Fizikalne in kemijske osnove proizvodnje amonijevega nitrata. Pregled tehnologij proizvodnje amonijevega nitrata

Recikliranje polimerov

Najpomembnejša značilnost novih materialov, pridobljenih na osnovi različnih polimerov, je primerjalna enostavnost njihovega preoblikovanja v končne izdelke v fazi viskoznega pretočnega stanja, v katerem so njihove plastične lastnosti najbolj izrazite. Ta sposobnost, da se zlahka oblikuje (pod določenimi pogoji, tako ali drugače povezana s segrevanjem), nato pa pri običajni temperaturi vztrajno ohranja pridobljeno obliko in je plastičnim masam dala ime.

Z vidika predelave polimerov jih lahko (vendar zelo pogojno) razdelimo v dve glavni skupini: termoplasti, ki vključujejo materiale, ki pod vplivom segrevanja spremenijo samo svojo plastičnost, vendar ohranijo strukturo, in termoreaktivne plastike, v ki bi se pod vplivom segrevanja linearne molekule sešile skupaj in tvorile kompleksne prostorske strukture.

Termoplasti vključujejo skoraj vse plastične mase, ki jih dobimo s spajanjem monomerov v dolge verige s polimerizacijo. Poimenujmo nekaj pogostih tovrstnih plastičnih mas. Med njimi izstopa polietilen ali polietilen, ki ga ne brez razloga imenujejo "kralj plastike". Z izjemo porozne in penaste plastike je polietilen najlažja plastična masa. Njegova specifična teža se malo razlikuje od ledu, kar mu omogoča, da lebdi na površini vode. Je izjemno odporen na alkalije in jedke kisline ter hkrati močan, zlahka upognjen, ne izgubi prožnosti niti pri šestdesetstopinjski zmrzali. Polietilen je primeren za vrtanje, struženje, žigosanje, - z eno besedo, kakršno koli obdelavo na tistih strojih, ki se uporabljajo za obdelavo kovin. Polietilen, segret na 115-120 °, postane mehak in plastičen, nato pa je s stiskanjem ali brizganjem iz njega mogoče izdelati vse vrste jedi - od parfumskih steklenic do ogromnih steklenic za kisline in alkalije. Ko se segreje, se polietilen zlahka zvije v tanke filme, ki se uporabljajo za zavijanje izdelkov, ki se bojijo vlage. Kombinacija trdnosti in elastičnosti naredi polietilen primeren material za izdelavo tihih zobnikov, prezračevalne opreme in cevi za kemične obrate, ventilov, tesnil.

Polivinilklorid (pogosto ne povsem pravilno imenovan polivinilklorid) prav tako spada med običajne termoplaste. Na njegovi podlagi se proizvajata dve glavni vrsti plastike: toge celuloidne vrste - tako imenovane vinilne plastike in mehke plastične zmesi.

Tu se nahajajo tudi polistiren, dragocen izolator za visokofrekvenčne naprave in posebno radijsko opremo, ki po videzu spominja na brezbarvno steklo, in polimetil metakrilat (organsko steklo).

Termoplasti vključujejo plastiko iz ustrezno obdelanih naravnih polimerov (na primer nitrocelulozo, pridobljeno z obdelavo bombažne celuloze z mešanico dušikove in žveplove kisline ter celuloznega acetata), in izjemoma poliamidne smole, pridobljene s postopkom polikondenzacije in tako imenovana "stopenjska" ali večkratna polimerizacija.

Razlika med temi glavnimi skupinami materialov je zelo pomembna. Termoplastične izdelke je mogoče drobiti in reciklirati. Za izdelavo nekaterih izdelkov iz njih se široko uporablja brizganje. Izdelek se v ohlajenem kalupu strdi v nekaj sekundah; posledično je produktivnost sodobnih strojev za brizganje zelo visoka: na dan lahko proizvedejo od 15 do 40 tisoč srednje velikih izdelkov in nekaj sto tisoč majhnih.

Pri termoreaktivnih materialih je situacija bolj zapletena: ko se strdijo, jih je skoraj nemogoče vrniti v viskozno tekoče stanje, v katerem bi lahko ponovno postali plastični. Zato je ulivanje iz njih težko; večinoma jih stisnemo pod toploto, nastale izdelke pa v kalupu držimo toliko časa, kolikor je potrebno, da smola preide v netaljivo stanje po celotnem prerezu izdelka. Toda izdelek ne potrebuje več hlajenja.

Čeprav je metoda vročega stiskanja nekoliko manj produktivna od brizganja, pa je tudi večkrat hitrejša od običajnih tehnoloških postopkov za izdelavo kovinskih izdelkov. To zagotavlja veliko dodatno prednost pri zamenjavi kovin s plastiko. Navsezadnje mnogi zapleteni kovinski izdelki zahtevajo dolgo vrsto proizvodnih operacij za njihovo dodelavo. Tipičen primer je izdelava matric, ki zahtevajo dolgotrajne napore najbolj usposobljenih orodjarjev. Sovjetska avtomobilska industrija zdaj uporablja žige iz tako imenovanih epoksidnih smol z ustreznim polnilom. Ustvarjajo se s pomočjo ene glavne operacije - vlivanja in ene pomožne - čiščenja posameznih, naključno oblikovanih nepravilnosti. Industrija se je približala reševanju problema oblikovanja izdelkov velikih dimenzij, kot so avtomobilski trupi, motorni čolni itd.

Na primeru plastične mase, pridobljene z metodo postopne polimerizacije - polikaprolaktama (kot se najlonska smola imenuje v jeziku kemikov) - je jasno videti, kako pogojne so meje, ki v praksi ločujejo plastične mase od sintetičnih vlaken.

Kapronska smola se pridobiva iz laktama aminokaprojske kisline - kaprolaktama, ki se pridobiva iz fenola, benzena, furfurala (zelo obetavna surovina, ki nastane zlasti pri predelavi kmetijskih odpadkov) in acetilena, pridobljenega z delovanjem vode na kalcijev karbid. Po končani polimerizaciji se polikaprolaktam sprosti iz reaktorja skozi tanko režo. Hkrati se strdi v obliki traku, ki ga nato zmeljemo v drobtine. Po dodatnem čiščenju iz monomernih ostankov dobimo poliamidno smolo, ki jo potrebujemo. Iz te smole, katere tališče je precej visoko (216-218 °), izdelujejo vijake za parnike, ležajne školjke, strojne zobnike itd. Toda poliamidne smole se najpogosteje uporabljajo pri proizvodnji niti, iz katerih ne gnijo izdelujejo se ribiške mreže in najlonske nogavice itd.

Filamenti so oblikovani iz taline smole, ki prehaja skozi majhne luknje in tvori tokove, ki se ob ohlajanju strdijo v filamente. Več elementarnih filamentov je združenih v eno in podvrženih torziji in vlečenju.

Kemija je najbolj zanesljiv zaveznik tako odločilnega dejavnika industrijskega napredka, kot je avtomatizacija. Kemična tehnologija je zaradi svoje najpomembnejše lastnosti, ki je bila posebej poudarjena v poročilu N. S. Hruščova na 21. kongresu CPSU, in sicer kontinuitete, najbolj učinkovit in zaželen predmet za avtomatizacijo. Če poleg tega upoštevamo, da je kemična proizvodnja v svojih glavnih smereh velikotonažna in množična proizvodnja, si lahko jasno predstavljamo, kakšne ogromne vire prihranka dela in širitve proizvodnje vsebuje kemija, predvsem kemija in tehnologija. polimerov.

Ker se zavedajo globokih povezav med strukturo najpomembnejših tehničnih polimernih materialov in njihovimi lastnostmi ter se naučijo "oblikovati" polimerne materiale po nekakšnih "kemičnih risbah", lahko kemijski znanstveniki mirno rečejo: "Starost materialov neomejene izbire se je začel."

Uporaba gnojil

Socialistično kmetijstvo ima namreč nalogo, da pri nas ustvari obilico živil in industrijo v celoti oskrbi s surovinami.

V prihodnjih letih se bo močno povečala proizvodnja žitnih izdelkov, sladkorne pese, krompirja, industrijskih poljščin, sadja, zelenjave in krmnih rastlin. Precej se bo povečala proizvodnja osnovnih živinorejskih proizvodov: mesa, mleka, volne itd.

V tem boju za obilje hrane igra kemija veliko vlogo.

Obstajata dva načina za povečanje proizvodnje kmetijskih proizvodov: prvič, s širitvijo posevnih površin; drugič, s povečanjem pridelka na že obdelanih zemljiščih. Tu priskoči kmetijstvu na pomoč kemija.

Gnojila ne samo povečajo količino, ampak tudi izboljšajo kakovost pridelkov, pridelanih z njihovo pomočjo. Povečajo vsebnost sladkorja v pesi in škroba v krompirju, povečajo trdnost lanenih in bombažnih vlaken itd. Gnojila povečajo odpornost rastlin na bolezni, sušo in mraz.

V prihodnjih letih bo naše kmetijstvo potrebovalo veliko mineralnih in organskih gnojil. Mineralna gnojila prejema iz kemične industrije. Poleg različnih mineralnih gnojil kemična industrija kmetijstvu zagotavlja pesticide za zatiranje škodljivih žuželk, rastlinskih bolezni in plevela - herbicide, pa tudi sredstva za uravnavanje rasti in plodov - stimulanse rasti, sredstva za pred žetvijo odpadanje listov bombaža itd. (več o njihovi uporabi in delovanju je opisano v v. 4 DE).

Kaj so gnojila

Gnojila, ki se uporabljajo v kmetijstvu, so razdeljena v dve glavni skupini: organska in mineralna. Organska gnojila vključujejo: gnoj, šoto, zeleno gnojenje (rastline, ki absorbirajo atmosferski dušik) in različni komposti. Njihova sestava poleg mineralov vključuje tudi organske snovi.

Pri nas se proizvajajo tudi kompleksna ali večstranska gnojila. Vsebujejo ne eno, ampak dve ali tri baterije. Močno se razvija tudi uporaba mikrognojil v kmetijstvu. Vključujejo bor, baker, mangan, molibden, cink in druge elemente, katerih majhne količine (nekaj kilogramov na hektar) so potrebne za razvoj in plodnost rastlin.

Poleg tega se v kmetijstvu uporabljajo tudi tako imenovana posredna gnojila: apno, mavec itd. Spreminjajo lastnosti tal: odpravljajo kislost, ki je škodljiva za rastline, povečuje aktivnost koristnih mikroorganizmov in pretvarja hranila, ki jih vsebuje sama tla. v bolj dostopno obliko za rastline.zemlja itd.

DUŠIKOVA GNOJILA

Izhodni material za proizvodnjo večine dušikovih gnojil je amoniak. Pridobiva se s sintezo iz dušika in vodika ali kot stranski produkt (stranski produkt) med koksanjem premoga in šote.

Najpogostejša dušikova gnojila so amonijev nitrat, amonijev sulfat, kalcijev nitrat, natrijev nitrat, sečnina, tekoča dušikova gnojila (tekoči amoniak, amoniak, amoniak voda).

Ta gnojila se med seboj razlikujejo po obliki dušikovih spojin. Nekateri vsebujejo dušik v obliki amoniaka. To so amoniaka gnojila. Ti vključujejo amonijev sulfat. V drugih je dušik v nitratni obliki, torej v obliki soli dušikove kisline. To so nitratna gnojila. Ti vključujejo natrijev nitrat in kalcijev nitrat. V amonijevem nitratu je dušik hkrati v nitratni in amonijevi obliki. Urea vsebuje dušik v obliki amidne spojine.

Nitratne oblike dušikovih gnojil so zlahka topne v vodi, se ne absorbirajo v tla in se zlahka izperejo iz nje. Rastline jih absorbirajo hitreje kot druge oblike dušikovih spojin.

Amonijakova gnojila so tudi zlahka topna v vodi in jih rastline dobro absorbirajo, vendar delujejo počasneje kot nitratna gnojila. Amoniak dobro absorbira tla in se iz nje šibko izpere. Zato gnojila z amonijakom zagotavljajo rastlinam daljšo prehrano z dušikom. So tudi cenejši. To je njihova prednost pred nitratnimi gnojili.

