amonij, amid), faznom stanju (kruto i tekuće), fiziološki kiselim i fiziološki alkalnim gnojivima.

Proizvodnja amonijevog nitrata

Amonijev nitrat, ili amonijev nitrat, NH4NO3 je bijela kristalna tvar koja sadrži 35% dušika u amonijevim i nitratnim oblicima , oba oblika dušika biljke lako asimiliraju. Zrnati amonijev nitrat se masovno koristi prije sjetve i za sve vrste prihranjivanja. U manjem obimu koristi se za proizvodnju eksploziva.

Amonijev nitrat je vrlo topiv u vodi i ima visoku higroskopnost (sposobnost apsorbiranja vlage iz zraka). To je razlog da se granule gnojiva šire, gube kristalni oblik, dolazi do zgrušavanja gnojiva - rasuti materijal se pretvara u čvrstu monolitnu masu.

Amonijev nitrat se proizvodi u tri vrste:

A i B se koriste u industriji; koristi se u eksplozivnim smjesama (amoniti, amonijali)

B - učinkovito i najčešće dušično gnojivo koje sadrži oko 33-34% dušika; ima fiziološku kiselost.

Sirovina

Sirovina za proizvodnju amonijevog nitrata je amonijak i dušična kiselina.

Dušična kiselina . Čista dušična kiselina HNO

-bezbojna tekućina gustoće 1,51 g/cm na -42 C skrutne se u prozirnu kristalnu masu. U zraku se, poput koncentrirane klorovodične kiseline, "puši", jer njegove pare tvore male kapljice magle s vlagom zraka. Dušična kiselina nije postojana, već se pod utjecajem svjetlosti postupno razgrađuje:

Što je viša temperatura i što je kiselina više koncentrirana, to je brža razgradnja. Emitirani dušikov dioksid otapa se u kiselini i daje mu smeđu boju.

Dušična kiselina je jedna od najjačih kiselina; u razrijeđenim otopinama potpuno se razgrađuje na ione

i - Dušična kiselina je jedan od najvažnijih spojeva dušika: koristi se u velikim količinama u proizvodnji dušičnih gnojiva, eksploziva i organskih bojila, služi kao oksidant u mnogim kemijskim procesima i koristi se u proizvodnji sumpornih kiselina za azotast metoda, koja se koristi za proizvodnju celuloznih lakova, filma .

Industrijska proizvodnja dušične kiseline . Suvremene industrijske metode za proizvodnju dušične kiseline temelje se na katalitičkoj oksidaciji amonijaka atmosferskim kisikom. Pri opisu svojstava amonijaka naznačeno je da gori u kisiku, a produkti reakcije su voda i slobodni dušik. Ali u prisutnosti katalizatora, oksidacija amonijaka kisikom može se odvijati drugačije. Ako se mješavina amonijaka sa zrakom prođe preko katalizatora, tada pri 750 ° C i određenom sastavu smjese dolazi do gotovo potpune pretvorbe

formirana

lako prelazi u, što s vodom u prisutnosti atmosferskog kisika daje dušičnu kiselinu.

Legure na bazi platine koriste se kao katalizatori u oksidaciji amonijaka.

Dušična kiselina dobivena oksidacijom amonijaka ima koncentraciju koja ne prelazi 60%. Ako je potrebno, koncentrirajte se

Industrija proizvodi razrijeđenu dušičnu kiselinu s koncentracijom od 55, 47 i 45%, a koncentriranu - 98 i 97%.Koncentrirana kiselina se transportira u aluminijskim spremnicima, razrijeđena - u čeličnim spremnicima otpornim na kiseline.

Sinteza amonijaka

Amonijak je ključni proizvod raznih tvari koje sadrže dušik i koriste se u industriji i poljoprivredi. D. N. Pryanishnikov nazvao je amonijak "alfa i omega" u metabolizmu dušičnih tvari u biljkama.

Dijagram prikazuje glavne primjene amonijaka. Sastav amonijaka utvrdio je C. Berthollet 1784. Amonijak NH3 je baza, umjereno jako redukcijsko sredstvo i učinkovito sredstvo za stvaranje kompleksa u odnosu na katione s praznim veznim orbitalama.

Fizikalne i kemijske osnove procesa . Sinteza amonijaka iz elemenata provodi se prema jednadžbi reakcije

N2 + ZN2 \u003d 2NHz; ∆H<0

Reakcija je reverzibilna, egzotermna, karakterizirana velikim negativnim entalpijskim učinkom (∆H=-91,96 kJ/mol) i postaje još egzotermnija pri visokim temperaturama (∆H=-112,86 kJ/mol). Prema Le Chatelierovom principu, kada se zagrije, ravnoteža se pomiče ulijevo, prema smanjenju prinosa amonijaka. Promjena entropije u ovom slučaju je također negativna i ne ide u prilog reakciji. Uz negativnu vrijednost ∆S, povećanje temperature smanjuje vjerojatnost pojave reakcije,

Reakcija sinteze amonijaka teče smanjenjem volumena. Prema jednadžbi reakcije, 4 mola početnih plinovitih reaktanata tvore 2 mola plinovitog produkta. Na temelju Le Chatelierovog principa može se zaključiti da će u ravnotežnim uvjetima udio amonijaka u smjesi biti veći pri visokom nego pri niskom tlaku.

Karakteristike ciljanog proizvoda

Fizikalno-kemijske karakteristike Amonijev nitrat (amonijev nitrat) NH4NO3 ima molekulsku masu 80,043; čisti proizvod - bezbojna kristalna tvar koja sadrži 60% kisika, 5% vodika i 35% dušika (po 17,5% u obliku amonijaka i nitrata). Tehnički proizvod sadrži najmanje 34,0% dušika.

Osnovna fizikalna i kemijska svojstva amonijevog nitrata :

Amonijev nitrat, ovisno o temperaturi, postoji u pet kristalnih modifikacija koje su termodinamički stabilne pri atmosferskom tlaku (tablica). Svaka modifikacija postoji samo u određenom temperaturnom rasponu, a prijelaz (polimorfni) iz jedne modifikacije u drugu popraćen je promjenama u strukturi kristala, oslobađanjem (ili apsorpcijom) topline, kao i naglom promjenom specifičnog volumena, toplinskog kapaciteta. , entropija itd. Polimorfni prijelazi su reverzibilni – enantiotropni.

Stol. Kristalne modifikacije amonijevog nitrata

Sustav NH4NO3-H2O (slika 11-2) pripada sustavima s jednostavnom eutektikom. Eutektička točka odgovara koncentraciji od 42,4% MH4MO3 i temperaturi od -16,9 °C. Lijeva grana dijagrama, linija likvidusa vode, odgovara uvjetima za oslobađanje leda u sustavu HH4MO3-H20. Desna grana krivulje likvidusa je krivulja topljivosti MH4MO3 u vodi. Ova krivulja ima tri lomne točke koje odgovaraju temperaturama modifikacijskih prijelaza NH4NO3 1=11(125,8°C), II=III (84,2°C) i 111=IV (32,2°C).Točka topljenja (kristalizacija) bezvodni amonijev nitrat iznosi 169,6 ° C. Smanjuje se s povećanjem sadržaja vlage soli.

Ovisnost temperature kristalizacije NH4NO3 (Tcryst, "C) o sadržaju vlage (X,%) do 1,5% opisuje se jednadžbom:

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

Ovisnost temperature kristalizacije amonijevog nitrata s dodatkom amonijevog sulfata o sadržaju vlage (X,%) do 1,5% i amonijev sulfat (U, %) do 3,0% izražava se jednadžbom:

tcrist \u003d 169,6- 13,2X + 2, OU. (11.7).

