Bazele fizice și chimice ale producției de azotat de amoniu. Prezentare generală a tehnologiilor de producție a azotatului de amoniu

Reciclarea polimerilor

Cea mai importantă trăsătură a noilor materiale obținute pe baza diferiților polimeri este simplitatea comparativă a transformării lor în produse finite în stadiul unei stări de curgere vâscoasă, în care proprietățile lor plastice sunt cele mai pronunțate. Această capacitate de a se forma cu ușurință (în anumite condiții, într-un fel sau altul legat de încălzire) și apoi la temperatura obișnuită de a menține constant forma dobândită și a dat mase de plastic numele lor.

Din punctul de vedere al prelucrării polimerilor, acestea pot fi împărțite (totuși, foarte condiționat) în două grupe principale: termoplastice, care includ materiale care își modifică doar plasticitatea sub influența încălzirii, dar își păstrează structura, și materialele plastice termorigide, în care, sub influența încălzirii, moleculele liniare ar fi cusute împreună, formând structuri spațiale complexe.

Materialele termoplastice includ aproape toate masele de plastic, care sunt obținute prin îmbinarea monomerilor în lanțuri lungi prin polimerizare. Să numim câteva mase plastice comune de acest fel. Printre acestea se remarcă polietilena, sau polietilena, care nu este fără motiv numită „regele materialelor plastice”. Cu excepția materialelor plastice poroase și spumoase, polietilena este cea mai ușoară masă de plastic. Greutatea sa specifică diferă puțin de cea a gheții, ceea ce îi permite să plutească la suprafața apei. Este excepțional de rezistent la alcali și acizi caustici și, în același timp, puternic, ușor de îndoit, nu își pierde flexibilitatea chiar și la un îngheț de 60 de grade. Polietilenă se pretează la găurire, strunjire, ștanțare, - într-un cuvânt, orice tip de prelucrare la acele mașini care sunt folosite pentru prelucrarea metalelor. Încălzit la 115-120 °, polietilena devine moale și plastică, iar apoi prin presare sau turnare prin injecție este posibil să se producă orice fel de feluri de mâncare din aceasta - de la sticle de parfum la sticle uriașe pentru acizi și alcalii. Când este încălzită, polietilena poate fi rulată cu ușurință în folii subțiri care sunt folosite pentru a împacheta produsele cărora le este frică de umezeală. Combinația de rezistență și elasticitate face din polietilenă un material potrivit pentru fabricarea de angrenaje silențioase, echipamente de ventilație și țevi pentru instalații chimice, supape, garnituri.

Clorura de polivinil (de multe ori nu chiar corect numită clorură de polivinil) aparține și ele termoplasticelor comune. Pe baza acesteia, sunt produse două tipuri principale de materiale plastice: tip celuloid rigid - așa-numitele plastice vinilice și compuși din plastic moi.

Polistirenul, un izolator valoros pentru dispozitive de înaltă frecvență și echipamente radio speciale, care seamănă la aspect cu sticla incoloră, și metacrilat de polimetil (sticlă organică) se învecinează de asemenea.

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

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

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

Deși metoda de presare la cald este oarecum mai puțin productivă decât turnarea prin injecție, totuși, chiar și ea este de multe ori mai rapidă decât procesele tehnologice convenționale pentru fabricarea produselor metalice. Acest lucru oferă un beneficiu suplimentar imens atunci când înlocuiți metalele cu materiale plastice. La urma urmei, multe produse metalice complexe necesită o serie lungă de operațiuni de producție pentru finisarea lor. Un exemplu tipic este fabricarea matrițelor care necesită eforturi pe termen lung din partea celor mai pricepuți producători de scule. Industria auto sovietică folosește acum ștampile fabricate din așa-numitele rășini epoxidice cu umplutura adecvată. Ele sunt create cu ajutorul unei singure operații principale - turnare și una auxiliară - curățarea neregulilor individuale, formate aleatoriu. Industria s-a apropiat de rezolvarea problemei formării de produse de dimensiuni mari, precum carcase de mașini, bărci cu motor etc.

Folosind exemplul unei mase plastice obținute prin metoda polimerizării în trepte - policaprolactama (cum este numită rășina de nailon în limbajul chimiștilor) - se poate vedea clar cât de condiționate sunt limitele care separă în practică masele plastice de fibrele sintetice.

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

Filamentele sunt formate dintr-o topitură de rășină care trece prin găuri mici, formând fluxuri care se solidifică la răcire în filamente. Mai multe filamente elementare sunt unite într-unul singur și supuse la torsiune și tragere.

Chimia este aliatul cel mai de încredere al unui astfel de factor decisiv în progresul industrial precum automatizarea. Tehnologia chimică, în virtutea trăsăturii sale celei mai importante, subliniată mai ales în raportul lui N. S. Hrușciov la cel de-al 21-lea Congres al PCUS, și anume, continuitatea, este obiectul cel mai eficient și dezirabil pentru automatizare. Dacă luăm în considerare, în plus, că producția chimică în direcțiile sale principale este o producție de mare tonaj și de masă, atunci ne putem imagina clar ce surse imense de economisire a forței de muncă și de extindere a producției sunt conținute în chimie, în special în chimie și tehnologie. a polimerilor.

Recunoscând legăturile profunde dintre structura celor mai importante materiale polimerice tehnice și proprietățile acestora și după ce au învățat să „proiecteze” materialele polimerice conform unui fel de „desene chimice”, chimiștii pot spune cu siguranță: „Vârsta materialelor cu alegere nelimitată. a început."

Aplicarea îngrășămintelor

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

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

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

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

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

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

Ce sunt îngrășămintele

Îngrășămintele folosite în agricultură sunt împărțite în două grupe principale: organice și minerale. Îngrășămintele organice includ: gunoi de grajd, turbă, gunoi de grajd (plante care absorb azotul atmosferic) și diverse composturi. Compoziția lor, pe lângă minerale, include și substanțe organice.

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

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

Îngrășăminte cu azot

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

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

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

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

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

Cum se face nitratul de amoniu

Azotatul de amoniu este unul dintre cele mai comune îngrășăminte.

Azotatul de amoniu (altfel - azotat de amoniu) se obține în fabrici din acid azotic și amoniac prin interacțiunea chimică a acestor compuși.

Procesul de producție constă din următoarele etape:

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

Figura prezintă într-o formă simplificată schema tehnologică pentru producerea azotatului de amoniu. Cum decurge acest proces?

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

În mod incomplet, o soluție îndepărtată de azotat de amoniu vine de la neutralizator în următorul aparat - neutralizatorul. În ea, după adăugarea unei soluții apoase de amoniac, procesul de neutralizare a acidului azotic se încheie.

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

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

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

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

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

Granularea azotatului de amoniu se face în mare parte în turnuri (vezi figura). O soluție îndepărtată de azotat de amoniu - topitură - este pulverizată cu o centrifugă montată în tavanul turnului.

Topitura este turnată în tamburul perforat rotativ al centrifugei într-un curent continuu. Trecând prin orificiile tamburului, spray-ul se transformă în bile cu diametrul corespunzător și se întărește în timpul căderii.

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

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

În următorii ani, se va dezvolta foarte mult producția celui mai concentrat îngrășământ cu azot, carbamidă sau uree, care conține 46% azot.

Ureea se obține sub sinteză la presiune înaltă din amoniac și dioxid de carbon. Este folosit nu numai ca îngrășământ, ci și pentru hrănirea animalelor (suplimentând nutriția proteică) și ca intermediar pentru producția de materiale plastice.

De mare importanță sunt îngrășămintele lichide cu azot - amoniacul lichid, amoniacul și apa cu amoniac.

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

Procesul tehnologic de producere a azotatului de amoniu constă din următoarele etape principale: neutralizarea acidului azotic cu amoniac gazos, evaporarea unei soluții de azotat de amoniu, cristalizarea și granularea topiturii.

Amoniacul gazos din încălzitorul 1 și acidul azotic din încălzitorul 2 la o temperatură de 80-90 0 C intră în aparatul ITP 3. Pentru a reduce pierderea de amoniac, împreună cu abur, reacția se realizează într-un exces de acid. Soluția de azotat de amoniu din dispozitivul 3 este neutralizată în post-neutralizatorul 4 cu amoniac și intră în evaporatorul 5 pentru evaporare.într-un turn de granulare dreptunghiular 16.

Fig.5.1. Schema tehnologică pentru producerea azotatului de amoniu.

