Basi fisiche e chimiche di produzione del nitrato di ammonio. Panoramica delle tecnologie di produzione del nitrato di ammonio

Riciclo dei polimeri

La caratteristica più importante dei nuovi materiali ottenuti sulla base di vari polimeri è la semplicità comparativa della loro trasformazione in prodotti finiti nella fase di uno stato di flusso viscoso, in cui le loro proprietà plastiche sono più pronunciate. Questa capacità di essere facilmente formata (in determinate condizioni, in un modo o nell'altro collegate al riscaldamento), e quindi a temperatura normale per mantenere costantemente la forma acquisita e ha dato il nome alle masse di plastica.

Dal punto di vista della lavorazione dei polimeri, possono (tuttavia, in modo molto condizionale) essere divisi in due gruppi principali: i termoplastici, che includono materiali che cambiano solo la loro plasticità sotto l'influenza del riscaldamento, ma mantengono la loro struttura, e le plastiche termoindurenti, in che, sotto l'influenza del riscaldamento, molecole lineari come verrebbero cucite insieme, formando complesse strutture spaziali.

I termoplastici comprendono quasi tutte le masse di plastica, ottenute unendo i monomeri in lunghe catene mediante polimerizzazione. Diamo un nome ad alcune comuni masse di plastica di questo tipo. Tra questi spicca il polietilene, o polietilene, che non a caso viene chiamato il “re della plastica”. Ad eccezione della plastica porosa e schiumosa, il polietilene è la massa plastica più leggera. Il suo peso specifico differisce poco da quello del ghiaccio, che gli consente di galleggiare sulla superficie dell'acqua. È eccezionalmente resistente agli alcali e agli acidi caustici e allo stesso tempo forte, facilmente piegabile, non perde flessibilità nemmeno con un gelo di sessanta gradi. Il polietilene si presta alla foratura, tornitura, stampaggio, - in una parola, qualsiasi tipo di lavorazione su quelle macchine che vengono utilizzate per la lavorazione dei metalli. Riscaldato a 115-120 °, il politene diventa morbido e plastico, quindi mediante pressatura o stampaggio a iniezione è possibile ricavarne qualsiasi tipo di pietanza, dalle bottiglie di profumo alle enormi bottiglie per acidi e alcali. Una volta riscaldato, il polietilene può essere facilmente arrotolato in film sottili che vengono utilizzati per avvolgere prodotti che temono l'umidità. La combinazione di resistenza ed elasticità rende il polietilene un materiale idoneo per la fabbricazione di ingranaggi silenziosi, apparecchiature di ventilazione e tubi per impianti chimici, valvole, guarnizioni.

Anche il cloruro di polivinile (spesso chiamato in modo non corretto cloruro di polivinile) appartiene ai comuni termoplastici. Sulla sua base, vengono prodotti due tipi principali di plastica: tipo rigido simile alla celluloide - le cosiddette plastiche viniliche e composti di plastica morbida.

Anche il polistirene, un prezioso isolante per dispositivi ad alta frequenza e apparecchiature radio speciali, dall'aspetto simile al vetro incolore, e il polimetilmetacrilato (vetro organico) sono adiacenti qui.

I termoplastici comprendono le materie plastiche costituite da polimeri naturali opportunamente lavorati (ad esempio nitrocellulosa ottenuta trattando la cellulosa di cotone con una miscela di acidi nitrico e solforico e acetato di cellulosa) e, in via eccezionale, le resine poliammidiche ottenute dal processo di policondensazione e il detta polimerizzazione "a gradini" o multipla.

La differenza tra questi principali gruppi di materiali è molto significativa. I prodotti termoplastici possono essere frantumati e riciclati. Per la fabbricazione di determinati prodotti da loro, lo stampaggio a iniezione è ampiamente utilizzato. Il prodotto indurisce in stampo raffreddato in pochi secondi; di conseguenza, la produttività delle moderne presse ad iniezione è molto elevata: in un giorno possono produrre da 15 a 40mila prodotti di medie dimensioni e diverse centinaia di migliaia di piccoli.

Con i materiali termoindurenti la situazione è più complicata: dopo che si sono induriti, è quasi impossibile riportarli ad uno stato viscoso e scorrevole in cui potrebbero diventare nuovamente plastici. Pertanto, lanciare da loro è difficile; vengono per lo più pressati a caldo e i prodotti risultanti vengono mantenuti nello stampo per tutto il tempo necessario affinché la resina passi allo stato infusibile su tutta la sezione trasversale del prodotto. Ma il prodotto non necessita più di raffreddamento.

Sebbene il metodo di pressatura a caldo sia alquanto meno produttivo dello stampaggio a iniezione, tuttavia, anche esso è molte volte più veloce dei processi tecnologici convenzionali per la fabbricazione di prodotti in metallo. Ciò fornisce un enorme vantaggio aggiuntivo quando si sostituiscono i metalli con la plastica. Dopotutto, molti prodotti in metallo complessi richiedono una lunga serie di operazioni di produzione per la loro finitura. Un tipico esempio è la fabbricazione di stampi che richiedono sforzi a lungo termine dei più abili attrezzisti. L'industria automobilistica sovietica utilizza ora timbri realizzati con le cosiddette resine epossidiche con il riempitivo appropriato. Sono creati con l'aiuto di un'operazione principale - colata e una ausiliaria - pulizia di singole irregolarità formate in modo casuale. L'industria è arrivata vicino a risolvere il problema della formatura di prodotti di grandi dimensioni, come scafi di automobili, barche a motore, ecc.

Utilizzando l'esempio di una massa plastica ottenuta con il metodo della polimerizzazione graduale - il policaprolattame (come viene chiamata la resina di nylon nel linguaggio dei chimici) - si può vedere chiaramente quanto siano condizionali i confini che separano in pratica le masse plastiche dalle fibre sintetiche.

La resina di capron è ottenuta dall'acido aminocaproico lattame - caprolattame, che a sua volta è ottenuto da fenolo, benzene, furfurolo (una materia prima molto promettente, formata, in particolare, durante la lavorazione dei rifiuti agricoli) e acetilene ottenuto dall'azione dell'acqua su Carburo di Calcio. Dopo che la polimerizzazione è completata, il policaprolattame viene rilasciato dal reattore attraverso una fessura sottile. Allo stesso tempo, si solidifica sotto forma di un nastro, che viene poi macinato in briciole. Dopo ulteriore purificazione dai residui di monomero, si ottiene la resina poliammidica di cui abbiamo bisogno. Da questa resina, il cui punto di fusione è piuttosto alto (216-218 °), vengono prodotte viti per navi a vapore, gusci di cuscinetti, ingranaggi di macchine, ecc. Ma le resine poliammidiche sono più ampiamente utilizzate nella produzione di fili da cui non marciscono vengono realizzate reti da pesca e calze di nylon, ecc.

I filamenti sono formati da una resina fusa che passa attraverso piccoli fori, formando flussi che si solidificano dopo il raffreddamento in filamenti. Diversi filamenti elementari sono uniti in uno e sottoposti a torsione e stiramento.

La chimica è l'alleato più affidabile di un fattore così determinante per il progresso industriale come l'automazione. La tecnologia chimica, in virtù della sua caratteristica più importante, sottolineata in particolare nel rapporto di N. S. Khrushchev al 21° Congresso del PCUS, vale a dire la continuità, è l'oggetto più efficace e desiderabile per l'automazione. Se prendiamo in considerazione, inoltre, che la produzione chimica nelle sue direzioni principali è una produzione di grande tonnellaggio e di massa, allora si può chiaramente immaginare quali immense fonti di risparmio di manodopera e di espansione della produzione siano contenute nella chimica, in particolare nella chimica e nella tecnologia di polimeri.

Riconoscendo le profonde connessioni tra la struttura dei più importanti materiali tecnici polimerici e le loro proprietà e avendo imparato a "progettare" i materiali polimerici secondo una sorta di "disegni chimici", gli scienziati chimici possono tranquillamente affermare: "L'età dei materiali a scelta illimitata è iniziato."

Applicazione di fertilizzanti

L'agricoltura socialista deve affrontare il compito di creare abbondanza di generi alimentari nel nostro paese e di fornire all'industria pienamente le materie prime.

Nei prossimi anni la produzione di cereali, barbabietola da zucchero, patate, colture industriali, frutta, verdura e piante foraggere aumenterà in modo significativo. La produzione di prodotti zootecnici di base: carne, latte, lana, ecc. aumenterà notevolmente.

In questa lotta per l'abbondanza di cibo la chimica gioca un ruolo enorme.

Ci sono due modi per aumentare la produzione di prodotti agricoli: primo, ampliando la superficie coltivata; in secondo luogo, aumentando la resa su appezzamenti già coltivati. È qui che la chimica viene in aiuto all'agricoltura.

I fertilizzanti non solo aumentano la quantità, ma migliorano anche la qualità delle colture coltivate con il loro aiuto. Aumentano il contenuto di zucchero nelle barbabietole e l'amido nelle patate, aumentano la resistenza delle fibre di lino e cotone, ecc. I fertilizzanti aumentano la resistenza delle piante alle malattie, alla siccità e al freddo.

Nei prossimi anni, la nostra agricoltura avrà bisogno di molti fertilizzanti minerali e organici. Riceve fertilizzanti minerali dall'industria chimica. Oltre a vari fertilizzanti minerali, l'industria chimica fornisce all'agricoltura pesticidi per combattere insetti nocivi, malattie delle piante ed erbe infestanti - erbicidi, nonché mezzi per regolare la crescita e la fruttificazione - stimolanti della crescita, mezzi per la caduta pre-raccolta delle foglie di cotone, ecc. (ulteriori informazioni sull'applicazione e l'azione sono descritte nel v. 4 DE).

Cosa sono i fertilizzanti

I fertilizzanti utilizzati in agricoltura si dividono in due gruppi principali: organici e minerali. I fertilizzanti organici includono: letame, torba, sovescio (piante che assorbono l'azoto atmosferico) e vari composti. La loro composizione, oltre ai minerali, comprende sostanze organiche.

Nel nostro Paese vengono prodotti anche fertilizzanti complessi o multilaterali. Contengono non una, ma due o tre batterie. Anche l'uso dei microfertilizzanti in agricoltura si sta sviluppando in modo significativo. Includono boro, rame, manganese, molibdeno, zinco e altri elementi, di cui piccole quantità (diversi chilogrammi per ettaro) sono necessarie per lo sviluppo e la fruttificazione delle piante.

Inoltre in agricoltura vengono utilizzati anche i cosiddetti fertilizzanti indiretti: calce, gesso, ecc. Modificano le proprietà dei terreni: eliminano l'acidità dannosa per le piante, potenziano l'attività dei microrganismi benefici, e convertono i nutrienti contenuti nel terreno stesso in una forma più accessibile per piante, suolo, ecc.

FERTILIZZANTI AZOTO

Il materiale di partenza per la produzione della maggior parte dei fertilizzanti azotati è l'ammoniaca. Si ottiene per sintesi da azoto e idrogeno o come sottoprodotto (sottoprodotto) durante la cokefazione del carbone e della torba.

I fertilizzanti azotati più comuni sono nitrato di ammonio, solfato di ammonio, nitrato di calcio, nitrato di sodio, urea, fertilizzanti azotati liquidi (ammoniaca liquida, ammoniaca, acqua di ammoniaca).

Questi fertilizzanti differiscono l'uno dall'altro sotto forma di composti azotati. Alcuni contengono azoto sotto forma di ammoniaca. Questi sono fertilizzanti a base di ammoniaca. Questi includono solfato di ammonio. In altri, l'azoto è sotto forma di nitrato, cioè sotto forma di sali dell'acido nitrico. Questi sono fertilizzanti a base di nitrati. Questi includono nitrato di sodio e nitrato di calcio. Nel nitrato di ammonio, l'azoto è contenuto contemporaneamente in entrambe le forme di nitrato e ammonio. L'urea contiene azoto sotto forma di un composto ammidico.