Amonijev nitrat se otapa u vodi uz apsorpciju topline. Ispod su vrijednosti topline otapanja (Qsolv) amonijevog nitrata različitih koncentracija u vodi na 25°C:

C(NH4NO3) % mase 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

Amonijev nitrat je vrlo topiv u vodi, etilnim i metil alkoholima, piridinu, acetonu, tekućem amonijaku.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Upotrijebite obrazac u nastavku

Studenti, diplomski studenti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam jako zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

1. Tehnološki dio

1.4.1 Dobivanje vodene otopine amonijevog nitrata s koncentracijom

Uvod

U prirodi i ljudskom životu dušik je iznimno važan, dio je proteinskih spojeva koji su osnova biljnog i životinjskog svijeta. Osoba dnevno konzumira 80-100 g proteina, što odgovara 12-17 g dušika.

Za normalan razvoj biljaka potrebni su mnogi kemijski elementi. Glavni su: ugljik, kisik, dušik, fosfor, magnezij, kalcij, željezo. Prva dva elementa biljke dobivaju se iz zraka i vode, ostali se izvlače iz tla.

Posebno veliku ulogu u mineralnoj ishrani biljaka ima dušik, iako njegov prosječni sadržaj u biljnoj masi ne prelazi 1,5%. Nijedna biljka ne može normalno živjeti i razvijati se bez dušika.

Dušik je sastavni dio ne samo biljnih bjelančevina, već i klorofila, uz pomoć kojeg biljke pod utjecajem sunčeve energije apsorbiraju ugljik iz CO2 u atmosferi.

Prirodni dušikovi spojevi nastaju kao rezultat kemijskih procesa razgradnje organskih ostataka tijekom udara groma, kao i biokemijski kao rezultat djelovanja posebnih bakterija u tlu - Azotobacter, koje izravno asimiliraju dušik iz zraka. Istu sposobnost imaju i bakterije kvržica koje žive u korijenu mahunarki (grašak, lucerna, grah i dr.).

Značajna količina dušika sadržanog u tlu godišnje se uklanja žetvom biljnih usjeva, a dio se gubi zbog ispiranja tvari koje sadrže dušik podzemnim i oborinskim vodama. Stoga je za povećanje prinosa potrebno sustavno nadopunjavati zalihe dušika u tlu primjenom dušičnih gnojiva. Pod različitim usjevima, ovisno o prirodi tla, klimatskim i drugim uvjetima, potrebne su različite količine dušika.

Amonijev nitrat zauzima značajno mjesto u asortimanu dušičnih gnojiva. Njegova se proizvodnja posljednjih desetljeća povećala za više od 30%.

Već početkom 20. stoljeća, izvanredni znanstvenik - agrokemičar D.N. Pryanishnikov. nazvao amonijev nitrat gnojivom budućnosti. U Ukrajini su po prvi put u svijetu počeli koristiti amonijev nitrat u velikim količinama kao gnojivo za sve industrijske usjeve (pamuk, šećernu i stočnu repu, lan, kukuruz), a posljednjih godina i za povrtlarske kulture. .

Amonijev nitrat ima niz prednosti u odnosu na ostala dušična gnojiva. Sadrži 34 - 34,5% dušika i po tome je drugi nakon uree [(NH2)2CO], sa 46% dušika. Amonijev nitrat NH4NO3 je univerzalno dušično gnojivo, budući da istovremeno sadrži amonijevu skupinu NH4 i nitratnu skupinu NO3 u obliku dušika.

Vrlo je važno da se oblici dušika amonijevog nitrata u biljkama koriste u različito vrijeme. Amonijev dušik NH2, koji je izravno uključen u sintezu proteina, biljke brzo apsorbiraju tijekom razdoblja rasta; nitratni dušik NO3 se relativno sporo apsorbira, pa djeluje dulje.

Amonijev nitrat se također koristi u industriji. Dio je velike skupine eksploziva iz amonijevog nitrata koji su stabilni u različitim uvjetima kao oksidant, koji se pod određenim uvjetima razgrađuju samo u plinovite produkte. Takav eksploziv je mješavina amonijevog nitrata s trinitrotoluenom i drugim tvarima. Amonijev nitrat obrađen bikarbonatnim filmom tipa Fe(RCOO)3 RCOOH u velikim se količinama koristi za miniranje u rudarskoj industriji, u izgradnji cesta, hidrotehnici i drugim velikim građevinama.

Mala količina amonijevog nitrata koristi se za proizvodnju dušikovog oksida, koji se koristi u medicinskoj praksi.

Uz povećanje proizvodnje amonijevog nitrata kroz izgradnju novih i modernizaciju postojećih poduzeća, postavljen je zadatak poboljšati njegovu kvalitetu, tj. dobiti gotov proizvod sa 100% lomljivošću. To se može postići daljnjim istraživanjima različitih aditiva koji utječu na procese transformacije polimera, kao i korištenjem dostupnih i jeftinih tenzida koji osiguravaju hidrofobizaciju površine granula i štite je od atmosferske vlage – stvaranje sporih tenzida. djelujući amonijev nitrat.

granula za proizvodnju salitre

1. Tehnološki dio

1.1 Studija izvodljivosti, odabir mjesta i gradilište

Vodeći se načelima racionalnog gospodarenja pri odabiru gradilišta, uzimamo u obzir blizinu sirovinske baze, gorivnih i energetskih resursa, blizinu potrošača proizvedenih proizvoda, dostupnost radnih resursa, transporta i uniforme. distribucija poduzeća u cijeloj zemlji. Na temelju gore navedenih načela lokacije poduzeća, izgradnja projektirane trgovine za granulirani amonijev nitrat provodi se u gradu Rivneu. Budući da se od sirovina potrebnih za proizvodnju amonijevog nitrata u grad Rivne isporučuje samo prirodni plin koji se koristi za proizvodnju sintetičkog amonijaka.

Sliv rijeke Goryn služi kao izvor opskrbe vodom. Energiju koja se troši u proizvodnji proizvodi THE Rivne. Osim toga, Rivne je veliki grad s populacijom od 270 tisuća ljudi, sposoban osigurati radnu snagu za predviđenu radionicu. Također je predviđeno zapošljavanje radne snage iz gradskih četvrti. Radionicu osiguravaju inženjersko osoblje od diplomaca Lavovskog politehničkog instituta, Dnjepropetrovskog politehničkog instituta, Kijevskog politehničkog instituta, a radionicu će osigurati lokalne strukovne škole.

Prijevoz gotovih proizvoda do potrošača obavljat će se željeznicom i cestom.

O svrsishodnosti izgradnje planirane radionice u gradu Rivne svjedoči i činjenica da je na područjima regije Rivne, Volyn, Lviv s dobro razvijenom poljoprivredom glavni potrošač proizvoda dizajnirane radionice granulirani amonijev nitrat, kao mineralno gnojivo.

Posljedično, blizina sirovinske baze, energetskih resursa, prodajnog tržišta, kao i dostupnost radne snage, ukazuje na izvedivost izgradnje planirane radionice u gradu Rivneu.