1 - încălzitor de amoniac, 2 - încălzitor de acid azotic, 3 - aparat ITN (folosind căldura de neutralizare), 4 - neutralizator suplimentar, 5 - evaporator, 6 - rezervor sub presiune, 7.8 - granulatoare, 9.23 - ventilatoare, 10 - scruber de spălare, 11-tamburi, 12,14- transportoare, 13-lift, 15-aparat cu pat fluidizat, 16-turn de granulare, 17-colector, 18,20-pompe, 19-tanc flotant, 21-filtru flotor, 22 - aeroterma.

În partea superioară a turnului se află granulatoarele 7 și 8, a căror parte inferioară este alimentată cu aer, care răcește picăturile de salitr care cad de sus. În timpul căderii salitrului cade de la o înălțime de 50-55 de metri, când aerul curge în jurul lor, se formează granule, care sunt răcite într-un aparat cu pat fluidizat 15. Acesta este un aparat dreptunghiular având trei secțiuni și o rețea cu găuri. Ventilatoarele furnizează aer sub grătar. Se creează un pat fluidizat de granule de salpetru, provenind din turnul de granulare printr-un transportor. Aerul după răcire intră în turnul de granulare.

Granule de transportor de azotat de amoniu 14 sunt servite pentru tratarea cu agenți tensioactivi într-un tambur rotativ 11. Apoi transportorul de îngrășământ finit 12 este trimis la pachet.

Aerul care părăsește turnul de granulare este contaminat cu azotat de amoniu, iar vaporii de suc de la neutralizator conțin amoniac și acid azotic nereacționat, precum și particule de azotat de amoniu transportat. Pentru curățarea acestor fluxuri în partea superioară a turnului de granulare, există șase scrubere tip placă de spălare cu funcționare paralelă 10, irigate cu o soluție 20-30% de salpetru, care este alimentată de pompa 18 din colectarea 17. la o soluție. de salitr și, prin urmare, este folosit pentru a face produse. Aerul purificat este aspirat din turnul de granulare de către ventilatorul 9 și eliberat în atmosferă.

Azotat de amoniu, sau azotat de amoniu, NH 4 NO 3 este o substanță cristalină albă care conține 35% azot sub formă de amoniu și nitrat, ambele forme de azot sunt ușor absorbite de plante. Nitratul de amoniu granular este utilizat pe scară largă înainte de însămânțare și pentru toate tipurile de pansament. La o scară mai mică, este utilizat pentru producția de explozibili.

Azotatul de amoniu se dizolvă bine în apă și are o higroscopicitate ridicată (capacitatea de a absorbi umiditatea din aer), ceea ce face ca granulele de îngrășământ să se răspândească, să-și piardă forma cristalină, se produce aglomerarea îngrășământului - materialul în vrac se transformă într-o masă monolitică solidă.

Schema schematică a producției de azotat de amoniu

Pentru a obține un azotat de amoniu practic neaglomerant, se folosesc o serie de metode tehnologice. Un mijloc eficient de reducere a ratei de absorbție a umidității de către sărurile higroscopice este granularea acestora. Suprafața totală a granulelor omogene este mai mică decât suprafața aceleiași cantități de sare cristalină fină, prin urmare, îngrășămintele granulare absorb umiditatea mai lent din

Fosfații de amoniu, clorura de potasiu, nitratul de magneziu sunt, de asemenea, folosiți ca aditivi cu acțiune similară. Procesul de producție a azotatului de amoniu se bazează pe o reacție eterogenă de interacțiune a amoniacului gazos cu o soluție de acid azotic:

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

Reacția chimică se desfășoară cu o viteză mare; într-un reactor industrial, este limitat de dizolvarea gazului în lichid. Amestecarea reactanților este de mare importanță pentru a reduce întârzierea difuziei.

Procesul tehnologic de producere a azotatului de amoniu include, pe lângă etapa de neutralizare a acidului azotic cu amoniac, etapele de evaporare a soluției de salpetro, granularea topiturii, răcirea granulelor, tratarea granulelor cu agenți tensioactivi, ambalarea, depozitarea și încărcarea. salitrul, emisiile de gaze de curățare și apele uzate. Pe fig. 8.8 prezintă o diagramă a unei unități moderne de mare capacitate pentru producția de nitrat de amoniu AS-72 cu o capacitate de 1360 tone / zi. Acidul azotic original 58-60% este încălzit în încălzitor la 70 - 80°C cu vapori de suc de la aparatul ITN 3 și este alimentat pentru neutralizare. Înainte de aparatul 3, acidului azotic se adaugă acizi fosforic și sulfuric în astfel de cantități încât produsul finit să conțină 0,3-0,5% P2O5 și 0,05-0,2% sulfat de amoniu. Unitatea este echipată cu două dispozitive ITN care funcționează în paralel. Pe lângă acidul azotic, li se furnizează amoniac gazos, preîncălzit în încălzitorul 2 cu condensat de abur la 120-130°C. Cantitățile de acid azotic și amoniac furnizate sunt reglate în așa fel încât la ieșirea aparatului ITN soluția să aibă un ușor exces de acid (2-5 g/l), ceea ce asigură absorbția completă a amoniacului.

În partea inferioară a aparatului are loc o reacție de neutralizare la o temperatură de 155-170°C; aceasta produce o soluție concentrată care conține 91-92% NH4NO3. În partea superioară a aparatului, vaporii de apă (așa-numiții vapori de suc) sunt spălați din stropi de nitrat de amoniu și vapori de acid azotic. O parte din căldura vaporilor de suc este folosită pentru a încălzi acidul azotic. Apoi, aburul de suc este trimis pentru purificare și eliberat în atmosferă.

Fig. 8.8 Schema unității de azotat de amoniu AS-72:

1 – încălzitor cu acid; 2 – încălzitor cu amoniac; 3 – dispozitive ITN; 4 - post-neutralizator; 5 – evaporator; 6 - rezervor sub presiune; 7.8 - granulatoare; 9,23 - ventilatoare; 10 – scruber de spalare; 11 - tambur; 12.14 - transportoare; 13 - lift; 15 – aparat cu pat fluidizat; 16 - turn de granulare; 17 - colectare; 18, 20 - pompe; 19 - rezervor pentru înot; 21 - filtru pentru înot; 22 - încălzitor de aer.

O soluție acidă de azotat de amoniu este trimisă la neutralizatorul 4; unde intră amoniacul, necesar pentru interacțiunea cu acidul azotic rămas. Apoi soluția este introdusă în evaporatorul 5. Topitura rezultată, care conține 99,7-99,8% azotat, trece prin filtrul 21 la 175 ° C și este alimentată în rezervorul sub presiune 6 de o pompă submersibilă centrifugă 20, iar apoi în recipientul dreptunghiular. turn de granulație metalic 16.

În partea superioară a turnului se află granulatoarele 7 și 8, a căror parte inferioară este alimentată cu aer, care răcește picăturile de salitr care cad de sus. În timpul căderii picăturilor de salpetru de la o înălțime de 50-55 m, se formează granule de îngrășământ atunci când aerul curge în jurul lor. Temperatura peletelor la ieșirea din turn este de 90-110°C; granulele fierbinți sunt răcite într-un aparat cu pat fluidizat 15. Acesta este un aparat dreptunghiular având trei secțiuni și echipat cu un grătar cu orificii. Ventilatoarele furnizează aer sub grătar; aceasta creează un pat fluidizat de granule de nitrat care vin prin transportor din turnul de granulare. Aerul după răcire intră în turnul de granulare. Transportorul 14 de granule de azotat de amoniu este servit pentru tratarea cu surfactanți într-un tambur rotativ. Apoi, îngrășământul finit este trimis la ambalaj de către transportorul 12.

Aerul care iese din turnul de granulare este contaminat cu particule de azotat de amoniu, iar sucul de abur din neutralizator și amestecul de vapori-aer din evaporator conțin amoniac și acid azotic nereacționat, precum și particule de azotat de amoniu transportat.

Pentru curățarea acestor fluxuri în partea superioară a turnului de granulare, există șase scrubere tip placă de spălare cu funcționare paralelă 10, irigate cu o soluție 20-30% de azotat de amoniu, care este alimentată de pompa 18 din colectia 17. această soluție este deturnată către neutralizatorul ITN pentru spălarea cu abur de suc și apoi amestecată cu o soluție de salpetru și, prin urmare, folosită pentru a face produse. Aerul purificat este aspirat din turnul de granulare de către ventilatorul 9 și eliberat în atmosferă.