Le forme nitrate di fertilizzanti azotati sono facilmente solubili in acqua, non vengono assorbite dal terreno e vengono facilmente lavate via da esso. Sono assorbiti dalle piante più velocemente di altre forme di composti azotati.

I fertilizzanti a base di ammoniaca sono anche facilmente solubili in acqua e sono ben assorbiti dalle piante, ma agiscono più lentamente dei fertilizzanti a base di nitrato. L'ammoniaca è ben assorbita dal terreno e debolmente lavata via da esso. Pertanto, i fertilizzanti a base di ammoniaca forniscono alle piante una nutrizione a base di azoto per un tempo più lungo. Sono anche più economici. Questo è il loro vantaggio rispetto ai fertilizzanti a base di nitrati.

Come viene prodotto il nitrato di ammonio

Il nitrato di ammonio è uno dei fertilizzanti più comuni.

Il nitrato di ammonio (altrimenti - nitrato di ammonio) si ottiene nelle fabbriche dall'acido nitrico e dall'ammoniaca mediante l'interazione chimica di questi composti.

Il processo produttivo si compone delle seguenti fasi:

1. Neutralizzazione dell'acido nitrico con ammoniaca gassosa.
2. Evaporazione della soluzione di nitrato di ammonio.
3. Cristallizzazione del nitrato di ammonio.
4. Sale essiccante.

La figura mostra in forma semplificata lo schema tecnologico per la produzione di nitrato di ammonio. Come procede questo processo?

La materia prima - ammoniaca gassosa e acido nitrico (soluzione acquosa) - entra nel neutralizzatore. Qui, a seguito dell'interazione chimica di entrambe le sostanze, si verifica una violenta reazione con il rilascio di una grande quantità di calore. In questo caso, parte dell'acqua evapora e il vapore acqueo risultante (il cosiddetto vapore di succo) viene scaricato attraverso la trappola all'esterno.

Una soluzione incompleta di nitrato di ammonio viene rimossa dal neutralizzatore nell'apparato successivo: il neutralizzatore. In esso, dopo l'aggiunta di una soluzione acquosa di ammoniaca, termina il processo di neutralizzazione dell'acido nitrico.

Dal neutralizzatore, la soluzione di nitrato di ammonio viene pompata nell'evaporatore, un apparato sottovuoto a funzionamento continuo. La soluzione in tali dispositivi viene evaporata a pressione ridotta, in questo caso - a una pressione di 160-200 mm Hg. Arte. Il calore per evaporazione viene trasferito alla soluzione attraverso le pareti dei tubi riscaldati dal vapore.

L'evaporazione viene eseguita fino a quando la concentrazione della soluzione raggiunge il 98%. Successivamente, la soluzione va alla cristallizzazione.

Secondo un metodo, la cristallizzazione del nitrato di ammonio avviene sulla superficie del tamburo, che viene raffreddata dall'interno. Il tamburo ruota e sulla sua superficie si forma una crosta di nitrato di ammonio cristallizzato fino a 2 mm di spessore. La crosta viene tagliata con un coltello e inviata allo scivolo per l'essiccazione.

Il nitrato di ammonio viene essiccato con aria calda in tamburi essiccatori rotanti ad una temperatura di 120°. Dopo l'essiccazione, il prodotto finito viene inviato per l'imballaggio. Il nitrato di ammonio contiene il 34-35% di azoto. Per ridurre l'agglomerazione, durante la produzione vengono introdotti vari additivi nella sua composizione.

Il nitrato di ammonio è prodotto dalle fabbriche in forma granulare e sotto forma di scaglie. Il fiocco di salnitro assorbe fortemente l'umidità dall'aria, quindi durante la conservazione si diffonde e perde la sua friabilità. Il nitrato di ammonio granulato ha la forma di granuli (granuli).

La granulazione del nitrato di ammonio avviene principalmente in torri (vedi figura). Una soluzione rimossa di nitrato di ammonio - fuso - viene spruzzata con una centrifuga montata nel soffitto della torre.

Il fuso viene versato nel tamburo perforato rotante della centrifuga in un flusso continuo. Passando attraverso i fori del tamburo, lo spray si trasforma in palline di diametro adeguato e si indurisce durante la caduta.

Il nitrato di ammonio granulare ha buone proprietà fisiche, non si agglutina durante lo stoccaggio, si disperde bene nel campo e assorbe lentamente l'umidità dall'aria.

Solfato di ammonio - (altrimenti - solfato di ammonio) contiene il 21% di azoto. La maggior parte del solfato di ammonio è prodotta dall'industria del coke.

Nei prossimi anni, la produzione del fertilizzante azotato più concentrato, carbammide o urea, che contiene il 46% di azoto, sarà notevolmente sviluppata.

L'urea si ottiene per sintesi ad alta pressione da ammoniaca e anidride carbonica. Viene utilizzato non solo come fertilizzante, ma anche per l'alimentazione del bestiame (integratore della nutrizione proteica) e come intermedio per la produzione di plastica.

Di grande importanza sono i fertilizzanti a base di azoto liquido: ammoniaca liquida, ammoniaca e acqua di ammoniaca.

L'ammoniaca liquida è prodotta dall'ammoniaca gassosa mediante liquefazione ad alta pressione. Contiene l'82% di azoto. Le ammoniache sono soluzioni di nitrato di ammonio, nitrato di calcio o urea in ammoniaca liquida con una piccola aggiunta di acqua. Contengono fino al 37% di azoto. L'acqua di ammoniaca è una soluzione acquosa di ammoniaca. Contiene il 20% di azoto. In termini di effetto sulla coltura, i fertilizzanti azotati liquidi non sono inferiori a quelli solidi. E la loro produzione è molto più economica di quella solida, poiché non ci sono operazioni di evaporazione della soluzione, essiccazione e granulazione. Dei tre tipi di fertilizzanti a base di azoto liquido, l'acqua ammoniacale è la più utilizzata. Naturalmente, l'applicazione di fertilizzanti liquidi al suolo, così come il loro stoccaggio e trasporto, richiedono macchine e attrezzature speciali.

Il processo tecnologico per la produzione del nitrato di ammonio si compone delle seguenti fasi principali: neutralizzazione dell'acido nitrico con ammoniaca gassosa, evaporazione di una soluzione di nitrato di ammonio, cristallizzazione e granulazione del fuso.

L'ammoniaca gassosa dal riscaldatore 1 e l'acido nitrico dal riscaldatore 2 a una temperatura di 80-90 0 C entrano nell'apparato ITP 3. Per ridurre la perdita di ammoniaca, insieme al vapore, la reazione viene eseguita in eccesso di acido. La soluzione di nitrato di ammonio dal dispositivo 3 viene neutralizzata nel post-neutralizzatore 4 con ammoniaca ed entra nell'evaporatore 5 per evaporazione in una torre di granulazione rettangolare 16.

Fig.5.1. Schema tecnologico per la produzione di nitrato di ammonio.

1 - riscaldatore di ammoniaca, 2 - riscaldatore di acido nitrico, 3 - apparato ITN (usando il calore di neutralizzazione), 4 - neutralizzatore aggiuntivo, 5 - evaporatore, 6 - serbatoio a pressione, 7,8 - granulatori, 9,23 - ventilatori, 10 - lavaggio scrubber, 11 fusti, 12,14 nastri trasportatori, 13 ascensori, 15 apparecchi a letto fluido, 16 torri di granulazione, 17 collettori, 18,20 pompe, 19 serbatoi galleggianti, 21 filtri galleggianti, 22 riscaldatori d'aria.

Nella parte superiore della torre sono presenti i granulatori 7 e 8, la cui parte inferiore è alimentata con aria, che raffredda le gocce di salnitro che cadono dall'alto. Durante la caduta del salnitro scende da un'altezza di 50-55 metri, quando l'aria scorre intorno a loro, si formano dei granuli che vengono raffreddati in un apparato a letto fluido 15. Si tratta di un apparato rettangolare avente tre sezioni e una griglia con fori. I ventilatori forniscono aria sotto la griglia. Si crea un letto fluido di granuli di salnitro, provenienti dalla torre di granulazione attraverso un convogliatore. L'aria dopo il raffreddamento entra nella torre di granulazione.

I granuli di convogliatore di nitrato di ammonio 14 vengono serviti per la lavorazione con tensioattivi in ​​un tamburo rotante 11. Quindi il convogliatore di fertilizzante finito 12 viene inviato alla confezione.

L'aria che esce dalla torre di granulazione è contaminata da nitrato di ammonio e il vapore di succo del neutralizzatore contiene ammoniaca e acido nitrico non reagiti, nonché particelle di nitrato di ammonio trasportato. Per pulire questi flussi nella parte superiore della torre di granulazione sono presenti sei scrubber 10 a piastre di lavaggio a funzionamento parallelo, irrigati con una soluzione al 20-30% di salnitro, che viene alimentata dalla pompa 18 dalla raccolta 17. ad una soluzione di salnitro, e, quindi, è usato per fare prodotti. L'aria purificata viene aspirata dalla torre di granulazione dal ventilatore 9 e rilasciata nell'atmosfera.

Il nitrato di ammonio, o nitrato di ammonio, NH 4 NO 3 è una sostanza cristallina bianca contenente il 35% di azoto nelle forme di ammonio e nitrato, entrambe le forme di azoto sono facilmente assorbite dalle piante. Il nitrato di ammonio granulare viene utilizzato su larga scala prima della semina e per tutti i tipi di concimazione. Su scala ridotta, viene utilizzato per la produzione di esplosivi.

Il nitrato di ammonio si dissolve bene in acqua e ha un'elevata igroscopicità (la capacità di assorbire l'umidità dall'aria), che fa sì che i granuli di fertilizzante si diffondano, perdano la loro forma cristallina, si verifica la formazione di agglomerati di fertilizzante: il materiale sfuso si trasforma in una solida massa monolitica.

Diagramma schematico della produzione di nitrato di ammonio

Per ottenere un nitrato di ammonio praticamente non agglomerante, vengono utilizzati numerosi metodi tecnologici. Un mezzo efficace per ridurre il tasso di assorbimento dell'umidità da parte dei sali igroscopici è la loro granulazione. La superficie totale dei granuli omogenei è inferiore alla superficie della stessa quantità di sale cristallino fine, quindi i fertilizzanti granulari assorbono l'umidità più lentamente da

Anche fosfati di ammonio, cloruro di potassio, nitrato di magnesio sono usati come additivi ad azione simile. Il processo di produzione del nitrato di ammonio si basa su una reazione eterogenea dell'interazione dell'ammoniaca gassosa con una soluzione di acido nitrico:

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

La reazione chimica procede ad una velocità elevata; in un reattore industriale è limitato dalla dissoluzione del gas nel liquido. La miscelazione dei reagenti è di grande importanza per ridurre il ritardo di diffusione.

Il processo tecnologico per la produzione del nitrato di ammonio comprende, oltre alla fase di neutralizzazione dell'acido nitrico con ammoniaca, le fasi di evaporazione della soluzione di salnitro, granulazione del fuso, raffreddamento dei granuli, trattamento dei granuli con tensioattivi, confezionamento, stoccaggio e carico salnitro, emissioni di gas di pulizia e acque reflue. Sulla fig. 8.8 mostra uno schema di una moderna unità di grande capacità per la produzione di nitrato di ammonio AS-72 con una capacità di 1360 tonnellate / giorno. L'acido nitrico originale al 58-60% viene riscaldato nel riscaldatore a 70 - 80°C con vapore di succo proveniente dall'apparecchiatura ITN 3 e viene alimentato alla neutralizzazione. Prima dell'apparecchiatura 3, gli acidi fosforico e solforico vengono aggiunti all'acido nitrico in quantità tali che il prodotto finito contenga 0,3-0,5% P 2 O 5 e 0,05-0,2% solfato di ammonio. L'unità è dotata di due dispositivi ITN funzionanti in parallelo. Oltre all'acido nitrico, viene loro fornita ammoniaca gassosa, preriscaldata nel riscaldatore 2 con condensa di vapore a 120-130 ° C. Le quantità di acido nitrico e ammoniaca fornite sono regolate in modo tale che all'uscita dell'apparato ITN la soluzione presenti un leggero eccesso di acido (2–5 g/l), che assicura il completo assorbimento dell'ammoniaca.