Kako nastane amonijev nitrat

Amonijev nitrat je eno najpogostejših gnojil.

Amonijev nitrat (sicer - amonijev nitrat) se v tovarnah pridobiva iz dušikove kisline in amoniaka s kemično interakcijo teh spojin.

Proizvodni proces je sestavljen iz naslednjih stopenj:

1. Nevtralizacija dušikove kisline s plinastim amoniakom.
2. Izhlapevanje raztopine amonijevega nitrata.
3. Kristalizacija amonijevega nitrata.
4. Sušilna sol.

Slika prikazuje v poenostavljeni obliki tehnološko shemo za proizvodnjo amonijevega nitrata. Kako poteka ta proces?

Surovina - plinasti amoniak in dušikova kislina (vodna raztopina) - vstopi v nevtralizator. Tukaj zaradi kemične interakcije obeh snovi pride do burne reakcije s sproščanjem velike količine toplote. V tem primeru del vode izhlapi, nastala vodna para (t.i. sokova para) pa se skozi lovilec odvaja navzven.

Nepopolno odstranjena raztopina amonijevega nitrata pride iz nevtralizatorja v naslednji aparat - nevtralizator. V njej se po dodatku vodne raztopine amoniaka konča proces nevtralizacije dušikove kisline.

Iz nevtralizatorja se raztopina amonijevega nitrata črpa v uparjalnik - neprekinjeno delujoč vakuumski aparat. Raztopino v takšnih napravah izhlapimo pod znižanim tlakom, v tem primeru - pri tlaku 160-200 mm Hg. Umetnost. Toplota za izhlapevanje se prenese na raztopino skozi stene cevi, segrete s paro.

Izhlapevanje se izvaja, dokler koncentracija raztopine ne doseže 98%. Po tem gre raztopina v kristalizacijo.

Po eni metodi pride do kristalizacije amonijevega nitrata na površini bobna, ki je ohlajena od znotraj. Boben se vrti in na njegovi površini se oblikuje skorja kristalizirajočega amonijevega nitrata debeline do 2 mm. Skorjo odrežemo z nožem in pošljemo v žleb za sušenje.

Amonijev nitrat sušimo z vročim zrakom v vrtečih se sušilnih bobnih pri temperaturi 120°. Po sušenju se končni izdelek pošlje v pakiranje. Amonijev nitrat vsebuje 34-35% dušika. Za zmanjšanje strjevanja se v njegovo sestavo med proizvodnjo vnesejo različni dodatki.

Amonijev nitrat proizvajajo tovarne v obliki granul in v obliki kosmičev. Slaninski kosmiči močno vpijajo vlago iz zraka, zato se med skladiščenjem razširi in izgubi svojo drobljivost. Granulirani amonijev nitrat ima obliko zrn (zrnc).

Granulacija amonijevega nitrata se večinoma izvaja v stolpih (glej sliko). Eno odstranjeno raztopino amonijevega nitrata - talino - razpršimo s centrifugo, nameščeno na stropu stolpa.

Talina se v neprekinjenem toku vlije v vrteči se perforirani boben centrifuge. Skozi luknje bobna se pršilo spremeni v kroglice ustreznega premera in se med padcem strdi.

Zrnat amonijev nitrat ima dobre fizikalne lastnosti, se med skladiščenjem ne strdi, dobro se razprši na polju in počasi absorbira vlago iz zraka.

Amonijev sulfat - (sicer - amonijev sulfat) vsebuje 21% dušika. Večino amonijevega sulfata proizvede koksarska industrija.

V prihodnjih letih se bo močno razvila proizvodnja najbolj koncentriranega dušikovega gnojila, karbamida ali sečnine, ki vsebuje 46 % dušika.

Sečnina se pridobiva pod visokim tlakom iz amoniaka in ogljikovega dioksida. Uporablja se ne le kot gnojilo, ampak tudi za krmo živine (dopolnitev beljakovinske prehrane) in kot vmesni produkt za proizvodnjo plastike.

Zelo pomembna so tekoča dušikova gnojila - tekoči amoniak, amoniak in amonijačna voda.

Tekoči amoniak se pridobiva iz plinastega amoniaka z utekočinjanjem pod visokim pritiskom. Vsebuje 82 % dušika. Amoniak je raztopina amonijevega nitrata, kalcijevega nitrata ali sečnine v tekočem amoniaku z majhnim dodatkom vode. Vsebujejo do 37 % dušika. Amoniak voda je vodna raztopina amoniaka. Vsebuje 20 % dušika. Po učinku na pridelek tekoča dušikova gnojila niso slabša od trdnih. In njihova proizvodnja je veliko cenejša od trdnih, saj ni operacij izhlapevanja raztopine, sušenja in granuliranja. Od treh vrst tekočih dušikovih gnojil je amoniak voda najbolj razširjena. Seveda je za vnos tekočih gnojil v tla, pa tudi njihovo skladiščenje in transport, potrebni posebni stroji in oprema.

Tehnološki postopek za proizvodnjo amonijevega nitrata je sestavljen iz naslednjih glavnih stopenj: nevtralizacija dušikove kisline s plinastim amoniakom, izhlapevanje raztopine amonijevega nitrata, kristalizacija in granulacija taline.

Plinasti amoniak iz grelnika 1 in dušikova kislina iz grelnika 2 pri temperaturi 80-90 0 C vstopata v aparat ITP 3. Za zmanjšanje izgube amoniaka skupaj s paro poteka reakcija v presežku kisline. Raztopina amonijevega nitrata iz naprave 3 se v naknadnem nevtralizatorju 4 nevtralizira z amoniakom in vstopi v uparjalnik 5 za uparjanje v pravokoten granulacijski stolp 16.

Slika 5.1. Tehnološka shema za proizvodnjo amonijevega nitrata.

1 - grelnik amoniaka, 2 - grelnik dušikove kisline, 3 - aparat ITN (z uporabo toplote nevtralizacije), 4 - dodatni nevtralizator, 5 - uparjalnik, 6 - tlačni rezervoar, 7,8 - granulatorji, 9,23 - ventilatorji, 10 - pralni čistilnik, 11-boben, 12,14- transporterji, 13-dvigalo, 15-aparat s fluidizirano plastjo, 16-granulacijski stolp, 17-kolektor, 18,20-črpalke, 19-plavalni rezervoar, 21-plavalni filter, 22-grelnik zraka.

V zgornjem delu stolpa sta granulatorja 7 in 8, katerih spodnji del je oskrbovan z zrakom, ki ohlaja kapljice šalitre, ki padajo od zgoraj. Pri padcu salitrenih kapljic z višine 50-55 metrov, ko okoli njih teče zrak, nastanejo granule, ki se ohladijo v aparatu z vrtinčnim slojem 15. To je pravokotna naprava s tremi deli in mrežo z luknjami. Ventilatorji dovajajo zrak pod rešetko. Nastane fluidizirana plast granul salitre, ki prihajajo iz granulacijskega stolpa skozi transporter. Zrak po ohlajanju vstopi v granulacijski stolp.

Zrnca transporterja amonijevega nitrata 14 se postrežejo za obdelavo s površinsko aktivnimi snovmi v vrtečem se bobnu 11. Nato se končni transporter za gnojilo 12 pošlje v paket.

Zrak, ki zapušča granulacijski stolp, je onesnažen z amonijevim nitratom, hlapi soka iz nevtralizatorja pa vsebujejo neizreagirani amoniak in dušikovo kislino ter delce odnesenega amonijevega nitrata. Za čiščenje teh tokov v zgornjem delu granulacijskega stolpa je šest vzporedno delujočih pomivalnih plošč 10, ki jih namakamo z 20-30 % raztopino salitre, ki se s črpalko 18 dovaja iz zbiralnika 17. v raztopino. iz salitre in se zato uporablja za izdelavo izdelkov. Prečiščen zrak iz granulacijskega stolpa izsesa ventilator 9 in ga spusti v ozračje.

Amonijev nitrat ali amonijev nitrat, NH 4 NO 3 je bela kristalinična snov, ki vsebuje 35 % dušika v amonijevi in ​​nitratni obliki, obe obliki dušika rastline zlahka absorbirajo. Zrnat amonijev nitrat se v velikem obsegu uporablja pred setvijo in za vse vrste gnojenja. V manjšem obsegu se uporablja za proizvodnjo eksplozivov.

Amonijev nitrat se dobro raztopi v vodi in ima visoko higroskopnost (zmožnost absorbiranja vlage iz zraka), zaradi česar se zrnca gnojila razširijo, izgubijo kristalno obliko, pride do sprijemanja gnojil - razsuti material se spremeni v trdno monolitno maso.

Shematski diagram proizvodnje amonijevega nitrata

Za pridobitev amonijevega nitrata, ki se praktično ne strdi, se uporabljajo številne tehnološke metode. Učinkovito sredstvo za zmanjšanje hitrosti absorpcije vlage s higroskopskimi solmi je njihova granulacija. Celotna površina homogenih zrnc je manjša od površine enake količine fine kristalne soli, zato zrnata gnojila počasneje absorbirajo vlago iz

Kot podobno delujoči dodatki se uporabljajo tudi amonijevi fosfati, kalijev klorid, magnezijev nitrat. Postopek proizvodnje amonijevega nitrata temelji na heterogeni reakciji interakcije plinastega amoniaka z raztopino dušikove kisline:

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

Kemična reakcija poteka z visoko hitrostjo; v industrijskem reaktorju je omejena z raztapljanjem plina v tekočini. Mešanje reaktantov je zelo pomembno za zmanjšanje difuzijske retardacije.

Tehnološki postopek za proizvodnjo amonijevega nitrata vključuje poleg stopnje nevtralizacije dušikove kisline z amoniakom še faze uparjanja raztopine salitre, granulacije taline, hlajenja granul, obdelave granul s površinsko aktivnimi snovmi, pakiranja, skladiščenja in nalaganja. salitra, čiščenje izpustov plinov in odpadne vode. Na sl. 8.8 prikazuje diagram sodobne enote velike zmogljivosti za proizvodnjo amonijevega nitrata AS-72 z zmogljivostjo 1360 ton / dan. Izvirno 58-60% dušikovo kislino segrejemo v grelniku na 70 - 80°C s sokovimi hlapi iz aparata ITN 3 in dovajamo v nevtralizacijo. Pred aparatom 3 dušikovi kislini dodamo fosforno in žveplovo kislino v takih količinah, da končni izdelek vsebuje 0,3-0,5% P 2 O 5 in 0,05-0,2% amonijevega sulfata. Enota je opremljena z dvema napravama ITN, ki delujeta vzporedno. Poleg dušikove kisline se jim dovaja plinasti amoniak, predhodno segret v grelniku 2 s parnim kondenzatom na 120-130 ° C. Količine dovajane dušikove kisline in amoniaka so regulirane tako, da ima raztopina na izhodu iz ITN aparata rahel presežek kisline (2–5 g/l), kar zagotavlja popolno absorpcijo amoniaka.

V spodnjem delu aparata poteka reakcija nevtralizacije pri temperaturi 155-170°C; pri tem nastane koncentrirana raztopina, ki vsebuje 91-92 % NH 4 NO 3 . V zgornjem delu aparata se vodna para (tako imenovani sokovi hlapi) spere iz brizganja amonijevega nitrata in hlapov dušikove kisline. Del toplote hlapov soka se porabi za segrevanje dušikove kisline. Nato se sokova para pošlje v čiščenje in sprosti v ozračje.

Slika 8.8 Shema enote za amonijev nitrat AS-72:

1 – grelnik kisline; 2 – grelec amoniaka; 3 – ITN naprave; 4 - naknadni nevtralizator; 5 – uparjalnik; 6 - tlačni rezervoar; 7.8 - granulatorji; 9.23 - ventilatorji; 10 – pralni stroj; 11 - boben; 12.14 - transporterji; 13 - dvigalo; 15 – aparat z vrtinčeno plastjo; 16 - granulacijski stolp; 17 - zbirka; 18, 20 - črpalke; 19 - rezervoar za plavanje; 21 - filter za plavanje; 22 - grelec zraka.