Producția de uree

Carbamida (ureea) printre îngrășămintele cu azot ocupă locul al doilea în ceea ce privește producția, după nitratul de amoniu. Creșterea producției de carbamide se datorează sferei largi de aplicare a acesteia în agricultură. Este mai rezistent la leșiere decât alte îngrășăminte cu azot, adică este mai puțin susceptibil la leșiere din sol, mai puțin higroscopic și poate fi folosit nu numai ca îngrășământ, ci și ca aditiv pentru hrana bovinelor. Ureea este, de asemenea, utilizată pe scară largă în îngrășămintele compuse, îngrășămintele controlate în timp și în materiale plastice, adezivi, lacuri și acoperiri. Carbamida CO (NH 2) 2 este o substanță cristalină albă care conține 46,6% azot. Producția sa se bazează pe reacția interacțiunii amoniacului cu dioxidul de carbon:

2NH3 + CO2 ↔ CO (NH2)2 + H2O; ΔН = -110,1 kJ (1)

Astfel, materiile prime pentru producerea ureei sunt amoniacul și dioxidul de carbon obținut ca produs secundar în producerea gazului de proces pentru sinteza amoniacului. Prin urmare, producția de uree în fabricile chimice este de obicei combinată cu producția de amoniac. Reacția (I) - totală; se derulează în două etape. În prima etapă, are loc sinteza carbamatului:

2NH3 (g) + C02 (g) ↔ NH2COOHNH4 (g); ΔН = –125,6 kJ (2)

În a doua etapă, are loc un proces endotermic de separare a apei din moleculele de carbamat, în urma căruia se formează carbamidă:

NH2COOHNH4 (l) ↔ CO (NH2)2 (l) + H2O (l); ΔН =15,5 kJ (3) Reacția de formare a carbamatului de amoniu este o reacție exotermă reversibilă care procedează cu o scădere a volumului. Pentru a deplasa echilibrul către produs, acesta trebuie efectuat la presiune ridicată. Pentru ca procesul să se desfășoare la o viteză suficient de mare, sunt necesare temperaturi ridicate. O creștere a presiunii compensează efectul negativ al temperaturilor ridicate asupra deplasării echilibrului de reacție în direcția opusă. În practică, sinteza carbamidei se realizează la temperaturi de 150-190°C și o presiune de 15-20 MPa. În aceste condiții, reacția se desfășoară cu o viteză mare și aproape până la final. Descompunerea carbamatului de amoniu este o reacție endotermă reversibilă care se desfășoară intens în fază lichidă. Pentru a preveni cristalizarea produselor solide în reactor, procesul trebuie efectuat la temperaturi nu mai mici de 98 ° C [punct eutectic pentru sistemul CO(NH 2) 2 - NH 2 COONH 4]. Temperaturile mai ridicate schimbă echilibrul reacției spre dreapta și cresc viteza acestuia. Gradul maxim de conversie a carbamatului în carbamidă este atins la 220°C. Pentru a schimba echilibrul acestei reacții se introduce și un exces de amoniac care, prin legarea apei de reacție, o îndepărtează din sfera de reacție. Cu toate acestea, încă nu este posibil să se realizeze conversia completă a carbamatului în uree. Amestecul de reacție, pe lângă produșii de reacție (uree și apă), conține și carbamat de amoniu și produșii săi de descompunere - amoniac și CO 2 .

Pentru utilizarea completă a materiei prime, este necesar fie să se asigure returnarea amoniacului și a dioxidului de carbon nereacționat, precum și a sărurilor de carbon amoniu (produși intermediari de reacție) în coloana de sinteză, adică crearea unei reciclări, fie separarea ureei din amestecul de reacție și direcția reactivilor rămași către alte industrii, de exemplu pentru producerea azotatului de amoniu, de exemplu. derularea unui proces deschis.

În acest din urmă caz, topitura care părăsește coloana de sinteză este reglată la presiunea atmosferică; echilibrul de reacție (2) la temperaturi de 140-150°C este aproape complet deplasat spre stânga și întregul carbamat rămas se descompune. O soluție apoasă de uree rămâne în fază lichidă, care este evaporată și trimisă la granulare. Reciclarea gazelor de amoniac și dioxid de carbon rezultate în coloana de sinteză ar necesita comprimarea lor într-un compresor la presiunea de sinteză a ureei. Acest lucru este asociat cu dificultăți tehnice asociate cu posibilitatea formării carbamatului la temperaturi scăzute și presiune ridicată deja în compresor și înfundarea mașinilor și conductelor cu particule solide.

Prin urmare, în circuitele închise (circuite cu recirculare), se folosește de obicei doar reciclarea lichidelor. Există o serie de scheme tehnologice cu reciclare lichidă. Printre cele mai progresive sunt așa-numitele scheme cu o reciclare completă a lichidului și cu utilizarea unui proces de stripare. Stripping (suflare) constă în faptul că descompunerea carbamatului de amoniu în topitură după coloana de sinteză se realizează la o presiune apropiată de presiunea din stadiul de sinteză, prin suflarea topiturii cu CO 2 comprimat sau amoniac comprimat. În aceste condiții, disocierea carbamatului de amoniu are loc datorită faptului că atunci când topitura este suflată cu dioxid de carbon, presiunea parțială a amoniacului scade brusc și echilibrul reacției (2) se deplasează spre stânga. Un astfel de proces se distinge prin utilizarea căldurii de reacție de formare a carbamatului și consumul de energie mai mic.

În Fig.8.9. este prezentată o diagramă simplificată a unei unități de sinteză a ureei de mare capacitate cu o recirculare lichidă și utilizarea unui proces de stripare. Poate fi împărțit într-o unitate de înaltă presiune, o unitate de joasă presiune și un sistem de granulare. O soluție apoasă de carbamat de amoniu și săruri de carbon amoniu, precum și amoniac și dioxid de carbon intră în partea inferioară a coloanei de sinteză 1 din condensatorul de înaltă presiune 4. În coloana de sinteză la o temperatură de 170-190 ° C și o presiunea de 13-15 MPa, formarea carbamatului se termină și reacția de sinteză are loc carbamidă. Consumul de reactivi este selectat astfel încât raportul molar NH3:CO2 în reactor să fie 2,8-2,9. Amestecul de reacție lichid (topitură) din coloana de sinteză a ureei intră în coloana de stripare 5, unde curge în jos prin tuburi. Dioxidul de carbon comprimat în compresor la o presiune de 13-15 MPa este furnizat în contracurent topiturii, la care se adaugă aer într-o cantitate care asigură o concentrație de oxigen de 0,5-0,8% în amestec pentru a forma o peliculă de pasivare și a reduce echipamentul. coroziune. Coloana de stripare este încălzită cu abur. Amestecul gaz-vapori din coloana 5, care conține dioxid de carbon proaspăt, intră în condensatorul de înaltă presiune 4. În acesta se introduce și amoniac lichid. Acesta servește simultan ca flux de lucru în injectorul 3, care furnizează o soluție de săruri de carbon-amoniu din scruberul 2 la condensator și, dacă este necesar, o parte

Fig.8.9. O diagramă de flux simplificată a procesului pentru producția de carbamidă cu o reciclare completă a lichidului și utilizarea unui proces de stripare:

1 – coloană de sinteză carbamidă; 2 – epurator de inalta presiune; 3 - injector; 4 – condensator carbamat de înaltă presiune; 5 – coloană de stripare; 6 - pompe; 7 – condensator de joasă presiune; 8 – coloană de distilare de joasă presiune; 9 - încălzitor; 10 - colectare; 11 – evaporator; 12 - turn de granulare.

topiți din coloana de sinteză. În condensator se formează carbamat. Căldura eliberată în timpul reacției este folosită pentru a produce abur.

Din partea superioară a coloanei de sinteză, gazele nereacționate ies continuu, intrând în scruberul de înaltă presiune 2, în care majoritatea sunt condensate datorită răcirii cu apă, formând o soluție apoasă de carbamat și săruri de carbon amoniu. Soluţia apoasă de carbamidă care părăseşte coloana de stripare 5 conţine 4-5% carbamat. Pentru descompunerea sa finală, soluția este reglată la o presiune de 0,3-0,6 MPa și apoi trimisă în partea superioară a coloanei de distilare 8. Faza lichidă curge în coloană în jos prin duză în contracurent amestecului vapori-gaz care se ridică din coloană. de jos în sus; NH 3 , CO 2 și vaporii de apă ies din partea superioară a coloanei. Vaporii de apă se condensează în condensatorul de joasă presiune 7, în timp ce partea principală a amoniacului și a dioxidului de carbon este dizolvată. Soluția rezultată este trimisă la scruberul 2. Purificarea finală a gazelor emise în atmosferă se realizează prin metode de absorbție (neprezentate în diagramă).