Nella parte inferiore dell'apparecchiatura avviene una reazione di neutralizzazione ad una temperatura di 155-170°C; questo produce una soluzione concentrata contenente il 91-92% di NH 4 NO 3 . Nella parte superiore dell'apparecchio, il vapore acqueo (il cosiddetto vapore di succo) viene lavato da schizzi di nitrato di ammonio e vapore di acido nitrico. Parte del calore del vapore del succo viene utilizzato per riscaldare l'acido nitrico. Quindi il vapore del succo viene inviato alla purificazione e rilasciato nell'atmosfera.

Fig. 8.8 Schema dell'unità di nitrato di ammonio AS-72:

1 – riscaldatore acido; 2 – riscaldatore ad ammoniaca; 3 – Dispositivi ITN; 4 - post-neutralizzatore; 5 – evaporatore; 6 - serbatoio a pressione; 7.8 - granulatori; 9.23 - tifosi; 10 – lavasciuga; 11 - tamburo; 12.14 - trasportatori; 13 - ascensore; 15 – apparecchi a letto fluido; 16 - torre di granulazione; 17 - raccolta; 18, 20 - pompe; 19 - vasca per il nuoto; 21 - filtro per il nuoto; 22 - riscaldatore ad aria.

Una soluzione acida di nitrato di ammonio viene inviata al neutralizzatore 4; dove entra l'ammoniaca, necessaria per l'interazione con il restante acido nitrico. Quindi la soluzione viene alimentata nell'evaporatore 5. Il fuso risultante, contenente il 99,7-99,8% di nitrato, passa attraverso il filtro 21 a 175 ° C e viene alimentato nel serbatoio a pressione 6 da una pompa centrifuga sommersa 20, quindi nel rettangolare torre di granulazione metallica 16.

Nella parte superiore della torre sono presenti i granulatori 7 e 8, la cui parte inferiore è alimentata con aria, che raffredda le gocce di salnitro che cadono dall'alto. Durante la caduta del salnitro scende da un'altezza di 50-55 m, quando l'aria scorre intorno a loro si formano granuli di fertilizzante. La temperatura del pellet all'uscita della torre è di 90-110°C; i granuli caldi vengono raffreddati in un apparato a letto fluido 15. Si tratta di un apparato rettangolare a tre sezioni e dotato di una griglia forata. I ventilatori forniscono aria sotto la griglia; questo crea un letto fluido di granuli di nitrato che arrivano attraverso il trasportatore dalla torre di granulazione. L'aria dopo il raffreddamento entra nella torre di granulazione. I granuli di convogliatore 14 di nitrato di ammonio sono serviti per il trattamento con tensioattivi in ​​un tamburo rotante. Quindi il fertilizzante finito viene inviato all'imballaggio dal trasportatore 12.

L'aria in uscita dalla torre di granulazione è contaminata da particelle di nitrato di ammonio e il vapore liquido del neutralizzatore e la miscela aria-vapore dall'evaporatore contengono ammoniaca e acido nitrico non reagiti, nonché particelle di nitrato di ammonio trasportato.

Per pulire questi flussi, nella parte superiore della torre di granulazione, sono presenti sei scrubber 10 a piastre di lavaggio a funzionamento parallelo, irrigati con una soluzione al 20-30% di nitrato di ammonio, che viene alimentata dalla pompa 18 della raccolta 17. Parte di tale soluzione viene deviata al neutralizzatore ITN per il lavaggio del succo di vapore, quindi miscelata con una soluzione di salnitro e, quindi, utilizzata per realizzare prodotti. L'aria purificata viene aspirata dalla torre di granulazione dal ventilatore 9 e rilasciata nell'atmosfera.

Produzione di urea

La carbammide (urea) tra i fertilizzanti azotati è al secondo posto in termini di produzione dopo il nitrato di ammonio. La crescita della produzione di carbammide è dovuta all'ampio campo di applicazione in agricoltura. È più resistente alla lisciviazione rispetto ad altri fertilizzanti azotati, cioè meno suscettibile alla lisciviazione dal suolo, meno igroscopico e può essere utilizzato non solo come fertilizzante, ma anche come additivo all'alimentazione del bestiame. L'urea è anche ampiamente utilizzata nei fertilizzanti composti, nei fertilizzanti a tempo controllato e nella plastica, negli adesivi, nelle vernici e nei rivestimenti. La carbamide CO (NH 2) 2 è una sostanza cristallina bianca contenente il 46,6% di azoto. La sua produzione si basa sulla reazione dell'interazione dell'ammoniaca con l'anidride carbonica:

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

Pertanto, le materie prime per la produzione dell'urea sono l'ammoniaca e l'anidride carbonica ottenuti come sottoprodotto nella produzione del gas di processo per la sintesi dell'ammoniaca. Pertanto, la produzione di urea negli impianti chimici è solitamente combinata con la produzione di ammoniaca. Reazione (I) - totale; procede in due fasi. Nella prima fase avviene la sintesi del carbammato:

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

Nella seconda fase, si verifica un processo endotermico di scissione dell'acqua dalle molecole di carbammato, a seguito del quale si forma la carbammide:

NH 2 COOHNH 4 (l) ↔ CO (NH 2) 2 (l) + H2O (l); ΔH = 15,5 kJ (3) La reazione di formazione del carbammato di ammonio è una reazione esotermica reversibile che procede con diminuzione di volume. Per spostare l'equilibrio verso il prodotto, deve essere effettuato a pressione elevata. Affinché il processo possa procedere a una velocità sufficientemente elevata, sono necessarie temperature elevate. Un aumento della pressione compensa l'effetto negativo delle alte temperature sullo spostamento dell'equilibrio di reazione nella direzione opposta. In pratica la sintesi della carbammide viene effettuata a temperature di 150-190°C e ad una pressione di 15-20 MPa. In queste condizioni, la reazione procede ad alta velocità e quasi fino al completamento. La decomposizione del carbammato di ammonio è una reazione endotermica reversibile che procede intensamente nella fase liquida. Per evitare la cristallizzazione dei prodotti solidi nel reattore, il processo deve essere condotto a temperature non inferiori a 98°C [punto eutettico per il sistema CO(NH 2) 2 - NH 2 COONH 4]. Temperature più elevate spostano l'equilibrio di reazione a destra e ne aumentano la velocità. Il grado massimo di conversione del carbammato in carbammide viene raggiunto a 220°C. Per spostare l'equilibrio di questa reazione si introduce anche un eccesso di ammoniaca che, legando l'acqua di reazione, la rimuove dalla sfera di reazione. Tuttavia, non è ancora possibile ottenere la conversione completa del carbammato in urea. La miscela di reazione, oltre ai prodotti di reazione (urea e acqua), contiene anche carbammato di ammonio e suoi prodotti di decomposizione - ammoniaca e CO 2 .

Per il pieno utilizzo della carica è necessario prevedere o il ritorno di ammoniaca e anidride carbonica non reagite, nonché i sali di carbonio ammonio (prodotti di reazione intermedia) alla colonna di sintesi, ovvero la creazione di un riciclo, oppure il separazione dell'urea dalla miscela di reazione e direzione dei restanti reagenti ad altre industrie, ad esempio per la produzione di nitrato di ammonio, cioè condurre un processo aperto.

In quest'ultimo caso, il fuso in uscita dalla colonna di sintesi viene strozzato alla pressione atmosferica; l'equilibrio della reazione (2) a temperature di 140–150°C è quasi completamente spostato a sinistra e l'intero carbammato rimanente si decompone. Nella fase liquida rimane una soluzione acquosa di urea, che viene evaporata e inviata a granulazione. Il riciclaggio dei gas di ammoniaca e anidride carbonica risultanti nella colonna di sintesi richiederebbe la loro compressione in un compressore alla pressione di sintesi dell'urea. Ciò è associato a difficoltà tecniche associate alla possibilità di formazione di carbammato a basse temperature e alta pressione già nel compressore e intasamento di macchine e tubazioni con particelle solide.

Pertanto, nei circuiti chiusi (circuiti con ricircolo) viene solitamente utilizzato solo il riciclo del liquido. Esistono numerosi schemi tecnologici con riciclo dei liquidi. Tra i più progressivi ci sono i cosiddetti schemi con riciclo completo dei liquidi e con l'utilizzo di un processo di stripping. Lo stripping (soffiaggio) consiste nel fatto che la decomposizione del carbammato di ammonio nella massa fusa dopo la colonna di sintesi viene effettuata ad una pressione prossima a quella della fase di sintesi, soffiando la massa fusa con CO 2 compressa o ammoniaca compressa. In queste condizioni, la dissociazione del carbammato di ammonio si verifica a causa del fatto che quando il fuso viene soffiato con anidride carbonica, la pressione parziale dell'ammoniaca diminuisce drasticamente e l'equilibrio della reazione (2) si sposta a sinistra. Tale processo si distingue per l'uso del calore di reazione della formazione di carbammato e un minor consumo di energia.

In Fig.8.9. viene presentato un diagramma semplificato di un'unità di sintesi dell'urea di grande capacità con un riciclo di liquidi e l'uso di un processo di stripping. Può essere suddiviso in un'unità ad alta pressione, un'unità a bassa pressione e un sistema di granulazione. Una soluzione acquosa di carbammato di ammonio e sali di ammonio di carbonio, nonché ammoniaca e anidride carbonica, entra nella parte inferiore della colonna di sintesi 1 dal condensatore ad alta pressione 4. Nella colonna di sintesi a una temperatura di 170-190 ° C e a pressione di 13-15 MPa, la formazione di carbammato termina e la reazione di sintesi procede carbammide. Il consumo di reagenti è selezionato in modo che il rapporto molare di NH 3 : CO 2 nel reattore sia 2,8-2,9. La miscela di reazione liquida (fusione) dalla colonna di sintesi dell'urea entra nella colonna di stripping 5, dove scorre lungo i tubi. L'anidride carbonica compressa nel compressore a una pressione di 13-15 MPa viene fornita in controcorrente alla massa fusa, a cui viene aggiunta aria in una quantità che fornisce una concentrazione di ossigeno dello 0,5-0,8% nella miscela per formare un film passivante e ridurre l'attrezzatura corrosione. La colonna di stripping viene riscaldata con vapore. La miscela gas-vapore dalla colonna 5, contenente anidride carbonica fresca, entra nel condensatore ad alta pressione 4. In esso viene introdotta anche ammoniaca liquida. Serve contemporaneamente come flusso di lavoro nell'iniettore 3, che fornisce una soluzione di sali di carbonio-ammonio dallo scrubber 2 al condensatore e, se necessario, parte

Fig.8.9. Diagramma di flusso semplificato per la produzione di urea con riciclo completo dei liquidi e processo di stripping:

1 – colonna di sintesi di carbammide; 2 – scrubber ad alta pressione; 3 - iniettore; 4 – condensatore a carbammato ad alta pressione; 5 – colonna di stripping; 6 - pompe; 7 – condensatore a bassa pressione; 8 – colonna di distillazione a bassa pressione; 9 - riscaldatore; 10 - raccolta; 11 – evaporatore; 12 - torre di granulazione.

sciogliere dalla colonna di sintesi. Il carbammato si forma nel condensatore. Il calore rilasciato durante la reazione viene utilizzato per produrre vapore.

Dalla parte superiore della colonna di sintesi escono continuamente gas non reagiti, entrando nello scrubber ad alta pressione 2, in cui la maggior parte di essi viene condensata per raffreddamento ad acqua, formando una soluzione acquosa di carbammato e sali di carbonio ammonio. La soluzione acquosa di carbammide in uscita dalla colonna di stripping 5 contiene il 4-5% di carbammato. Per la sua decomposizione finale, la soluzione viene strozzata ad una pressione di 0,3-0,6 MPa e quindi inviata nella parte superiore della colonna di distillazione 8. La fase liquida scorre nella colonna lungo l'ugello in controcorrente alla miscela vapore-gas che sale dalla dal basso verso l'alto; NH 3 , CO 2 e vapore acqueo escono dalla sommità della colonna. Il vapore acqueo condensa nel condensatore a bassa pressione 7, mentre la parte principale di ammoniaca e anidride carbonica viene disciolta. La soluzione risultante viene inviata allo scrubber 2. La purificazione finale dei gas emessi in atmosfera viene effettuata con metodi di assorbimento (non mostrati nel diagramma).