Kisla raztopina amonijevega nitrata se pošlje v nevtralizator 4; kamor vstopi amoniak, potreben za interakcijo s preostalo dušikovo kislino. Nato se raztopina dovaja v uparjalnik 5. Nastala talina, ki vsebuje 99,7-99,8% nitrata, prehaja skozi filter 21 pri 175 °C in se dovaja v tlačni rezervoar 6 s centrifugalno potopno črpalko 20, nato pa v pravokotno kovinski granulacijski stolp 16.

V zgornjem delu stolpa sta granulatorja 7 in 8, katerih spodnji del je oskrbovan z zrakom, ki ohlaja kapljice šalitre, ki padajo od zgoraj. Med padcem salitrenih kapljic z višine 50-55 m nastanejo zrnca gnojila, ko okoli njih teče zrak. Temperatura peletov na izstopu iz stolpa je 90-110°C; vroče granule se ohladijo v aparatu z fluidizirano plastjo 15. To je pravokotna naprava s tremi deli in opremljena z rešetko z luknjami. Ventilatorji dovajajo zrak pod rešetko; to ustvari fluidizirano plast nitratnih zrnc, ki prihajajo skozi transporter iz granulacijskega stolpa. Zrak po ohlajanju vstopi v granulacijski stolp. Granule transporterja amonijevega nitrata 14 služijo za obdelavo s površinsko aktivnimi snovmi v vrtečem se bobnu. Nato se končno gnojilo po tekočem traku 12 pošlje v embalažo.

Zrak, ki izstopa iz granulacijskega stolpa, je onesnažen z delci amonijevega nitrata, sokova para iz nevtralizatorja in mešanica hlapov in zraka iz uparjalnika pa vsebujeta neizreagirani amoniak in dušikovo kislino ter delce odnesenega amonijevega nitrata.

Za čiščenje teh tokov v zgornjem delu granulacijskega stolpa je šest vzporedno delujočih pomivalnih plošč 10, ki jih namakamo z 20-30 % raztopino amonijevega nitrata, ki jo dovaja črpalka 18 iz zbiralnika 17. Del ta raztopina se preusmeri v nevtralizator ITN za pranje sokove s paro, nato pa se zmeša z raztopino salitre in se zato uporablja za izdelavo izdelkov. Prečiščen zrak iz granulacijskega stolpa izsesa ventilator 9 in ga spusti v ozračje.

Proizvodnja sečnine

Karbamid (sečnina) je med dušikovimi gnojili na drugem mestu po proizvodnji za amonijevim nitratom. Rast proizvodnje karbamida je posledica širokega obsega njegove uporabe v kmetijstvu. Je bolj odporen na izpiranje kot druga dušikova gnojila, torej je manj dovzeten za izpiranje iz tal, manj higroskopičen in se lahko uporablja ne le kot gnojilo, ampak tudi kot dodatek krmi za govedo. Sečnina se pogosto uporablja tudi v sestavljenih gnojilih, časovno nadzorovanih gnojilih ter v plastiki, lepilih, lakih in premazih. Karbamid CO (NH 2) 2 je bela kristalinična snov, ki vsebuje 46,6 % dušika. Njegova proizvodnja temelji na reakciji interakcije amoniaka z ogljikovim dioksidom:

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

Tako sta surovina za proizvodnjo sečnine amoniak in ogljikov dioksid, pridobljen kot stranski produkt pri proizvodnji procesnega plina za sintezo amoniaka. Zato je proizvodnja sečnine v kemičnih obratih običajno združena s proizvodnjo amoniaka. Reakcija (I) - skupaj; poteka v dveh fazah. Na prvi stopnji pride do sinteze karbamata:

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

Na drugi stopnji pride do endotermnega procesa odcepitve vode od molekul karbamata, zaradi česar nastane karbamid:

NH 2 COOHNH 4 (l) ↔ CO (NH 2) 2 (l) + H2O (l); ΔH = 15,5 kJ (3) Reakcija tvorbe amonijevega karbamata je reverzibilna eksotermna reakcija, ki poteka z zmanjšanjem volumna. Če želite premakniti ravnotežje proti produktu, ga je treba izvesti pri povišanem tlaku. Da bi proces potekal dovolj hitro, so potrebne povišane temperature. Povečanje tlaka kompenzira negativni učinek visokih temperatur na premik reakcijskega ravnotežja v nasprotni smeri. V praksi se sinteza karbamida izvaja pri temperaturah 150-190°C in tlaku 15-20 MPa. V teh pogojih reakcija poteka z visoko hitrostjo in skoraj do konca. Razgradnja amonijevega karbamata je reverzibilna endotermna reakcija, ki poteka intenzivno v tekoči fazi. Za preprečitev kristalizacije trdnih produktov v reaktorju je treba postopek izvajati pri temperaturah, ki niso nižje od 98 °C [evtektična točka za sistem CO(NH 2) 2 - NH 2 COONH 4]. Višje temperature premaknejo reakcijsko ravnotežje v desno in povečajo njeno hitrost. Najvišja stopnja pretvorbe karbamata v karbamid je dosežena pri 220°C. Za premik ravnotežja te reakcije se vnese tudi presežek amoniaka, ki ga z vezavo reakcijske vode odstrani iz reakcijske krogle. Vendar še vedno ni mogoče doseči popolne pretvorbe karbamata v sečnino. Reakcijska zmes poleg reakcijskih produktov (sečnine in vode) vsebuje še amonijev karbamat in njegove razgradne produkte – amoniak in CO 2 .

Za popolno uporabo surovine je treba bodisi poskrbeti za vračanje neizreagiranega amoniaka in ogljikovega dioksida, pa tudi ogljikovo-amonijevih soli (vmesnih reakcijskih produktov) v sintezno kolono, tj. ustvarjanje recikliranja, ali ločevanje sečnine iz reakcijske zmesi in usmerjanje preostalih reagentov v druge industrije, na primer za proizvodnjo amonijevega nitrata, t.j. vodenje odprtega postopka.

V slednjem primeru se talina, ki zapušča sintezno kolono, duši na atmosferski tlak; ravnotežje reakcije (2) pri temperaturah 140-150°C se skoraj popolnoma premakne v levo in ves preostali karbamat se razgradi. V tekoči fazi ostane vodna raztopina sečnine, ki jo uparimo in pošljemo v granulacijo. Recikliranje nastalih plinov amoniaka in ogljikovega dioksida v sintezno kolono bi zahtevalo, da jih stisnemo v kompresorju do tlaka sinteze sečnine. To je povezano s tehničnimi težavami, povezanimi z možnostjo nastanka karbamata pri nizkih temperaturah in visokem tlaku že v kompresorju ter zamašitvijo strojev in cevovodov s trdnimi delci.

Zato se v zaprtih krogih (vezja z recirkulacijo) običajno uporablja samo reciklaža tekočine. Obstajajo številne tehnološke sheme z recikliranjem tekočine. Med najbolj napredne so tako imenovane sheme s popolnim recikliranjem tekočine in z uporabo postopka odstranjevanja. Odstranjevanje (pihanje) je v tem, da se razgradnja amonijevega karbamata v talini po sintezni koloni izvaja pri tlaku, ki je blizu tlaku v fazi sinteze, s pihanjem taline s stisnjenim CO 2 ali stisnjenim amoniakom. V teh pogojih pride do disociacije amonijevega karbamata zaradi dejstva, da se pri pihanju taline z ogljikovim dioksidom delni tlak amoniaka močno zmanjša in ravnotežje reakcije (2) se premakne v levo. Takšen postopek odlikujeta izraba reakcijske toplote tvorbe karbamata in manjša poraba energije.

Na sl.8.9. podan je poenostavljen diagram enote za sintezo sečnine velike zmogljivosti s tekočim recikliranjem in uporabo postopka odstranjevanja. Lahko ga razdelimo na visokotlačno enoto, nizkotlačno enoto in granulacijski sistem. Vodna raztopina amonijevega karbamata in ogljikovo-amonijevih soli, pa tudi amoniaka in ogljikovega dioksida, vstopi v spodnji del sinteznega stolpca 1 iz visokotlačnega kondenzatorja 4. V sintezni koloni pri temperaturi 170-190 °C in tlak 13-15 MPa, tvorba karbamatnih koncev in reakcija sinteze poteka karbamid. Poraba reagentov je izbrana tako, da je molsko razmerje NH 3 : CO 2 v reaktorju 2,8-2,9. Tekoča reakcijska zmes (talina) iz kolone za sintezo sečnine vstopi v odcepno kolono 5, kjer teče po ceveh. Ogljikov dioksid, stisnjen v kompresorju do tlaka 13-15 MPa, se dovaja protitočno talini, ki ji je dodan zrak v količini, ki zagotavlja koncentracijo kisika 0,5-0,8% v zmesi, da se tvori pasivirni film in zmanjša oprema korozija. Odstranjevalni stolpec se segreva s paro. Zmes plina in hlapov iz stolpca 5, ki vsebuje svež ogljikov dioksid, vstopi v visokotlačni kondenzator 4. Vanj se dovaja tudi tekoči amoniak. Hkrati služi kot delovni tok v injektorju 3, ki dovaja raztopino ogljikovo-amonijevih soli iz čistilnika 2 v kondenzator in po potrebi del

Slika 8.9. Poenostavljen diagram poteka postopka za proizvodnjo karbamida s popolnim recikliranjem tekočine in uporabo postopka odstranjevanja:

1 – kolona za sintezo karbamida; 2 – visokotlačni čistilnik; 3 - injektor; 4 – visokotlačni karbamatni kondenzator; 5 – steber za odstranjevanje; 6 - črpalke; 7 – nizkotlačni kondenzator; 8 – destilacijski stolpec nizkega tlaka; 9 - grelec; 10 - zbirka; 11 – uparjalnik; 12 - granulacijski stolp.

taline iz sintezne kolone. V kondenzatorju nastane karbamat. Toplota, ki se sprosti med reakcijo, se uporablja za proizvodnjo pare.

Iz zgornjega dela sintezne kolone neprekinjeno izstopajo neizreagirani plini, ki vstopajo v visokotlačni čistilnik 2, v katerem se zaradi vodnega hlajenja večina kondenzira in tvori vodno raztopino karbamata in ogljikovih amonijevih soli. Vodna raztopina karbamida, ki zapusti ekstrakcijsko kolono 5, vsebuje 4-5 % karbamata. Za končno razgradnjo raztopino dušimo do tlaka 0,3-0,6 MPa in jo nato pošljemo v zgornji del destilacijske kolone 8. Tekoča faza teče v koloni navzdol po šobi v nasprotnem smeri proti zmesi hlapov in plinov, ki se dviga iz od spodaj navzgor; NH 3 , CO 2 in vodna para izstopajo z vrha kolone. V nizkotlačnem kondenzatorju 7 se kondenzira vodna para, medtem ko se glavni del amoniaka in ogljikovega dioksida raztopi. Nastala raztopina se pošlje v čistilnik 2. Končno čiščenje plinov, izpuščenih v ozračje, se izvede z absorpcijskimi metodami (ni prikazani na diagramu).

70-odstotno vodno raztopino karbamida, ki zapusti spodnji del destilacijske kolone 8, ločimo od zmesi hlapov in plinov in usmerimo po znižanju tlaka na atmosferski najprej v izhlapevanje in nato v granulacijo. Pred brizganjem taline v granulacijski stolp 12 se ji dodajo dodatki za kondicioniranje, kot je sečnina-formaldehidna smola, da dobimo gnojilo, ki se ne strdi, ki se med skladiščenjem ne pokvari.