O soluție apoasă 70% de carbamidă care părăsește partea inferioară a coloanei de distilare 8 este separată de amestecul de vapori-gaz și direcționată, după ce presiunea este redusă la atmosferă, mai întâi spre evaporare și apoi către granulare. Înainte de pulverizarea topiturii în turnul de granulare 12, i se adaugă aditivi de condiționare, cum ar fi rășina uree-formaldehidă, pentru a obține un îngrășământ neaglomerant care să nu se deterioreze în timpul depozitării.

Diagrama schematică cu reciclare completă

Introducere

Cel mai important tip de îngrășăminte minerale sunt azotul: azotat de amoniu, uree, sulfat de amoniu, soluții apoase de amoniac etc. Azotul joacă un rol extrem de important în viața plantelor: face parte din clorofilă, care este un acceptor al energiei solare. , și proteine, care sunt necesare pentru construirea unei celule vii. Plantele pot consuma doar azot legat - sub formă de nitrați, săruri de amoniu sau amide. Din azotul atmosferic se formează cantități relativ mici de azot legat din cauza activității microorganismelor din sol. Totuși, agricultura intensivă modernă nu mai poate exista fără aplicarea suplimentară a îngrășămintelor cu azot în sol, obținute ca urmare a fixării industriale a azotului atmosferic.

Îngrășămintele cu azot diferă între ele prin conținutul lor de azot, se disting și sub formă de compuși cu azot (nitrat, amoniu, amidă), în stare de fază (solidă și lichidă), îngrășăminte fiziologic acide și fiziologic alcaline.

Producția de azotat de amoniu

Azotat de amoniu sau azotat de amoniu, NH4NO3 este o substanță cristalină albă care conține 35% azot sub formă de amoniu și nitrat , ambele forme de azot sunt uşor asimilate de către plante. Nitratul de amoniu granular este utilizat pe scară largă înainte de însămânțare și pentru toate tipurile de pansament. La o scară mai mică, este utilizat pentru producția de explozibili.

Azotatul de amoniu este foarte solubil în apă și are o higroscopicitate ridicată (capacitatea de a absorbi umiditatea din aer). Acesta este motivul pentru care granulele de îngrășământ se răspândesc, își pierd forma cristalină, are loc aglomerarea îngrășămintelor - materialul în vrac se transformă într-o masă solidă monolitică.

Nitratul de amoniu este produs în trei tipuri:

A și B sunt folosite în industrie; utilizat în amestecuri explozive (amoniți, amoniali)

B - îngrășământ eficient și cel mai comun cu azot care conține aproximativ 33-34% azot; are aciditate fiziologică.

Materii prime

Materia primă în producția de azotat de amoniu este amoniacul și acidul azotic.

Acid azotic . Acid azotic pur HNO

-lichid incolor cu o densitate de 1,51 g/cm la -42 C se solidifică într-o masă cristalină transparentă. În aer, la fel ca acidul clorhidric concentrat, „fumă”, deoarece vaporii săi formează mici picături de ceață cu umiditatea aerului. Acidul azotic nu diferă în putere Deja sub influența luminii, se descompune treptat:

Cu cât temperatura este mai mare și acidul este mai concentrat, cu atât descompunerea este mai rapidă. Dioxid de azot emis se dizolvăîn acid și îi conferă o culoare maronie.

Acidul azotic este unul dintre cei mai puternici acizi; în soluții diluate, se descompune complet în ioni

și - Acidul azotic este unul dintre cei mai importanți compuși ai azotului: este utilizat în cantități mari în producția de îngrășăminte cu azot, explozivi și coloranți organici, servește ca agent oxidant în multe procese chimice și este utilizat în producerea de sulfuric. acid pentru azotos metoda, utilizată pentru fabricarea lacurilor de celuloză, film .

Producția industrială de acid azotic . Metodele industriale moderne de producere a acidului azotic se bazează pe oxidarea catalitică a amoniacului cu oxigenul atmosferic. La descrierea proprietăților amoniacului, s-a indicat că arde în oxigen, iar produșii de reacție sunt apa și azotul liber. Dar în prezența catalizatorilor, oxidarea amoniacului cu oxigen poate avea loc diferit. Dacă treceți un amestec de amoniac cu aer peste catalizator, atunci la 750 ° C și o anumită compoziție a amestecului are loc o conversie aproape completă.

format

trece ușor în, care cu apă în prezența oxigenului atmosferic dă acid azotic.

Aliajele pe bază de platină sunt utilizate ca catalizatori în oxidarea amoniacului.

Acidul azotic obținut prin oxidarea amoniacului are o concentrație care nu depășește 60%. Dacă este necesar, concentrează-te

Industria produce acid azotic diluat cu o concentrație de 55, 47 și 45%, iar concentrat - 98 și 97%.Acidul concentrat este transportat în rezervoare de aluminiu, diluat - în rezervoare din oțel rezistent la acid.

Sinteza amoniacului

Amoniacul este un produs cheie al diferitelor substanțe care conțin azot utilizate în industrie și agricultură. D. N. Pryanishnikov a numit amoniacul „alfa și omega” în metabolismul substanțelor azotate din plante.

Diagrama prezintă principalele aplicații ale amoniacului. Compoziția amoniacului a fost stabilită de C. Berthollet în 1784. Amoniacul NH3 este o bază, un agent reducător moderat puternic și un agent complexant eficient în ceea ce privește cationii cu orbitali de legare liberi.

Bazele fizico-chimice ale procesului . Sinteza amoniacului din elemente se realizează conform ecuației reacției

N2 + ZN2 \u003d 2NHz; ∆H<0

Reacția este reversibilă, exotermă, caracterizată printr-un efect de entalpie negativ mare (∆H=-91,96 kJ/mol) și devine și mai exotermă la temperaturi ridicate (∆H=-112,86 kJ/mol). Conform principiului lui Le Chatelier, atunci când este încălzit, echilibrul se deplasează spre stânga, spre o scădere a randamentului de amoniac. Modificarea entropiei în acest caz este și ea negativă și nu favorizează reacția. Cu o valoare negativă a ∆S, o creștere a temperaturii reduce probabilitatea apariției unei reacții,

Reacția de sinteză a amoniacului are loc cu o scădere a volumului. Conform ecuației reacției, 4 moli de reactanți gazoși inițiali formează 2 moli de produs gazos. Pe baza principiului lui Le Chatelier, se poate concluziona că, în condiții de echilibru, conținutul de amoniac din amestec va fi mai mare la presiune mare decât la presiune scăzută.

Caracteristicile produsului tinta

Proprietăți fizico-chimice Azotat de amoniu (nitrat de amoniu) NH4NO3 are o greutate moleculară de 80,043; produs pur - o substanță cristalină incoloră care conține 60% oxigen, 5% hidrogen și 35% azot (17,5% fiecare sub formă de amoniac și nitrat). Produsul tehnic conține cel puțin 34,0% azot.

Proprietățile fizice și chimice de bază ale azotatului de amoniu :

Azotatul de amoniu, în funcție de temperatură, există în cinci modificări cristaline care sunt stabile termodinamic la presiunea atmosferică (tabel). Fiecare modificare există doar într-un anumit interval de temperatură, iar tranziția (polimorfă) de la o modificare la alta este însoțită de modificări ale structurii cristaline, de eliberare (sau absorbție) de căldură, precum și de o schimbare bruscă a volumului specific, a capacității termice. , entropia etc. Tranzițiile polimorfe sunt reversibile - enantiotrope.

Masa. Modificări cristaline ale nitratului de amoniu

Sistemul NH4NO3-H2O (Fig. 11-2) aparține sistemelor cu un eutectic simplu. Punctul eutectic corespunde unei concentrații de 42,4% MH4MO3 și unei temperaturi de -16,9 °C. Ramura din stânga a diagramei, linia liquidus a apei, corespunde condițiilor de eliberare a gheții în sistemul HH4MO3-H20. Ramura dreaptă a curbei liquidus este curba de solubilitate a MH4MO3 în apă. Această curbă are trei puncte de rupere corespunzătoare temperaturilor tranzițiilor de modificare NH4NO3 1=11(125,8°C), II=III (84,2°C) și 111=IV (32,2°C) Punct de topire (cristalizare) azotat de amoniu anhidru este de 169,6 ° C. Descrește odată cu creșterea conținutului de umiditate în sare.