Una soluzione acquosa al 70% di carbammide in uscita dalla parte inferiore della colonna di distillazione 8 viene separata dalla miscela vapore-gas e diretta, dopo aver ridotto la pressione a quella atmosferica, prima all'evaporazione e poi alla granulazione. Prima di spruzzare il fuso nella torre di granulazione 12, ad esso vengono aggiunti additivi condizionanti, come la resina urea-formaldeide, in modo da ottenere un fertilizzante non agglomerante che non si deteriora durante lo stoccaggio.

Diagramma schematico con riciclaggio completo

introduzione

Il tipo più importante di fertilizzanti minerali sono l'azoto: nitrato di ammonio, urea, solfato di ammonio, soluzioni acquose di ammoniaca, ecc. L'azoto svolge un ruolo estremamente importante nella vita delle piante: fa parte della clorofilla, che accetta l'energia solare e proteine, necessarie per costruire una cellula vivente. Le piante possono consumare solo azoto legato, sotto forma di nitrati, sali di ammonio o ammidi. Quantità relativamente piccole di azoto legato si formano dall'azoto atmosferico a causa dell'attività dei microrganismi del suolo. Tuttavia, la moderna agricoltura intensiva non può più esistere senza l'applicazione aggiuntiva di fertilizzanti azotati al suolo, ottenuti come risultato della fissazione industriale dell'azoto atmosferico.

I fertilizzanti azotati differiscono l'uno dall'altro per il loro contenuto di azoto, sotto forma di composti azotati (nitrato, ammonio, ammide), stato di fase (solido e liquido), fertilizzanti fisiologicamente acidi e fisiologicamente alcalini.

Produzione di nitrato di ammonio

Il nitrato di ammonio, o nitrato di ammonio, NH4NO3 è una sostanza cristallina bianca contenente il 35% di azoto in forma di ammonio e nitrato , entrambe le forme di azoto sono facilmente assimilate dalle piante. Il nitrato di ammonio granulare viene utilizzato su larga scala prima della semina e per tutti i tipi di concimazione. Su scala ridotta, viene utilizzato per la produzione di esplosivi.

Il nitrato di ammonio è altamente solubile in acqua e ha un'elevata igroscopicità (la capacità di assorbire l'umidità dall'aria). Questo è il motivo per cui i granuli di fertilizzante si diffondono, perdono la loro forma cristallina, si verifica l'agglomerazione dei fertilizzanti: il materiale sfuso si trasforma in una solida massa monolitica.

Il nitrato di ammonio viene prodotto in tre tipi:

A e B sono usati nell'industria; utilizzato in miscele esplosive (ammoniti, ammonici)

B - fertilizzante azotato efficace e più comune contenente circa il 33-34% di azoto; ha acidità fisiologica.

Materia prima

La materia prima nella produzione di nitrato di ammonio è l'ammoniaca e l'acido nitrico.

Acido nitrico . Acido nitrico puro HNO

-liquido incolore con una densità di 1,51 g/cm a -42°C si solidifica in una massa cristallina trasparente. Nell'aria, come l'acido cloridrico concentrato, "fuma", poiché i suoi vapori formano piccole goccioline di nebbia con l'umidità dell'aria. L'acido nitrico non differisce in forza Già sotto l'influenza della luce, si decompone gradualmente:

Più alta è la temperatura e più concentrato è l'acido, più veloce sarà la decomposizione. Emesso biossido di azoto si dissolve in acido e gli conferisce un colore marrone.

L'acido nitrico è uno degli acidi più forti; in soluzioni diluite si decompone completamente in ioni

e - L'acido nitrico è uno dei composti più importanti dell'azoto: viene utilizzato in grandi quantità nella produzione di fertilizzanti azotati, esplosivi e coloranti organici, funge da agente ossidante in molti processi chimici e viene utilizzato nella produzione di solforico acido per nitroso metodo, utilizzato per la produzione di vernici cellulosiche, film .

Produzione industriale di acido nitrico . I moderni metodi industriali per la produzione di acido nitrico si basano sull'ossidazione catalitica dell'ammoniaca con l'ossigeno atmosferico. Nel descrivere le proprietà dell'ammoniaca, è stato indicato che brucia in ossigeno e che i prodotti di reazione sono acqua e azoto libero. Ma in presenza di catalizzatori, l'ossidazione dell'ammoniaca con l'ossigeno può procedere in modo diverso. Se si passa una miscela di ammoniaca con aria sul catalizzatore, quindi a 750 ° C e una certa composizione della miscela, si verifica una conversione quasi completa

formato

passa facilmente in, che con acqua in presenza di ossigeno atmosferico dà acido nitrico.

Le leghe a base di platino sono usate come catalizzatori nell'ossidazione dell'ammoniaca.

L'acido nitrico ottenuto per ossidazione dell'ammoniaca ha una concentrazione non superiore al 60%. Se necessario, concentrati

L'industria produce acido nitrico diluito con una concentrazione del 55, 47 e 45% e concentrato - 98 e 97% L'acido concentrato viene trasportato in serbatoi di alluminio, diluito - in serbatoi di acciaio resistenti agli acidi.

Sintesi di ammoniaca

L'ammoniaca è un prodotto chiave di varie sostanze contenenti azoto utilizzate nell'industria e nell'agricoltura. D. N. Pryanishnikov ha chiamato l'ammoniaca "alfa e omega" nel metabolismo delle sostanze azotate nelle piante.

Il diagramma mostra le principali applicazioni dell'ammoniaca. La composizione dell'ammoniaca fu stabilita da C. Berthollet nel 1784. L'ammoniaca NH3 è una base, un agente riducente moderatamente forte e un efficace agente complessante rispetto ai cationi con orbitali di legame liberi.

Basi fisiche e chimiche del processo . La sintesi dell'ammoniaca dagli elementi viene eseguita secondo l'equazione di reazione

N2 + ZN2 \u003d 2NHz; ∆H<0

La reazione è reversibile, esotermica, caratterizzata da un grande effetto entalpico negativo (∆H=-91,96 kJ/mol) e diventa ancora più esotermica alle alte temperature (∆H=-112,86 kJ/mol). Secondo il principio di Le Chatelier, quando riscaldato, l'equilibrio si sposta a sinistra, verso una diminuzione della resa di ammoniaca. Anche la variazione di entropia in questo caso è negativa e non favorisce la reazione. Con un valore negativo di ∆S, un aumento della temperatura riduce la probabilità che si verifichi una reazione,

La reazione di sintesi dell'ammoniaca procede con una diminuzione di volume. Secondo l'equazione di reazione, 4 moli dei reagenti gassosi iniziali formano 2 moli del prodotto gassoso. Basandosi sul principio di Le Chatelier, si può concludere che, in condizioni di equilibrio, il contenuto di ammoniaca nella miscela sarà maggiore ad alta pressione che a bassa pressione.

Caratteristiche del prodotto target

Proprietà fisiochimiche Il nitrato di ammonio (nitrato di ammonio) NH4NO3 ha un peso molecolare di 80,043; prodotto puro - una sostanza cristallina incolore contenente il 60% di ossigeno, il 5% di idrogeno e il 35% di azoto (17,5% ciascuno in forma di ammoniaca e nitrato). Il prodotto tecnico contiene almeno il 34,0% di azoto.

Proprietà fisiche e chimiche di base del nitrato di ammonio :

Il nitrato di ammonio, a seconda della temperatura, esiste in cinque modificazioni cristalline termodinamicamente stabili alla pressione atmosferica (tabella). Ogni modifica esiste solo in un determinato intervallo di temperatura e la transizione (polimorfica) da una modifica all'altra è accompagnata da cambiamenti nella struttura cristallina, rilascio (o assorbimento) di calore, nonché un brusco cambiamento di volume specifico, capacità termica , entropia, ecc. Le transizioni polimorfiche sono reversibili - enantiotropiche.

Tavolo. Modificazioni cristalline del nitrato di ammonio

Il sistema NH4NO3-H2O (Fig. 11-2) appartiene ai sistemi con un eutettico semplice. Il punto eutettico corrisponde ad una concentrazione del 42,4% MH4MO3 e ad una temperatura di -16,9 °C. Il ramo sinistro del diagramma, la linea liquidus dell'acqua, corrisponde alle condizioni per il rilascio di ghiaccio nel sistema HH4MO3-H20. Il ramo destro della curva di liquidus è la curva di solubilità di MH4MO3 in acqua. Questa curva ha tre punti di rottura corrispondenti alle temperature delle transizioni di modifica NH4NO3 1=11(125.8°C), II=III (84.2°C) e 111=IV (32.2°C) Punto di fusione (cristallizzazione) nitrato di ammonio anidro è 169,6 °C. Diminuisce con l'aumentare del contenuto di umidità salina.

Dipendenza della temperatura di cristallizzazione di NH4NO3 (Tcryst, "C) dal contenuto di umidità (X,%) a 1,5% è descritto dall'equazione:

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

La dipendenza della temperatura di cristallizzazione del nitrato di ammonio con l'aggiunta di solfato di ammonio dal contenuto di umidità (X,%) fino a 1,5% e solfato di ammonio (U, %) fino a 3,0% è espresso dall'equazione:

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

Il nitrato di ammonio si dissolve in acqua con assorbimento di calore. Di seguito i valori​​dei calori di dissoluzione (Qsolv) del nitrato di ammonio di varie concentrazioni in acqua a 25°C:

C(NH4NO3) % massa 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

Il nitrato di ammonio è altamente solubile in acqua, alcol etilico e metilico, piridina, acetone, ammoniaca liquida.

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1. Parte tecnologica

1.4.1 Ottenere una soluzione acquosa di nitrato di ammonio con una concentrazione

introduzione

In natura e nella vita umana l'azoto è estremamente importante, fa parte dei composti proteici che sono alla base del mondo vegetale e animale. Una persona consuma quotidianamente 80-100 g di proteine, che corrispondono a 12-17 g di azoto.

Molti elementi chimici sono necessari per il normale sviluppo delle piante. I principali sono: carbonio, ossigeno, azoto, fosforo, magnesio, calcio, ferro. I primi due elementi della pianta sono ottenuti dall'aria e dall'acqua, il resto viene estratto dal terreno.

L'azoto svolge un ruolo particolarmente importante nella nutrizione minerale delle piante, sebbene il suo contenuto medio nella massa vegetale non superi l'1,5%. Nessuna pianta può vivere e svilupparsi normalmente senza azoto.

L'azoto è parte integrante non solo delle proteine ​​vegetali, ma anche della clorofilla, con l'aiuto della quale le piante assorbono il carbonio dalla CO2 nell'atmosfera sotto l'influenza dell'energia solare.

I composti naturali dell'azoto si formano a seguito di processi chimici di decomposizione dei residui organici durante le scariche dei fulmini, nonché biochimicamente come risultato dell'attività di batteri speciali nel suolo - Azotobacter, che assimilano direttamente l'azoto dall'aria. I batteri noduli che vivono nelle radici delle leguminose (piselli, erba medica, fagioli, ecc.) hanno la stessa capacità.

Una quantità significativa di azoto contenuto nel terreno viene rimossa ogni anno con la raccolta delle colture vegetali e parte viene persa a causa della lisciviazione di sostanze contenenti azoto da parte delle acque sotterranee e piovane. Pertanto, al fine di aumentare i raccolti, è necessario ricostituire sistematicamente le riserve di azoto nel terreno applicando fertilizzanti azotati. In colture diverse, a seconda della natura del suolo, delle condizioni climatiche e di altre condizioni, sono necessarie quantità diverse di azoto.

Il nitrato di ammonio occupa un posto significativo nella gamma dei fertilizzanti azotati. La sua produzione è aumentata di oltre il 30% negli ultimi decenni.