Blizina velikog željezničkog kolodvora s velikim ograncima željezničkih pruga omogućuje jeftin prijevoz

1.2 Odabir i opravdanost metode proizvodnje

U industriji se široko koristi samo metoda dobivanja amonijevog nitrata iz sintetskog amonijaka i razrijeđene dušične kiseline.

U mnogim proizvodnjama amonijevog nitrata, umjesto prethodno korištenih, loše radnih uređaja, uvedene su posebne podloške. Kao rezultat toga, sadržaj amonijaka ili amonijevog nitrata u parama soka smanjio se gotovo tri puta. Rekonstruirani su neutralizatori zastarjelih izvedbi niske produktivnosti (300 - 350 tona/dan), povećanih gubitaka i nedovoljnog iskorištenja reakcijske topline. Veliki broj horizontalnih isparivača male snage zamijenjen je vertikalnim s padajućim ili kliznim filmom, te uređajima s većom površinom izmjenjivača topline, što je omogućilo gotovo udvostručenje produktivnosti stupnjeva isparivača, smanjenje potrošnje sekundarnih a svježa ogrjevna para u prosjeku za 20%.

U Ukrajini i inozemstvu, čvrsto je utvrđeno da samo izgradnja jedinica velikog kapaciteta, koristeći suvremena dostignuća znanosti i tehnologije, može pružiti ekonomske prednosti u odnosu na postojeću proizvodnju amonijevog nitrata.

Značajna količina amonijevog nitrata u pojedinim postrojenjima proizvodi se iz otpadnih plinova koji sadrže amonijak iz sustava uree s djelomičnim tekućim reciklažama, pri čemu se po toni proizvedene uree troši od 1 do 1,4 tone amonijaka. Od iste količine amonijaka moderno je proizvesti 4,5 - 6,4 tone amonijevog nitrata.

Način dobivanja amonijevog nitrata iz plinova koji sadrže amonijak razlikuje se od načina dobivanja iz plinovitog amonijaka samo u fazi neutralizacije.

U malim količinama amonijev nitrat se dobiva razmjenskom razgradnjom soli (konverzivne metode) prema reakcijama:

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)

Ove metode dobivanja amonijevog nitrata temelje se na taloženju jedne od nastalih soli. Sve metode dobivanja amonijevog nitrata razmjenskom razgradnjom soli su složene, povezane s velikom potrošnjom pare i gubitkom vezanog dušika. U industriji se obično koriste samo ako je potrebno zbrinuti dušikove spojeve dobivene kao nusproizvode.

Unatoč relativnoj jednostavnosti tehnološkog procesa za dobivanje amonijevog nitrata, sheme za njegovu proizvodnju u inozemstvu imaju značajne razlike, koje se međusobno razlikuju kako po vrsti aditiva i načinu njihove pripreme, tako iu načinu granulacije taline.

Metoda "Nuklo" (SAD).

Značajka ove metode za proizvodnju granuliranog amonijevog nitrata je dodavanje u visoko koncentriranu taljevinu (99,8% amonijevog nitrata prije granulacije u tornju, oko 2% posebnog aditiva pod nazivom "Nuklo". To je fino usitnjeni suhi prah betonirane gline s veličinom čestica ne većom od 0,04 mm.

Metoda "Nitro - struja".

Ovaj proces razvila je britanska tvrtka Fayzone. Glavna razlika ove metode od ostalih je u tome što se kapljice taline amonijevog nitrata istovremeno hlade, granuliraju i usitnjavaju u prahu najprije u oblaku prašine aditiva za prah, a zatim u fluidiziranom sloju istog aditiva.

Metoda tvrtke "Ai - Si - Ai" (Engleska).

Ova metoda dobivanja amonijevog nitrata razlikuje se po tome što se otopina magnezijevog nitrata koristi kao aditiv koji poboljšava fizikalna i kemijska svojstva gotovog proizvoda, što omogućuje dobivanje visokokvalitetnog proizvoda iz taline amonijevog nitrata koji sadrži do 0,7% voda.

Metoda bezvakuma za proizvodnju amonijevog nitrata preuzeta je 1951. godine u SAD-u "Stengel patentom" i kasnije implementirana u industriji. Bit metode leži u činjenici da se zagrijana 59% dušična kiselina neutralizira zagrijanim plinskim amonijakom u malom volumenu pod tlakom od 0,34 MPa.

Osim gore opisanih shema, postoje mnoge druge sheme za proizvodnju amonijevog nitrata u inozemstvu, ali se malo razlikuju jedna od druge.

Treba napomenuti da, za razliku od radionica koje rade i grade se u Ukrajini i susjednim zemljama, u svim inozemnim instalacijama proizvod nakon granulacijskog tornja prolazi kroz fazu prosijavanja i prašenja, što poboljšava kvalitetu komercijalnog proizvoda, ali značajno komplicira tehnološku shemu. U domaćim tvornicama izostanak prosijavanja proizvoda kompenzira se naprednijim dizajnom granulatora, koji daju proizvod s minimalnim udjelom frakcije manjim od 1 mm. Glomazni rotirajući bubnjevi za hlađenje granula, koji se široko koriste u inozemstvu, ne koriste se u Ukrajini i zamijenjeni su uređajima za hlađenje s fluidiziranim slojem.

Proizvodnja granuliranog amonijevog nitrata u radionici karakterizira: dobivanje visokokvalitetnog proizvoda, visoka iskorištenost neutralizacijske topline, korištenje jednostupanjskog isparavanja s „kliznom folijom“, maksimalno korištenje otpada povratom. procesu, visoka razina mehanizacije, skladištenja i utovara proizvoda. Ovo je prilično visoka razina proizvodnje.

1.3 Karakteristike sirovina i gotovog proizvoda

Za proizvodnju amonijevog nitrata koristi se 100% amonijak i razrijeđena dušična kiselina HNO3 koncentracije 55 - 56%.

Amonijak NH3 je bezbojni plin oštrog, specifičnog mirisa.

Reaktivna tvar koja ulazi u reakcije adicije, supstitucije i oksidacije.

Dobro otopimo u vodi.

Gustoća u zraku pri temperaturi od 0 ° C i tlaku od 0,1 MPa - 0,597.

Najveća dopuštena koncentracija u zraku radnog područja industrijskih prostorija je 20 mg / m3, u zraku naseljenih mjesta 0,2 mg / m3.

Kada se pomiješa sa zrakom, amonijak stvara eksplozivne smjese. Donja granica eksplozivnosti mješavine amonijaka i zraka je 15% (volumenski udio), gornja granica je 28% (volumenski udio).

Amonijak nadražuje gornje dišne ​​puteve, sluznicu nosa i očiju, dolaskom na kožu osobe uzrokuje opekline.

Klasa opasnosti IV.

Proizvedeno u skladu s GOST 6621-70.

Dušična kiselina HNO3 je tekućina oštrog mirisa.

Gustoća u zraku pri temperaturi od 0°C i tlaku od 0,1MPa-1,45g/dm3.

Točka vrenja 75°C.

Može se miješati s vodom u svim aspektima uz oslobađanje topline.

Dolazak dušične kiseline na kožu ili sluznicu uzrokuje opekline. Pod utjecajem dušične kiseline uništavaju se životinjska i biljna tkiva. Pare dušične kiseline, slično kao i dušikovi oksidi, uzrokuju iritaciju unutarnjih dišnih puteva, otežano disanje i plućni edem.

Najveća dopuštena koncentracija para dušične kiseline u zraku industrijskih prostora prema NO2 iznosi 2 mg/m3.

