Fysikaliska och kemiska baser för produktion av ammoniumnitrat. Översikt över teknik för produktion av ammoniumnitrat

Polymeråtervinning

Den viktigaste egenskapen hos nya material som erhålls på basis av olika polymerer är den jämförande enkelheten i deras omvandling till färdiga produkter i stadiet av ett viskös flödestillstånd, där deras plastegenskaper är mest uttalade. Denna förmåga att lätt bildas (under vissa förhållanden, på ett eller annat sätt i samband med uppvärmning), och sedan vid vanlig temperatur att stadigt bibehålla den förvärvade formen och gav plastmassorna sitt namn.

Ur polymerbearbetningssynpunkt kan de (dock mycket villkorligt) delas in i två huvudgrupper: termoplaster, som inkluderar material som endast ändrar sin plasticitet under inverkan av uppvärmning, men behåller sin struktur, och värmehärdande plaster, i som, under inverkan av uppvärmning, linjära molekyler som skulle sys ihop och bildar komplexa rumsliga strukturer.

Termoplaster omfattar nästan alla plastmassor, som erhålls genom att skarva monomerer till långa kedjor genom polymerisation. Låt oss nämna några vanliga plastmassor av detta slag. Bland dem sticker polyeten ut, eller polyeten, som inte utan anledning kallas "kungen av plast". Med undantag för porösa och skumplaster är polyeten den lättaste plastmassan. Dess specifika vikt skiljer sig lite från isens specifika vikt, vilket gör att den kan flyta på vattenytan. Den är exceptionellt motståndskraftig mot alkalier och kaustiksyror och samtidigt stark, lättböjd, förlorar inte flexibiliteten även vid sextio graders frost. Polyeten lämpar sig för borrning, svarvning, stansning, - med ett ord, alla typer av bearbetning på de maskiner som används för metallbearbetning. Uppvärmd till 115-120 °, polyeten blir mjuk och plastig, och sedan genom pressning eller formsprutning är det möjligt att producera alla slags rätter från det - från parfymflaskor till enorma flaskor för syror och alkalier. Vid uppvärmning kan polyeten lätt rullas till tunna filmer som används för att slå in produkter som är rädda för fukt. Kombinationen av styrka och elasticitet gör polyeten till ett lämpligt material för tillverkning av tysta växlar, ventilationsutrustning och rör för kemiska anläggningar, ventiler, packningar.

Polyvinylklorid (ofta inte helt korrekt kallad polyvinylklorid) tillhör också vanliga termoplaster. På grundval av det produceras två huvudtyper av plast: stel celluloidliknande typ - den så kallade vinylplasten och mjuka plastföreningar.

Här gränsar också polystyren, en värdefull isolator för högfrekventa enheter och speciell radioutrustning, som till utseendet liknar färglöst glas, och polymetylmetakrylat (organiskt glas).

Termoplaster inkluderar plaster gjorda av lämpligt bearbetade naturliga polymerer (till exempel nitrocellulosa erhållen genom att behandla bomullscellulosa med en blandning av salpetersyra och svavelsyra och cellulosaacetat), och, som ett undantag, polyamidhartser erhållna genom polykondensationsprocessen och kallas "stegad" eller multipel polymerisation.

Skillnaden mellan dessa huvudgrupper av material är mycket betydande. Termoplastprodukter kan krossas och återvinnas. För tillverkning av vissa produkter från dem används formsprutning i stor utsträckning. Produkten härdar i en kyld form på några sekunder; som ett resultat är produktiviteten hos moderna formsprutningsmaskiner mycket hög: på en dag kan de producera från 15 till 40 tusen medelstora produkter och flera hundra tusen små.

Med värmehärdande material är situationen mer komplicerad: efter att de har härdat är det nästan omöjligt att återställa dem till ett trögflytande tillstånd där de kan bli plastiska igen. Därför är det svårt att kasta från dem; de pressas för det mesta under värme, och de resulterande produkterna hålls i formen så länge som nödvändigt för att hartset ska övergå till ett osmältbart tillstånd över hela produktens tvärsnitt. Men produkten kräver inte längre kylning.

Även om metoden för varmpressning är något mindre produktiv än formsprutning, är den till och med många gånger snabbare än konventionella tekniska processer för tillverkning av metallprodukter. Detta ger en enorm ytterligare fördel när man ersätter metaller med plast. När allt kommer omkring kräver många komplexa metallprodukter en lång serie produktionsoperationer för sin efterbehandling. Ett typiskt exempel är tillverkning av stansar som kräver långvariga insatser av de skickligaste verktygsmakarna. Den sovjetiska bilindustrin använder nu stämplar tillverkade av så kallade epoxihartser med lämpligt fyllmedel. De skapas med hjälp av en huvudoperation - gjutning och en extra - rengöring av individuella, slumpmässigt bildade oegentligheter. Industrin har kommit nära att lösa problemet med att forma stora produkter, såsom bilskrov, motorbåtar, etc.

Om man använder exemplet med en plastmassa som erhålls genom metoden stegvis polymerisation - polykaprolaktam (som nylonharts kallas på kemistspråk) - kan man tydligt se hur betingade gränserna är som skiljer plastmassor från syntetiska fibrer i praktiken.

Kapronharts erhålls från aminokapronsyralaktam - kaprolaktam, som i sin tur erhålls från fenol, bensen, furfural (en mycket lovande råvara, bildad i synnerhet vid bearbetning av jordbruksavfall) och acetylen som erhålls genom inverkan av vatten på kalciumkarbid. Efter avslutad polymerisation frigörs polykaprolaktam från reaktorn genom en tunn slits. Samtidigt stelnar det i form av ett band som sedan mals till smulor. Efter ytterligare rening från monomerrester erhålls det polyamidharts vi behöver. Av detta harts, vars smältpunkt är ganska hög (216-218 °), tillverkas ångfartygsskruvar, lagerskålar, maskinväxlar etc. Men polyamidhartser används mest vid tillverkning av trådar som inte ruttnar fiskenät tillverkas och nylonstrumpor m.m.

Filamenten bildas av en hartssmälta som passerar genom små hål och bildar strömmar som stelnar vid kylning till filament. Flera elementära filament sammanfogas till en och utsätts för vridning och dragning.

Kemi är den mest pålitliga allierade för en så avgörande faktor i industriella framsteg som automatisering. Kemisk teknik, i kraft av sin viktigaste egenskap, särskilt betonad i rapporten från N. S. Chrusjtjov vid SUKP:s 21:a kongress, nämligen kontinuitet, är det mest effektiva och önskvärda objektet för automatisering. Om vi ​​dessutom tar med i beräkningen att kemisk produktion i dess huvudriktningar är en stortonnage- och massproduktion, så kan man tydligt föreställa sig vilka enorma källor till arbetsbesparing och expansion av produktionen som finns i kemin, särskilt kemin och teknologin av polymerer.