Già all'inizio del 20 ° secolo, uno scienziato eccezionale - un agrochimico D.N. Pryanishnikov. chiamato nitrato di ammonio il fertilizzante del futuro. In Ucraina, per la prima volta al mondo, hanno iniziato a utilizzare il nitrato di ammonio in grandi quantità come fertilizzante per tutte le colture industriali (cotone, barbabietole da zucchero e da foraggio, lino, mais), e negli ultimi anni per le colture orticole. .

Il nitrato di ammonio ha una serie di vantaggi rispetto ad altri fertilizzanti azotati. Contiene il 34 - 34,5% di azoto e sotto questo aspetto è secondo solo all'urea [(NH2)2CO], contenente il 46% di azoto. Il nitrato di ammonio NH4NO3 è un fertilizzante azotato universale, poiché contiene contemporaneamente il gruppo ammonico NH4 e il gruppo nitrato NO3 sotto forma di azoto.

È molto importante che le forme azotate del nitrato di ammonio siano utilizzate dalle piante in tempi diversi. L'azoto ammonico NH2, che è direttamente coinvolto nella sintesi proteica, viene rapidamente assorbito dalle piante durante il periodo di crescita; l'azoto nitrato NO3 viene assorbito in modo relativamente lento, quindi agisce per un tempo più lungo.

Il nitrato di ammonio è utilizzato anche nell'industria. Fa parte di un ampio gruppo di esplosivi a base di nitrato di ammonio che sono stabili in diverse condizioni come agente ossidante, decomponendosi in determinate condizioni solo in prodotti gassosi. Un tale esplosivo è una miscela di nitrato di ammonio con trinitrotoluene e altre sostanze. Il nitrato di ammonio trattato con un film di bicarbonato del tipo Fe(RCOO)3 RCOOH viene utilizzato in grandi quantità per la sabbiatura nell'industria mineraria, nella costruzione di strade, nell'ingegneria idraulica e in altre grandi strutture.

Una piccola quantità di nitrato di ammonio viene utilizzata per produrre protossido di azoto, che viene utilizzato nella pratica medica.

Insieme all'aumento della produzione di nitrato di ammonio attraverso la costruzione di nuove e l'ammodernamento di imprese esistenti, il compito era di migliorarne la qualità, ad es. ottenere un prodotto finito con friabilità al 100%. Ciò può essere ottenuto mediante ulteriori ricerche su vari additivi che influiscono sui processi di trasformazione dei polimeri, nonché attraverso l'uso di tensioattivi disponibili ed economici che forniscono idrofobizzazione della superficie dei granuli e la proteggono dall'umidità atmosferica - la creazione di lenti nitrato di ammonio ad azione

granulo per la produzione di salnitro

1. Parte tecnologica

1.1 Studio di fattibilità, scelta del sito e cantiere

Guidati dai principi di una gestione economica razionale nella scelta di un cantiere, teniamo conto della vicinanza della base delle materie prime, del carburante e delle risorse energetiche, della vicinanza dei consumatori dei manufatti, della disponibilità di risorse di lavoro, dei trasporti e dell'uniforme distribuzione delle imprese su tutto il territorio nazionale. Sulla base dei suddetti principi di localizzazione delle imprese, la costruzione del negozio progettato per il nitrato di ammonio granulato viene eseguita nella città di Rivne. Poiché dalle materie prime necessarie per la produzione del nitrato di ammonio, alla città di Rivne viene fornito solo gas naturale utilizzato per la produzione di ammoniaca sintetica.

Il bacino del fiume Goryn funge da fonte di approvvigionamento idrico. L'energia consumata dalla produzione è generata dal Rivne CHPP. Inoltre, Rivne è una grande città con una popolazione di 270 mila persone, in grado di fornire risorse di manodopera all'officina progettata. È previsto anche il reclutamento della forza lavoro dai distretti annessi alla città. Il seminario è fornito da personale ingegneristico da laureati del Politecnico di Leopoli, del Politecnico di Dnepropetrovsk, del Politecnico di Kiev, il seminario sarà fornito dalle scuole professionali locali.

Il trasporto dei prodotti finiti ai consumatori sarà effettuato su rotaia e su strada.

L'opportunità di costruire l'officina prevista nella città di Rivne è anche dimostrata dal fatto che nei territori di Rivne, Volyn, regioni di Lviv con un'agricoltura ben sviluppata, il principale consumatore dei prodotti dell'officina progettata è il nitrato di ammonio granulato, come fertilizzante minerale.

Di conseguenza, la vicinanza della base delle materie prime, delle risorse energetiche, del mercato di vendita, nonché della disponibilità di manodopera, indica la fattibilità della realizzazione dell'officina prevista nella città di Rivne.

La vicinanza di una grande stazione ferroviaria con ampia diramazione dei binari permette di effettuare trasporti a basso costo

1.2 Selezione e giustificazione del metodo di produzione

Nell'industria, è ampiamente utilizzato solo il metodo per ottenere il nitrato di ammonio dall'ammoniaca sintetica e dall'acido nitrico diluito.

In molte produzioni di nitrato di ammonio, al posto dei dispositivi precedentemente utilizzati e mal funzionanti, sono state introdotte rondelle speciali. Di conseguenza, il contenuto di ammoniaca o nitrato di ammonio nei vapori di succo è diminuito di quasi tre volte. Sono stati ricostruiti neutralizzatori di progetti obsoleti con bassa produttività (300 - 350 ton/giorno), maggiori perdite e utilizzo insufficiente del calore di reazione. Un gran numero di evaporatori orizzontali a bassa potenza sono stati sostituiti da quelli verticali a film cadente o scorrevole, e da dispositivi con una maggiore superficie di scambio termico, che hanno permesso di quasi raddoppiare la produttività degli stadi evaporatori, ridurre il consumo di secondario e vapore di riscaldamento fresco in media del 20%.

In Ucraina e all'estero, è fermamente stabilito che solo la costruzione di unità ad alta capacità, utilizzando le moderne conquiste scientifiche e tecnologiche, può fornire vantaggi economici rispetto alla produzione esistente di nitrato di ammonio.

Una quantità significativa di nitrato di ammonio nei singoli impianti viene prodotta dai gas di scarico contenenti ammoniaca provenienti da sistemi di urea con riciclo liquido parziale, dove vengono consumate da 1 a 1,4 tonnellate di ammoniaca per tonnellata di urea prodotta. Dalla stessa quantità di ammoniaca è di moda produrre 4,5 - 6,4 tonnellate di nitrato di ammonio.

Il metodo per ottenere il nitrato di ammonio dai gas contenenti ammoniaca differisce dal metodo per ottenerlo dall'ammoniaca gassosa solo nella fase di neutralizzazione.

In piccole quantità, il nitrato di ammonio si ottiene per scambio di decomposizione dei sali (metodi di conversione) secondo le reazioni:

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)

Questi metodi per ottenere il nitrato di ammonio si basano sulla precipitazione di uno dei sali risultanti. Tutti i metodi per ottenere il nitrato di ammonio mediante la decomposizione per scambio dei sali sono complessi, associati a un elevato consumo di vapore e alla perdita di azoto legato. Solitamente vengono utilizzati nell'industria solo se è necessario smaltire i composti azotati ottenuti come sottoprodotti.

Nonostante la relativa semplicità del processo tecnologico per ottenere il nitrato di ammonio, gli schemi per la sua produzione all'estero presentano differenze significative, che differiscono tra loro sia per il tipo di additivi e il metodo di preparazione, sia per il metodo di granulazione fusa.

Metodo "Nuklo" (USA).

Una caratteristica di questo metodo per la produzione del nitrato di ammonio granulato è l'aggiunta ad una massa fusa altamente concentrata (99,8% di nitrato di ammonio prima della sua granulazione nella torre, circa il 2% di uno speciale additivo chiamato "Nuklo". Si tratta di un composto finemente suddiviso polvere secca di argilla cementata con una dimensione delle particelle non superiore a 0,04 mm.

Metodo "Nitro - corrente".

Questo processo è stato sviluppato dall'azienda britannica Fayzone. La principale differenza di questo metodo rispetto ad altri è che le gocce di nitrato di ammonio fuse vengono simultaneamente raffreddate, granulate e polverizzate prima in una nuvola di polvere dell'additivo in polvere e poi in un letto fluido dello stesso additivo.

Il metodo dell'azienda "Ai - Si - Ai" (Inghilterra).

Questo metodo per ottenere il nitrato di ammonio è diverso in quanto la soluzione di nitrato di magnesio viene utilizzata come additivo che migliora le proprietà fisiche e chimiche del prodotto finito, il che consente di ottenere un prodotto di alta qualità dalla fusione di nitrato di ammonio contenente fino allo 0,7% acqua.

Il metodo senza vuoto per la produzione del nitrato di ammonio fu adottato nel 1951 negli USA dal "brevetto Stengel" e successivamente implementato nell'industria. L'essenza del metodo sta nel fatto che l'acido nitrico riscaldato al 59% viene neutralizzato con ammoniaca gassosa riscaldata in un piccolo volume a una pressione di 0,34 MPa.

Oltre agli schemi sopra descritti, esistono molti altri schemi per la produzione di nitrato di ammonio all'estero, ma differiscono poco l'uno dall'altro.

Va notato che, a differenza delle officine operanti e in costruzione in Ucraina e paesi limitrofi, in tutte le installazioni estere, il prodotto dopo la torre di granulazione passa attraverso la fase di vagliatura e spolveratura, che migliora la qualità del prodotto commerciale, ma significativamente complica lo schema tecnologico. Negli impianti domestici, l'assenza di operazioni di setacciatura del prodotto è compensata da una progettazione più avanzata dei granulatori, che danno un prodotto con un contenuto minimo di frazione inferiore a 1 mm. Gli ingombranti tamburi rotanti per il raffreddamento dei granuli, ampiamente utilizzati all'estero, non sono utilizzati in Ucraina e sono stati sostituiti da dispositivi di raffreddamento a letto fluido.

La produzione di nitrato di ammonio granulato in officina è caratterizzata da: ottenere un prodotto di alta qualità, un alto tasso di utilizzo del calore di neutralizzazione, l'utilizzo di un'evaporazione monostadio con "film scorrevole", il massimo utilizzo dei rifiuti restituendoli al processo, un elevato livello di meccanizzazione, stoccaggio e carico dei prodotti. Questo è un livello di produzione abbastanza alto.

1.3 Caratteristiche delle materie prime e del prodotto finito

Per la produzione di nitrato di ammonio vengono utilizzati ammoniaca al 100% e acido nitrico diluito HNO3 con una concentrazione del 55 - 56%.

L'ammoniaca NH3 è un gas incolore con un odore pungente e specifico.

Sostanza reattiva che entra in reazioni di addizione, sostituzione e ossidazione.

Sciolgiamo bene in acqua.

Densità nell'aria a una temperatura di 0 ° C e una pressione di 0,1 MPa - 0,597.

La concentrazione massima consentita nell'aria dell'area di lavoro dei locali industriali è 20 mg / m3, nell'aria delle aree popolate 0,2 mg / m3.

Se miscelata con l'aria, l'ammoniaca forma miscele esplosive. Il limite inferiore di esplosività della miscela ammoniaca-aria è del 15% (frazione in volume), il limite superiore è del 28% (frazione in volume).

L'ammoniaca irrita le vie respiratorie superiori, le mucose del naso e degli occhi, entrare sulla pelle di una persona provoca ustioni.

Classe di pericolo IV.

Prodotto secondo GOST 6621 - 70.

L'acido nitrico HNO3 è un liquido dall'odore pungente.

Densità in aria ad una temperatura di 0°C e una pressione di 0.1MPa-1.45g/dm3.

Punto di ebollizione 75°C.

Miscibile con acqua a tutti gli effetti con rilascio di calore.

L'acido nitrico che penetra sulla pelle o sulle mucose provoca ustioni. I tessuti animali e vegetali vengono distrutti sotto l'influenza dell'acido nitrico. I vapori di acido nitrico, analogamente agli ossidi di azoto, provocano irritazione delle vie respiratorie interne, mancanza di respiro ed edema polmonare.