Masena koncentracija para dušične kiseline u zraku naseljenih mjesta nije veća od 0,4 mg/m3.

Klasa opasnosti II.

Proizvedeno prema OST 113 - 03 - 270 - 76.

Amonijev nitrat NH4NO3 je bijela kristalna tvar proizvedena u granuliranom obliku sa sadržajem dušika do 35%

Proizvedeno u skladu s GOST 2 - 85 i ispunjava sljedeće zahtjeve (vidi tablicu 1.1)

Tablica 1.1 - Karakteristike amonijevog nitrata proizvedenog u skladu s GOST 2 - 85

Naziv indikatora	Norma za marku
Ukupni maseni udio nitrata i amonijevog dušika u smislu:
za NH4NO3 u suhoj tvari, %, ne manje od
za dušik u suhoj tvari, %, ne manje od
Maseni udio vode, %, ne više
pH 10% vodene otopine, ne manje od
Maseni udio tvari netopivih u 10% otopini dušične kiseline, %, max
Ocjenjivanje
Maseni udio veličine granula:
od 1 do 3 mm, %, ne manje
od 1 do 4 mm, %, ne manje
Uključujući:
granule od 2 do 4 mm, %, ne manje od
granule veličine manje od 1 mm, %, ne više
granule veće od 5 mm, %
Statička čvrstoća granula
N/granula (kg/granula), ne manje od
Krhkost, %, ne manje

Amonijev nitrat je eksplozivna i zapaljiva tvar. Granule amonijevog nitrata otporne su na trenje, udarce i udarce, kada su izložene detonatorima ili u skučenom prostoru, amonijev nitrat eksplodira. Eksplozivnost amonijevog nitrata povećava se u prisutnosti organskih kiselina, ulja, piljevine, drvenog ugljena. Najopasnije metalne nečistoće u amonijevom nitratu su kadmij i bakar.

Eksplozije amonijevog nitrata mogu biti uzrokovane:

a) izlaganje detonatorima dovoljne snage;

b) utjecaj anorganskih i organskih nečistoća, posebno fino dispergiranog bakra, kadmija, cinka, drvenog ugljena u prahu, ulja;

c) termička razgradnja u zatvorenom prostoru.

Prašina amonijevog nitrata s primjesom organskih tvari povećava eksplozivnost soli. Krpa namočena u salitru i zagrijana na 100°C može izazvati požar. Ugasite salitru kada se sunčate vodom. Zbog činjenice da pri paljenju amonijevog nitrata nastaju dušikovi oksidi, prilikom gašenja potrebno je koristiti plinske maske.

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

NH4NO3 = 0,5N2 + NO = 2H2O \u003d 28,7 kJ (1,5)

Prisutnost slobodne kiselosti u otopini povećava sposobnost kemijske i toplinske razgradnje.

Negativno svojstvo amonijevog nitrata je njegova sposobnost taloženja - da izgubi svoju protočnost tijekom skladištenja.

Čimbenici koji doprinose zgrušavanju:

b) heterogenost i niska mehanička čvrstoća granula. Kada se pohranjuju u hrpe visine 2,5 metra, pod pritiskom gornjih vrećica, najmanje izdržljive granule se uništavaju uz stvaranje čestica prašine;

c) promjena kristalnih modifikacija;

d) higroskopnost pospješuje zgrušavanje. Najučinkovitiji način sprječavanja zgrušavanja je pakiranje u zatvorene posude (polietilenske vrećice).

Najveća dopuštena koncentracija amonijevog nitrata u obliku prašine u industrijskim prostorijama nije veća od 10 mg/m3.

Sredstva za zaštitu dišnih organa - otopina.

Amonijev nitrat se koristi u poljoprivredi kao dušično gnojivo, kao i u industriji u različite tehničke svrhe.

Granulirani amonijev nitrat se u velikim količinama koristi kao sirovina u poduzećima vojne industrije koja proizvode eksplozive i njihove poluproizvode.

1.4. Fizikalne i kemijske osnove tehnološkog procesa

Proces dobivanja granuliranog amonijevog nitrata uključuje sljedeće faze:

dobivanje vodene otopine amonijevog nitrata s koncentracijom od najmanje 80% neutralizacijom dušične kiseline s plinovitim amonijakom;

isparavanje 80% otopine amonijevog nitrata do stanja taline;

isparavanje slabih otopina amonijevog nitrata iz jedinica za otapanje i sustava za hvatanje;

granulacija soli iz taline;

hlađenje granula u "fluidiziranom sloju" zrakom;

tretman granula masnim kiselinama;

transport, pakiranje i skladištenje.

1.4.1 Dobivanje vodene otopine amonijevog nitrata s koncentracijom od najmanje 80% neutralizacijom dušične kiseline plinovitim amonijakom

Otopina amonijevog nitrata dobiva se u neutralizatorima koji omogućuju korištenje topline reakcije za djelomično isparavanje otopine. Dobio je naziv aparata ITN (uporaba neutralizacijske topline).

Reakcija neutralizacije teče bržom brzinom i popraćena je oslobađanjem velike količine topline.

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

Toplinski učinak reakcije ovisi o koncentraciji i temperaturi dušične kiseline i plinovitog amonijaka.

Slika 1.1 - Toplina neutralizacije dušične kiseline s plinovitim amonijakom (pri 0,1 MPa i 20°)

Proces neutralizacije u ITN aparatu provodi se pri tlaku od 0,02 MPa, temperatura se održava na najviše 140 ° C. Ovi uvjeti osiguravaju da se dobije dovoljno koncentrirana otopina uz minimalno uvlačenje amonijaka, dušične kiseline i amonija nitrata s parom soka, koja nastaje kao rezultat isparavanja vode iz otopine. Neutralizacija se provodi u blago kiselom okruženju, budući da je gubitak amonijaka, dušične kiseline i salitre s parama soka manji nego u blago alkalnoj sredini.

Zbog razlike u specifičnoj težini otopina u dijelovima za isparavanje i neutralizaciju ITN aparata dolazi do stalnog kruženja otopine. Gušća otopina iz otvora neutralizacijske komore kontinuirano ulazi u neutralizacijski dio. Prisutnost cirkulacije otopine potiče bolje miješanje reagensa u neutralizacijskom dijelu, povećava produktivnost aparata i eliminira pregrijavanje otopine u zoni neutralizacije. Kada temperatura u reakcijskom dijelu poraste na 145°C, dolazi do blokade s prestankom dovoda amonijaka i dušične kiseline i dovoda kiselog kondenzata.

1.4.2 Isparavanje 80% otopine amonijevog nitrata do stanja taljenja

Isparavanje 80 - 86% otopine amonijevog nitrata vrši se u isparivačima zbog topline kondenzacije zasićene pare pri tlaku od 1,2 MPa i temperaturi od 190°C. para se dovodi u gornji dio prstenastog prostora isparivača. Isparivač radi pod vakuumom od 5,0 h 6,4 104 Pa prema principu "klizanja" filma otopine duž stijenki vertikalnih cijevi.

U gornjem dijelu aparata nalazi se separator koji služi za odvajanje taline amonijevog nitrata od pare soka.

Za dobivanje amonijevog nitrata visoke kvalitete, talina amonijevog nitrata mora imati koncentraciju od najmanje 99,4% i temperaturu od 175 - 785°C.

1.4.3 Isparavanje slabih otopina amonijevog nitrata iz jedinica za otapanje i sustava za hvatanje

Isparavanje slabih otopina i otopina dobivenih kao rezultat pokretanja i zaustavljanja radionice odvija se u zasebnom sustavu.