Shematski diagram s popolno reciklažo

Uvod

Najpomembnejša vrsta mineralnih gnojil so dušikovi: amonijev nitrat, sečnina, amonijev sulfat, vodne raztopine amoniaka itd. Dušik ima izjemno pomembno vlogo v življenju rastlin: je del klorofila, ki je akceptor sončne energije. , in beljakovine, ki so potrebne za izgradnjo žive celice. Rastline lahko porabijo le vezan dušik – v obliki nitratov, amonijevih soli ali amidov. Zaradi delovanja talnih mikroorganizmov iz atmosferskega dušika nastanejo razmeroma majhne količine vezanega dušika. Vendar pa sodobno intenzivno kmetijstvo ne more več obstajati brez dodatnega vnosa dušikovih gnojil v tla, pridobljenih kot posledica industrijske fiksacije atmosferskega dušika.

Dušikova gnojila se med seboj razlikujejo po vsebnosti dušika, po obliki dušikovih spojin (nitrat, amonij, amid), faznem stanju (trdno in tekoče), ločimo tudi fiziološko kisla in fiziološko alkalna gnojila.

Proizvodnja amonijevega nitrata

Amonijev nitrat ali amonijev nitrat NH4NO3 je bela kristalna snov, ki vsebuje 35 % dušika v amonijevih in nitratnih oblikah , obe obliki dušika rastline zlahka asimilirajo. Zrnat amonijev nitrat se v velikem obsegu uporablja pred setvijo in za vse vrste gnojenja. V manjšem obsegu se uporablja za proizvodnjo eksplozivov.

Amonijev nitrat je zelo topen v vodi in ima visoko higroskopnost (zmožnost absorbiranja vlage iz zraka). To je razlog, da se zrnca gnojila razširijo, izgubijo kristalno obliko, pride do sprijemanja gnojil - razsuti material se spremeni v trdno monolitno maso.

Amonijev nitrat se proizvaja v treh vrstah:

A in B se uporabljata v industriji; uporablja se v eksplozivnih mešanicah (amoniti, amoniali)

B - učinkovito in najpogostejše dušikovo gnojilo, ki vsebuje približno 33-34% dušika; ima fiziološko kislost.

Surovina

Surovina za proizvodnjo amonijevega nitrata sta amoniak in dušikova kislina.

Dušikova kislina . Čista dušikova kislina HNO

-brezbarvna tekočina z gostoto 1,51 g/cm pri -42 C strdi v prozorno kristalno maso. V zraku se tako kot koncentrirana klorovodikova kislina "kadi", saj njeni hlapi z zračno vlago tvorijo majhne kapljice megle. Dušikova kislina se ne razlikuje po moči Že pod vplivom svetlobe se postopoma razgradi:

Višja kot je temperatura in bolj koncentrirana kislina, hitrejša je razgradnja. Izpuščen dušikov dioksid raztopi v kislini in ji daje rjavo barvo.

Dušikova kislina je ena najmočnejših kislin; v razredčenih raztopinah se popolnoma razgradi na ione

in - dušikova kislina je ena najpomembnejših spojin dušika: uporablja se v velikih količinah pri proizvodnji dušikovih gnojil, eksplozivov in organskih barvil, služi kot oksidant v številnih kemičnih procesih in se uporablja pri proizvodnji žveplove kisline. kislina za dušikov metoda, ki se uporablja za izdelavo celuloznih lakov, filma .

Industrijska proizvodnja dušikove kisline . Sodobne industrijske metode za proizvodnjo dušikove kisline temeljijo na katalitični oksidaciji amoniaka z atmosferskim kisikom. Pri opisu lastnosti amoniaka je bilo navedeno, da gori v kisiku, reakcijska produkta pa sta voda in prosti dušik. Toda v prisotnosti katalizatorjev lahko oksidacija amoniaka s kisikom poteka drugače. Če mešanico amoniaka z zrakom prenesete čez katalizator, potem pri 750 ° C in določeni sestavi mešanice pride do skoraj popolne pretvorbe

oblikovana

zlahka prehaja v, ki z vodo v prisotnosti atmosferskega kisika daje dušikovo kislino.

Zlitine na osnovi platine se uporabljajo kot katalizatorji pri oksidaciji amoniaka.

Dušikova kislina, pridobljena z oksidacijo amoniaka, ima koncentracijo največ 60%. Po potrebi se koncentrirajte

Industrija proizvaja razredčeno dušikovo kislino s koncentracijo 55, 47 in 45 % in koncentrirano - 98 in 97 % Koncentrirana kislina se prevaža v aluminijastih cisternah, razredčena - v kislinsko odpornih jeklenih rezervoarjih.

Sinteza amoniaka

Amoniak je ključni produkt različnih snovi, ki vsebujejo dušik, ki se uporabljajo v industriji in kmetijstvu. D. N. Pryanishnikov je amoniak imenoval "alfa in omega" pri presnovi dušikovih snovi v rastlinah.

Diagram prikazuje glavne uporabe amoniaka. Sestavo amoniaka je določil C. Berthollet leta 1784. Amoniak NH3 je baza, zmerno močno redukcijsko sredstvo in učinkovito kompleksirno sredstvo glede na katione z praznimi veznimi orbitalami.

Fizikalne in kemijske osnove procesa . Sinteza amoniaka iz elementov poteka po reakcijski enačbi

N2 + ZN2 \u003d 2NHz; ∆H<0

Reakcija je reverzibilna, eksotermna, za katero je značilen velik negativni entalpijski učinek (∆H=-91,96 kJ/mol) in postane še bolj eksotermna pri visokih temperaturah (∆H=-112,86 kJ/mol). Po Le Chatelierjevem principu se pri segrevanju ravnotežje premakne v levo, proti zmanjšanju donosa amoniaka. Tudi sprememba entropije je v tem primeru negativna in ne daje prednosti reakciji. Z negativno vrednostjo ∆S zvišanje temperature zmanjša verjetnost, da pride do reakcije,

Reakcija sinteze amoniaka poteka z zmanjšanjem volumna. Po reakcijski enačbi 4 mola začetnih plinastih reaktantov tvorijo 2 mola plinastega produkta. Na podlagi Le Chatelierjevega načela lahko sklepamo, da bo v ravnotežnih pogojih vsebnost amoniaka v zmesi večja pri visokem tlaku kot pri nizkem.

Značilnosti ciljnega izdelka

Fizikalno-kemijske značilnosti Amonijev nitrat (amonijev nitrat) NH4NO3 ima molekulsko maso 80,043; čisti produkt - brezbarvna kristalinična snov, ki vsebuje 60 % kisika, 5 % vodika in 35 % dušika (po 17,5 % v obliki amoniaka in nitrata). Tehnični izdelek vsebuje najmanj 34,0 % dušika.

Osnovne fizikalne in kemijske lastnosti amonijevega nitrata :

Amonijev nitrat, odvisno od temperature, obstaja v petih kristalnih modifikacijah, ki so termodinamično stabilne pri atmosferskem tlaku (tabela). Vsaka modifikacija obstaja le v določenem temperaturnem območju, prehod (polimorfni) iz ene modifikacije v drugo pa spremljajo spremembe v kristalni strukturi, sproščanju (ali absorpciji) toplote, pa tudi nenadna sprememba specifične prostornine, toplotne kapacitete. , entropija itd. Polimorfni prehodi so reverzibilni – enantiotropni.

Tabela. Kristalne modifikacije amonijevega nitrata

Sistem NH4NO3-H2O (slika 11-2) spada med sisteme s preprosto evtektiko. Evtektična točka ustreza koncentraciji 42,4 % MH4MO3 in temperaturi -16,9 °C. Leva veja diagrama, likvidusna črta vode, ustreza pogojem za sproščanje ledu v sistemu HH4MO3-H20. Desna veja krivulje likvidusa je krivulja topnosti MH4MO3 v vodi. Ta krivulja ima tri prelomne točke, ki ustrezajo temperaturam modifikacijskih prehodov NH4NO3 1=11(125,8°C), II=III (84,2°C) in 111=IV (32,2°C).Tališče (kristalizacija) brezvodni amonijev nitrat je 169,6 ° C. Zmanjša se z naraščajočo vsebnostjo vlage v soli.

Odvisnost temperature kristalizacije NH4NO3 (Tcryst, "C) od vsebnosti vlage (X,%) do 1,5 % je opisana z enačbo:

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

Odvisnost temperature kristalizacije amonijevega nitrata z dodatkom amonijevega sulfata od vsebnosti vlage (X,%) do 1,5 % in amonijevega sulfata (U, %) do 3,0 % je izražena z enačbo:

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

Amonijev nitrat se z absorpcijo toplote raztopi v vodi. Spodaj so vrednosti toplote raztapljanja (Qsolv) amonijevega nitrata različnih koncentracij v vodi pri 25 °C:

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

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

Amonijev nitrat je zelo topen v vodi, etilnem in metilnem alkoholu, piridinu, acetonu, tekočem amoniaku.

Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja je preprosto. Uporabite spodnji obrazec

Študentje, podiplomski študenti, mladi znanstveniki, ki uporabljajo bazo znanja pri študiju in delu, vam bodo zelo hvaležni.

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

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

1. Tehnološki del

1.4.1 Pridobivanje vodne raztopine amonijevega nitrata s koncentracijo

Uvod

V naravi in ​​v človekovem življenju je dušik izjemno pomemben, je del beljakovinskih spojin, ki so osnova rastlinskega in živalskega sveta. Oseba dnevno zaužije 80-100 g beljakovin, kar ustreza 12-17 g dušika.

Za normalen razvoj rastlin je potrebnih veliko kemičnih elementov. Glavni so: ogljik, kisik, dušik, fosfor, magnezij, kalcij, železo. Prva dva elementa rastline pridobivamo iz zraka in vode, ostale pridobimo iz zemlje.

Pri mineralni prehrani rastlin ima dušik posebno veliko vlogo, čeprav njegova povprečna vsebnost v rastlinski masi ne presega 1,5 %. Nobena rastlina ne more normalno živeti in se razvijati brez dušika.

Dušik je sestavni del ne le rastlinskih beljakovin, ampak tudi klorofil, s pomočjo katerega rastline pod vplivom sončne energije absorbirajo ogljik iz CO2 v ozračju.

Naravne dušikove spojine nastanejo kot posledica kemičnih procesov razgradnje organskih ostankov pri izstrelitvah strele, pa tudi biokemično kot posledica delovanja posebnih bakterij v tleh - Azotobacter, ki neposredno asimilirajo dušik iz zraka. Enako sposobnost imajo bakterije vozličev, ki živijo v koreninah stročnic (grah, lucerna, fižol itd.).

Znatna količina dušika, vsebovanega v tleh, se letno odstrani z žetvijo rastlinskih pridelkov, del pa se izgubi zaradi izpiranja snovi, ki vsebujejo dušik, s podtalnico in deževnico. Zato je za povečanje pridelka potrebno sistematično dopolnjevati zaloge dušika v tleh z uporabo dušikovih gnojil. Pod različnimi posevki, odvisno od narave tal, podnebnih in drugih razmer, so potrebne različne količine dušika.

Amonijev nitrat zavzema pomembno mesto v paleti dušikovih gnojil. Njegova proizvodnja se je v zadnjih desetletjih povečala za več kot 30 %.

Že v začetku 20. stoletja je izjemen znanstvenik - agrokemik D. N. Pryanishnikov. imenujemo amonijev nitrat gnojilo prihodnosti. V Ukrajini so prvič na svetu začeli uporabljati amonijev nitrat v velikih količinah kot gnojilo za vse industrijske poljščine (bombaž, sladkorna in krmna pesa, lan, koruza), v zadnjih letih pa tudi za zelenjadnice. .

Amonijev nitrat ima številne prednosti pred drugimi dušikovimi gnojili. Vsebuje 34 - 34,5% dušika in je po tem na drugem mestu za sečnino [(NH2)2CO], ki vsebuje 46% dušika. Amonijev nitrat NH4NO3 je univerzalno dušikovo gnojilo, saj hkrati vsebuje amonijevo skupino NH4 in nitratno skupino NO3 v obliki dušika.

Zelo pomembno je, da rastline uporabljajo dušikove oblike amonijevega nitrata v različnih obdobjih. Amonijev dušik NH2, ki je neposredno vključen v sintezo beljakovin, rastline hitro absorbirajo v obdobju rasti; nitratni dušik NO3 se absorbira relativno počasi, zato deluje dlje časa.