La concentrazione massima consentita di vapori di acido nitrico nell'aria dei locali industriali in termini di NO2 è di 2 mg/m3.

La concentrazione di massa dei vapori di acido nitrico nell'aria delle aree popolate non è superiore a 0,4 mg/m3.

Classe di pericolo II.

Prodotto secondo OST 113 - 03 - 270 - 76.

Il nitrato di ammonio NH4NO3 è una sostanza cristallina bianca prodotta in forma granulare con un contenuto di azoto fino al 35%

Prodotto secondo GOST 2 - 85 e soddisfa i seguenti requisiti (vedi tabella 1.1)

Tabella 1.1 - Caratteristiche del nitrato di ammonio prodotto secondo GOST 2 - 85

Nome dell'indicatore	Norma per il marchio
La frazione di massa totale di nitrato e azoto ammonico in termini di:
per NH4NO3 sulla sostanza secca, %, non inferiore a
per l'azoto nella sostanza secca, %, non inferiore a
Frazione di massa dell'acqua, %, non di più
pH 10% soluzione acquosa, non inferiore a
Frazione in massa di sostanze insolubili in una soluzione di acido nitrico al 10%, %, max
Classificazione
Frazione di massa della dimensione dei granuli:
da 1 a 3 mm, %, non meno
da 1 a 4 mm, %, non meno
Compreso:
granuli da 2 a 4 mm, %, non meno di
granuli di dimensioni inferiori a 1 mm, %, non di più
granuli maggiori di 5 mm, %
Resistenza statica dei granuli
N/granulo (kg/granulo), non inferiore a
Friabilità, %, non meno

Il nitrato di ammonio è una sostanza esplosiva e infiammabile. I granuli di nitrato di ammonio sono resistenti all'attrito, agli urti e agli urti, se esposti a detonatori o in uno spazio ristretto, il nitrato di ammonio esplode. L'esplosività del nitrato di ammonio aumenta in presenza di acidi organici, oli, segatura, carbone. Le impurità metalliche più pericolose nel nitrato di ammonio sono il cadmio e il rame.

Le esplosioni di nitrato di ammonio possono essere causate da:

a) esposizione a detonatori di potenza sufficiente;

b) l'influenza di impurità inorganiche e organiche, in particolare rame finemente disperso, cadmio, zinco, carbone in polvere, olio;

c) decomposizione termica in uno spazio chiuso.

La polvere di nitrato di ammonio con una miscela di sostanze organiche aumenta l'esplosività del sale. Un panno imbevuto di salnitro e riscaldato a 100°C può provocare un incendio. Spegnere il salnitro quando si prende il sole con l'acqua. A causa del fatto che gli ossidi di azoto si formano quando si accende il nitrato di ammonio, è necessario utilizzare maschere antigas durante lo spegnimento.

NH4NO3 = N2O = 2H2O = 3600 kJ (1,4)

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

La presenza di acidità libera nella soluzione aumenta la capacità di decomposizione chimica e termica.

Una proprietà negativa del nitrato di ammonio è la sua capacità di agglutinarsi, di perdere la sua scorrevolezza durante la conservazione.

Fattori che contribuiscono alla cottura:

b) eterogeneità e bassa resistenza meccanica dei granuli. Se stoccati in cataste alte 2,5 metri, sotto la pressione dei sacchi superiori, i granuli meno durevoli vengono distrutti con formazione di particelle di polvere;

c) cambiamento nelle modificazioni cristalline;

d) l'igroscopicità favorisce l'agglomerazione. Il modo più efficace per prevenire la formazione di agglomerati è confezionarlo in contenitori sigillati (sacchetti di polietilene).

La concentrazione massima consentita di nitrato di ammonio sotto forma di polvere nei locali industriali non è superiore a 10 mg/m3.

Mezzi di protezione degli organi respiratori - soluzione.

Il nitrato di ammonio viene utilizzato in agricoltura come fertilizzante azotato e nell'industria per vari scopi tecnici.

Il nitrato di ammonio granulato viene utilizzato come materia prima in grandi quantità nelle imprese dell'industria militare che producono esplosivi e loro semilavorati.

1.4 Basi fisiche e chimiche del processo tecnologico

Il processo per ottenere il nitrato di ammonio granulato comprende le seguenti fasi:

ottenere una soluzione acquosa di nitrato di ammonio con una concentrazione di almeno l'80% neutralizzando l'acido nitrico con ammoniaca gassosa;

evaporazione di una soluzione all'80% di nitrato di ammonio allo stato fuso;

evaporazione di soluzioni deboli di nitrato di ammonio da unità di dissoluzione e sistemi di cattura;

granulazione di sale da fusione;

raffreddamento dei granuli in un "letto fluido" con aria;

trattamento dei granuli con acidi grassi;

trasporto, imballaggio e stoccaggio.

1.4.1 Ottenere una soluzione acquosa di nitrato di ammonio con una concentrazione di almeno l'80% neutralizzando l'acido nitrico con ammoniaca gassosa

Si ottiene una soluzione di nitrato di ammonio in neutralizzatori che consentono di utilizzare il calore di reazione per far evaporare parzialmente la soluzione. Ha ricevuto il nome dell'apparato ITN (uso del calore di neutralizzazione).

La reazione di neutralizzazione procede più rapidamente ed è accompagnata dal rilascio di una grande quantità di calore.

NH3 \u003d HNO3 \u003d NH4NO3 \u003d 107,7 kJ / mol (1,6)

L'effetto termico della reazione dipende dalla concentrazione e dalla temperatura dell'acido nitrico e dell'ammoniaca gassosa.

Figura 1.1 - Calore di neutralizzazione dell'acido nitrico con ammoniaca gassosa (a 0,1 MPa e 20°)

Il processo di neutralizzazione nell'apparato ITN viene effettuato ad una pressione di 0,02 MPa, la temperatura viene mantenuta a non più di 140 ° C. Queste condizioni assicurano che si ottenga una soluzione sufficientemente concentrata con un trascinamento minimo di ammoniaca, acido nitrico e ammonio nitrato con succo di vapore, che si forma a seguito dell'evaporazione dell'acqua dalla soluzione. La neutralizzazione viene effettuata in un ambiente leggermente acido, poiché la perdita di ammoniaca, acido nitrico e salnitro con il vapore del succo è inferiore rispetto a un ambiente leggermente alcalino.

A causa della differenza di peso specifico delle soluzioni nelle parti di evaporazione e neutralizzazione dell'apparato ITN, vi è una circolazione costante della soluzione. Una soluzione più densa dall'apertura della camera di neutralizzazione entra continuamente nella parte di neutralizzazione. La presenza di circolazione della soluzione favorisce una migliore miscelazione dei reagenti nella parte di neutralizzazione, aumenta la produttività dell'apparecchiatura ed elimina il surriscaldamento della soluzione nella zona di neutralizzazione. Quando la temperatura nella parte di reazione sale a 145°C, si innesca un blocco con l'interruzione dell'apporto di ammoniaca e acido nitrico e l'apporto di condensato acido.

1.4.2 Evaporazione della soluzione di nitrato di ammonio all'80% allo stato di fusione

L'evaporazione della soluzione di nitrato di ammonio all'80 - 86% viene effettuata negli evaporatori a causa del calore di condensazione del vapore saturo ad una pressione di 1,2 MPa e una temperatura di 190°C. il vapore viene fornito alla parte superiore dello spazio anulare dell'evaporatore. L'evaporatore funziona sotto vuoto di 5,0 h 6,4 104 Pa secondo il principio del film di soluzione “scivolante” lungo le pareti dei tubi verticali.

Nella parte superiore dell'apparecchio si trova un separatore che serve a separare il nitrato di ammonio fuso dal vapore di succo.

Per ottenere nitrato di ammonio di alta qualità, la massa fusa di nitrato di ammonio deve avere una concentrazione di almeno il 99,4% e una temperatura di 175 - 785°C.

1.4.3 Evaporazione di soluzioni deboli di nitrato di ammonio da unità di dissoluzione e sistemi di cattura

L'evaporazione delle soluzioni deboli e delle soluzioni ottenute a seguito dell'avvio e dell'arresto dell'officina avviene in un sistema separato.

Le soluzioni deboli ottenute alla dissoluzione e le unità di cattura vengono alimentate attraverso una valvola di controllo alla parte inferiore dell'apparato che fa evaporare solo soluzioni deboli. L'evaporazione di soluzioni deboli di nitrato di ammonio viene effettuata in un evaporatore "tipo film", funzionante secondo il principio dello "scorrimento" del film all'interno di tubi verticali. L'emulsione vapore-liquido, che si forma nel tubo dell'evaporatore, entra nel separatore-rondella, dove vengono separati il ​​vapore del succo e la soluzione di nitrato di ammonio. Il vapore del succo passa attraverso le piastre di setaccio della lavatrice dell'evaporatore, dove gli schizzi di nitrato di ammonio vengono catturati e quindi inviati al condensatore di superficie.

Il vettore di calore è vapore acqueo proveniente dall'espansore di vapore con una pressione di (0,02 - 0,03) MPa e una temperatura di 109 - 112°C, fornito al lato superiore del mantello dell'evaporatore. Il vuoto nell'evaporatore viene mantenuto a 200 - 300 mm Hg. Arte. Dalla piastra inferiore, una soluzione debole con una concentrazione di circa il 60% e una temperatura di 105 - 112 ° C viene scaricata in una raccolta, un neutralizzatore aggiuntivo.

1.4.4 Granulazione del sale da fusione

Per ottenere il nitrato di ammonio in forma granulare, la sua cristallizzazione da fusione con una concentrazione di almeno il 99,4% viene effettuata in torri, che sono una struttura in cemento armato, di forma cilindrica con un diametro di 10,5 metri. La massa fusa con una temperatura di 175 - 180 ° C e una concentrazione di almeno il 99,4% di nitrato di ammonio entra in un granulatore dinamico rotante a una velocità di 200 - 220 giri al minuto, avente fori con un diametro di 1,2 - 1,3 mm. Il fuso spruzzato attraverso i fori, durante la caduta da un'altezza di 40 metri, si forma in particelle sferiche.

L'aria di raffreddamento dei granuli si muove in controcorrente dal basso verso l'alto. Per creare tiraggio d'aria sono installati quattro ventilatori assiali con una portata di 100.000 Nm3/h ciascuno. Nella torre di granulazione i granuli vengono leggermente essiccati. La loro umidità è 0,15 - 0,2% in meno rispetto al contenuto di umidità della massa fusa in entrata.

Questo perché anche al 100% di umidità relativa dell'aria che entra nella torre, la pressione del vapore acqueo sui pellet caldi è maggiore della pressione parziale dell'umidità nell'aria.

1.4.5 Raffreddamento di pellet in letto fluido con aria

I granuli di nitrato di ammonio provenienti dai coni della torre di granulazione vengono alimentati all'apparecchiatura con un "letto fluido" per il raffreddamento. Il raffreddamento dei granuli da una temperatura di 100-110°C ad una temperatura di 50°C avviene nell'apparato, che si trova direttamente sotto la torre di granulazione. Sulla griglia forata è installato un tubo di troppo pieno per regolare l'altezza del "letto fluido" e lo scarico uniforme del salnitro. Sotto la griglia forata viene immessa aria fino a 150.000 Nm3/h, che raffredda il nitrato di ammonio e lo asciuga parzialmente. Il contenuto di umidità dei granuli di nitrato di ammonio è ridotto dello 0,05 - 0,1% rispetto ai granuli provenienti dai coni.

1.4.6 Trattamento dei granuli con acidi grassi

La lavorazione dei granuli con acidi grassi viene effettuata al fine di prevenire l'agglomerazione del nitrato di ammonio durante lo stoccaggio a lungo termine o il trasporto alla rinfusa.