Slabe otopine dobivene na jedinicama za otapanje i hvatanje dovode se kroz kontrolni ventil u donji dio aparata koji isparava samo slabe otopine. Isparavanje slabih otopina amonijevog nitrata provodi se u isparivaču "filmskog tipa", koji radi na principu "klizanja" filma unutar vertikalnih cijevi. Paro-tekuća emulzija, koja nastaje u cijevi isparivača, ulazi u separator-perač, gdje se odvajaju para soka i otopina amonijevog nitrata. Para soka prolazi kroz sitaste ploče isparivača, gdje se prskanje amonijevog nitrata hvata i zatim šalje u površinski kondenzator.

Nosač topline je brza para koja dolazi iz parnog ekspandera s tlakom (0,02 - 0,03) MPa i temperaturom od 109 - 112°C, koja se dovodi na gornju stranu ljuske isparivača. Vakuum u isparivaču se održava na 200 - 300 mm Hg. Umjetnost. Iz donje ploče, slaba otopina s koncentracijom od oko 60% i temperaturom od 105 - 112 ° C ispušta se u zbirku - dodatni neutralizator.

1.4.4 Granulacija soli iz taline

Za dobivanje amonijevog nitrata u granuliranom obliku, njegova kristalizacija iz taline s koncentracijom od najmanje 99,4% provodi se u tornjevima, koji su armiranobetonska konstrukcija, cilindričnog oblika promjera 10,5 metara. Talina s temperaturom od 175 - 180°C i koncentracijom od najmanje 99,4% amonijevog nitrata ulazi u dinamički granulator koji se vrti brzinom od 200 - 220 o/min, s rupama promjera 1,2 - 1,3 mm. Talina raspršena kroz rupe, prilikom pada s visine od 40 metara, formira se u sferne čestice.

Zrak za hlađenje granula kreće se protustrujno odozdo prema vrhu. Za stvaranje propuha ugrađena su četiri aksijalna ventilatora kapaciteta 100 000 Nm3/h svaki. U granulacijskom tornju granule se lagano suše. Njihova vlažnost je 0,15 - 0,2% manja od sadržaja vlage nadolazeće taline.

To je zato što je čak i pri 100% relativne vlažnosti zraka koji ulazi u toranj, tlak vodene pare nad vrućim peletima veći od parcijalnog tlaka vlage u zraku.

1.4.5 Hlađenje peleta u fluidiziranom sloju sa zrakom

Granule amonijevog nitrata iz konusa granulacijskog tornja dovode se u aparat s "fluidiziranim slojem" za hlađenje. Hlađenje granula s temperature 100-110°C na temperaturu od 50°C odvija se u aparatu koji se nalazi neposredno ispod granulacijskog tornja. Na perforiranoj rešetki se postavlja preljevna cijev za regulaciju visine "fluidiziranog sloja" i ravnomjernog istovara salitre. Ispod perforirane rešetke dovodi se zrak do 150.000 Nm3/h koji hladi amonijev nitrat i djelomično ga suši. Sadržaj vlage u granulama amonijevog nitrata smanjen je za 0,05 - 0,1% u odnosu na granule koje dolaze iz češera.

1.4.6 Obrada granula masnim kiselinama

Prerada granula s masnim kiselinama provodi se kako bi se spriječilo zgrušavanje amonijevog nitrata tijekom dugotrajnog skladištenja ili transporta u rasutom stanju.

Proces obrade sastoji se u tome da se masne kiseline fino raspršene mlaznicama nanose na površinu granula u količini od 0,01 - 0,03%. Dizajn mlaznica osigurava stvaranje eliptičnog presjeka mlaza za prskanje. Dizajn montaže mlaznica pruža mogućnost pomicanja i fiksiranja u različitim položajima. Prerada granula masnim kiselinama vrši se na mjestima gdje se granule prebacuju s transportnih traka na transportne trake.

1.4.7 Transport, pakiranje i skladištenje

Granulirani amonijev nitrat iz fluidiziranog sloja se transporterima dovodi do pregrade br. 1, obrađuje masnim kiselinama i preko drugog i trećeg dizanja transportera ubacuje u montirane kante, odakle ulazi u automatske vage koje vagaju porcije od 50 kg i zatim u jedinica pakiranja. Uz pomoć stroja za pakiranje amonijev nitrat se pakira u polietilenske ventilske vrećice i odlaže na transportere koji pakirane proizvode šalju u utovarne strojeve za utovar u vagone i vozila. Skladištenje gotovih proizvoda u skladištima osigurava se u nedostatku vagona ili vozila.

Skladišteni amonijev nitrat u hrpama mora biti zaštićen od vlage i raznih temperaturnih ekstrema. Visina naslaga ne smije biti veća od 2,5 metra, jer pod pritiskom gornjih vreća, najslabije granule u donjim vrećama mogu biti uništene stvaranjem čestica prašine. Brzina apsorpcije vlage iz zraka amonijevim nitratom naglo raste s porastom temperature. Dakle, na 40°C, stopa apsorpcije vlage je 2,6 puta veća nego na 23°C.

U skladištima je zabranjeno skladištenje zajedno s amonijevim nitratom: ulje, piljevina, drveni ugljen, metalne nečistoće praha kadmija i bakra, cinka, spojeva kroma, aluminija, olova, nikla, antimona, bizmuta.

Skladištenje praznih vrećica odvojeno je od uskladištenog amonijevog nitrata u spremnicima u skladu sa zahtjevima zaštite od požara i sigurnosti.

1.5 Zaštita vodenih i zračnih bazena. Proizvodni otpad i njihovo zbrinjavanje

U kontekstu naglog razvoja proizvodnje mineralnih gnojiva, raširene kemizacije nacionalnog gospodarstva, problemi zaštite okoliša od onečišćenja i zaštite zdravlja radnika postaju sve važniji.

Kemijska tvornica Rivne, po uzoru na druge velike kemijske industrije, osigurala je da se kemijski prljave otpadne vode ne ispuštaju u rijeku, kao do sada, već se čiste u posebnim postrojenjima postrojenja za biokemijsko pročišćavanje i vraćaju u optočni vodoopskrbni sustav za daljnju upotrebu.

Pušteno je u rad niz ciljanih i lokalnih objekata namijenjenih pročišćavanju otpadnih voda, spaljivanju ostataka s dna i zbrinjavanju krutog otpada. Ukupni iznos kapitalnih ulaganja za ove namjene prelazi 25 milijardi UAH.

Radionica bio-čišćenja uvrštena je u knjigu slave Državnog odbora Vijeća ministara Ukrajine za zaštitu prirode za uspjeh. Postrojenja za pročišćavanje poduzeća nalaze se na površini od 40 hektara. U ribnjacima ispunjenim pročišćenom vodom vesele se šarani, tolstolobi, nježne akvarijske ribe. Oni su pokazatelj kvalitete pročišćavanja i najbolji dokaz sigurnosti otpadnih voda.

Laboratorijske analize pokazuju da voda u tamponima nije ništa lošija od one iz rijeke. Uz pomoć pumpi ponovno se opskrbljuje za potrebe proizvodnje. Biokemijska čistionica je dovedena do kapaciteta kemijskog čišćenja do 90.000 kubika dnevno.