Genom att inse de djupa sambanden mellan strukturen hos de viktigaste tekniska polymermaterialen och deras egenskaper och efter att ha lärt sig att "designa" polymermaterial enligt ett slags "kemiska ritningar", kan kemiforskare med säkerhet säga: "Åldern för material med obegränsat urval har börjat."

Applicering av gödningsmedel

Det socialistiska jordbruket står inför uppgiften att skapa ett överflöd av livsmedel i vårt land och till fullo förse industrin med råvaror.

Under de kommande åren kommer produktionen av spannmålsprodukter, sockerbetor, potatis, industrigrödor, frukt, grönsaker och foderväxter att öka markant. Produktionen av basprodukter från animalieproduktionen: kött, mjölk, ull etc. kommer att öka avsevärt.

I denna kamp för överflöd av livsmedel spelar kemi en stor roll.

Det finns två sätt att öka produktionen av jordbruksprodukter: för det första genom att utöka arealen med grödor; för det andra genom att öka avkastningen på redan odlade markmassor. Det är här kemin kommer till hjälp för jordbruket.

Gödselmedel ökar inte bara kvantiteten, utan förbättrar också kvaliteten på grödor som odlas med deras hjälp. De ökar sockerhalten i betor och stärkelse i potatis, ökar styrkan hos lin- och bomullsfibrer etc. Gödsel ökar växternas motståndskraft mot sjukdomar, torka och kyla.

Under de kommande åren kommer vårt jordbruk att behöva mycket mineral och organiska gödningsmedel. Den tar emot mineralgödsel från den kemiska industrin. Förutom olika mineralgödselmedel förser den kemiska industrin jordbruket med bekämpningsmedel för att bekämpa skadliga insekter, växtsjukdomar och ogräs - herbicider, samt medel för att reglera tillväxt och fruktsättning - tillväxtstimulerande medel, medel för förskörd av bomullsbladens fall, etc. (mer om dem tillämpning och åtgärd beskrivs i v. 4 DE).

Vad är gödningsmedel

Gödselmedel som används i jordbruket delas in i två huvudgrupper: organiskt och mineraliskt. Organiska gödselmedel inkluderar: gödsel, torv, gröngödsel (växter som absorberar atmosfäriskt kväve) och olika komposter. Deras sammansättning, förutom mineraler, innehåller organiska ämnen.

Komplexa eller multilaterala gödselmedel produceras också i vårt land. De innehåller inte ett, utan två eller tre batterier. Användningen av mikrogödselmedel inom jordbruket utvecklas också avsevärt. De inkluderar bor, koppar, mangan, molybden, zink och andra element, av vilka små mängder (flera kilo per hektar) är nödvändiga för utveckling och fruktsättning av växter.

Dessutom används så kallade indirekta gödningsmedel också i jordbruket: kalk, gips, etc. De förändrar markens egenskaper: de eliminerar surhet som är skadlig för växter, förbättrar aktiviteten hos nyttiga mikroorganismer och omvandlar näringsämnena som finns i själva jorden. till en mer tillgänglig form för växter, jord, etc.

Kvävegödsel

Utgångsmaterialet för framställning av de flesta kvävegödselmedel är ammoniak. Det erhålls genom syntes från kväve och väte eller som en biprodukt (biprodukt) vid koksning av kol och torv.

De vanligaste kvävegödselmedlen är ammoniumnitrat, ammoniumsulfat, kalciumnitrat, natriumnitrat, urea, flytande kvävegödselmedel (flytande ammoniak, ammoniak, ammoniakvatten).

Dessa gödselmedel skiljer sig från varandra i form av kväveföreningar. Vissa innehåller kväve i form av ammoniak. Dessa är ammoniakgödselmedel. Dessa inkluderar ammoniumsulfat. I andra är kväve i nitratform, det vill säga i form av salter av salpetersyra. Dessa är nitratgödselmedel. Dessa inkluderar natriumnitrat och kalciumnitrat. I ammoniumnitrat finns kväve samtidigt i både nitrat- och ammoniumform. Urea innehåller kväve i form av en amidförening.

Nitratformer av kvävegödselmedel är lättlösliga i vatten, absorberas inte av jorden och tvättas lätt ur den. De absorberas av växter snabbare än andra former av kväveföreningar.

Ammoniakgödselmedel är också lättlösliga i vatten och absorberas väl av växter, men de verkar långsammare än nitratgödselmedel. Ammoniak absorberas väl av jorden och tvättas svagt ur den. Därför ger ammoniakgödsel växter med kväve näring under en längre tid. De är också billigare. Detta är deras fördel jämfört med nitratgödselmedel.

Hur ammoniumnitrat framställs

Ammoniumnitrat är ett av de vanligaste gödselmedlen.

Ammoniumnitrat (annars - ammoniumnitrat) erhålls vid fabriker från salpetersyra och ammoniak genom kemisk interaktion av dessa föreningar.

Produktionsprocessen består av följande steg:

1. Neutralisering av salpetersyra med gasformig ammoniak.
2. Avdunstning av ammoniumnitratlösning.
3. Kristallisation av ammoniumnitrat.
4. Torka salt.

Figuren visar i en förenklad form det tekniska schemat för produktion av ammoniumnitrat. Hur fortgår denna process?

Råvaran - gasformig ammoniak och salpetersyra (vattenlösning) - kommer in i neutralisatorn. Här, som ett resultat av den kemiska interaktionen mellan båda ämnena, sker en våldsam reaktion med frigöring av en stor mängd värme. I det här fallet avdunstar en del av vattnet, och den resulterande vattenångan (den så kallade juiceångan) släpps ut genom fällan till utsidan.

En ofullständigt avskalad lösning av ammoniumnitrat kommer från neutralisatorn till nästa apparat - neutralisatorn. I den, efter tillsats av en vattenlösning av ammoniak, slutar processen för neutralisering av salpetersyra.

Från neutralisatorn pumpas ammoniumnitratlösningen in i förångaren - en kontinuerligt arbetande vakuumapparat. Lösningen i sådana anordningar förångas under reducerat tryck, i detta fall - vid ett tryck på 160-200 mm Hg. Konst. Värme för förångning överförs till lösningen genom väggarna i rör som värms upp med ånga.

Indunstning utförs tills koncentrationen av lösningen når 98%. Därefter går lösningen till kristallisation.

Enligt en metod sker kristallisationen av ammoniumnitrat på trummans yta, som kyls från insidan. Trumman roterar och en skorpa av kristalliserande ammoniumnitrat upp till 2 mm tjock bildas på dess yta. Skorpan skärs av med en kniv och skickas till rännan för torkning.