Il processo di trattamento consiste nel fatto che gli acidi grassi finemente spruzzati con ugelli vengono applicati sulla superficie dei granuli in una percentuale dello 0,01 - 0,03%. Il design degli ugelli garantisce la creazione di una sezione ellittica del getto spray. Il design di montaggio degli ugelli offre la possibilità di spostarli e fissarli in diverse posizioni. La lavorazione dei granuli con acidi grassi viene effettuata in luoghi in cui i granuli vengono trasferiti dai nastri trasportatori ai nastri trasportatori.

1.4.7 Trasporto, imballaggio e stoccaggio

Il nitrato di ammonio granulato dal letto fluido viene alimentato attraverso nastri trasportatori alla paratia n. 1, lavorato con acidi grassi e alimentato attraverso nastri trasportatori di secondo e terzo sollevamento a bidoni montati, da dove entra nelle bilance automatiche che pesano porzioni di 50 kg e quindi alla unità di confezionamento. Con l'ausilio di una macchina confezionatrice, il nitrato di ammonio viene confezionato in sacchi a valvola di polietilene e scaricato su nastri trasportatori che inviano i prodotti confezionati a macchine di carico per il carico su vagoni e veicoli. Lo stoccaggio dei prodotti finiti in magazzini è previsto in assenza di carri o automezzi.

Il nitrato di ammonio immagazzinato nei cumuli deve essere protetto dall'umidità e da varie temperature estreme. L'altezza delle pile non deve superare i 2,5 metri, poiché sotto la pressione dei sacchi superiori, i granuli più deboli nei sacchi inferiori possono essere distrutti con la formazione di particelle di polvere. La velocità di assorbimento dell'umidità dall'aria da parte del nitrato di ammonio aumenta bruscamente con l'aumentare della temperatura. Quindi a 40°C, il tasso di assorbimento dell'umidità è 2,6 volte maggiore rispetto a 23°C.

Nei magazzini è vietato immagazzinare insieme al nitrato di ammonio: olio, segatura, carbone, impurità metalliche di polveri di cadmio e rame, zinco, composti di cromo, alluminio, piombo, nichel, antimonio, bismuto.

Lo stoccaggio dei contenitori a sacco vuoti è collocato separatamente dal nitrato di ammonio stoccato in contenitori in conformità con i requisiti di sicurezza e antincendio.

1.5 Protezione dei bacini idrici e d'aria. Rifiuti di produzione e loro smaltimento

Nel contesto del rapido sviluppo della produzione di fertilizzanti minerali, la diffusa chimica dell'economia nazionale, i problemi di protezione dell'ambiente dall'inquinamento e di tutela della salute dei lavoratori stanno assumendo sempre più importanza.

L'impianto chimico di Rivne, seguendo l'esempio di altre grandi industrie chimiche, ha assicurato che gli effluenti chimicamente sporchi non vengano scaricati nel fiume, come prima, ma vengano puliti in apposite strutture dell'impianto di trattamento biochimico e restituiti alla rete idrica di ricircolo per ulteriore utilizzo.

Sono state messe in funzione una serie di strutture mirate e locali per il trattamento delle acque reflue, l'incenerimento dei residui di fondo e lo smaltimento dei rifiuti solidi. L'importo totale dell'investimento di capitale per questi scopi supera i 25 miliardi di UAH.

Il laboratorio di biopulizia è elencato nel libro di gloria del Comitato di Stato del Consiglio dei ministri dell'Ucraina per la protezione della natura per il successo. Gli impianti di trattamento dell'impresa si trovano su un'area di 40 ettari. In stagni pieni di acqua purificata, carpe, carpe argentate, delicati pesci d'acquario si divertono. Sono un indicatore della qualità del trattamento e la migliore prova della sicurezza delle acque reflue.

Le analisi di laboratorio mostrano che l'acqua negli stagni tampone non è peggiore di quella prelevata dal fiume. Con l'ausilio di pompe, viene nuovamente fornito alle esigenze di produzione. L'officina di pulizia biochimica è stata portata a una capacità di pulizia chimica fino a 90.000 metri cubi al giorno.

L'impianto migliora costantemente il servizio di controllo del contenuto di sostanze nocive nelle acque reflue, nel suolo, nell'aria dei locali industriali, sul territorio dell'impresa e in prossimità degli insediamenti e della città. Da oltre 10 anni opera attivamente il controllo sanitario, svolgendo il lavoro di un laboratorio sanitario industriale. Giorno e notte monitorano da vicino lo stato igienico-sanitario dell'ambiente esterno e produttivo e le condizioni di lavoro.

I rifiuti della produzione del nitrato di ammonio granulato sono: vapore condensato nella quantità di 0,5 m3 per tonnellata di prodotto, che viene scaricato nella rete generale dell'impianto; succo di vapore condensato nella quantità di 0,7 m3 per tonnellata di prodotto. Il condensato di vapore del succo contiene:

ammoniaca NH3 - non più di 0,29 g/dm3;

acido nitrico НNO3 - non più di 1,1 g/dm3;

nitrato di ammonio NH4NO3 - non più di 2,17 g/dm3.

Il condensato di vapore del succo viene inviato al negozio di acido nitrico per l'irrigazione delle colonne nel reparto di purificazione.

Emissioni in atmosfera dalla pila di ventilatori assiali:

concentrazione in massa di nitrato di ammonio NH4NO3 - non superiore a 110 m2/m3

volume totale dei gas di scarico - non più di 800 m3/ora.

Emissioni dal tubo dell'officina generale:

concentrazione di massa di ammoniaca NH3 - non superiore a 150 m2/m3

concentrazione in massa di nitrato di ammonio NH4NO3 - non superiore a 120 m2/m3

Misure per garantire l'affidabilità della protezione delle risorse idriche e del bacino aereo. In caso di emergenza e fermi per riparazioni, al fine di escludere la contaminazione del ciclo dell'acqua con ammoniaca, acido nitrico e nitrato di ammonio, nonché per impedire l'ingresso di sostanze nocive nel terreno, la soluzione viene drenata dall'assorbimento e sezione di evaporazione in tre vasche di drenaggio del volume di V = 3 m3 ciascuna, inoltre nelle stesse vasche vengono raccolte le perdite dalle guarnizioni delle pompe di circolazione delle sezioni di assorbimento e di evaporazione. Da questi contenitori, la soluzione viene pompata in una raccolta di soluzioni deboli pos. 13 da dove poi entra nel reparto per l'evaporazione delle soluzioni deboli.

Per impedire l'ingresso di sostanze nocive nel terreno quando compaiono delle lacune nell'attrezzatura e nelle comunicazioni, è dotato di un pallet in materiale resistente agli acidi.

Alla torre di granulazione la pulizia viene effettuata lavando l'aria inquinata con una soluzione debole di nitrato di ammonio e filtrando ulteriormente il flusso vapore-aria. Nel reparto di confezionamento del nitrato di ammonio è presente un'unità di purificazione dell'aria dalle polveri di nitrato di ammonio dopo il confezionamento di macchine semiautomatiche e nastri trasportatori. La pulizia viene eseguita in un ciclone tipo TsN - 15.

1.6 Descrizione dello schema tecnologico di produzione con elementi di nuove apparecchiature, tecnologia e strumentazione

L'acido nitrico e l'ammoniaca vengono alimentati in controcorrente nella camera di neutralizzazione dell'apparato ITN. L'acido nitrico con una concentrazione di almeno il 55% dal negozio di acido nitrico viene fornito attraverso due tubazioni con un diametro di 150 e 200 mm a un serbatoio a pressione (pos. 1) con un troppopieno attraverso il quale l'acido in eccesso viene restituito dal serbatoio a pressione allo stoccaggio di acido nitrico. Dal serbatoio (pos. 1), l'acido nitrico viene inviato attraverso il collettore all'apparato ITN (pos. 5). L'apparato ITN è un apparato cilindrico verticale con un diametro di 2612 mm e un'altezza di 6785 mm in cui è posto un vetro con un diametro di 1100 mm e un'altezza di 5400 mm (camera di neutralizzazione). Nella parte inferiore della camera di neutralizzazione sono presenti otto aperture rettangolari (finestre) di dimensioni 360x170 mm, che collegano la camera di neutralizzazione con la parte di evaporazione dell'apparato ITN (lo spazio anulare tra le pareti dell'apparato e la parete della camera di neutralizzazione ). La quantità di acido nitrico che entra nell'apparato ITN (pos. 5) viene regolata automaticamente dal sistema pH-metro in base alla quantità di ammoniaca gassosa che entra nell'apparato ITN (pos. 5) con correzione dell'acidità.

L'ammoniaca gassosa NH3 con una pressione non superiore a 0,5 MPa dalla rete di fabbrica attraverso la valvola di controllo dopo la regolazione a 0,15 - 0,25 MPa entra nel separatore di goccioline di ammoniaca liquida pos. 2, dove viene separato anche dall'olio per evitare che questi entrino nell'apparato ITN (pos. 5). Quindi l'ammoniaca gassosa viene riscaldata a una temperatura non inferiore a 70°C nel riscaldatore di ammoniaca (pos. 4), dove il vapore condensato dall'espansore di vapore (pos. 33) viene utilizzato come vettore di calore. L'ammoniaca gassosa riscaldata da (pos. 3) attraverso la valvola di controllo attraverso le tubazioni entra nell'apparato ITN (pos. 5). L'ammoniaca gassosa NH3 viene introdotta nell'apparato ITN (pos. 5) attraverso tre tubazioni, due tubazioni entrano nella camera di neutralizzazione dell'apparato ITN in flussi paralleli dopo la valvola di controllo, dove sono combinate in una e terminano con un barbater. Attraverso la terza condotta, l'ammoniaca viene fornita attraverso il barbater lungo la tenuta idraulica in una quantità fino a 100 Nm3/h per mantenere un ambiente neutro all'uscita dell'apparato ITN. Come risultato della reazione di neutralizzazione, si forma una soluzione di nitrato di ammonio e vapore di succo.

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

La soluzione viene versata attraverso la parte superiore della camera di neutralizzazione nella parte di evaporazione dell'apparecchio, dove viene evaporata ad una concentrazione dell'80 - 86%, a causa del calore della reazione di neutralizzazione, e del vapore, mescolandosi con il succo il vapore ottenuto nella parte di evaporazione, viene rimosso dall'apparecchio ad una temperatura di 140 ° C alla lavatrice (pos. . 12), destinata al lavaggio del vapore del succo da schizzi di nitrato di ammonio e soluzione di ammoniaca. La rondella (pos. 12) è un apparato cilindrico verticale, all'interno del quale sono presenti tre piastre filtranti su cui sono installati i paraspruzzi. Le batterie sono installate su due piastre verticali attraverso le quali passa l'acqua di lavaggio raffreddata. Il vapore del succo passa attraverso i vassoi del setaccio gorgogliando attraverso lo strato di soluzione formato sui vassoi a seguito del raffreddamento. Una soluzione debole di nitrato di ammonio scorre dalle piastre alla parte inferiore, da dove viene scaricata nel serbatoio delle soluzioni deboli (pos. 13).

Il vapore di succo lavato non condensato entra nel condensatore di superficie (pos. 15) nell'anello. L'acqua industriale viene fornita all'intercapedine del condensatore (pos. 15), che rimuove il calore di condensazione.

La condensa (pos. 15) defluisce per gravità nel collettore di condensa acida (pos. 16) e i gas inerti vengono scaricati nell'atmosfera attraverso la candela.

La soluzione di nitrato di ammonio dalla parte dell'evaporatore attraverso il sigillo d'acqua entra nel separatore - espansore (pos. 6) per estrarre il vapore del succo da esso e viene scaricata nel collettore - neutralizzatore (pos. 7) per neutralizzare l'acidità in eccesso (4 g / l). La raccolta - postneutralizzatore (pos. 7) prevede l'erogazione di ammoniaca gassosa. Dalle raccolte - neutralizzatori (pos. 7) e pos. 8) una soluzione di nitrato di ammonio con una concentrazione dell'80 - 88% (mezzo alcalino non superiore a 0,2 g / l) e una temperatura non superiore a 140 ° C con pompe pos. 9 viene immesso nel vano di granulazione nel serbatoio a pressione (pos. 11).