U postrojenju se stalno unaprjeđuje služba kontrole sadržaja štetnih tvari u otpadnim vodama, tlu, zraku industrijskih prostorija, na području poduzeća te u blizini naselja i grada. Već više od 10 godina aktivno djeluje sanitarni nadzor koji obavlja poslove industrijskog sanitarnog laboratorija. Danonoćno pomno prate sanitarno-higijensko stanje vanjskog i proizvodnog okoliša te uvjete rada.

Otpad od proizvodnje granuliranog amonijevog nitrata je: kondenzat pare u količini od 0,5 m3 po toni proizvoda koji se ispušta u opću mrežu postrojenja; kondenzat pare soka u količini od 0,7 m3 po toni proizvoda. Parni kondenzat soka sadrži:

amonijak NH3 - ne više od 0,29 g/dm3;

dušična kiselina NNO3 - ne više od 1,1 g/dm3;

amonijev nitrat NH4NO3 - ne više od 2,17 g/dm3.

Kondenzat pare soka šalje se u prodavaonicu dušične kiseline za navodnjavanje kolona u odjelu za pročišćavanje.

Emisije iz snopa aksijalnih ventilatora u atmosferu:

masena koncentracija amonijevog nitrata NH4NO3 - ne više od 110 m2/m3

ukupni volumen ispušnih plinova - ne više od 800 m3 / sat.

Emisije iz opće dućanske cijevi:

masena koncentracija amonijaka NH3 - ne više od 150 m2/m3

masena koncentracija amonijevog nitrata NH4NO3 - ne više od 120 m2/m3

Mjere za osiguranje pouzdanosti zaštite vodnih resursa i zračnog bazena. U slučaju nužde i zaustavljanja radi popravaka, kako bi se isključila kontaminacija vodenog ciklusa amonijakom, dušičnom kiselinom i amonijevim nitratom, kao i spriječilo prodiranje štetnih tvari u tlo, otopina se ispušta iz apsorpcije. i evaporacijske sekcije u tri drenažna spremnika zapremine V = 3 m3 svaki, osim toga, u istim se spremnicima skupljaju curenja iz brtvi cirkulacijskih crpki apsorpcijskog i evaporacijskog dijela. Iz ovih spremnika otopina se pumpa u zbirku slabih otopina poz. 13 odakle potom ulazi u odjel za isparavanje slabih otopina.

Kako bi se spriječio ulazak štetnih tvari u tlo kada se pojave praznine na opremi i komunikacijama, opremljena je paleta od materijala otpornog na kiseline.

Na granulacijskom tornju čišćenje se provodi ispiranjem onečišćenog zraka slabom otopinom amonijevog nitrata i daljnjim filtriranjem parozračnog toka. U odjelu pakiranja amonijevog nitrata nalazi se jedinica za pročišćavanje zraka od prašine amonijevog nitrata nakon pakiranja poluautomatskih strojeva i transportera. Čišćenje se vrši u ciklonu tipa TsN - 15.

1.6 Opis tehnološke sheme proizvodnje s elementima nove opreme, tehnologije i instrumentacije

Dušična kiselina i amonijak se protustrujno dovode u komoru za neutralizaciju ITN aparata. Dušična kiselina s koncentracijom od najmanje 55% iz trgovine dušične kiseline se dobavlja kroz dva cjevovoda promjera 150 i 200 mm u tlačni spremnik (poz. 1) s preljevom kroz koji se višak kiseline vraća iz tlačnog spremnika. u skladište dušične kiseline. Iz spremnika (poz. 1) dušična kiselina se šalje kroz kolektor u ITN aparat (poz. 5). ITN aparat je vertikalni cilindrični aparat promjera 2612 mm i visine 6785 mm u koji je smješteno staklo promjera 1100 mm i visine 5400 mm (komora za neutralizaciju). U donjem dijelu komore za neutralizaciju nalazi se osam pravokutnih otvora (prozora) dimenzija 360x170 mm, koji povezuju komoru za neutralizaciju s isparivim dijelom ITN aparata (prstenastog prostora između stijenki aparata i stijenke neutralizacijske komore). ). Količina dušične kiseline koja ulazi u ITN aparat (poz. 5) automatski se podešava pomoću pH metra sustava ovisno o količini plinovitog amonijaka koji ulazi u ITN aparat (poz. 5) s korekcijom za kiselost.

Plinoviti amonijak NH3 s tlakom ne većim od 0,5 MPa iz tvorničke mreže kroz kontrolni ventil nakon prigušivanja na 0,15 - 0,25 MPa ulazi u separator kapljica tekućeg amonijaka poz. 2, gdje je također odvojeno od ulja kako bi se spriječio njihov ulazak u ITN aparat (poz. 5). Zatim se plinoviti amonijak zagrijava do temperature ne niže od 70°C u grijaču amonijaka (poz. 4), gdje se kao nosač topline koristi kondenzat pare iz parnog ekspandera (poz. 33). Zagrijani plinoviti amonijak iz (poz. 3) kroz regulacijski ventil kroz cjevovode ulazi u ITN aparat (poz. 5). Plinoviti amonijak NH3 se uvodi u ITN aparat (poz. 5) kroz tri cjevovoda, dva cjevovoda ulaze u komoru za neutralizaciju ITN aparata u paralelnim tokovima nakon regulacijskog ventila, gdje se spajaju u jedan i završavaju barbaterom. Kroz treći cjevovod, amonijak se dovodi kroz barbater niz hidrauličku brtvu u količini do 100 Nm3/h kako bi se održalo neutralno okruženje na izlazu iz ITN aparata. Kao rezultat reakcije neutralizacije nastaje otopina amonijevog nitrata i para soka.

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

Otopina se kroz gornji dio neutralizacijske komore ulijeva u dio za isparavanje aparata, gdje se zbog topline reakcije neutralizacije isparava do koncentracije od 80 - 86%, a para miješajući se sa sokom. para dobivena u dijelu za isparavanje, uklanja se iz aparata na temperaturi od 140 °C u perilicu (poz. 12), namijenjenu za pranje pare soka od prskanja amonijevog nitrata i otopine amonijaka. Podloška (poz. 12) je cilindrični vertikalni uređaj, unutar kojeg se nalaze tri sitaste ploče preko kojih su postavljeni štitnici od prskanja. Zavojnice su postavljene na dvije okomite ploče kroz koje prolazi ohlađena voda za pranje. Sok para prolazi kroz posude za sito i mjehuriće kroz sloj otopine nastalog na posudama kao rezultat hlađenja. Slaba otopina amonijevog nitrata teče s ploča u donji dio, odakle se ispušta u spremnik slabih otopina (poz. 13).

Nekondenzirana para ispranog soka ulazi u površinski kondenzator (poz. 15) u prstenastom prostoru. U cijevni prostor kondenzatora (poz. 15) dovodi se industrijska voda koja odvodi toplinu kondenzacije.

Kondenzat (poz. 15) gravitacijom se odvodi u kolektor kiselog kondenzata (poz. 16), a inertni plinovi se kroz svijeću ispuštaju u atmosferu.

Otopina amonijevog nitrata iz dijela isparivača kroz vodenu brtvu ulazi u separator - ekspander (poz. 6) da iz njega izvuče pare soka i ispušta se u kolektor - neutralizator (poz. 7) kako bi neutralizirao višak kiselosti (4 g / l). Sakupljanje - naknadni neutralizator (poz. 7) osigurava opskrbu plinovitim amonijakom. Iz zbirki - neutralizatori (poz. 7) i poz. 8) otopina amonijevog nitrata s koncentracijom od 80 - 88% (alkalni medij ne više od 0,2 g / l) i temperaturom ne više od 140 ° C s pumpama poz. 9 se dovodi u odjeljak za granulaciju u tlačni spremnik (poz. 11).