Ammoniumnitratet torkas med varmluft i roterande torktrummor vid en temperatur av 120°. Efter torkning skickas den färdiga produkten för förpackning. Ammoniumnitrat innehåller 34-35 % kväve. För att minska kakning införs olika tillsatser i dess sammansättning under produktionen.

Ammoniumnitrat tillverkas av fabriker i granulär form och i form av flingor. Salpeterflinga absorberar starkt fukt från luften, så under lagring sprider det sig och förlorar sin sprödhet. Granulerat ammoniumnitrat har formen av korn (granulat).

Granulering av ammoniumnitrat görs mestadels i torn (se figur). En avskalad lösning av ammoniumnitrat - smälta - sprayas med en centrifug monterad i tornets tak.

Smältan hälls i den roterande perforerade trumman i centrifugen i en kontinuerlig ström. När den passerar genom trummans hål förvandlas sprayen till kulor med lämplig diameter och hårdnar under fallet.

Granulärt ammoniumnitrat har goda fysikaliska egenskaper, kakar inte under lagring, sprider sig bra på fältet och absorberar långsamt fukt från luften.

Ammoniumsulfat - (annars - ammoniumsulfat) innehåller 21% kväve. Det mesta av ammoniumsulfatet produceras av koksindustrin.

Under de kommande åren kommer produktionen av det mest koncentrerade kvävegödselmedlet, karbamid eller urea, som innehåller 46 % kväve, att utvecklas kraftigt.

Urea erhålls under högtryckssyntes från ammoniak och koldioxid. Det används inte bara som gödningsmedel, utan också för att utfodra boskap (tillskott till proteinnäring) och som mellanprodukt för produktion av plast.

Av stor betydelse är flytande kvävegödselmedel - flytande ammoniak, ammoniak och ammoniakvatten.

Flytande ammoniak framställs av gasformig ammoniak genom högtrycksvätskebildning. Den innehåller 82% kväve. Ammoniak är lösningar av ammoniumnitrat, kalciumnitrat eller urea i flytande ammoniak med en liten tillsats av vatten. De innehåller upp till 37 % kväve. Ammoniakvatten är en vattenlösning av ammoniak. Den innehåller 20% kväve. När det gäller deras effekt på grödan är flytande kvävegödselmedel inte sämre än fasta. Och deras produktion är mycket billigare än fasta, eftersom det inte finns några operationer för att indunsta lösningen, torkning och granulering. Av de tre typerna av flytande kvävegödsel är ammoniakvatten det mest använda. Naturligtvis kräver appliceringen av flytande gödningsmedel på jorden, såväl som deras lagring och transport, speciella maskiner och utrustning.

Den tekniska processen för produktion av ammoniumnitrat består av följande huvudsteg: neutralisering av salpetersyra med gasformig ammoniak, förångning av en ammoniumnitratlösning, kristallisering och granulering av smältan.

Gasformig ammoniak från värmare 1 och salpetersyra från värmare 2 vid en temperatur av 80-90 0 C kommer in i ITP 3-apparaten. För att minska förlusten av ammoniak, tillsammans med ånga, utförs reaktionen i ett överskott av syra. Ammoniumnitratlösningen från apparaten 3 neutraliseras i efterneutralisatorn 4 med ammoniak och går in i förångaren 5 för indunstning in i ett rektangulärt granuleringstorn 16.

Fig.5.1. Teknologiskt schema för framställning av ammoniumnitrat.

1 - ammoniakvärmare, 2 - salpetersyravärmare, 3 - ITN-apparat (med neutraliseringsvärme), 4 - ytterligare neutralisator, 5 - förångare, 6 - trycktank, 7,8 - granulatorer, 9,23 - fläktar, 10 - tvättskrubber, 11-trummor, 12,14- transportörer, 13-hiss, 15-fluidiserad bäddapparat, 16-granuleringstorn, 17-kollektor, 18,20-pumpar, 19-float-tank, 21-float-filter, 22 - luftvärmare.

I den övre delen av tornet finns granulatorer 7 och 8, vars nedre del tillförs luft, som kyler ner de uppifrån fallande salpeterdropparna. Under salpeters fall från en höjd av 50-55 meter, när luft strömmar runt dem, bildas granuler som kyls i en fluidiserad bäddapparat 15. Detta är en rektangulär apparat med tre sektioner och ett galler med hål. Fläktar tillför luft under gallret. En fluidiserad bädd av salpetergranulat skapas, som kommer från granuleringstornet genom en transportör. Luften efter kylning kommer in i granuleringstornet.

Granulat av ammoniumnitrattransportör 14 serveras för behandling med ytaktiva ämnen i en roterande trumma 11. Därefter skickas den färdiga gödseltransportören 12 till förpackningen.

Luften som lämnar granuleringstornet är förorenad med ammoniumnitrat, och saftångan från neutralisatorn innehåller oreagerad ammoniak och salpetersyra, samt partiklar av bortfört ammoniumnitrat. För att rena dessa strömmar i den övre delen av granuleringstornet finns sex parallellt arbetande skrubbers 10 av tvättplattor, sköljda med en 20-30% lösning av salpeter, som tillförs av pumpen 18 från samlingen 17 till en lösning av salpeter, och används därför för att tillverka produkter. Den renade luften sugs ut ur granuleringstornet av fläkten 9 och släpps ut i atmosfären.

Ammoniumnitrat, eller ammoniumnitrat, NH 4 NO 3 är ett vitt kristallint ämne som innehåller 35 % kväve i ammonium- och nitratformen, båda kväveformerna absorberas lätt av växter. Granulärt ammoniumnitrat används i stor skala före sådd och för alla typer av toppdressing. I mindre skala används den för tillverkning av sprängämnen.

Ammoniumnitrat löser sig väl i vatten och har en hög hygroskopicitet (förmågan att absorbera fukt från luften), vilket gör att gödselkornen sprids, förlorar sin kristallina form, gödselkakning uppstår - bulkmaterialet förvandlas till en solid monolitisk massa.

Schematiskt diagram över produktionen av ammoniumnitrat

För att erhålla ett praktiskt taget icke-kakande ammoniumnitrat används ett antal tekniska metoder. Ett effektivt sätt att minska hastigheten för absorption av fukt av hygroskopiska salter är deras granulering. Den totala ytan av homogena granulat är mindre än ytan av samma mängd fint kristallint salt, därför absorberar granulära gödselmedel fukt långsammare från

Ammoniumfosfater, kaliumklorid, magnesiumnitrat används också som liknande tillsatser. Produktionsprocessen för ammoniumnitrat är baserad på en heterogen reaktion av interaktionen av gasformig ammoniak med en lösning av salpetersyra:

NH3 + HNO3 \u003d NH4NO3; ΔН = -144,9kJ

Den kemiska reaktionen fortskrider i hög hastighet; i en industriell reaktor begränsas den av upplösningen av gasen i vätskan. Blandning av reaktanterna är av stor betydelse för att minska diffusionsfördröjningen.