Dependența temperaturii de cristalizare a NH4NO3 (Tcryst, "C) de conținutul de umiditate (X,%) până la 1,5% este descris de ecuația:

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

Dependența temperaturii de cristalizare a azotatului de amoniu cu adăugarea de sulfat de amoniu de conținutul de umiditate (X,%) până la 1,5% și sulfatul de amoniu (U, %) până la 3,0% se exprimă prin ecuația:

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

Nitratul de amoniu se dizolvă în apă cu absorbție de căldură. Mai jos sunt valorile căldurilor de dizolvare (Qsolv) ale azotatului de amoniu de diferite concentrații în apă la 25 ° C:

C(NH4NO3) % masa 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

Azotatul de amoniu este foarte solubil în apă, alcooli etilici și metilici, piridină, acetonă, amoniac lichid.

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

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

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

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

1. Partea tehnologică

1.4.1 Obținerea unei soluții apoase de azotat de amoniu cu o concentrație

Introducere

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Este foarte important ca formele de azot ale nitratului de amoniu să fie folosite de plante în momente diferite. Azotul de amoniu NH2, care este direct implicat în sinteza proteinelor, este rapid absorbit de plante în perioada de creștere; azotul azotat NO3 este absorbit relativ lent, deci acţionează mai mult timp.

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

O cantitate mică de azotat de amoniu este utilizată pentru a produce protoxid de azot, care este utilizat în practica medicală.

Odată cu creșterea producției de azotat de amoniu prin construirea de noi și modernizarea întreprinderilor existente, sarcina a fost îmbunătățirea calității acestuia, i.e. obțineți un produs finit cu friabilitate 100%. Acest lucru poate fi realizat prin cercetări suplimentare asupra diverșilor aditivi care afectează procesele de transformare a polimerilor, precum și prin utilizarea surfactanților disponibili și ieftini care asigură hidrofobizarea suprafeței granulelor și o protejează de umiditatea atmosferică - crearea de lent- azotat de amoniu care acționează.

granule de producere a salitrului

1. Partea tehnologică

1.1 Studiu de fezabilitate, selecție șantier și șantier

Ghidați de principiile managementului economic rațional atunci când alegem un șantier, luăm în considerare apropierea de bază de materie primă, resurse de combustibil și energie, proximitatea consumatorilor de produse fabricate, disponibilitatea resurselor de muncă, transport și uniformitate. distributia intreprinderilor in toata tara. Pe baza principiilor de mai sus de localizare a întreprinderilor, construcția magazinului proiectat pentru nitrat de amoniu granulat se realizează în orașul Rivne. Întrucât din materiile prime necesare pentru producerea azotatului de amoniu, orașul Rivne este furnizat doar gaz natural utilizat pentru producerea amoniacului sintetic.

Bazinul râului Goryn servește ca sursă de alimentare cu apă. Energia consumată de producție este generată de CET Rivne. În plus, Rivne este un oraș mare, cu o populație de 270 de mii de oameni, capabil să asigure atelierul proiectat cu resurse de muncă. Recrutarea forței de muncă se preconizează a se face și din raioanele de pe lângă oraș. Atelierul este asigurat cu personal de inginerie de către absolvenții Institutului Politehnic din Lviv, Institutul Politehnic Dnepropetrovsk, Institutul Politehnic din Kiev, atelierul va fi asigurat cu școli profesionale locale.

Transportul produselor finite către consumatori se va efectua pe calea ferată și rutieră.

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

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

Apropierea unei gări mari cu o ramificare mare a căilor ferate face posibilă transportul ieftin

1.2 Selectarea și justificarea metodei de producție

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

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

În Ucraina și în străinătate, este ferm stabilit că numai construcția de unități de mare capacitate, folosind realizările moderne în știință și tehnologie, poate oferi avantaje economice în comparație cu producția existentă de azotat de amoniu.

O cantitate semnificativă de azotat de amoniu la instalațiile individuale este produsă din gazele reziduale care conțin amoniac din sistemele de uree cu reciclări lichide parțiale, unde se consumă de la 1 la 1,4 tone de amoniac per tonă de uree produsă. Din aceeași cantitate de amoniac este la modă să se producă 4,5 - 6,4 tone de azotat de amoniu.

Metoda de obținere a azotatului de amoniu din gaze care conțin amoniac diferă de metoda de obținere a acestuia din amoniac gazos numai în stadiul de neutralizare.

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

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

Mg (NO3) 2 + (NH4) 2CO3 \u003d 2NH4NO3 + vMgCO3 (1,2)

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

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

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

Metoda „Nuklo” (SUA).

O caracteristică a acestei metode de producere a azotatului de amoniu granulat este adăugarea la o topitură foarte concentrată (99,8% azotat de amoniu înainte de granularea acestuia în turn, aproximativ 2% dintr-un aditiv special numit "Nuklo". Este un fin divizat. pulbere uscată de argilă betonată cu o dimensiune a particulelor de cel mult 0,04 mm.

Metoda „Nitro – curent”.

Acest proces a fost dezvoltat de firma britanică Fayzone. Principala diferență a acestei metode față de altele este că picăturile de topitură de azotat de amoniu sunt simultan răcite, granulate și pulverizate mai întâi într-un nor de praf al aditivului de pulbere și apoi într-un pat fluidizat al aceluiași aditiv.

Metoda companiei "Ai - Si - Ai" (Anglia).

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

Metoda fără vid pentru producerea azotatului de amoniu a fost luată în 1951 în SUA prin „brevetul Stengel” și ulterior implementată în industrie. Esența metodei constă în faptul că acidul azotic încălzit 59% este neutralizat cu amoniac gaz încălzit într-un volum mic sub o presiune de 0,34 MPa.

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

De remarcat că, spre deosebire de atelierele care funcționează și se află în construcție din Ucraina și din țările vecine, în toate instalațiile străine, produsul de după turnul de granulare trece prin etapa de cernere și prăfuire, ceea ce îmbunătățește calitatea produsului comercial, dar semnificativ. complică schema tehnologică. La instalațiile domestice, absența operațiunii de cernere a produsului este compensată de un design mai avansat al granulatoarelor, care dau un produs cu un conținut minim de fracție mai mic de 1 mm. Tamburele rotative voluminoase pentru răcirea granulelor, utilizate pe scară largă în străinătate, nu sunt folosite în Ucraina și au fost înlocuite cu dispozitive de răcire cu pat fluidizat.

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

1.3 Caracteristicile materiilor prime și produsului finit

Pentru producerea azotatului de amoniu se utilizează amoniac 100% și acid azotic HNO3 diluat cu o concentrație de 55 - 56%.

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

Substanță reactivă care intră în reacții de adiție, substituție și oxidare.

Să ne dizolvăm bine în apă.

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

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

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

Amoniacul irită tractul respirator superior, mucoasele nasului și ochilor, pătrunzând pe pielea unei persoane provoacă arsuri.

Clasa de pericol IV.

Produs în conformitate cu GOST 6621 - 70.

Acidul azotic HNO3 este un lichid cu miros înțepător.

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

Punct de fierbere 75°C.

Miscibil cu apa din toate punctele de vedere cu degajarea de caldura.

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

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

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

Clasa de pericol II.

Produs conform OST 113 - 03 - 270 - 76.

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

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

Tabelul 1.1 - Caracteristicile nitratului de amoniu produs în conformitate cu GOST 2 - 85

Numele indicatorului	Normă pentru marcă
Fracția de masă totală de nitrat și azot de amoniu în termeni de:
pentru NH4NO3 în substanța uscată, %, nu mai puțin de
pentru azot în substanța uscată, %, nu mai puțin de
Fracție de masă de apă, %, nu mai mult
pH 10% soluție apoasă, nu mai puțin de
Fracția de masă a substanțelor insolubile în soluție de acid azotic 10%, %, max
Notare
Fracția de masă a dimensiunii granulelor:
de la 1 la 3 mm, %, nu mai puțin
de la 1 la 4 mm, %, nu mai puțin
Inclusiv:
granule de la 2 la 4 mm, %, nu mai puțin de
granule cu dimensiunea mai mică de 1 mm, %, nu mai mult
granule mai mari de 5 mm, %
Rezistența statică a granulelor
N/granule (kg/granule), nu mai puțin de
Friabilitate, %, nu mai puțin

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

Exploziile de azotat de amoniu pot fi cauzate de:

a) expunerea la detonatoare de putere suficientă;

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

c) descompunerea termică într-un spaţiu închis.