Amonijev nitrat se uporablja tudi v industriji. Je del velike skupine eksplozivov iz amonijevega nitrata, ki so stabilni v različnih pogojih kot oksidant, ki se pod določenimi pogoji razgradijo le v plinaste produkte. Takšen eksploziv je mešanica amonijevega nitrata s trinitrotoluenom in drugimi snovmi. Amonijev nitrat, obdelan z bikarbonatno folijo tipa Fe(RCOO)3 RCOOH, se v velikih količinah uporablja za razstreljevanje v rudarski industriji, pri gradnji cest, hidravličnem inženirstvu in drugih velikih objektih.

Majhna količina amonijevega nitrata se uporablja za proizvodnjo dušikovega oksida, ki se uporablja v medicinski praksi.

Ob povečanju proizvodnje amonijevega nitrata z izgradnjo novih in posodobitvijo obstoječih podjetij je bila naloga izboljšati njegovo kakovost, tj. dobite končni izdelek s 100% drobljivostjo. To je mogoče doseči z nadaljnjimi raziskavami različnih dodatkov, ki vplivajo na procese polimernih transformacij, pa tudi z uporabo dostopnih in poceni površinsko aktivnih snovi, ki zagotavljajo hidrofobizacijo površine granul in jo ščitijo pred atmosfersko vlago – ustvarjanjem počasnega delujoči amonijev nitrat.

granulat za proizvodnjo salitre

1. Tehnološki del

1.1 Študija izvedljivosti, izbira lokacije in gradbišče

Ob upoštevanju načel racionalnega gospodarjenja pri izbiri gradbišča upoštevamo bližino surovin, gorivnih in energetskih virov, bližino potrošnikov proizvedenih izdelkov, razpoložljivost delovnih virov, transport in enotnost. distribucijo podjetij po vsej državi. Na podlagi zgornjih načel lokacije podjetij se v mestu Rivne izvaja gradnja načrtovane trgovine za granulirani amonijev nitrat. Ker se iz surovin, potrebnih za proizvodnjo amonijevega nitrata, v mesto Rivne dobavlja le zemeljski plin, ki se uporablja za proizvodnjo sintetičnega amoniaka.

Povodje reke Goryn služi kot vir oskrbe z vodo. Energijo, porabljeno za proizvodnjo, proizvaja SPTE Rivne. Poleg tega je Rivne veliko mesto z 270 tisoč prebivalci, ki lahko predvideni delavnici zagotovi delovna sredstva. Zaposlovanje delovne sile je predvideno tudi iz mestnih okrožij. Delavnico z inženirskim osebjem zagotavljajo diplomanti Politehničnega inštituta Lviv, Politehničnega inštituta Dnepropetrovsk, Kijevskega politehničnega inštituta, delavnico bodo zagotovile lokalne poklicne šole.

Prevoz končnih izdelkov do potrošnikov se bo izvajal po železnici in cesti.

O smotrnosti gradnje načrtovane delavnice v mestu Rivne priča tudi dejstvo, da je na ozemljih regij Rivne, Volyn, Lviv z dobro razvitim kmetijstvom glavni potrošnik izdelkov zasnovane delavnice granulirani amonijev nitrat, kot mineralno gnojilo.

Posledično bližina surovin, energetskih virov, prodajnega trga, pa tudi razpoložljivost delovne sile, kaže na izvedljivost gradnje načrtovane delavnice v mestu Rivne.

Bližina velike železniške postaje z velikim razcepom železniških tirov omogoča poceni prevoz

1.2 Izbira in utemeljitev metode proizvodnje

V industriji se pogosto uporablja le metoda pridobivanja amonijevega nitrata iz sintetičnega amoniaka in razredčene dušikove kisline.

V mnogih proizvodnjah amonijevega nitrata so bile namesto prej uporabljenih, slabo delujočih naprav uvedene posebne podložke. Posledično se je vsebnost amoniaka ali amonijevega nitrata v sokovih parah zmanjšala za skoraj trikrat. Rekonstruirani so bili nevtralizatorji zastarelih izvedb z nizko produktivnostjo (300 - 350 ton/dan), povečanimi izgubami in nezadostnim izkoristkom reakcijske toplote. Veliko število horizontalnih uparjalnikov nizke moči je bilo zamenjano z navpičnimi s padajočim ali drsnim filmom ter z napravami z večjo površino izmenjave toplote, kar je omogočilo skoraj podvojitev produktivnosti stopenj uparjalnika, zmanjšanje porabe sekundarnih in svežo ogrevalno paro v povprečju za 20 %.

V Ukrajini in v tujini je trdno uveljavljeno, da lahko le gradnja visokozmogljivih enot z uporabo sodobnih dosežkov znanosti in tehnologije zagotovi ekonomske prednosti v primerjavi z obstoječo proizvodnjo amonijevega nitrata.

Pomembna količina amonijevega nitrata v posameznih obratih nastaja iz odpadnih plinov, ki vsebujejo amoniak, iz sistemov sečnine z delnimi tekočimi reciklaži, kjer se porabi od 1 do 1,4 tone amoniaka na tono proizvedene sečnine. Modno je proizvesti 4,5 - 6,4 tone amonijevega nitrata iz enake količine amoniaka.

Metoda pridobivanja amonijevega nitrata iz plinov, ki vsebujejo amoniak, se razlikuje od metode pridobivanja iz plinastega amoniaka le v fazi nevtralizacije.

V majhnih količinah se amonijev nitrat pridobi z izmenjalno razgradnjo soli (pretvorbene metode) po reakcijah:

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)

Te metode pridobivanja amonijevega nitrata temeljijo na obarjanju ene od nastalih soli. Vse metode pridobivanja amonijevega nitrata z izmenjevalno razgradnjo soli so kompleksne, povezane z veliko porabo pare in izgubo vezanega dušika. V industriji se običajno uporabljajo le, če je treba uporabiti dušikove spojine, pridobljene kot stranske produkte.

Kljub relativni preprostosti tehnološkega postopka za pridobivanje amonijevega nitrata imajo sheme za njegovo proizvodnjo v tujini bistvene razlike, ki se med seboj razlikujejo tako po vrsti dodatkov in načinu njihove priprave kot po načinu granulacije taline.

Metoda "Nuklo" (ZDA).

Značilnost te metode za proizvodnjo granuliranega amonijevega nitrata je dodatek v visoko koncentrirano talino (99,8 % amonijevega nitrata pred granulacijo v stolpu, približno 2 % posebnega dodatka, imenovanega "Nuklo". Je fino zdrobljen suh prah betonirane gline z velikostjo delcev ne več kot 0,04 mm.

Metoda "Nitro - tok".

Ta postopek je razvilo britansko podjetje Fayzone. Glavna razlika te metode od drugih je v tem, da se kapljice taline amonijevega nitrata hkrati ohladijo, granulirajo in uprašijo najprej v prašnem oblaku praškastega dodatka, nato pa v fluidizirani postelji istega dodatka.

Metoda podjetja "Ai - Si - Ai" (Anglija).

Ta metoda pridobivanja amonijevega nitrata se razlikuje po tem, da se raztopina magnezijevega nitrata uporablja kot dodatek, ki izboljša fizikalno-kemijske lastnosti končnega izdelka, kar omogoča pridobitev visokokakovostnega izdelka iz taline amonijevega nitrata, ki vsebuje do 0,7% vode.

Brezvakumsko metodo za proizvodnjo amonijevega nitrata so leta 1951 v ZDA prevzeli s »Stengelovim patentom« in kasneje uveljavili v industriji. Bistvo metode je v tem, da se segreta 59% dušikova kislina nevtralizira z segretim plinskim amoniakom v majhnem volumnu pod tlakom 0,34 MPa.

Poleg zgoraj opisanih shem obstaja veliko drugih shem za proizvodnjo amonijevega nitrata v tujini, vendar se med seboj malo razlikujejo.

Treba je opozoriti, da za razliko od delavnic, ki delujejo in se gradijo v Ukrajini in sosednjih državah, v vseh tujih napravah izdelek po granulacijskem stolpu prehaja skozi fazo presejanja in prašenja, kar izboljša kakovost komercialnega izdelka, vendar bistveno otežuje tehnološko shemo. V domačih tovarnah odsotnost postopka presejanja izdelkov kompenziramo z naprednejšo zasnovo granulatorjev, ki dajejo izdelek z minimalno vsebnostjo frakcije manj kot 1 mm. Zajetni vrtljivi bobni za hlajenje granul, ki se pogosto uporabljajo v tujini, se v Ukrajini ne uporabljajo in so jih nadomestile naprave za hlajenje z fluidizirano plastjo.

Za proizvodnjo granuliranega amonijevega nitrata v delavnici so značilni: pridobitev visokokakovostnega izdelka, visoka stopnja izkoriščenosti nevtralizacijske toplote, uporaba enostopenjskega izhlapevanja z "drsnim filmom", maksimalna izraba odpadkov z vračanjem le-teh. do procesa, visoka stopnja mehanizacije, skladiščenja in nakladanja izdelkov. To je dokaj visoka raven proizvodnje.

1.3 Značilnosti surovin in končnega izdelka

Za proizvodnjo amonijevega nitrata se uporablja 100 % amoniak in razredčena dušikova kislina HNO3 s koncentracijo 55 - 56 %.

Amoniak NH3 je brezbarven plin z ostrim, specifičnim vonjem.

Reaktivna snov, ki vstopa v reakcije adicije, substitucije in oksidacije.

Dobro raztopimo v vodi.

Gostota v zraku pri temperaturi 0 ° C in tlaku 0,1 MPa - 0,597.

Največja dovoljena koncentracija v zraku delovnega območja industrijskih prostorov je 20 mg / m3, v zraku naseljenih območij 0,2 mg / m3.

Ko se zmeša z zrakom, amoniak tvori eksplozivne zmesi. Spodnja meja eksplozivnosti mešanice amonijaka in zraka je 15 % (volumenski delež), zgornja meja je 28 % (volumenski delež).

Amoniak draži zgornja dihala, sluznico nosu in oči, ko pride na kožo osebe, povzroči opekline.

Razred nevarnosti IV.

Proizvedeno v skladu z GOST 6621-70.

Dušikova kislina HNO3 je tekočina z ostrim vonjem.

Gostota v zraku pri temperaturi 0°C in tlaku 0,1MPa-1,45g/dm3.

Vrelišče 75°C.

Meša se z vodo v vseh pogledih s sproščanjem toplote.

Dušikova kislina, ki pride na kožo ali sluznico, povzroči opekline. Živalska in rastlinska tkiva se uničijo pod vplivom dušikove kisline. Hlapi dušikove kisline, podobno kot dušikovi oksidi, povzročajo draženje notranjih dihalnih poti, težko dihanje in pljučni edem.

Največja dovoljena koncentracija hlapov dušikove kisline v zraku industrijskih prostorov glede na NO2 je 2 mg/m3.

Masna koncentracija hlapov dušikove kisline v zraku naseljenih območij ni večja od 0,4 mg/m3.

Razred nevarnosti II.

Proizvedeno v skladu z OST 113 - 03 - 270 - 76.

Amonijev nitrat NH4NO3 je bela kristalinična snov, proizvedena v zrnati obliki z vsebnostjo dušika do 35%

Proizvedeno v skladu z GOST 2 - 85 in izpolnjuje naslednje zahteve (glej tabelo 1.1)

Tabela 1.1 - Značilnosti amonijevega nitrata, proizvedenega v skladu z GOST 2 - 85

Ime indikatorja	Norma za blagovno znamko
Skupni masni delež nitrata in amonijevega dušika v smislu:
za NH4NO3 v suhi snovi, %, ne manj kot
za dušik v suhi snovi, %, ne manj kot
Masni delež vode, %, ne več
pH 10 % vodne raztopine, ne manj kot
Masni delež snovi, netopnih v 10 % raztopini dušikove kisline, %, max
Ocenjevanje
Masni delež velikosti granul:
od 1 do 3 mm, %, ne manj
od 1 do 4 mm, %, ne manj
Vključno z:
zrnca od 2 do 4 mm, %, ne manj kot
zrnca velikosti manj kot 1 mm, %, ne več
granule, večje od 5 mm, %
Statična trdnost granul
N/granule (kg/granule), ne manj kot
Krhkost, %, ne manj

Amonijev nitrat je eksplozivna in vnetljiva snov. Zrnca amonijevega nitrata so odporna na trenje, udarce in udarce, ko so izpostavljeni detonatorjem ali v zaprtem prostoru, amonijev nitrat eksplodira. Eksplozivnost amonijevega nitrata se poveča v prisotnosti organskih kislin, olj, žagovine, oglja. Najbolj nevarne kovinske nečistoče v amonijevem nitratu sta kadmij in baker.