Den tekniska processen för framställning av ammoniumnitrat inkluderar, förutom steget att neutralisera salpetersyra med ammoniak, stegen att indunsta saltpeterlösningen, granulera smältan, kyla granulerna, behandla granulerna med ytaktiva ämnen, packning, lagring och lastning salpeter, reningsgasutsläpp och avloppsvatten. På fig. 8.8 visar ett diagram över en modern enhet med stor kapacitet för produktion av ammoniumnitrat AS-72 med en kapacitet på 1360 ton / dag. Den ursprungliga 58-60% salpetersyran värms i värmaren till 70 - 80°C med juiceånga från apparaten ITN 3 och matas till neutralisering. Före apparat 3 tillsätts fosfor- och svavelsyror till salpetersyra i sådana mängder att den färdiga produkten innehåller 0,3-0,5% P2O5 och 0,05-0,2% ammoniumsulfat. Enheten är utrustad med två ITN-enheter som arbetar parallellt. Förutom salpetersyra tillförs gasformig ammoniak till dem, förvärmd i värmaren 2 med ångkondensat till 120-130°C. Mängderna salpetersyra och ammoniak som tillförs regleras på ett sådant sätt att lösningen vid utloppet av ITN-apparaten har ett litet överskott av syra (2–5 g/l), vilket säkerställer fullständig absorption av ammoniak.

I den nedre delen av apparaten sker en neutraliseringsreaktion vid en temperatur av 155-170°C; detta ger en koncentrerad lösning innehållande 91-92 % NH4NO3. I den övre delen av apparaten tvättas vattenånga (den så kallade juiceångan) från stänk av ammoniumnitrat och salpetersyraånga. En del av värmen från juiceångan används för att värma salpetersyran. Sedan skickas juiceångan för rening och släpps ut i atmosfären.

Fig. 8.8 Schema för AS-72 ammoniumnitratenhet:

1 - syravärmare; 2 - ammoniakvärmare; 3 – ITN-enheter; 4 - efterneutraliserare; 5 - förångare; 6 - trycktank; 7.8 - granulatorer; 9,23 - fans; 10 – tvättskrubber; 11 - trumma; 12.14 - transportörer; 13 - hiss; 15 – apparater med fluidiserad bädd; 16 - granuleringstorn; 17 - samling; 18, 20 - pumpar; 19 - tank för simning; 21 - filter för simning; 22 - luftvärmare.

En sur lösning av ammoniumnitrat skickas till neutralisatorn 4; där ammoniak kommer in, nödvändigt för interaktion med den återstående salpetersyran. Därefter matas lösningen in i förångaren 5. Den resulterande smältan, innehållande 99,7-99,8% nitrat, passerar genom filtret 21 vid 175°C och matas in i trycktanken 6 av en nedsänkbar centrifugalpump 20 och sedan in i den rektangulära metallgranuleringstorn 16.

I den övre delen av tornet finns granulatorer 7 och 8, vars nedre del tillförs luft, som kyler ner de uppifrån fallande salpeterdropparna. Under salpeters fall från en höjd av 50-55 m bildas gödselgranuler när luft strömmar runt dem. Temperaturen på pelletsen vid tornets utlopp är 90-110°C; de heta granulerna kyls i en fluidiserad bäddapparat 15. Detta är en rektangulär apparat med tre sektioner och utrustad med ett galler med hål. Fläktar tillför luft under gallret; detta skapar en fluidiserad bädd av nitratgranuler som kommer genom transportören från granuleringstornet. Luften efter kylning kommer in i granuleringstornet. Granulat av ammoniumnitrattransportör 14 serveras för behandling med ytaktiva ämnen i en roterande trumma. Sedan skickas det färdiga gödselmedlet till förpackningen av transportören 12.

Luften som lämnar granuleringstornet är förorenad med ammoniumnitratpartiklar, och saftångan från neutralisatorn och ång-luftblandningen från förångaren innehåller oreagerad ammoniak och salpetersyra, samt partiklar av bortfört ammoniumnitrat.

För att rena dessa strömmar i granuleringstornets övre del finns sex parallellt arbetande tvättplattor 10, bevattnade med en 20-30% lösning av ammoniumnitrat, som tillförs av pump 18 från samling 17. En del av denna lösning avleds till ITN-neutralisatorn för att tvätta juiceånga och blandas sedan med en lösning av salpeter och används därför för att tillverka produkter. Den renade luften sugs ut ur granuleringstornet av fläkten 9 och släpps ut i atmosfären.

Karbamidproduktion

Karbamid (urea) bland kvävegödselmedel kommer på andra plats när det gäller produktion efter ammoniumnitrat. Tillväxten av karbamidproduktionen beror på dess breda tillämpningsområde inom jordbruket. Det är mer motståndskraftigt mot urlakning än andra kvävegödselmedel, d.v.s. det är mindre mottagligt för läckage från jorden, mindre hygroskopiskt och kan användas inte bara som gödningsmedel, utan också som tillsats till boskapsfoder. Urea används också i stor utsträckning i sammansatta gödselmedel, tidskontrollerade gödselmedel och i plaster, lim, fernissor och beläggningar. Karbamid CO (NH 2) 2 är en vit kristallin substans som innehåller 46,6 % kväve. Dess produktion är baserad på reaktionen av interaktionen mellan ammoniak och koldioxid:

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

Råvarorna för produktion av urea är således ammoniak och koldioxid som erhålls som en biprodukt vid produktion av processgas för syntes av ammoniak. Därför kombineras vanligtvis produktionen av urea i kemiska anläggningar med produktionen av ammoniak. Reaktion (I) - totalt; det fortsätter i två steg. I det första skedet sker syntesen av karbamat:

2NH3 (g) + CO2 (g) ↔ NH2COOHNH4 (g); ΔН = –125,6 kJ (2)

I det andra steget inträffar en endoterm process av vatten som splittras från karbamatmolekyler, som ett resultat av vilket karbamid bildas:

NH2COOHNH4 (l) ↔ CO (NH2)2 (l) + H2O (l); ΔН =15,5 kJ (3) Reaktionen för bildning av ammoniumkarbamat är en reversibel exoterm reaktion som fortskrider med en minskning av volymen. För att förskjuta jämvikten mot produkten måste den utföras vid förhöjt tryck. För att processen ska fortskrida i en tillräckligt hög hastighet krävs förhöjda temperaturer. En ökning av trycket kompenserar för den negativa effekten av höga temperaturer på förskjutningen av reaktionsjämvikten i motsatt riktning. I praktiken utförs syntesen av karbamid vid temperaturer på 150-190°C och ett tryck på 15-20 MPa. Under dessa betingelser fortskrider reaktionen med hög hastighet och nästan till fullbordan. Nedbrytningen av ammoniumkarbamat är en reversibel endoterm reaktion som fortskrider intensivt i vätskefasen. För att förhindra kristallisering av fasta produkter i reaktorn måste processen utföras vid temperaturer som inte är lägre än 98 °C [eutektisk punkt för CO(NH 2) 2 - NH 2 COONH 4-systemet]. Högre temperaturer flyttar reaktionsjämvikten åt höger och ökar dess hastighet. Den maximala omvandlingsgraden av karbamat till karbamid uppnås vid 220°C. För att förskjuta jämvikten i denna reaktion införs också ett överskott av ammoniak, som genom att binda reaktionsvattnet tar bort det från reaktionssfären. Det är dock fortfarande inte möjligt att uppnå fullständig omvandling av karbamat till urea. Reaktionsblandningen innehåller förutom reaktionsprodukterna (urea och vatten), även ammoniumkarbamat och dess nedbrytningsprodukter - ammoniak och CO 2 .