Come serbatoio di accumulo, sono installati due collettori aggiuntivi: un post-neutralizzatore (pos. 8) per garantire il funzionamento ritmico dell'officina e delle pompe (pos. 9) e una pompa (pos. 10). La pompa (pos. 10) è collegata in modo tale da poter alimentare la soluzione dal collettore - post neutralizzatore (pos. 7) al collettore - post neutralizzatore (pos. 8) e viceversa.

La condensa dei vapori di succo dai collettori di condensa acida (pos. 16) viene pompata al collettore (pos. 18) da dove viene pompata dalle pompe (pos. 19) al negozio di acido nitrico per l'irrigazione.

Il vapore entra in officina a una pressione di 2 MPa e una temperatura di 300°C, passa attraverso un diaframma e una valvola di controllo, viene ridotto a 1,2 MPa e un umidificatore a vapore (pos. 32) entra nella parte inferiore dell'apparecchio, all'interno delle quali ci sono due piastre filtranti e nella parte superiore è installato un parafango: un ugello ondulato. Qui il vapore viene umidificato e con una temperatura di 190°C e una pressione di 1,2 MPa entra nell'evaporatore (pos. 20). La condensa di vapore da (pos. 32) sotto forma di emulsione vapore-liquido con una pressione di 1,2 MPa e una temperatura di 190 ° C attraverso una valvola di controllo entra nell'espansore di vapore (pos. 3), dove, a causa di una diminuzione in pressione a 0,12 - 0,13 MPa si forma vapore flash secondario con una temperatura di 109 - 113 ° C, che viene utilizzato per riscaldare l'evaporatore per soluzioni deboli di nitrato (pos. 22). La condensa di vapore dalla parte inferiore dell'espansore di vapore (elemento 33) fluisce per gravità al riscaldamento del riscaldatore ad ammoniaca (elemento 4) nello spazio anulare, da dove, dopo il rilascio di calore a una temperatura di 50 ° C, entra il collettore della condensa del vapore (pos. 34), da cui viene pompato ( pos. 35) viene scaricato attraverso la valvola di regolazione nella rete dello stabilimento.

Il serbatoio a pressione (pos. 11) ha un tubo di troppopieno in (pos. 7). I tubi di pressione e troppopieno sono posati con traccianti di vapore e isolati. Dal serbatoio a pressione (pos. 11), la soluzione di nitrato di ammonio entra nella parte inferiore del tubo dell'evaporatore (pos. 20), dove la soluzione viene evaporata a causa del calore di condensazione del vapore saturo ad una pressione di 1,2 MPa e un temperatura di 190°C, fornita alla parte superiore dello spazio anulare. L'evaporatore (pos. 20) funziona sotto un vuoto di 450 - 500 mm Hg. Arte. secondo il principio dello "Scorrimento" del film di soluzione lungo le pareti dei tubi verticali. Nella parte superiore dell'evaporatore si trova un separatore che serve a separare il nitrato di ammonio fuso dal vapore di succo. Il fuso da (pos. 20) viene scaricato in una tenuta d'acqua - un neutralizzatore aggiuntivo (pos. 24), dove viene fornita ammoniaca gassosa per neutralizzare l'acidità in eccesso. In caso di cessazione della selezione, l'overflow viene inviato a (pos. 7). Il vapore di succo dell'evaporatore (pos. 20) entra nella lavatrice con la condensa di vapore di succo risultante da schizzi di nitrato di ammonio. All'interno della rondella ci sono delle piastre filtranti. Sulle due piastre superiori sono posate serpentine con acqua di raffreddamento, su cui condensa il vapore. Come risultato del lavaggio, si forma una debole soluzione di nitrato di ammonio, che viene inviata attraverso un sigillo d'acqua (pos. 27) a un serbatoio a pressione (pos. 28) del vano di neutralizzazione. Il vapore liquido dopo la lavatrice (pos. 26) viene inviato per la condensazione al condensatore di superficie (pos. 29) nell'anello e l'acqua di raffreddamento nello spazio dei tubi. La condensa risultante viene diretta per gravità al collettore della soluzione acida (pos. 30). I gas inerti vengono aspirati dalle pompe per vuoto (pos. 37).

Viene pompata la fusione del nitrato di ammonio dal sigillo dell'acqua - neutralizzatore (pos. 24) con una concentrazione del 99,5% NH4NO3 e una temperatura di 170 - 180 ° C con un eccesso di ammoniaca non superiore a 0,2 g / l (pos. 25) in un serbatoio a pressione (pos. 38) da dove defluisce per gravità in granulatori dinamici (pos. 39) attraverso i quali, spruzzando sopra la torre di granulazione (pos. 40), durante la caduta si formula in particelle rotonde. La torre di granulazione (pos. 40) è una struttura cilindrica in cemento armato con un diametro di 10,5 m e un'altezza della parte cava di 40,5 m. Dal fondo della torre di granulazione, l'aria viene fornita da ventilatori (pos. 45), aspirati da ventilatori assiali (pos. 44). La maggior parte dell'aria viene aspirata attraverso le finestre e le fessure nei coni dei grantower. Scendendo dal pozzo, i granuli di nitrato di ammonio vengono raffreddati a 100 - 110°C e dai coni della torre di granulazione vanno per il raffreddamento all'apparecchiatura a "letto fluido" (pos. 41) che si trova direttamente sotto la torre di granulazione . Nei punti in cui l'estro viene scaricato sulla griglia perforata, vengono installate pareti divisorie mobili che consentono di regolare l'altezza del "letto fluido" sul serk.

Quando si pulisce la torre e l'apparato "KS" da nitrato di ammonio e depositi di polvere, la massa raccolta viene scaricata nel solvente (pos. 46), dove viene fornito vapore a una pressione di 1,2 MPa e una temperatura di 190 ° C per la dissoluzione. La soluzione risultante di nitrato di ammonio si fonde con (pos. 46) nella raccolta (pos. 47) e le pompe (pos. 48) vengono pompate nella raccolta di soluzioni deboli (pos. 13). Nella stessa raccolta entra anche una debole soluzione di nitrato di ammonio dopo la rondella (pos. 12).

Le soluzioni deboli di NH4NO3 raccolte in (pos. 13) dalle pompe (pos. 14) vengono inviate al serbatoio a pressione (pos. 28) da dove vengono alimentate per gravità attraverso la valvola di controllo alla parte inferiore dell'evaporatore delle soluzioni deboli (pos. 22).

L'evaporatore funziona secondo il principio dello "scivolamento" del film all'interno di tubi verticali. Il vapore del succo passa attraverso le piastre filtranti della lavatrice dell'evaporatore, dove gli schizzi di nitrato di ammonio vengono evaporati e inviati al condensatore di superficie (pos. 23), dove condensa ed entra per gravità in (pos. 30). E i gas inerti, dopo aver superato la trappola (pos. 36), vengono aspirati da una pompa a vuoto (pos. 37) Il vuoto viene mantenuto a 200 - 300 mm. rt. pilastro. Dalla piastra inferiore dell'evaporatore (pos. 22), una soluzione di nitrato di ammonio con una concentrazione di circa il 60% e una temperatura di 105 - 112 ° C viene scaricata in un collettore (pos. 8). Il termovettore è il vapore di evaporazione secondario proveniente dall'espansore (pos. 33) con una temperatura di 109 - 113°C e una pressione di 0,12 - 0,13 MPa. Il vapore viene fornito alla parte anulare superiore dell'evaporatore, la condensa viene scaricata nel collettore di condensa del vapore (pos. 42).

Il nitrato di ammonio granulato dalla torre di granulazione (pos. 40) viene alimentato da nastri trasportatori (pos. 49) all'unità di trasferimento, dove i granuli vengono trattati con acidi grassi. Gli acidi grassi vengono pompati da pompe (pos. 58) dai serbatoi ferroviari a un serbatoio di raccolta (pos. 59). Che è dotato di una serpentina con una superficie riscaldante di 6,4 m2. La miscelazione è effettuata da pompe (pos. 60) e le stesse pompe forniscono acidi grassi agli ugelli del dosatore, attraverso i quali vengono spruzzati aria compressa ad una pressione fino a 0,5 MPa e ad una temperatura di almeno 200° C. Il design degli ugelli garantisce la creazione di una sezione ellittica del getto spray. Il nitrato di ammonio granulato lavorato viene versato sui nastri trasportatori (pos. 50) del secondo ascensore da cui il nitrato di ammonio viene scaricato nei bunker (pos. 54) in caso di carico sfuso. Dai nastri trasportatori (pos. 50), il nitrato di ammonio entra nei nastri trasportatori (pos. 51) da dove viene scaricato in bunker montati (pos. 52). Dopo le tramogge montate, l'amnitrato entra nella bilancia automatica (pos. 53) pesando porzioni da 50 chilogrammi e quindi nell'unità di confezionamento. Con l'aiuto di una macchina confezionatrice, il nitrato di ammonio viene confezionato in sacchetti di plastica con valvola e scaricato da trasportatori reversibili (pos. 55), da dove va ai nastri trasportatori del magazzino (pos. 56) e da questi alle macchine di carico (pos. 57 ). Dalle macchine caricatrici (pos. 57), il nitrato di ammonio viene caricato in carri o veicoli. Lo stoccaggio dei prodotti finiti in magazzini è previsto in assenza di trasporto su rotaia e automezzi.

Il prodotto finito - nitrato di ammonio granulato deve essere conforme ai requisiti della norma statale GOST 2 - 85.

Il progetto prevede la raccolta delle fuoriuscite di nitrato di ammonio dopo le macchine confezionatrici. Sono installati un trasportatore aggiuntivo (pos. 62) e un ascensore (pos. 63). Il nitrato di ammonio versato durante il riempimento nei sacchi attraverso la melma viene versato a valle sul trasportatore (pos. 62), da dove entra nell'ascensore (pos. 63). Dall'ascensore, il nitrato di ammonio entra nei contenitori montati (pos. 52) dove si mescola con il flusso principale di nitrato di ammonio esaurito.

1.7 Calcoli dei materiali di produzione

Ci aspettiamo calcoli sui materiali della produzione per 1 tonnellata di prodotti finiti: nitrato di ammonio granulato.

Il materiale cresce neutralizzando

Dati iniziali:

La perdita di ammoniaca e acido nitrico per tonnellata di nitrato di ammonio è determinata in base all'equazione della reazione di neutralizzazione.

Il processo viene effettuato in un apparato ITN a circolazione naturale di soluzione di nitrato di ammonio.

Per ottenere una tonnellata di sale dalla reazione

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

Consumato 100% HNO3

Consumato 100% NH3

dove: 17, 63, 80 pesi molecolari di ammoniaca, acido nitrico e nitrato di ammonio.

Il consumo pratico di NH3 e HNO3 sarà leggermente superiore a quello teorico, poiché nel processo di neutralizzazione la perdita di reagenti con vapore di succo è inevitabile, attraverso comunicazioni leaky, a causa della maggiore decomposizione dei componenti reagenti. Il consumo pratico di reagenti, tenendo conto delle perdite di produzione, sarà:

787,5 1,01 = 795,4 kg

Il 55% di HNO3 consumato sarà:

La perdita di acido sarà:

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

Consumo 100% NH3

212,4 1,01 = 214,6 kg

La perdita di ammoniaca sarà:

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

1446,2 kg di HNO3 al 55% contengono acqua:

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

La quantità totale di ammoniaca e reagenti acidi che entrano nel neutralizzatore sarà:

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

Nell'apparato ITN, l'acqua evapora a causa del calore di neutralizzazione e la concentrazione della soluzione di nitrato di ammonio risultante raggiunge l'80%, quindi una soluzione di nitrato di ammonio uscirà dal neutralizzatore:

Questa soluzione contiene acqua:

1250 - 1000 = 250 kg

Questo evapora l'acqua durante il processo di neutralizzazione.

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

Tabella 1.2 - Bilancio materiale della neutralizzazione

Calcolo materiale del reparto evaporazione

Dati iniziali:

Pressione del vapore - 1,2 MPa

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