Eksplozije amonijevega nitrata lahko povzročijo:

a) izpostavljenost detonatorjem zadostne moči;

b) vpliv anorganskih in organskih nečistoč, zlasti fino dispergiranega bakra, kadmija, cinka, oglja v prahu, olja;

c) toplotna razgradnja v zaprtem prostoru.

Prah amonijevega nitrata s primesjo organskih snovi poveča eksplozivnost soli. Krpa, namočena v šalitro in segreta na 100°C, lahko povzroči požar. Šalitro pri sončenju ugasnite z vodo. Zaradi dejstva, da pri vžigu amonijevega nitrata nastajajo dušikovi oksidi, je pri gašenju potrebno uporabiti plinske maske.

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

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

Prisotnost proste kislosti v raztopini poveča sposobnost za kemično in toplotno razgradnjo.

Negativna lastnost amonijevega nitrata je njegova sposobnost strjevanja - da med skladiščenjem izgubi pretočnost.

Dejavniki, ki prispevajo k strjevanju:

b) heterogenost in nizka mehanska trdnost granul. Pri skladiščenju v skladovnicah višine 2,5 metra se pod pritiskom zgornjih vrečk uničijo najmanj obstojna zrnca s tvorbo prašnih delcev;

c) sprememba kristalnih modifikacij;

d) higroskopnost pospešuje strjevanje. Najučinkovitejši način za preprečevanje strjevanja je pakiranje v zaprte posode (polietilenske vrečke).

Največja dovoljena koncentracija amonijevega nitrata v obliki prahu v industrijskih prostorih ni večja od 10 mg/m3.

Sredstva za zaščito dihalnih organov - raztopina.

Amonijev nitrat se uporablja v kmetijstvu kot dušikovo gnojilo, pa tudi v industriji za različne tehnične namene.

Zrnat amonijev nitrat se v velikih količinah uporablja kot surovina v podjetjih vojaške industrije, ki proizvajajo eksplozive in njihove polizdelke.

1.4 Fizikalne in kemijske osnove tehnološkega procesa

Postopek pridobivanja granuliranega amonijevega nitrata vključuje naslednje faze:

pridobivanje vodne raztopine amonijevega nitrata s koncentracijo najmanj 80 % z nevtralizacijo dušikove kisline s plinastim amoniakom;

izhlapevanje 80% raztopine amonijevega nitrata do stanja taline;

izhlapevanje šibkih raztopin amonijevega nitrata iz raztapljajočih enot in sistemov za zajemanje;

granulacija soli iz taline;

hlajenje granul v "fluidizirani postelji" z zrakom;

obdelava zrnc z maščobnimi kislinami;

transport, pakiranje in skladiščenje.

1.4.1 Pridobivanje vodne raztopine amonijevega nitrata s koncentracijo najmanj 80 % z nevtralizacijo dušikove kisline s plinastim amoniakom

Raztopino amonijevega nitrata dobimo v nevtralizatorjih, ki omogočajo, da se toplota reakcije uporabi za delno izhlapevanje raztopine. Prejel je ime aparata ITN (uporaba nevtralizacijske toplote).

Reakcija nevtralizacije poteka hitreje in jo spremlja sproščanje velike količine toplote.

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

Toplotni učinek reakcije je odvisen od koncentracije in temperature dušikove kisline in plinastega amoniaka.

Slika 1.1 - Toplota nevtralizacije dušikove kisline s plinastim amoniakom (pri 0,1 MPa in 20 °)

Postopek nevtralizacije v aparatu ITN se izvaja pri tlaku 0,02 MPa, temperatura se vzdržuje pri največ 140 ° C. Ti pogoji zagotavljajo, da dobimo dovolj koncentrirano raztopino z minimalnim vnosom amoniaka, dušikove kisline in amonija. nitrata s sokovo paro, ki nastane kot posledica izhlapevanja vode iz raztopine. Nevtralizacija se izvaja v rahlo kislem okolju, saj je izguba amoniaka, dušikove kisline in salitre s sokovo paro manjša kot v rahlo alkalnem okolju.

Zaradi razlike v specifični teži raztopin v izparilnem in nevtralizacijskem delu aparata ITN prihaja do nenehnega kroženja raztopine. Gostejša raztopina iz odprtine nevtralizacijske komore neprestano vstopa v nevtralizacijski del. Prisotnost kroženja raztopine spodbuja boljše mešanje reagentov v nevtralizacijskem delu, poveča produktivnost aparata in odpravlja pregrevanje raztopine v nevtralizacijskem območju. Ko se temperatura v reakcijskem delu dvigne na 145°C, se sproži blokada z ustavitvijo dovoda amoniaka in dušikove kisline ter dovajanjem kislega kondenzata.

1.4.2 Izhlapevanje 80 % raztopine amonijevega nitrata do stanja taljenja

Izhlapevanje 80 - 86% raztopine amonijevega nitrata poteka v uparjalnikih zaradi toplote kondenzacije nasičene pare pri tlaku 1,2 MPa in temperaturi 190°C. para se dovaja v zgornji del obročastega prostora uparjalnika. Uparjalnik deluje pod vakuumom 5,0 h 6,4 104 Pa po principu, da film raztopine "drsi" vzdolž sten navpičnih cevi.

V zgornjem delu aparata je nameščen separator, ki služi za ločevanje taline amonijevega nitrata od hlapov soka.

Za pridobitev visokokakovostnega amonijevega nitrata mora imeti talina amonijevega nitrata koncentracijo najmanj 99,4 % in temperaturo 175 - 785 °C.

1.4.3 Izhlapevanje šibkih raztopin amonijevega nitrata iz raztapljajočih enot in sistemov za zajemanje

Izhlapevanje šibkih raztopin in raztopin, ki nastanejo kot posledica zagona in zaustavitve delavnice, poteka v ločenem sistemu.

Šibke raztopine, pridobljene na enotah za raztapljanje in lovljenje, se skozi regulacijski ventil dovajajo v spodnji del aparata, ki izhlapi le šibke raztopine. Izhlapevanje šibkih raztopin amonijevega nitrata poteka v "filmskem" uparjalniku, ki deluje na principu "drsenja" filma znotraj navpičnih cevi. Parno-tekoča emulzija, ki nastane v cevi uparjalnika, vstopi v separator-pralnico, kjer se ločijo sokovi hlapi in raztopina amonijevega nitrata. Sokovi hlapi prehajajo skozi sito plošče uparjalnika, kjer se ujamejo brizgani amonijevega nitrata in nato pošljejo v površinski kondenzator.

Toplotni nosilec je bliskovita para, ki prihaja iz parnega ekspanderja s tlakom (0,02 - 0,03) MPa in temperaturo 109 - 112°C, ki se dovaja na zgornjo stran lupine uparjalnika. Vakuum v uparjalniku se vzdržuje pri 200 - 300 mm Hg. Umetnost. Iz spodnje plošče se šibka raztopina s koncentracijo približno 60% in temperaturo 105 - 112 ° C odvaja v zbirko - dodatni nevtralizator.

1.4.4 Granulacija soli iz taline

Za pridobitev amonijevega nitrata v granulirani obliki se njegova kristalizacija iz taline s koncentracijo najmanj 99,4% izvaja v stolpih, ki so armiranobetonska konstrukcija, valjaste oblike s premerom 10,5 metra. Talina s temperaturo 175 - 180 ° C in koncentracijo najmanj 99,4 % amonijevega nitrata vstopi v dinamični granulator, ki se vrti s hitrostjo 200 - 220 vrt / min, z luknjami s premerom 1,2 - 1,3 mm. Talina, razpršena skozi luknje, se ob padcu z višine 40 metrov oblikuje v sferične delce.

Zrak za hlajenje granul se premika protitočno od spodaj navzgor. Za ustvarjanje zračnega vleka so nameščeni štirje aksialni ventilatorji z zmogljivostjo 100.000 Nm3/h. V granulacijskem stolpu se granule rahlo posušijo. Njihova vlažnost je 0,15 - 0,2% manjša od vsebnosti vlage v prihajajoči talini.

To je zato, ker je tudi pri 100 % relativni vlažnosti zraka, ki vstopa v stolp, tlak vodne pare nad vročimi peleti večji od parcialnega tlaka vlage v zraku.

1.4.5 Hlajenje peletov v fluidizirani plasti z zrakom

Granule amonijevega nitrata iz stožcev granulacijskega stolpa se dovajajo v aparat z "fluidizirano plastjo" za hlajenje. Hlajenje granul s temperature 100-110°C na temperaturo 50°C poteka v aparatu, ki se nahaja neposredno pod granulacijskim stolpom. Na perforirano rešetko je nameščena prelivna cev za regulacijo višine "fluidizirane plasti" in enakomernega razkladanja salitre. Pod perforirano rešetko se dovaja zrak do 150.000 Nm3/h, ki hladi amonijev nitrat in ga delno suši. Vsebnost vlage v granulah amonijevega nitrata se zmanjša za 0,05 - 0,1 % v primerjavi z zrnci, ki prihajajo iz storžkov.

1.4.6 Obdelava zrnc z maščobnimi kislinami

Predelava granul z maščobnimi kislinami se izvaja, da se prepreči strjevanje amonijevega nitrata pri dolgotrajnem skladiščenju ali transportu v razsutem stanju.

Postopek obdelave sestoji iz dejstva, da se maščobne kisline, fino razpršene s šobami, nanesejo na površino granul v količini 0,01 - 0,03%. Zasnova šob zagotavlja ustvarjanje eliptičnega odseka pršilnega curka. Montažna zasnova šob zagotavlja možnost premikanja in pritrditve v različnih položajih. Predelava granul z maščobnimi kislinami se izvaja na mestih, kjer se granule prenašajo s transportnih trakov na transportne trakove.

1.4.7 Transport, pakiranje in skladiščenje

Granulirani amonijev nitrat iz vrtinčne plasti se po transporterjih dovaja v pregrado št. 1, predela z maščobnimi kislinami in se preko drugega in tretjega dvižnega transporterja dovaja v montirane zabojnike, od koder vstopi v avtomatske tehtnice, ki odtehtajo porcije po 50 kg in nato v embalažna enota. S pomočjo pakirnega stroja se amonijev nitrat pakira v polietilenske ventilske vrečke in odlaga na transporterje, ki pakirane izdelke pošiljajo na nakladalne stroje za nakladanje v vagone in vozila. Skladiščenje končnih izdelkov v skladiščih je zagotovljeno, če ni vagonov ali vozil.

Shranjeni amonijev nitrat v kupih je treba zaščititi pred vlago in različnimi temperaturnimi ekstremi. Višina skladov ne sme presegati 2,5 metra, saj se pod pritiskom zgornjih vreč lahko uničijo najšibkejša zrnca v spodnjih vrečah s tvorbo prašnih delcev. Hitrost absorpcije vlage iz zraka z amonijevim nitratom se močno poveča z naraščanjem temperature. Torej je pri 40°C stopnja absorpcije vlage 2,6-krat večja kot pri 23°C.

V skladiščih je prepovedano skladiščiti skupaj z amonijevim nitratom: olje, žagovina, oglje, kovinske nečistoče, prah kadmija in bakra, cink, kromove spojine, aluminij, svinec, nikelj, antimon, bizmut.

Skladiščenje praznih zabojnikov iz vreč je ločeno od skladiščenega amonijevega nitrata v posodah v skladu s požarno varnostnimi in varnostnimi zahtevami.