Praful de azotat de amoniu cu un amestec de substanțe organice crește explozivitatea sării. Pânza înmuiată în salpetru și încălzită la 100°C poate provoca un incendiu. Stingeți salitrul atunci când faceți plajă cu apă. Datorită faptului că oxizii de azot se formează atunci când azotatul de amoniu se aprinde, este necesar să se folosească măști de gaz la stingere.

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

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

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

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

Factori care contribuie la aglomerare:

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

c) modificarea modificărilor cristaline;

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

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

Mijloace de protecție a organelor respiratorii - soluție.

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

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

1.4 Bazele fizico-chimice ale procesului tehnologic

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

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

evaporarea unei soluții 80% de azotat de amoniu până la o stare de topitură;

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

granularea de sare din topitură;

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

tratarea granulelor cu acizi grași;

transport, ambalare și depozitare.

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

O soluție de azotat de amoniu se obține în neutralizatori care permit utilizarea căldurii de reacție pentru a evapora parțial soluția. A primit numele aparatului ITN (utilizarea căldurii de neutralizare).

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

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

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

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

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

Datorită diferenței de greutate specifică a soluțiilor din părțile de evaporare și neutralizare ale aparatului ITN, există o circulație constantă a soluției. O soluție mai densă din deschiderea camerei de neutralizare intră continuu în partea de neutralizare. Prezența circulației soluției favorizează o mai bună amestecare a reactivilor în partea de neutralizare, crește productivitatea aparatului și elimină supraîncălzirea soluției în zona de neutralizare. Când temperatura din partea de reacție crește la 145°C, se declanșează un blocaj cu alimentarea cu amoniac și acid azotic oprită și alimentarea condensului acid.

1.4.2 Evaporarea soluției de azotat de amoniu 80% până la o stare de topire

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

Un separator este situat în partea superioară a aparatului, care servește la separarea topiturii de azotat de amoniu de vaporii de suc.

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

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

Evaporarea soluțiilor slabe și a soluțiilor obținute ca urmare a pornirii și opririi atelierului are loc într-un sistem separat.

Soluțiile slabe obținute la unitățile de dizolvare și captare sunt introduse printr-o supapă de control în partea inferioară a aparatului care evaporă doar soluțiile slabe. Evaporarea soluțiilor slabe de azotat de amoniu se realizează într-un evaporator „tip film”, funcționând pe principiul „alunecării” filmului în interiorul țevilor verticale. Emulsia vapori-lichid, care se formează în tubul evaporatorului, intră în separatorul-spălator, unde se separă vaporii de suc și soluția de azotat de amoniu. Vaporii de suc trec prin plăcile de sită ale spălării evaporatorului, unde stropii de nitrat de amoniu sunt captate și apoi trimise la condensatorul de suprafață.

Purtătorul de căldură este abur rapid care provine din expandorul de abur cu o presiune de (0,02 - 0,03) MPa și o temperatură de 109 - 112°C, furnizat pe partea superioară a carcasei evaporatorului. Vidul în evaporator este menținut la 200 - 300 mm Hg. Artă. Din placa inferioară, o soluție slabă cu o concentrație de aproximativ 60% și o temperatură de 105 - 112 ° C este descărcată într-o colecție - un neutralizator suplimentar.

1.4.4 Granularea sării din topitură

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

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

Acest lucru se datorează faptului că, chiar și la 100% umiditate relativă a aerului care intră în turn, presiunea vaporilor de apă peste granulele fierbinți este mai mare decât presiunea parțială a umidității din aer.

1.4.5 Răcirea peleților în pat fluidizat cu aer

Granulele de azotat de amoniu din conurile turnului de granulare sunt alimentate în aparat cu un „pat fluidizat” pentru răcire. Răcirea granulelor de la o temperatură de 100-110°C la o temperatură de 50°C are loc în aparat, care este situat direct sub turnul de granulare. Pe grătarul perforat este instalată o țeavă de preaplin pentru a regla înălțimea „patului fluidizat” și descărcarea uniformă a salitrului. Sub grătarul perforat este furnizat aer de până la 150.000 Nm3/h, care răcește azotatul de amoniu și îl usucă parțial. Conținutul de umiditate al granulelor de azotat de amoniu este redus cu 0,05 - 0,1% față de granulele care provin din conuri.

1.4.6 Tratarea granulelor cu acizi grași

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

Procesul de tratare constă în faptul că pe suprafața granulelor se aplică acizi grași fin pulverizați cu duze în proporție de 0,01 - 0,03%. Designul duzelor asigură crearea unei secțiuni eliptice a jetului de pulverizare. Designul de montare al duzelor oferă posibilitatea de a le muta și fixa în diferite poziții. Prelucrarea granulelor cu acizi grași se efectuează în locurile în care granulele sunt transferate de la benzile transportoare la benzile transportoare.

1.4.7 Transport, ambalare și depozitare

Azotatul de amoniu granulat din patul fluidizat este alimentat prin benzi transportoare la peretele etanș nr. 1, prelucrat cu acizi grași și alimentat prin transportoare a doua și a treia de ridicare la containerele montate, de unde intră cântare automate care cântăresc porțiuni de 50 kg și apoi la unitate de ambalare. Cu ajutorul unei mașini de ambalare, azotatul de amoniu este ambalat în saci cu supape de polietilenă și aruncat pe benzi transportoare care trimit produsele ambalate la mașinile de încărcare pentru a fi încărcate în vagoane și vehicule. Depozitarea produselor finite in depozite se asigura in lipsa vagoanelor sau vehiculelor.

Azotatul de amoniu depozitat în grămezi trebuie protejat de umiditate și diferite temperaturi extreme. Înălțimea stivelor nu trebuie să depășească 2,5 metri, deoarece sub presiunea pungilor superioare, cele mai slabe granule din sacii inferioare pot fi distruse odată cu formarea de particule de praf. Rata de absorbție a umidității din aer de către nitratul de amoniu crește brusc odată cu creșterea temperaturii. Deci, la 40°C, rata de absorbție a umidității este de 2,6 ori mai mare decât la 23°C.

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

Depozitarea containerelor de saci goale este situată separat de nitratul de amoniu depozitat în containere, în conformitate cu cerințele de siguranță și siguranță la incendiu.

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

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

Uzina Chimică Rivne, urmând exemplele altor industrii chimice mari, s-a asigurat că efluenții murdari chimic nu sunt deversați în râu, ca până acum, ci sunt curățați în instalații speciale ale stației de epurare biochimică și returnați la sistemul de alimentare cu apă circulant pt. utilizare ulterioară.

Au fost puse în funcțiune o serie de instalații specifice și locale pentru tratarea apelor uzate, incinerarea reziduurilor de fund și eliminarea deșeurilor solide. Valoarea totală a investițiilor de capital în aceste scopuri depășește 25 de miliarde UAH.

Atelierul de bio-curățare este listat în cartea de glorie a Comitetului de Stat al Consiliului de Miniștri al Ucrainei pentru Protecția Naturii pentru succes. Instalațiile de tratare ale întreprinderii sunt situate pe o suprafață de 40 de hectare. În iazurile pline cu apă purificată, crapii, crapii argintii, peștii de acvariu delicat se zbârnesc. Sunt un indicator al calității epurării și cea mai bună dovadă a siguranței apelor uzate.

Analizele de laborator arată că apa din iazurile tampon nu este mai rea decât cea luată din râu. Cu ajutorul pompelor, este din nou furnizat nevoilor de producție. Atelierul de curățare biochimică a fost adus la o capacitate de curățare chimică de până la 90.000 de metri cubi pe zi.

La uzină, serviciul de control al conținutului de substanțe nocive în apele uzate, sol, în aerul spațiilor industriale, pe teritoriul întreprinderii și în vecinătatea așezărilor și orașului este în permanență îmbunătățit. De mai bine de 10 ani, controlul sanitar funcționează activ, realizând activitatea unui laborator sanitar industrial. Zi și noapte, monitorizează îndeaproape starea sanitară și igienă a mediului extern și de producție, precum și condițiile de muncă.

Deşeurile provenite din producerea azotatului de amoniu granulat sunt: ​​condens de abur în cantitate de 0,5 m3 pe tonă de produs, care este evacuat în reţeaua generală a instalaţiilor; condens de abur de suc în cantitate de 0,7 m3 pe tonă de produs. Condensul de abur de suc conține:

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

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

azotat de amoniu NH4NO3 - nu mai mult de 2,17 g/dm3.