För att råvaran ska kunna användas fullt ut är det nödvändigt att antingen återföra oreagerad ammoniak och koldioxid, såväl som kolammoniumsalter (mellanreaktionsprodukter) till synteskolonnen, d.v.s. skapandet av en återvinning, eller separering av urea från reaktionsblandningen och riktningen av kvarvarande reagens till andra industrier, till exempel för framställning av ammoniumnitrat, d.v.s. genomföra en öppen process.

I det senare fallet stryps smältan som lämnar synteskolonnen till atmosfärstryck; jämvikten för reaktion (2) vid temperaturer av 140-150°C förskjuts nästan helt åt vänster och hela det kvarvarande karbamatet sönderdelas. En vattenlösning av urea finns kvar i vätskefasen, som indunstas och skickas till granulering. Återvinning av de resulterande ammoniak- och koldioxidgaserna till synteskolonnen skulle kräva att de komprimeras i en kompressor till ureasyntestrycket. Detta är förknippat med tekniska svårigheter förknippade med möjligheten till karbamatbildning vid låga temperaturer och högt tryck redan i kompressorn och igensättning av maskiner och rörledningar med fasta partiklar.

I slutna kretsar (kretsar med recirkulation) används därför vanligtvis endast vätskeåtervinning. Det finns ett antal tekniska system med vätskeåtervinning. Bland de mest progressiva är de så kallade systemen med en fullständig återvinning av vätska och med användning av en strippningsprocess. Strippning (blåsning) består i att sönderdelningen av ammoniumkarbamat i smältan efter synteskolonnen utförs vid ett tryck nära trycket i syntessteget, genom att smältan blåses med komprimerad CO 2 eller komprimerad ammoniak. Under dessa förhållanden uppstår dissociationen av ammoniumkarbamat på grund av det faktum att när smältan blåses med koldioxid, minskar partialtrycket av ammoniak kraftigt och reaktionens jämvikt (2) skiftar till vänster. En sådan process kännetecknas av användningen av reaktionsvärmen för karbamatbildning och lägre energiförbrukning.

I Fig.8.9. ett förenklat diagram över en ureasyntesenhet med stor kapacitet med en vätskeåtervinning och användningen av en strippningsprocess ges. Den kan delas upp i en högtrycksenhet, en lågtrycksenhet och ett granuleringssystem. En vattenlösning av ammoniumkarbamat och kolammoniumsalter, samt ammoniak och koldioxid, kommer in i den nedre delen av synteskolonnen 1 från högtryckskondensorn 4. I synteskolonnen vid en temperatur av 170-190°C och en tryck på 13-15 MPa, bildandet av karbamat slutar och syntesreaktionen fortsätter karbamid. Förbrukningen av reagens väljs så att molförhållandet NH3:CO2 i reaktorn är 2,8-2,9. Den flytande reaktionsblandningen (smältan) från ureasynteskolonnen kommer in i strippningskolonnen 5, där den rinner ner i rören. Koldioxid komprimerad i kompressorn till ett tryck av 13-15 MPa tillförs i motström till smältan, till vilken luft tillsätts i en mängd som ger en syrekoncentration på 0,5-0,8% i blandningen för att bilda en passiverande film och reducera utrustning korrosion. Avdrivningskolonnen upphettas med ånga. Gas-ångblandningen från kolumn 5, innehållande färsk koldioxid, kommer in i högtryckskondensorn 4. Flytande ammoniak införs också i den. Den fungerar samtidigt som ett arbetsflöde i injektor 3, som tillför en lösning av kol-ammoniumsalter från skrubber 2 till kondensorn och vid behov delar

Fig.8.9. Ett förenklat processflödesdiagram för framställning av karbamid med en komplett vätskeåtervinning och användning av en strippningsprocess:

1 – kolonn för karbamidsyntes; 2 – högtrycksskrubber; 3 - injektor; 4 – högtryckskarbamatkondensor; 5 – strippningskolonn; 6 - pumpar; 7 – lågtryckskondensor; 8 - destillationskolonn med lågt tryck; 9 - värmare; 10 - samling; 11 - förångare; 12 - granuleringstorn.

smälta från synteskolonnen. Karbamat bildas i kondensorn. Värmen som frigörs under reaktionen används för att producera ånga.

Från den övre delen av synteskolonnen kommer oreagerade gaser kontinuerligt ut och kommer in i högtrycksskrubbern 2, i vilken de flesta av dem kondenseras på grund av vattenkylning och bildar en vattenlösning av karbamat och kolammoniumsalter. Den vattenhaltiga lösningen av karbamid som lämnar strippningskolonnen 5 innehåller 4-5 % karbamat. För sin slutliga sönderdelning stryps lösningen till ett tryck av 0,3-0,6 MPa och skickas sedan till den övre delen av destillationskolonnen 8. Vätskefasen strömmar i kolonnen ned genom munstycket i motström mot ång-gasblandningen som stiger från botten upp; NH 3 , CO 2 och vattenånga kommer ut från toppen av kolonnen. Vattenånga kondenserar i lågtryckskondensorn 7, medan huvuddelen av ammoniak och koldioxid löses. Den resulterande lösningen skickas till skrubber 2. Den slutliga reningen av gaser som släpps ut i atmosfären utförs med absorptionsmetoder (visas inte i diagrammet).

En 70% vattenlösning av karbamid som lämnar den nedre delen av destillationskolonnen 8 separeras från ång-gasblandningen och styrs, efter att trycket reducerats till atmosfärstryck, först till avdunstning och sedan till granulering. Innan smältan sprutas i granuleringstornet 12 tillsätts konditioneringstillsatser, såsom urea-formaldehydharts, till det för att erhålla ett icke-klumpande gödningsmedel som inte försämras under lagring.