1.5 Zaščita vodnih in zračnih bazenov. Proizvodni odpadki in njihovo odstranjevanje

V kontekstu hitrega razvoja proizvodnje mineralnih gnojil, razširjene kemizacije nacionalnega gospodarstva postajajo vse pomembnejši problemi varovanja okolja pred onesnaževanjem in varovanja zdravja delavcev.

Kemična tovarna Rivne je po zgledu drugih velikih kemičnih industrij poskrbela, da se kemično umazane odplake ne odvajajo v reko kot doslej, temveč se čistijo v posebnih objektih biokemične čistilne naprave in vračajo v sistem oskrbe z obtočno vodo. nadaljnja uporaba.

V obratovanje so začeli številni ciljno usmerjeni in lokalni objekti za čiščenje odpadne vode, sežiganje ostankov dna in odlaganje trdnih odpadkov. Skupni znesek kapitalskih naložb za te namene presega 25 milijard UAH.

Delavnica biočiščenja je za uspeh uvrščena v knjigo slave Državnega odbora Sveta ministrov Ukrajine za varstvo narave. Čistilne naprave podjetja se nahajajo na površini 40 hektarjev. V ribnikih, napolnjenih s prečiščeno vodo, se zabavajo krapi, tolstolobi, občutljive akvarijske ribe. So pokazatelj kakovosti čiščenja in najboljši dokaz varnosti odpadne vode.

Laboratorijske analize kažejo, da voda v tamponskih ribnikih ni nič slabša od vode iz reke. S pomočjo črpalk se ponovno oskrbuje za potrebe proizvodnje. Biokemična čistilnica je bila povečana na zmogljivost kemičnega čiščenja do 90.000 kubičnih metrov na dan.

V obratu se nenehno izboljšuje nadzorna služba za vsebnost škodljivih snovi v odpadnih vodah, tleh, v zraku industrijskih prostorov, na ozemlju podjetja ter v bližini naselij in mesta. Že več kot 10 let aktivno deluje sanitarni nadzor, ki izvaja delo industrijskega sanitarnega laboratorija. Dan in noč pozorno spremljajo sanitarno-higiensko stanje zunanjega in proizvodnega okolja ter delovne pogoje.

Odpadki pri proizvodnji granuliranega amonijevega nitrata so: parni kondenzat v količini 0,5 m3 na tono proizvoda, ki se odvaja v splošno omrežje obratov; parni kondenzat soka v količini 0,7 m3 na tono proizvoda. Parni kondenzat soka vsebuje:

amoniak NH3 - ne več kot 0,29 g/dm3;

dušikova kislina НNO3 - ne več kot 1,1 g/dm3;

amonijev nitrat NH4NO3 - ne več kot 2,17 g/dm3.

Parni kondenzat soka se pošlje v trgovino z dušikovo kislino za namakanje kolon v oddelku za čiščenje.

Emisije iz sklada aksialnih ventilatorjev v ozračje:

masna koncentracija amonijevega nitrata NH4NO3 - ne več kot 110 m2/m3

skupna prostornina izpušnih plinov - ne več kot 800 m3 / uro.

Emisije iz cevi splošne trgovine:

masna koncentracija amoniaka NH3 - ne več kot 150 m2/m3

masna koncentracija amonijevega nitrata NH4NO3 - ne več kot 120 m2/m3

Ukrepi za zagotavljanje zanesljivosti varovanja vodnih virov in zračnega bazena. V primeru izrednih razmer in zaustavitev za popravila, da bi izključili onesnaženje vodnega kroga z amoniakom, dušikovo kislino in amonijevim nitratom ter preprečili vdor škodljivih snovi v tla, se raztopina izsuši iz absorpcije. in izparilnega odseka v tri drenažne rezervoarje s prostornino V = 3 m3, poleg tega se v istih posodah zbirajo puščanja iz tesnil obtočnih črpalk absorpcijskega in izparilnega odseka. Iz teh posod se raztopina črpa v zbirko šibkih raztopin poz. 13, od koder nato vstopi v oddelek za izhlapevanje šibkih raztopin.

Da bi preprečili vdor škodljivih snovi v tla, ko se na opremi in komunikacijah pojavijo vrzeli, je opremljena paleta iz kislinsko odpornega materiala.

Pri granulacijskem stolpu se izvede čiščenje s spiranjem onesnaženega zraka s šibko raztopino amonijevega nitrata in nadaljnjim filtriranjem parozračnega toka. V oddelku za pakiranje amonijevega nitrata je enota za čiščenje zraka iz prahu amonijevega nitrata po pakiranju polavtomatskih strojev in transporterjev. Čiščenje se izvaja v ciklonu tipa TsN - 15.

1.6 Opis tehnološke sheme proizvodnje z elementi nove opreme, tehnologije in instrumentacije

Dušikova kislina in amoniak se s protitokom dovajata v nevtralizacijsko komoro ITN aparata. Dušikova kislina s koncentracijo najmanj 55 % iz skladišča dušikove kisline se dovaja po dveh cevovodih s premerom 150 in 200 mm v tlačni rezervoar (poz. 1) s prelivom, po katerem se odvečna kislina vrača iz tlačnega rezervoarja. v skladišče dušikove kisline. Iz rezervoarja (poz. 1) se dušikova kislina pošlje skozi zbiralnik v ITN aparat (poz. 5). Aparat ITN je navpična cilindrična naprava s premerom 2612 mm in višino 6785 mm, v katero je nameščeno steklo s premerom 1100 mm in višino 5400 mm (nevtralizacijska komora). V spodnjem delu nevtralizacijske komore je osem pravokotnih lukenj (oken) velikosti 360x170 mm, ki povezujejo nevtralizacijsko komoro z izparilnim delom ITN aparata (obročasti prostor med stenami aparata in steno nevtralizacijske komore ). Količino dušikove kisline, ki vstopa v ITN aparat (poz. 5), sistem pH meter samodejno prilagodi glede na količino plinastega amoniaka, ki vstopi v ITN aparat (poz. 5) s popravkom za kislost.

Plinasti amoniak NH3 s tlakom največ 0,5 MPa iz tovarniškega omrežja skozi krmilni ventil po dušitvi na 0,15 - 0,25 MPa vstopi v separator kapljic tekočega amoniaka poz. 2, kjer je tudi ločeno od olja, da se prepreči njihov vstop v ITN aparat (poz. 5). Nato se plinasti amoniak segreje na temperaturo, ki ni nižja od 70°C v grelniku amoniaka (poz. 4), kjer se kot toplotni nosilec uporablja parni kondenz iz parnega ekspanderja (poz. 33). Ogreti plinasti amoniak iz (poz. 3) skozi regulacijski ventil skozi cevovode vstopi v ITN aparat (poz. 5). Plinasti amoniak NH3 se vnaša v ITN aparat (poz. 5) po treh cevovodih, dva cevovoda vstopata v nevtralizacijsko komoro ITN aparata v vzporednih tokovih za regulacijskim ventilom, kjer se združita v enega in končata z barbaterjem. Skozi tretji cevovod se amoniak dovaja skozi barbater navzdol po hidravličnem tesnilu v količini do 100 Nm3/h, da se ohrani nevtralno okolje na izstopu iz ITN aparata. Kot rezultat nevtralizacijske reakcije nastane raztopina amonijevega nitrata in hlapov soka.

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

Raztopina se skozi zgornji del nevtralizacijske komore vlije v izparilni del aparata, kjer se zaradi toplote nevtralizacijske reakcije upari do koncentracije 80 - 86 %, para pa se meša s sokom. hlapi, pridobljeni v izparilnem delu, se odstranijo iz aparata pri temperaturi 140 °C v podložko (poz. 12), namenjeno izpiranju sokove pare iz brizg amonijevega nitrata in raztopine amoniaka. Podložka (poz. 12) je cilindrična navpična naprava, znotraj katere so tri sitaste plošče, nad katerimi so nameščeni ščitniki pred brizganjem. Tuljave so nameščene na dve navpični plošči, skozi katera prehaja ohlajena pralna voda. Sokova para prehaja skozi sita, ki mehurčkajo skozi plast raztopine, ki je nastala na pladnjih zaradi hlajenja. Šibka raztopina amonijevega nitrata teče iz plošč v spodnji del, od koder se odvaja v rezervoar šibkih raztopin (poz. 13).

Nekondenzirana para izpranega soka vstopi v površinski kondenzator (poz. 15) v obroču. V cevni prostor kondenzatorja (poz. 15) se dovaja industrijska voda, ki odvaja toploto kondenzacije.

Kondenzat (poz. 15) gravitacijsko odteka v zbiralnik kislega kondenzata (poz. 16), inertni plini pa se skozi svečo odvajajo v ozračje.

Raztopina amonijevega nitrata iz uparjalnega dela skozi vodno tesnilo vstopi v separator - ekspander (poz. 6), da iz njega izloči hlape soka in se izpusti v zbiralnik - nevtralizator (poz. 7) za nevtralizacijo odvečne kislosti (4 g / l). Zbirka - naknadni nevtralizator (poz. 7) zagotavlja dobavo plinastega amoniaka. Iz zbirk - nevtralizatorji (poz. 7) in poz. 8) raztopina amonijevega nitrata s koncentracijo 80 - 88% (alkalni medij ne več kot 0,2 g / l) in temperaturo največ 140 ° C s črpalkami poz. 9 se dovaja v granulacijski prostor v tlačno posodo (poz. 11).

Kot vmesni rezervoar sta nameščena dva dodatna kolektorja - naknadni nevtralizator (poz. 8) za zagotavljanje ritmičnega delovanja delavnice in črpalk (poz. 9), vgrajena je tudi črpalka (poz. 10). Črpalka (poz. 10) je priključena tako, da lahko dovaja raztopino iz kolektorja - naknadni nevtralizator (poz. 7) do kolektorja - naknadnega nevtralizatorja (poz. 8) in obratno.

Parni kondenzat sokov iz zbiralnikov kislinskega kondenzata (poz. 16) se izčrpa v zbiralnik (poz. 18), od koder se s črpalkami (poz. 19) izčrpa v skladišče dušikove kisline za namakanje.

Para vstopi v delavnico pri tlaku 2 MPa in temperaturi 300°C, preide skozi membrano in regulacijski ventil, zmanjša se na 1,2 MPa, parni vlažilec zraka (poz. 32) pa vstopi v spodnji del aparata, znotraj katerega sta dve sitasti plošči, v zgornjem delu pa je nameščen blatnik - valovita šoba. Tu se para navlaži in s temperaturo 190°C in tlakom 1,2 MPa vstopi v uparjalnik (poz. 20). Parni kondenzat iz (poz. 32) v obliki parno-tekoče emulzije s tlakom 1,2 MPa in temperaturo 190 ° C skozi regulacijski ventil vstopi v parni ekspander (poz. 3), kjer zaradi zmanjšanja tlaka do 0,12 - 0,13 MPa se tvori sekundarna bliskovita para s temperaturo 109 - 113 ° C, ki se uporablja za ogrevanje uparjalnika za šibke raztopine nitrata (poz. 22). Parni kondenzat iz spodnjega dela parnega ekspanderja (točka 33) teče gravitacijsko do segrevanja amoniaka (točka 4) v obročast prostor, od koder po sprostitvi toplote pri temperaturi 50 °C vstopi zbiralnik parnega kondenzata (poz. 34), od koder se črpa (poz. 35), se skozi regulacijski ventil odvaja v tovarniško omrežje.