Kao međuspremnik ugrađuju se dva dodatna kolektora - naknadni neutralizator (poz. 8) za osiguravanje ritmičnog rada radionice i pumpi (poz. 9), a ugrađena je i pumpa (poz. 10). Crpka (poz. 10) je spojena na način da može dovoditi otopinu iz kolektora - neutralizatora (poz. 7) do kolektora - neutralizatora (poz. 8) i obrnuto.

Kondenzat pare soka iz kolektora kiselog kondenzata (poz. 16) ispumpava se u kolektor (poz. 18) odakle se pumpama (poz. 19) ispumpava u prodavaonicu dušične kiseline na navodnjavanje.

Para ulazi u radionicu pod tlakom od 2 MPa i temperaturom od 300°C, prolazi kroz membranu i kontrolni ventil, smanjuje se na 1,2 MPa, a parni ovlaživač zraka (poz. 32) ulazi u donji dio aparata, unutar kojeg se nalaze dvije sitaste ploče, a u gornjem dijelu ugrađen je blatobran - valovita mlaznica. Ovdje se para vlaži i s temperaturom od 190°C i tlakom od 1,2 MPa ulazi u isparivač (poz. 20). Kondenzat pare iz (poz. 32) u obliku emulzije para-tekuće s tlakom od 1,2 MPa i temperaturom od 190 ° C kroz kontrolni ventil ulazi u ekspander pare (poz. 3), gdje zbog smanjenja tlaka do 0,12 - 0,13 MPa nastaje sekundarna flash para s temperaturom od 109 - 113 ° C, koja se koristi za zagrijavanje isparivača slabih otopina salitre (poz. 22). Kondenzat pare iz donjeg dijela ekspandera pare (točka 33) gravitacijom teče do zagrijavanja amonijačnog grijača (točka 4) u prstenasti prostor, odakle nakon oslobađanja topline na temperaturi od 50 °C ulazi kolektor kondenzata pare (stavka 34), odakle se pumpa (poz. 35) ispušta se kroz regulacijski ventil u tvorničku mrežu.

Tlačni spremnik (poz. 11) ima preljevnu cijev u (poz. 7). Tlačne i preljevne cijevi položene su parnim tragovima i izolirane. Iz tlačnog spremnika (poz. 11) otopina amonijevog nitrata ulazi u donji cijevni dio isparivača (poz. 20), gdje se otopina isparava uslijed topline kondenzacije zasićene pare pod tlakom od 1,2 MPa i temperature od 190°C, koji se dovodi u gornji dio prstenastog prostora. Isparivač (poz. 20) radi pod vakuumom od 450 - 500 mm Hg. Umjetnost. prema principu "klizanja" filma otopine duž stijenki vertikalnih cijevi. U gornjem dijelu isparivača nalazi se separator koji služi za odvajanje taline amonijevog nitrata od pare soka. Talina iz (poz. 20) se ispušta u vodenu brtvu - dodatni neutralizator (poz. 24), gdje se dovodi plinoviti amonijak za neutralizaciju viška kiselosti. U slučaju prekida odabira, preljev se šalje na (poz. 7). Pare soka iz isparivača (poz. 20) ulaze u perilicu s nastalim kondenzatom pare soka od prskanja amonijevog nitrata. Unutar perilice nalaze se sitaste ploče. Na gornje dvije ploče položene su zavojnice s rashladnom vodom na kojima se para kondenzira. Kao rezultat pranja nastaje slaba otopina amonijevog nitrata, koja se šalje kroz vodenu brtvu (poz. 27) u tlačni spremnik (poz. 28) odjeljka za neutralizaciju. Sokova para nakon podloška (poz. 26) šalje se na kondenzaciju u površinski kondenzator (poz. 29) u prstenastom prostoru, a rashladna voda u cijevni prostor. Nastali kondenzat usmjerava se gravitacijom u kolektor otopine kiseline (poz. 30). Inertne plinove usisavaju vakuumske pumpe (poz. 37).

Talina amonijevog nitrata iz hidrauličke brtve - neutralizatora (poz. 24) s koncentracijom 99,5% NH4NO3 i temperaturom od 170 - 180 ° C s viškom amonijaka ne većim od 0,2 g / l se dovodi pumpama ( poz. 25) do tlačnog spremnika (poz. 38) odakle gravitacijom teče u dinamičke granulatore (poz. 39) kroz koje se prskajući preko granulacijskog tornja (poz. 40) tijekom pada formulira u okrugle čestice . Granulacijska kula (poz. 40) je cilindrična armiranobetonska konstrukcija promjera 10,5 m i visine šupljeg dijela 40,5 m. S dna granulacijskog tornja zrak se dovodi ventilatorima (poz. 45), a uvučeni aksijalnim ventilatorima (poz. 44). Najveći dio zraka usisava se kroz prozore i otvore u konusima. Padajući niz okno, granule amonijevog nitrata se hlade na 100 - 110°C i iz konusa granulacijskog tornja idu na hlađenje u aparat s "fluidiziranim slojem" (poz. 41) koji se nalazi neposredno ispod granulacijskog tornja. . Na mjestima gdje se estrus ispire do perforirane rešetke, postavljaju se pomične pregrade koje vam omogućuju podešavanje visine "fluidiziranog sloja" na serksu.

Prilikom čišćenja tornja i aparata "KS" od naslaga amonijevog nitrata i prašine, prikupljena masa se baca u otapalo (poz. 46), gdje se dovodi para pod tlakom od 1,2 MPa i temperaturom od 190 ° C za otapanje. Dobivena otopina amonijevog nitrata se odvodi iz (poz. 46) u zbirku (poz. 47) i pumpa (poz. 48) u zbirku slabih otopina (poz. 13). Slaba otopina amonijevog nitrata nakon perača (poz. 12) također ulazi u istu kolekciju.

Slabe otopine NH4NO3 prikupljene u (poz. 13) pumpama (poz. 14) šalju se u tlačni spremnik (poz. 28) odakle se gravitacijom dovode kroz kontrolni ventil u donji dio isparivača slabih otopina (poz. 22).

Isparivač radi na principu "klizanja" filma unutar vertikalnih cijevi. Pare soka prolaze kroz sitaste ploče isparivača, gdje se prskanje amonijevog nitrata isparava i šalje u površinski kondenzator (poz. 23), gdje se kondenzira i gravitacijom ulazi u (poz. 30). A inertni plinovi, nakon što su prošli zamku (poz. 36), usisavaju se vakuumskom pumpom (poz. 37).Vakum se održava na 200 - 300 mm. rt. stup. Iz donje ploče isparivača (poz. 22) u kolektor (poz. 8) ispušta se otopina amonijevog nitrata koncentracije oko 60% i temperature 105 - 112 °C. Nosač topline je sekundarna para koja dolazi iz ekspandera (poz. 33) s temperaturom od 109 - 113°C i tlakom od 0,12 - 0,13 MPa. Para se dovodi u gornji prstenasti dio isparivača, kondenzat se ispušta u kolektor parnog kondenzata (poz. 42).