Schematisk bild med full återvinning

Introduktion

Den viktigaste typen av mineralgödselmedel är kväve: ammoniumnitrat, urea, ammoniumsulfat, vattenlösningar av ammoniak, etc. Kväve spelar en extremt viktig roll i växternas liv: det är en del av klorofyll, som är en acceptor av solenergi , och protein, som är nödvändigt för att bygga en levande cell. Växter kan bara konsumera bundet kväve - i form av nitrater, ammoniumsalter eller amider. Relativt små mängder bundet kväve bildas från atmosfäriskt kväve på grund av markens mikroorganismers aktivitet. Det moderna intensiva jordbruket kan emellertid inte längre existera utan ytterligare applicering av kvävegödselmedel på jorden, erhållen som ett resultat av industriell fixering av atmosfäriskt kväve.

Kvävegödselmedel skiljer sig från varandra i sin kvävehalt, i form av kväveföreningar (nitrat, ammonium, amid), fastillstånd (fast och flytande), fysiologiskt sura och fysiologiskt alkaliska gödselmedel urskiljs också.

Produktion av ammoniumnitrat

Ammoniumnitrat, eller ammoniumnitrat, NH4NO3 är ett vitt kristallint ämne som innehåller 35 % kväve i ammonium- och nitratform , båda formerna av kväve kan lätt assimileras av växter. Granulärt ammoniumnitrat används i stor skala före sådd och för alla typer av toppdressing. I mindre skala används den för tillverkning av sprängämnen.

Ammoniumnitrat är mycket lösligt i vatten och har hög hygroskopicitet (förmågan att absorbera fukt från luften). Detta är anledningen till att gödselgranulerna sprids, förlorar sin kristallina form, sammanbakning av gödningsmedel inträffar - bulkmaterialet förvandlas till en solid monolitisk massa.

Ammoniumnitrat framställs i tre typer:

A och B används inom industrin; används i explosiva blandningar (ammoniter, ammoniaker)

B - effektiva och vanligaste kvävegödselmedel som innehåller cirka 33-34% kväve; har fysiologisk surhet.

Råmaterial

Råvaran i produktionen av ammoniumnitrat är ammoniak och salpetersyra.

Salpetersyra . Ren salpetersyra HNO

-färglös vätska med en densitet på 1,51 g/cm vid -42 C stelnar det till en transparent kristallin massa. I luft "ryker den, som koncentrerad saltsyra", eftersom dess ångor bildar små dimdroppar med luftfuktighet. Salpetersyra skiljer sig inte i styrka Redan under påverkan av ljus sönderdelas den gradvis:

Ju högre temperatur och ju mer koncentrerad syran är, desto snabbare går nedbrytningen. Utsläppt kvävedioxid upplöses i syra och ger den en brun färg.

Salpetersyra är en av de starkaste syrorna; i utspädda lösningar sönderdelas det fullständigt till joner

och - Salpetersyra är en av de viktigaste föreningarna av kväve: den används i stora mängder vid tillverkning av kvävegödselmedel, sprängämnen och organiska färgämnen, fungerar som ett oxidationsmedel i många kemiska processer och används vid tillverkning av svavelsyra. syra för nitrösa metod, som används för tillverkning av cellulosalack, film .

Industriell produktion av salpetersyra . Moderna industriella metoder för att producera salpetersyra är baserade på katalytisk oxidation av ammoniak med atmosfäriskt syre. När man beskrev ammoniakens egenskaper angavs att den brinner i syre, och reaktionsprodukterna är vatten och fritt kväve. Men i närvaro av katalysatorer kan oxidationen av ammoniak med syre fortgå annorlunda. Om du passerar en blandning av ammoniak med luft över katalysatorn, sker nästan fullständig omvandling vid 750 ° C och en viss sammansättning av blandningen

bildas

lätt övergår i, vilket med vatten i närvaro av atmosfäriskt syre ger salpetersyra.

Platinabaserade legeringar används som katalysatorer vid oxidation av ammoniak.

Salpetersyra erhållen genom oxidation av ammoniak har en koncentration som inte överstiger 60%. Om det behövs, koncentrera

Industrin producerar utspädd salpetersyra med en koncentration på 55, 47 och 45%, och koncentrerad - 98 och 97%. Koncentrerad syra transporteras i aluminiumtankar, utspädd - i syrafasta ståltankar.

Ammoniaksyntes

Ammoniak är en nyckelprodukt av olika kvävehaltiga ämnen som används inom industri och jordbruk. D. N. Pryanishnikov kallade ammoniak "alfa och omega" i metabolismen av kvävehaltiga ämnen i växter.

Diagrammet visar de huvudsakliga användningsområdena för ammoniak. Sammansättningen av ammoniak fastställdes av C. Berthollet 1784. Ammoniak NH3 är en bas, ett måttligt starkt reduktionsmedel och ett effektivt komplexbildare med avseende på katjoner med lediga bindningsorbitaler.

Fysiska och kemiska grunder för processen . Syntesen av ammoniak från grundämnena utförs enligt reaktionsekvationen

N2 + ZN2 \u003d 2NHz; ∆H<0

Reaktionen är reversibel, exoterm, kännetecknad av en stor negativ entalpieffekt (∆H=-91,96 kJ/mol) och blir ännu mer exoterm vid höga temperaturer (∆H=-112,86 kJ/mol). Enligt Le Chateliers princip skiftar jämvikten vid upphettning åt vänster, mot en minskning av utbytet av ammoniak. Förändringen i entropi i detta fall är också negativ och gynnar inte reaktionen. Med ett negativt värde på ∆S minskar en ökning av temperaturen sannolikheten för att en reaktion inträffar,

Ammoniaksyntesreaktionen fortskrider med en minskning i volym. Enligt reaktionsekvationen bildar 4 mol av de initiala gasformiga reaktanterna 2 mol av den gasformiga produkten. Utifrån Le Chateliers princip kan man dra slutsatsen att under jämviktsförhållanden kommer ammoniakhalten i blandningen att vara större vid högt tryck än vid lågt tryck.

Egenskaper för målprodukten

Fysikalisk-kemiska egenskaper Ammoniumnitrat (ammoniumnitrat) NH4NO3 har en molekylvikt på 80,043; ren produkt - ett färglöst kristallint ämne som innehåller 60% syre, 5% väte och 35% kväve (17,5% vardera i ammoniak- och nitratform). Den tekniska produkten innehåller minst 34,0 % kväve.

Grundläggande fysikaliska och kemiska egenskaper hos ammoniumnitrat :

Ammoniumnitrat, beroende på temperatur, finns i fem kristallina modifikationer som är termodynamiskt stabila vid atmosfärstryck (tabell). Varje modifiering existerar endast i ett visst temperaturområde, och övergången (polymorf) från en modifiering till en annan åtföljs av förändringar i kristallstrukturen, frigöring (eller absorption) av värme, såväl som en abrupt förändring i specifik volym, värmekapacitet , entropi, etc. Polymorfa övergångar är reversibla - enantiotropa.