Tlačni rezervoar (poz. 11) ima prelivno cev v (poz. 7). Tlačne in prelivne cevi so položene s parnimi sledilci in izolirane. Iz tlačne posode (poz. 11) vstopi raztopina amonijevega nitrata v spodnji cevni del uparjalnika (poz. 20), kjer se raztopina izhlapi zaradi toplote kondenzacije nasičene pare pri tlaku 1,2 MPa in temperatura 190 °C, ki se dovaja v zgornji del obročnega prostora. Uparjalnik (poz. 20) deluje pod vakuumom 450 - 500 mm Hg. Umetnost. po principu "drsenja" raztopine filma vzdolž sten navpičnih cevi. V zgornjem delu uparjalnika je nameščen separator, ki služi za ločevanje taline amonijevega nitrata od hlapov soka. Talina iz (poz. 20) se odvaja v vodno tesnilo - dodatni nevtralizator (poz. 24), kamor se dovaja plinasti amoniak za nevtralizacijo odvečne kislosti. V primeru prekinitve izbire se preliv pošlje na (poz. 7). Sokovi hlapi iz uparjalnika (poz. 20) vstopijo v podložko z nastalim kondenzatom hlapov soka iz brizg amonijevega nitrata. V notranjosti podložka so sitaste plošče. Na zgornji dve plošči sta položeni tuljavi s hladilno vodo, na katerih kondenzira para. Kot rezultat pranja nastane šibka raztopina amonijevega nitrata, ki se pošlje skozi vodno tesnilo (poz. 27) v tlačno posodo (poz. 28) nevtralizacijskega predela. Sokova para po podložku (poz. 26) se pošlje za kondenzacijo v površinski kondenzator (poz. 29) v obroču, hladilna voda pa v cevni prostor. Nastali kondenzat se z gravitacijo usmeri v zbiralnik kislinske raztopine (poz. 30). Inertne pline sesajo vakuumske črpalke (poz. 37).

Črpa se talina amonijevega nitrata iz vodnega tesnila - nevtralizatorja (poz. 24) s koncentracijo 99,5% NH4NO3 in temperaturo 170 - 180 ° C s presežkom amoniaka največ 0,2 g / l (poz. 25) v tlačno posodo (poz. 38), od koder gravitacijsko teče v dinamične granulatorje (poz. 39), skozi katere se pri razprševanju nad granulacijskim stolpom (poz. 40) med padcem oblikuje v okrogle delce. Granalacijski stolp (poz. 40) je cilindrična armiranobetonska konstrukcija s premerom 10,5 m in višino votlega dela 40,5 m. Z dna granulacijskega stolpa se zrak dovaja z ventilatorji (poz. 45), vlečejo ga aksialni ventilatorji (poz. 44). Večino zraka se vsesa skozi okna in reže v stožcih. Zrnca amonijevega nitrata, ki padejo po jašku, se ohladijo na 100 - 110°C in iz stožcev granulacijskega stolpa gredo na hlajenje v aparat z "fluidizirano plastjo" (poz. 41), ki se nahaja neposredno pod granulacijskim stolpom. . Na mestih, kjer se estrus splakne do perforirane rešetke, so nameščene premične predelne stene, ki vam omogočajo prilagajanje višine "fluidizirane postelje" na serk.

Pri čiščenju stolpa in aparata "KS" pred usedlinami amonijevega nitrata in prahu se zbrana masa odvrže v topilo (poz. 46), kamor se dovaja para pri tlaku 1,2 MPa in temperaturi 190 ° C za raztapljanje. Nastala raztopina amonijevega nitrata se zlije z (poz. 46) v zbirko (poz. 47) in črpalke (poz. 48) se črpa v zbirko šibkih raztopin (poz. 13). V isto zbirko pride tudi šibka raztopina amonijevega nitrata po podložku (poz. 12).

Šibke raztopine NH4NO3, zbrane v (poz. 13) s črpalkami (poz. 14), se pošljejo v tlačno posodo (poz. 28), od koder se z gravitacijo dovajajo skozi regulacijski ventil v spodnji del uparjalnika šibkih raztopin. (poz. 22).

Uparjalnik deluje na principu "drsenja" filma znotraj navpičnih cevi. Sokovi hlapi prehajajo skozi sito plošče uparjalnika, kjer izhlapijo brizganje amonijevega nitrata in se pošljejo v površinski kondenzator (poz. 23), kjer kondenzira in vstopi z gravitacijo v (poz. 30). Inertni plini, ki so prešli past (poz. 36), se izsesajo z vakuumsko črpalko (poz. 37) Vakuum se vzdržuje na 200 - 300 mm. rt. steber. Iz spodnje plošče uparjalnika (poz. 22) se v zbiralnik (poz. 8) odvaja raztopina amonijevega nitrata s koncentracijo približno 60 % in temperaturo 105 - 112 ° C. Toplotni nosilec je sekundarna para izhlapevanja, ki prihaja iz ekspanderja (poz. 33) s temperaturo 109 - 113°C in tlakom 0,12 - 0,13 MPa. Para se dovaja na zgornjo stran lupine uparjalnika, kondenzat se odvaja v zbiralnik parnega kondenzata (poz. 42).

Granulirani amonijev nitrat iz granulacijskega stolpa (poz. 40) se po transporterjih (poz. 49) dovaja v prenosno enoto, kjer se granule obdelajo z maščobnimi kislinami. Maščobne kisline se črpajo iz železniških rezervoarjev s črpalkami (poz. 58) v zbirni rezervoar (poz. 59). Ki je opremljen s tuljavo z ogrevalno površino 6,4 m2. Mešanje poteka s črpalkami (poz. 60) in iste črpalke dovajajo maščobne kisline v šobe dozirne enote, skozi katere se razpršijo s stisnjenim zrakom pri tlaku do 0,5 MPa in temperaturi najmanj 200°. C. Zasnova šob zagotavlja ustvarjanje eliptičnega odseka pršilnega curka. Predelani granulirani amonijev nitrat se vlije na transporterje (poz. 50) drugega dvigala, iz katerih se amonijev nitrat odvaja v bunkerje (poz. 54) v primerih razsutega nakladanja. Iz transporterjev (poz. 50) vstopi amonijev nitrat v transporterje (poz. 51), od koder se odlaga v montirane bunkerje (poz. 52). Po nameščenih lijakih amnitrat vstopi v avtomatsko tehtnico (poz. 53) s porcijami po 50 kilogramov in nato v pakirno enoto. S pomočjo pakirnega stroja se amonijev nitrat pakira v ventilske plastične vrečke in odlaga po reverzibilnih transporterjih (poz. 55), od koder gre v skladiščne transporterje (poz. 56), iz njih pa v nakladalne stroje (poz. 57). ). Iz nakladalnih strojev (poz. 57) se amonijev nitrat nalaga v vagone ali vozila. Skladiščenje končnih izdelkov v skladiščih je zagotovljeno, če ni železniškega prometa in vozil.

Končni izdelek - granulirani amonijev nitrat mora ustrezati zahtevam državnega standarda GOST 2 - 85.

Projekt predvideva zbiranje razlitja amonijevega nitrata po pakirnih strojih. Vgrajen je dodatni transporter (poz. 62) in dvigalo (poz. 63). Amonijev nitrat, ki se med polnjenjem v vrečke razlije skozi sluz, se po tokovih zlije na transporter (poz. 62), od koder vstopi v dvigalo (poz. 63). Iz dvigala vstopi amonijev nitrat v montirane zabojnike (poz. 52), kjer se pomeša z glavnim tokom izrabljenega amonijevega nitrata.

1.7 Materialni izračuni proizvodnje

Pričakujemo materialne izračune proizvodnje za 1 tono končnih izdelkov - granulirani amonijev nitrat.

Material raste nevtralizirajoče

Začetni podatki:

Izguba amoniaka in dušikove kisline na tono amonijevega nitrata se določi na podlagi enačbe nevtralizacijske reakcije.

Postopek poteka v ITN aparatu z naravnim kroženjem raztopine amonijevega nitrata.

Za pridobitev ene tone soli z reakcijo

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

Porabljen 100 % HNO3

Porabljen 100 % NH3

kjer: 17, 63, 80 molekulske mase amoniaka, dušikove kisline in amonijevega nitrata.

Praktična poraba NH3 in HNO3 bo nekoliko višja od teoretične, saj je v procesu nevtralizacije izguba reagentov s sokovimi hlapi neizogibna, preko puščajočih komunikacij, zaradi večje razgradnje reakcijskih komponent. Praktična poraba reagentov, ob upoštevanju izgub v proizvodnji, bo:

787,5 1,01 = 795,4 kg

55 % porabljenega HNO3 bo:

Izguba kisline bo:

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

Poraba 100 % NH3

212,4 1,01 = 214,6 kg

Izguba amoniaka bo:

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

1446,2 kg 55 % HNO3 vsebuje vodo:

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

Skupna količina amoniaka in kislinskih reagentov, ki vstopajo v nevtralizator, bo:

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

V aparatu ITN voda izhlapi zaradi toplote nevtralizacije in koncentracija nastale raztopine amonijevega nitrata doseže 80%, zato bo iz nevtralizatorja prišla raztopina amonijevega nitrata:

Ta raztopina vsebuje vodo:

1250 - 1000 = 250 kg

To izhlapi vodo med postopkom nevtralizacije.

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

Tabela 1.2 - Materialna bilanca nevtralizacije

Izračun materiala izparilnega oddelka

Začetni podatki:

Tlak pare - 1,2 MPa

Gostuje na Allbest.ru

Podobni dokumenti

Fizikalne in kemijske lastnosti amonijevega nitrata. Glavne faze proizvodnje amonijevega nitrata iz amoniaka in dušikove kisline. Nevtralizacijske naprave, ki delujejo pri atmosferskem tlaku in delujejo pod vakuumom. Uporaba in odlaganje odpadkov.

seminarska naloga, dodana 31.03.2014


Značilnosti izdelkov, surovin in materialov za proizvodnjo. Tehnološki postopek za pridobivanje amonijevega nitrata. Nevtralizacija dušikove kisline s plinastim amoniakom in izhlapevanje v stanje visoko koncentrirane taline.

seminarska naloga, dodana 19.01.2016


Avtomatizacija proizvodnje granuliranega amonijevega nitrata. Tokokrogi za stabilizacijo tlaka v cevi za dovod pare soka in nadzor temperature parnega kondenzata iz barometričnega kondenzatorja. Regulacija tlaka v izstopnem vodu do vakuumske črpalke.

seminarska naloga, dodana 01.09.2014


Amonijev nitrat kot običajno in poceni dušikovo gnojilo. Pregled obstoječih tehnoloških shem za njegovo proizvodnjo. Posodobitev proizvodnje amonijevega nitrata s proizvodnjo kompleksnega dušikovo-fosfatnega gnojila v OAO Cherepovetsky Azot.

diplomsko delo, dodano 22.02.2012


Lastnosti etilen-propilenskih kavčukov, značilnosti njihove sinteze. Tehnologija proizvodnje, fizikalne in kemijske osnove procesa, katalizatorji. Značilnosti surovin in končnih izdelkov. Materialna in energetska bilanca reakcijske enote, nadzor proizvodnje.

seminarska naloga, dodana 24. 10. 2011


Izračuni proizvodne recepture in tehnološkega postopka za proizvodnjo domačega zaokroženega kruha: proizvodna receptura, zmogljivost pečice, donos izdelka. Izračun opreme za skladiščenje in pripravo surovin, zalog in končnih izdelkov.

seminarska naloga, dodana 09.02.2009


Glavne faze procesa proizvodnje gume in priprave katalizatorja. Značilnosti surovin in končnih izdelkov glede na plastičnost in viskoznost. Opis tehnološke sheme proizvodnje in njen izračun materiala. Fizikalne in kemijske metode analize.

seminarska naloga, dodana 28.11.2010


Značilnosti palete izdelkov. Fizikalno-kemijske in organoleptične lastnosti surovin. Recept za predelane klobase dimljeni sir. Tehnološki proizvodni proces. Tehnokemijski in mikrobiološki nadzor surovin in končnih izdelkov.

seminarska naloga, dodana 25.11.2014


Značilnosti surovin, pomožnih materialov in končnih izdelkov. Opis tehnološkega procesa in njegovih glavnih parametrov. Izračuni materiala in energije. Tehnične značilnosti glavne tehnološke opreme.

seminarska naloga, dodana 05.04.2009


Značilnosti predelanih surovin in končnih izdelkov. Shema tehnološkega procesa proizvodnje slada: prevzem, primarno čiščenje in skladiščenje ječmena, pridelava in sušenje slada. Naprava in princip delovanja linije za proizvodnjo ječmenovega slada.