Granulirani amonijev nitrat iz granulacijskog tornja (poz. 40) se transporterima (poz. 49) dovodi do prijenosne jedinice, gdje se granule obrađuju masnim kiselinama. Masne kiseline pumpaju se pumpama (poz. 58) iz željezničkih spremnika u sabirni spremnik (poz. 59). Koja je opremljena zavojnicom s ogrjevnom površinom od 6,4 m2. Miješanje se vrši pumpama (poz. 60) a iste pumpe dovode masne kiseline u mlaznice dozirne jedinice kroz koje se raspršuju komprimiranim zrakom pod tlakom do 0,5 MPa i temperaturom od najmanje 200° C. Dizajn mlaznica osigurava stvaranje eliptičnog presjeka mlaza za prskanje. Prerađeni granulirani amonijev nitrat izlijeva se na transportere (poz. 50) drugog lifta iz kojih se amonijev nitrat ispušta u bunkere (poz. 54) u slučaju rasutog utovara. Iz transportera (poz. 50) amonijev nitrat ulazi u transportere (poz. 51) odakle se odlaže u montirane bunkere (poz. 52). Nakon montiranih spremnika, amnitrat ulazi u automatsku vagu (poz. 53) u porcijama od 50 kilograma, a zatim u jedinicu za pakiranje. Uz pomoć stroja za pakiranje, amonijev nitrat se pakira u ventilske plastične vrećice i odlaže reverzibilnim transporterima (poz. 55), odakle odlazi do skladišnih transportera (poz. 56), a od njih do strojeva za utovar (poz. 57). ). Iz utovarnih strojeva (poz. 57) amonijev nitrat se utovaruje u vagone ili vozila. Skladištenje gotovih proizvoda u skladištima osigurava se u nedostatku željezničkog prijevoza i vozila.

Gotov proizvod - granulirani amonijev nitrat mora biti u skladu sa zahtjevima državnog standarda GOST 2 - 85.

Projektom je predviđeno sakupljanje izlijevanja amonijevog nitrata nakon strojeva za pakiranje. Ugrađeni su dodatni transporter (poz. 62) i dizalo (poz. 63). Amonijev nitrat izliven tijekom punjenja u vreće kroz sluz izlijeva se niz tokove na transporter (poz. 62), odakle ulazi u dizalo (poz. 63). Iz dizala amonijev nitrat ulazi u montirane kante (poz. 52) gdje se miješa s glavnim tokom istrošenog amonijevog nitrata.

1.7 Materijalni proračuni proizvodnje

Računamo na materijalne proračune proizvodnje za 1 tonu gotovih proizvoda - granulirani amonijev nitrat.

Materijal raste neutralizirajući

Početni podaci:

Gubitak amonijaka i dušične kiseline po toni amonijevog nitrata utvrđuje se na temelju jednadžbe reakcije neutralizacije.

Proces se provodi u ITN aparatu s prirodnom cirkulacijom otopine amonijevog nitrata.

Za dobivanje jedne tone soli reakcijom

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

Potrošeno 100% HNO3

Potrošeno 100% NH3

gdje je: 17, 63, 80 molekulskih masa amonijaka, dušične kiseline i amonijevog nitrata.

Praktična potrošnja NH3 i HNO3 bit će nešto veća od teoretske, jer je u procesu neutralizacije neizbježan gubitak reagensa s parama soka, kroz nepropusne komunikacije, zbog veće razgradnje reakcijskih komponenti. Praktična potrošnja reagensa, uzimajući u obzir gubitke u proizvodnji, bit će:

787,5 1,01 = 795,4 kg

55% potrošeno HNO3 bit će:

Gubitak kiseline bit će:

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

Potrošnja 100% NH3

212,4 1,01 = 214,6 kg

Gubitak amonijaka bit će:

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

1446,2 kg 55% HNO3 sadrži vodu:

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

Ukupna količina amonijaka i kiselih reagensa koji ulaze u neutralizator bit će:

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

U ITN aparatu voda isparava uslijed topline neutralizacije, a koncentracija nastale otopine amonijevog nitrata doseže 80%, pa će iz neutralizatora izaći otopina amonijevog nitrata:

Ova otopina sadrži vodu:

1250 - 1000 = 250 kg

To isparava vodu tijekom procesa neutralizacije.

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

Tablica 1.2 - Materijalna bilanca neutralizacije

Proračun materijala odjela za isparavanje

Početni podaci:

Tlak pare - 1,2 MPa

Hostirano na Allbest.ru

Slični dokumenti

Fizikalna i kemijska svojstva amonijevog nitrata. Glavne faze proizvodnje amonijevog nitrata iz amonijaka i dušične kiseline. Postrojenja za neutralizaciju koja rade na atmosferskom tlaku i rade pod vakuumom. Korištenje i zbrinjavanje otpada.

seminarski rad, dodan 31.03.2014


Karakteristike proizvoda, sirovina i materijala za proizvodnju. Tehnološki postupak za dobivanje amonijevog nitrata. Neutralizacija dušične kiseline plinovitim amonijakom i isparavanje do stanja visoko koncentrirane taline.

seminarski rad, dodan 19.01.2016


Automatizacija proizvodnje granuliranog amonijevog nitrata. Krugovi stabilizacije tlaka u dovodu pare soka i kontrola temperature kondenzata pare iz barometrijskog kondenzatora. Regulacija tlaka u izlaznom vodu do vakuumske pumpe.

seminarski rad, dodan 09.01.2014


Amonijev nitrat kao uobičajeno i jeftino dušično gnojivo. Pregled postojećih tehnoloških shema za njegovu proizvodnju. Modernizacija proizvodnje amonijevog nitrata s proizvodnjom složenog dušično-fosfatnog gnojiva u OAO Cherepovetsky Azot.

rad, dodan 22.02.2012


Svojstva etilen-propilenskih guma, značajke njihove sinteze. Tehnologija proizvodnje, fizikalne i kemijske osnove procesa, katalizatori. Karakteristike sirovina i gotovih proizvoda. Materijalna i energetska bilanca reakcijske jedinice, kontrola proizvodnje.

seminarski rad, dodan 24.10.2011


Proračuni proizvodne recepture i tehnološkog procesa za proizvodnju domaćeg zaobljenog kruha: receptura proizvodnje, kapacitet pećnice, prinos proizvoda. Proračun opreme za skladištenje i pripremu sirovina, zaliha i gotovih proizvoda.

seminarski rad, dodan 09.02.2009


Glavne faze procesa proizvodnje gume i pripreme katalizatora. Karakteristike sirovina i gotovih proizvoda u pogledu plastičnosti i viskoznosti. Opis tehnološke sheme proizvodnje i njezin materijalni proračun. Fizikalne i kemijske metode analize.

seminarski rad, dodan 28.11.2010


Karakteristike asortimana proizvoda. Fizikalno-kemijske i organoleptičke karakteristike sirovina. Recept za topljene kobasice dimljeni sir. Tehnološki proces proizvodnje. Tehnokemijska i mikrobiološka kontrola sirovina i gotovih proizvoda.

seminarski rad, dodan 25.11.2014


Karakteristike sirovina, pomoćnih materijala i gotovih proizvoda. Opis tehnološkog procesa i njegovih glavnih parametara. Proračuni materijala i energije. Tehničke karakteristike glavne tehnološke opreme.

seminarski rad, dodan 05.04.2009


Karakteristike prerađenih sirovina i gotovih proizvoda. Shema tehnološkog procesa proizvodnje slada: prihvat, primarno čišćenje i skladištenje ječma, uzgoj i sušenje slada. Uređaj i princip rada linije za proizvodnju ječmenog slada.