Tabell. Kristallmodifieringar av ammoniumnitrat

NH4NO3-H2O-systemet (Fig. 11-2) tillhör system med en enkel eutektik. Den eutektiska punkten motsvarar en koncentration på 42,4 % MH4MO3 och en temperatur på -16,9 °C. Den vänstra grenen av diagrammet, likviduslinjen av vatten, motsvarar villkoren för utsläpp av is i HH4MO3-H20-systemet. Den högra grenen av likviduskurvan är löslighetskurvan för MH4MO3 i vatten. Denna kurva har tre brytpunkter som motsvarar temperaturerna för modifieringsövergångarna NH4NO3 1=11(125,8°C), II=III (84,2°C) och 111=IV (32,2°C) Smältpunkt (kristallisation) vattenfritt ammoniumnitrat är 169,6 ° C. Den minskar med ökande saltfuktighet.

Beroende av kristallisationstemperaturen för NH4NO3 (Tcryst, "C) på fukthalten (X,%) till 1,5 % beskrivs av ekvationen:

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

Beroendet av kristallisationstemperaturen för ammoniumnitrat med tillsats av ammoniumsulfat på fukthalten (X,%) upp till 1,5 % och ammoniumsulfat (U, %) upp till 3,0 % uttrycks med ekvationen:

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

Ammoniumnitrat löser sig i vatten med värmeabsorption. Nedan visas värdena för upplösningsvärmen (Qsolv) av ammoniumnitrat i olika koncentrationer i vatten vid 25 °C:

C(NH4NO3) viktprocent 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

Ammoniumnitrat är mycket lösligt i vatten, etyl- och metylalkoholer, pyridin, aceton, flytande ammoniak.

Skicka ditt goda arbete i kunskapsbasen är enkelt. Använd formuläret nedan

Studenter, doktorander, unga forskare som använder kunskapsbasen i sina studier och arbete kommer att vara er mycket tacksamma.

Postat på http://www.allbest.ru/

Postat på http://www.allbest.ru/

1. Teknologisk del

1.4.1 Erhållande av en vattenlösning av ammoniumnitrat med en koncentration

Introduktion

I naturen och i människors liv är kväve extremt viktigt, det är en del av proteinföreningarna som är grunden för växt- och djurvärlden. En person konsumerar dagligen 80-100 g protein, vilket motsvarar 12-17 g kväve.

Många kemiska element krävs för normal utveckling av växter. De viktigaste är: kol, syre, kväve, fosfor, magnesium, kalcium, järn. De två första elementen i växten erhålls från luft och vatten, resten extraheras från jorden.

Kväve spelar en särskilt stor roll i växternas mineralnäring, även om dess genomsnittliga innehåll i växtmassan inte överstiger 1,5 %. Ingen växt kan leva och utvecklas normalt utan kväve.

Kväve är en integrerad del av inte bara växtproteiner, utan även klorofyll, med hjälp av vilket växter tar upp kol från CO2 i atmosfären under påverkan av solenergi.

Naturliga kväveföreningar bildas som ett resultat av kemiska processer för nedbrytning av organiska rester under blixtnedslag, såväl som biokemiskt som ett resultat av aktiviteten av speciella bakterier i jorden - Azotobacter, som direkt assimilerar kväve från luften. Knölbakterier som lever i baljväxternas rötter (ärtor, alfalfa, bönor etc.) har samma förmåga.

En betydande mängd kväve som finns i jorden avlägsnas årligen med skörden av växtgrödor, och en del går förlorad till följd av urlakning av kvävehaltiga ämnen från grundvatten och regnvatten. Därför, för att öka skörden, är det nödvändigt att systematiskt fylla på kvävereserver i jorden genom att applicera kvävegödselmedel. Under olika grödor, beroende på markens beskaffenhet, klimat och andra förhållanden, krävs olika mängder kväve.

Ammoniumnitrat har en betydande plats i sortimentet av kvävegödselmedel. Dess produktion har ökat med mer än 30 % under de senaste decennierna.

Redan i början av 1900-talet var en enastående vetenskapsman - en agrokemist D.N. Pryanishnikov. kallas ammoniumnitrat för framtidens gödselmedel. I Ukraina började man för första gången i världen använda ammoniumnitrat i stora mängder som gödningsmedel för alla industriella grödor (bomull, socker och foderbetor, lin, majs) och på senare år för grönsaksgrödor. .

Ammoniumnitrat har ett antal fördelar jämfört med andra kvävegödselmedel. Den innehåller 34 - 34,5 % kväve och är i detta avseende näst efter urea [(NH2)2CO], innehållande 46 % kväve. Ammoniumnitrat NH4NO3 är ett universellt kvävegödselmedel, eftersom det samtidigt innehåller ammoniumgruppen NH4 och nitratgruppen NO3 i form av kväve.

Det är mycket viktigt att kväveformerna av ammoniumnitrat används av växter vid olika tidpunkter. Ammoniumkväve NH2, som är direkt involverad i proteinsyntesen, absorberas snabbt av växter under tillväxtperioden; nitratkväve NO3 absorberas relativt långsamt, så det verkar under en längre tid.

Ammoniumnitrat används även inom industrin. Det är en del av en stor grupp av ammoniumnitratsprängämnen som är stabila under olika förhållanden som oxidationsmedel och sönderdelas under vissa förhållanden endast till gasformiga produkter. Ett sådant sprängämne är en blandning av ammoniumnitrat med trinitrotoluen och andra ämnen. Ammoniumnitrat behandlat med en bikarbonatfilm av typen Fe(RCOO)3 RCOOH används i stora mängder för sprängning inom gruvindustrin, vid konstruktion av vägar, vattenbyggnad och andra stora konstruktioner.

En liten mängd ammoniumnitrat används för att producera dikväveoxid, som används i medicinsk praxis.

Tillsammans med en ökning av produktionen av ammoniumnitrat genom att bygga nya och modernisera befintliga företag, var uppgiften inställd på att förbättra dess kvalitet, d.v.s. få en färdig produkt med 100 % sprödhet. Detta kan uppnås genom ytterligare forskning om olika tillsatser som påverkar processerna för polymeromvandlingar, såväl som genom användning av tillgängliga och billiga ytaktiva ämnen som ger hydrofobering av granulernas yta och skyddar den från luftfuktighet - skapandet av långsamma- verkande ammoniumnitrat.

granulat för saltpeterproduktion

1. Teknologisk del

1.1 Förstudie, platsval och byggarbetsplats

Med ledning av principerna för rationell ekonomisk förvaltning när vi väljer en byggarbetsplats tar vi hänsyn till närheten till råvarubasen, bränsle- och energiresurser, närheten till konsumenter av tillverkade produkter, tillgången på arbetskraftsresurser, transporter och den enhetliga spridning av företag över hela landet. Baserat på ovanstående principer för lokalisering av företag utförs byggandet av den planerade butiken för granulerat ammoniumnitrat i staden Rivne. Eftersom från de råvaror som är nödvändiga för produktion av ammoniumnitrat, levereras endast naturgas som används för produktion av syntetisk ammoniak till staden Rivne.