Condensul de vapori de suc este trimis la magazinul de acid azotic pentru irigarea coloanelor din departamentul de purificare.

Emisii din stiva de ventilatoare axiale în atmosferă:

concentrația de masă de azotat de amoniu NH4NO3 - nu mai mult de 110 m2/m3

volumul total de gaze de evacuare - nu mai mult de 800 m3/oră.

Emisii din conducta generală a magazinului:

concentrația de masă a amoniacului NH3 - nu mai mult de 150 m2/m3

concentrația de masă de azotat de amoniu NH4NO3 - nu mai mult de 120 m2/m3

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

Pentru a preveni pătrunderea substanțelor nocive în sol atunci când apar goluri pe echipamente și comunicații, este echipat un palet din material rezistent la acid.

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

1.6 Descrierea schemei tehnologice de producție cu elemente de echipamente, tehnologie și instrumentare noi

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

Amoniacul gazos NH3 cu o presiune de cel mult 0,5 MPa din rețeaua fabricii prin supapa de control după reglarea la 0,15 - 0,25 MPa intră în separatorul de picături de amoniac lichid pos. 2, unde se separă și de ulei pentru a împiedica pătrunderea acestora în aparatul ITN (poz. 5). Apoi amoniacul gazos este încălzit la o temperatură nu mai mică de 70°C în încălzitorul cu amoniac (poz. 4), unde condensul de abur din expandorul de abur (poz. 33) este utilizat ca purtător de căldură. Amoniacul gazos încălzit de la (poz. 3) prin supapa de control prin conducte intră în aparatul ITN (poz. 5). Amoniacul gazos NH3 este introdus în aparatul ITN (poz. 5) prin trei conducte, două conducte intră în camera de neutralizare a aparatului ITN în curgeri paralele după supapa de control, unde sunt combinate într-una singură și se termină cu un barbater. Prin cea de-a treia conductă, amoniacul este furnizat prin barbater în jos prin etanșarea hidraulică într-o cantitate de până la 100 Nm3/h pentru a menține un mediu neutru la ieșirea aparatului ITN. Ca rezultat al reacției de neutralizare, se formează o soluție de azotat de amoniu și vapori de suc.

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

Soluția se toarnă prin partea superioară a camerei de neutralizare în partea de evaporare a aparatului, unde este evaporată la o concentrație de 80 - 86%, datorită căldurii reacției de neutralizare, iar aburul, amestecându-se cu sucul. vaporii obținuți în partea de evaporare, sunt îndepărtați din aparat la o temperatură de 140 ° C la mașina de spălat (poz. . 12), destinată spălării cu abur de suc din stropi de azotat de amoniu și soluție de amoniac. Saiba (poz. 12) este un aparat vertical cilindric, in interiorul caruia se gasesc trei placi de sita peste care sunt montate parasoare de stropire. Bateriile sunt instalate pe două plăci verticale prin care trece apa de spălare răcită. Aburul de suc trece prin tăvile de sită barbocând prin stratul de soluție format pe tăvi în urma răcirii. O soluție slabă de azotat de amoniu curge din plăci în partea inferioară, de unde este descărcată în rezervorul de soluții slabe (poz. 13).

Vaporii de suc spălați necondensați intră în condensatorul de suprafață (poz. 15) în inel. Apa industrială este alimentată în spațiul de conducte al condensatorului (poz. 15), care elimină căldura de condens.

Condensul (poz. 15) se scurge prin gravitație în colectorul de condens acid (poz. 16), iar gazele inerte sunt evacuate în atmosferă prin lumânare.

Soluția de azotat de amoniu din partea de evaporator prin sigiliul de apă intră în separator - expansor (poz. 6) pentru a extrage vaporii de suc din acesta și este evacuată în colector - neutralizator (poz. 7) pentru a neutraliza excesul de aciditate (4 g/ l). Colectarea - post-neutralizator (poz. 7) prevede alimentarea cu amoniac gazos. Din colecții - neutralizatori (poz. 7) și poz. 8) o soluție de azotat de amoniu cu o concentrație de 80 - 88% (mediu alcalin nu mai mult de 0,2 g / l) și o temperatură de cel mult 140 ° C cu pompe pos. 9 este introdus în compartimentul de granulare în rezervorul sub presiune (poz. 11).

Ca rezervor tampon, sunt instalate două colectoare suplimentare - un post-neutralizator (poz. 8) pentru a asigura funcționarea ritmică a atelierului și a pompelor (poz. 9), și este instalată și o pompă (poz. 10). Pompa (poz. 10) este conectată astfel încât să poată furniza soluția de la colector - neutralizator (poz. 7) la colector - neutralizator (poz. 8) și invers.

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

Aburul intră în atelier la o presiune de 2 MPa și o temperatură de 300°C, trece printr-o diafragmă și o supapă de control, se reduce la 1,2 MPa, iar un umidificator cu abur (poz. 32) intră în partea inferioară a aparatului, în interiorul căreia există două plăci de sită, iar în partea superioară este instalat un aripi - o duză ondulată. Aici, aburul este umidificat și cu o temperatură de 190°C și o presiune de 1,2 MPa intră în evaporator (poz. 20). Condensul de abur de la (poz. 32) sub formă de emulsie vapori-lichid cu o presiune de 1,2 MPa și o temperatură de 190 ° C printr-o supapă de control intră în expandorul de abur (poz. 3), unde, din cauza unei scăderi la presiune până la 0,12 - 0,13 MPa se formează aburul secundar flash cu o temperatură de 109 - 113 ° C, care este utilizat pentru încălzirea evaporatorului pentru soluții slabe de nitrat (poz. 22). Condensul de abur din partea inferioară a expandorului de abur (articolul 33) curge prin gravitație către încălzirea încălzitorului cu amoniac (articolul 4) în spațiul inelar, de unde, după ce căldura este eliberată la o temperatură de 50 ° C, intră. colectorul de condens de abur (poz. 34), de unde este pompat ( poz. 35) este evacuat prin vana de control in reteaua fabricii.

Rezervorul sub presiune (poz. 11) are o conductă de preaplin în (poz. 7). Conductele de presiune și de preaplin sunt așezate cu trasoare de abur și izolate. Din rezervorul sub presiune (poz. 11), soluția de azotat de amoniu intră în partea inferioară a conductei a vaporizatorului (poz. 20), unde soluția este evaporată din cauza căldurii de condensare a aburului saturat la o presiune de 1,2 MPa și o temperatura de 190 ° C, furnizată în partea superioară a spațiului inelar. Evaporatorul (poz. 20) funcționează sub vid de 450 - 500 mm Hg. Artă. conform principiului „alunecării” filmului de soluție de-a lungul pereților țevilor verticale. Un separator este situat în partea superioară a evaporatorului, care servește la separarea topiturii de azotat de amoniu de vaporii de suc. Topitura de la (poz. 20) este descărcată într-un sigiliu de apă - un neutralizator suplimentar (poz. 24), unde este furnizat amoniac gazos pentru a neutraliza excesul de aciditate. În cazul încetării selecției, depășirea este trimisă la (poz. 7). Vaporii de suc din vaporizator (poz. 20) intră în mașină de spălat cu condensatul de vapori de suc rezultat din stropi de azotat de amoniu. În interiorul mașinii de spălat sunt plăci de sită. Pe cele două plăci superioare sunt așezate serpentine cu apă de răcire, pe care se condensează aburul. În urma spălării, se formează o soluție slabă de azotat de amoniu, care este trimisă printr-un sigiliu de apă (poz. 27) într-un rezervor sub presiune (poz. 28) al compartimentului de neutralizare. Aburul de suc după spălătorie (poz. 26) este trimis pentru condensare la condensatorul de suprafață (poz. 29) din interior, iar apa de răcire în spațiul conductei. Condensul rezultat este direcționat gravitațional către colectorul de soluție acidă (poz. 30). Gazele inerte sunt aspirate de pompele de vid (poz. 37).

Topitura azotatului de amoniu din etanșarea apei - neutralizator (poz. 24) cu o concentrație de 99,5% NH4NO3 și o temperatură de 170 - 180 ° C cu un exces de amoniac de cel mult 0,2 g / l este pompată (poz. 25) într-un rezervor sub presiune (poz. 38) de unde curge gravitațional în granulatoare dinamice (poz. 39) prin care, stropind peste turnul de granulare (poz. 40), în timpul căderii se formulează în particule rotunde. Turnul de granulație (poz. 40) este o structură cilindrică din beton armat cu un diametru de 10,5 m și o înălțime a părții goale de 40,5 m. Din partea de jos a turnului de granulare, aerul este furnizat de ventilatoare (poz. 45), aspirate de ventilatoare axiale (poz. 44). Cea mai mare parte a aerului este aspirat prin ferestre și prin golurile din conurile grantower. Cazând pe arbore, granulele de azotat de amoniu sunt răcite la 100 - 110°C iar din conurile turnului de granulare merg la răcire la aparatul cu „pat fluidizat” (poz. 41) care se află direct sub turnul de granulare. . În locurile în care estrul este spălat pe grătarul perforat, sunt instalate partiții mobile care vă permit să reglați înălțimea „patului fluidizat” pe serk.

La curățarea turnului și a aparatului „KS” de azotat de amoniu și depuneri de praf, masa colectată este aruncată în solvent (poz. 46), unde aburul este furnizat la o presiune de 1,2 MPa și o temperatură de 190 ° C pentru dizolvare. Soluția rezultată de azotat de amoniu se îmbină cu (poz. 46) în colecție (poz. 47) și pompele (poz. 48) este pompată în colecția de soluții slabe (poz. 13). În aceeași colecție intră și o soluție slabă de azotat de amoniu după spălătorie (poz. 12).

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

Evaporatorul funcționează pe principiul „alunecării” filmului în interiorul țevilor verticale. Vaporii de suc trec prin plăcile de sită ale spălării evaporatorului, unde stropile de azotat de amoniu sunt evaporate și sunt trimise la condensatorul de suprafață (poz. 23), unde se condensează și intră gravitațional în (poz. 30). Iar gazele inerte, trecand prin capcana (poz. 36), sunt aspirate de o pompa de vid (poz. 37), vidul se mentine la 200 - 300 mm. rt. stâlp. Din placa inferioară a evaporatorului (poz. 22), o soluție de azotat de amoniu cu o concentrație de aproximativ 60% și o temperatură de 105 - 112 ° C este descărcată într-un colector (poz. 8). Purtătorul de căldură este abur de evaporare secundară provenit din expandor (poz. 33) cu o temperatură de 109 - 113°C și o presiune de 0,12 - 0,13 MPa. Aburul este furnizat pe partea superioară a carcasei evaporatorului, condensul este evacuat în colectorul de condens de abur (poz. 42).

Azotatul de amoniu granulat din turnul de granulare (poz. 40) este alimentat prin transportoare (poz. 49) la unitatea de transfer, unde granulele sunt tratate cu acizi grași. Acizii grași sunt pompați din rezervoarele de cale ferată cu ajutorul pompelor (poz. 58) într-un rezervor de colectare (poz. 59). Care este echipat cu o serpentina cu o suprafata de incalzire de 6,4 m2. Amestecarea se realizează prin pompe (poz. 60) și aceleași pompe furnizează acizi grași la duzele unității de dozare, prin care aceștia sunt pulverizați cu aer comprimat la o presiune de până la 0,5 MPa și o temperatură de cel puțin 200° C. Designul duzelor asigură crearea unei secțiuni eliptice a jetului de pulverizare. Azotatul de amoniu granulat prelucrat este turnat pe transportoarele (poz. 50) ale celui de-al doilea ascensor din care azotatul de amoniu este evacuat în buncăre (poz. 54) în cazul încărcării în vrac. Din transportoare (poz. 50), azotatul de amoniu intră în transportoare (poz. 51), de unde este aruncat în buncăre montate (poz. 52). După buncărele montate, amnitratul intră în cântarele automate (poz. 53) cântărind porții de 50 de kilograme și apoi în unitatea de ambalare. Cu ajutorul unei mașini de ambalat, azotatul de amoniu este ambalat în pungi de plastic cu supapă și aruncat prin transportoare reversibile (poz. 55), de unde merge la transportoarele de depozit (poz. 56), iar de la acestea la mașinile de încărcare (poz. 57). ). De la mașinile de încărcat (poz. 57), azotatul de amoniu este încărcat în vagoane sau vehicule. Depozitarea produselor finite în depozite este asigurată în lipsa transportului feroviar și a vehiculelor.

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

Proiectul prevede colectarea scurgerilor de azotat de amoniu după mașinile de ambalat. Sunt instalate un transportor suplimentar (poz. 62) și un lift (poz. 63). Azotatul de amoniu vărsat în timpul umplerii în pungi prin slime este turnat în aval pe transportor (poz. 62), de unde intră în lift (poz. 63). Din lift, azotatul de amoniu pătrunde în containerele montate (poz. 52) unde se amestecă cu fluxul principal de azotat de amoniu uzat.

1.7 Calcule materiale ale producției

Ne așteptăm la calcule materiale ale producției pentru 1 tonă de produse finite - nitrat de amoniu granulat.

Materialul crește neutralizant

Date inițiale:

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

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

Pentru a obține o tonă de sare prin reacție

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

Consumat 100% HNO3

Consumat 100% NH3

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

Consumul practic de NH3 si HNO3 va fi ceva mai mare decat cel teoretic, intrucat in procesul de neutralizare, pierderea reactivilor cu vapori de suc este inevitabila, prin comunicatii neetanse, datorita descompunerii mai mari a componentelor care reactioneaza. Consumul practic de reactivi, ținând cont de pierderile în producție, va fi:

787,5 1,01 = 795,4 kg

55% HNO3 consumat va fi:

Pierderea acidului va fi:

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

Consum 100% NH3

212,4 1,01 = 214,6 kg

Pierderea de amoniac va fi:

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

1446,2 kg de 55% HNO3 conțin apă:

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

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

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

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

Această soluție conține apă:

1250 - 1000 = 250 kg

Aceasta evaporă apa în timpul procesului de neutralizare.

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

Tabelul 1.2 - Bilanțul material al neutralizării

Calcul material al departamentului de evaporare

Date inițiale:

Presiunea aburului - 1,2 MPa

Găzduit pe Allbest.ru

Documente similare

Proprietățile fizice și chimice ale azotatului de amoniu. Principalele etape ale producției de azotat de amoniu din amoniac și acid azotic. Instalații de neutralizare care funcționează la presiunea atmosferică și funcționează sub vid. Utilizarea și eliminarea deșeurilor.

lucrare de termen, adăugată 31.03.2014


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

lucrare de termen, adăugată 19.01.2016


Automatizarea producției de nitrat de amoniu granulat. Circuite de stabilizare a presiunii în conducta de alimentare cu abur de suc și controlul temperaturii condensului de abur de la condensatorul barometric. Controlul presiunii în conducta de evacuare către pompa de vid.

lucrare de termen, adăugată 01.09.2014


Azotat de amoniu ca îngrășământ cu azot obișnuit și ieftin. Revizuirea schemelor tehnologice existente pentru producerea acestuia. Modernizarea producției de azotat de amoniu cu producerea unui îngrășământ complex de azot-fosfat la OAO Cherepovetsky Azot.

teză, adăugată 22.02.2012


Proprietățile cauciucurilor etilenă-propilenă, caracteristicile sintezei lor. Tehnologia de producție, bazele fizico-chimice ale procesului, catalizatori. Caracteristicile materiilor prime și produselor finite. Bilanțul material și energetic al unității de reacție, controlul producției.

lucrare de termen, adăugată 24.10.2011


Calcule ale rețetei de producție și ale procesului tehnologic de producere a pâinii rotunjite de casă: rețeta de producție, capacitatea cuptorului, randamentul produsului. Calcul echipamente pentru depozitarea si pregatirea materiilor prime, pentru stocuri si produse finite.

lucrare de termen, adăugată 02/09/2009


Principalele etape ale procesului de producție a cauciucului și pregătirea catalizatorului. Caracteristicile materiilor prime și produselor finite în ceea ce privește plasticitatea și vâscozitatea. Descrierea schemei tehnologice de producție și calculul material al acesteia. Metode fizico-chimice de analiză.

lucrare de termen, adăugată 28.11.2010


Caracteristicile gamei de produse. Caracteristicile fizico-chimice și organoleptice ale materiilor prime. Reteta de branza afumata carnati procesati. Proces tehnologic de producție. Controlul tehnochimic și microbiologic al materiilor prime și produselor finite.

lucrare de termen, adăugată 25.11.2014


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

lucrare de termen, adăugată 04/05/2009


Caracteristicile materiilor prime prelucrate și ale produselor finite. Schema procesului tehnologic de producere a malțului: acceptarea, curățarea primară și depozitarea orzului, cultivarea și uscarea malțului. Dispozitivul și principiul de funcționare a liniei de producție a malțului de orz.