Goryns flodbassäng fungerar som en källa för vattenförsörjning. Den energi som förbrukas av produktionen genereras av Rivne CHPP. Dessutom är Rivne en stor stad med en befolkning på 270 tusen människor, som kan förse den planerade verkstaden med arbetsresurser. Rekrytering av arbetskraften är också tänkt att ske från de distrikt som är knutna till staden. Verkstaden förses med ingenjörspersonal av utexaminerade från Lviv Polytechnic Institute, Dnepropetrovsk Polytechnic Institute, Kyiv Polytechnic Institute, verkstaden kommer att förses med lokala yrkesskolor.

Transport av färdiga produkter till konsumenter kommer att ske på järnväg och väg.

Lämpligheten med att bygga den planerade verkstaden i staden Rivne bevisas också av det faktum att i territorierna Rivne, Volyn, Lviv med välutvecklat jordbruk är huvudkonsumenten av produkterna från den designade verkstaden granulerat ammoniumnitrat, som mineralgödsel.

Följaktligen indikerar närheten till råvarubasen, energiresurserna, försäljningsmarknaden, liksom tillgången på arbetskraft, möjligheten att bygga den planerade verkstaden i staden Rivne.

Närheten till en stor järnvägsstation med en stor förgrening av järnvägsspåren gör det möjligt att transportera billigt

1.2 Val och motivering av produktionsmetod

Inom industrin används bara metoden för att erhålla ammoniumnitrat från syntetisk ammoniak och utspädd salpetersyra i stor utsträckning.

I många produktioner av ammoniumnitrat, istället för tidigare använda, dåligt fungerande enheter, introducerades speciella brickor. Som ett resultat minskade halten av ammoniak eller ammoniumnitrat i juiceångor med nästan tre gånger. Neutralisatorer av föråldrade konstruktioner med låg produktivitet (300 - 350 ton/dag), ökade förluster och otillräckligt utnyttjande av reaktionsvärme rekonstruerades. Ett stort antal lågeffekt horisontella förångare ersattes av vertikala med en fallande eller glidande film, och av enheter med en större värmeväxlingsyta, vilket gjorde det möjligt att nästan fördubbla produktiviteten för förångarstegen, minska förbrukningen av sekundär och färsk uppvärmningsånga med i genomsnitt 20 %.

I Ukraina och utomlands är det fast etablerat att endast konstruktion av högkapacitetsenheter, med hjälp av moderna landvinningar inom vetenskap och teknik, kan ge ekonomiska fördelar jämfört med den befintliga ammoniumnitratproduktionen.

En betydande mängd ammoniumnitrat vid enskilda anläggningar produceras av ammoniakhaltiga avgaser från ureasystem med partiell vätskeåtervinning, där från 1 till 1,4 ton ammoniak förbrukas per ton producerad urea. Av samma mängd ammoniak är det på modet att producera 4,5 - 6,4 ton ammoniumnitrat.

Metoden för att erhålla ammoniumnitrat från ammoniakhaltiga gaser skiljer sig från metoden för att erhålla det från gasformig ammoniak endast vid neutraliseringsstadiet.

I små mängder erhålls ammoniumnitrat genom utbytesnedbrytning av salter (omvandlingsmetoder) enligt reaktionerna:

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)

Dessa metoder för att erhålla ammoniumnitrat är baserade på utfällningen av ett av de resulterande salterna. Alla metoder för att erhålla ammoniumnitrat genom utbyte av sönderdelning av salter är komplexa, förknippade med hög ångförbrukning och förlust av bundet kväve. De används vanligtvis inom industrin endast om det är nödvändigt att göra sig av med kväveföreningar som erhållits som biprodukter.

Trots den relativa enkelheten i den tekniska processen för att erhålla ammoniumnitrat har systemen för dess produktion utomlands betydande skillnader, som skiljer sig från varandra både i typen av tillsatser och metoden för deras framställning och i metoden för smältgranulering.

Metod "Nuklo" (USA).

En egenskap hos denna metod för framställning av granulerat ammoniumnitrat är tillsatsen till en högkoncentrerad smälta (99,8 % ammoniumnitrat innan dess granulering i tornet, ca 2 % av en speciell tillsats som kallas "Nuklo". Det är en finfördelad torrt pulver av betong lera med en partikelstorlek på högst 0,04 mm.

Metod "Nitro - ström".

Denna process utvecklades av det brittiska företaget Fayzone. Huvudskillnaden mellan denna metod från andra är att dropparna av ammoniumnitratsmältan samtidigt kyls, granuleras och pulvriseras först i ett dammmoln av pulvertillsatsen och sedan i en fluidiserad bädd av samma tillsats.

Metoden för företaget "Ai - Si - Ai" (England).

Denna metod för att erhålla ammoniumnitrat skiljer sig genom att magnesiumnitratlösning används som en tillsats som förbättrar de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos den färdiga produkten, vilket gör det möjligt att erhålla en högkvalitativ produkt från ammoniumnitratsmälta som innehåller upp till 0,7% vatten.

Den vakuumfria metoden för framställning av ammoniumnitrat togs 1951 i USA av "Stengel-patentet" och implementerades senare i industrin. Kärnan i metoden ligger i det faktum att uppvärmd 59% salpetersyra neutraliseras med uppvärmd gasammoniak i en liten volym under ett tryck på 0,34 MPa.

Utöver de ovan beskrivna systemen finns det många andra system för produktion av ammoniumnitrat utomlands, men de skiljer sig lite från varandra.

Det bör noteras att, till skillnad från de verkstäder som är verksamma och under uppbyggnad i Ukraina och angränsande länder, i alla utländska installationer, går produkten efter granuleringstornet igenom stadiet av screening och damning, vilket förbättrar kvaliteten på den kommersiella produkten, men avsevärt komplicerar det tekniska systemet. Vid inhemska anläggningar kompenseras frånvaron av produktsiktning av en mer avancerad design av granulatorer, som ger en produkt med en minsta fraktionshalt på mindre än 1 mm. Skrymmande roterande fat för kylning av granulat, som används i stor utsträckning utomlands, används inte i Ukraina och har ersatts av kylanordningar med fluidiserad bädd.

Produktionen av granulerat ammoniumnitrat i verkstaden kännetecknas av: att erhålla en högkvalitativ produkt, en hög utnyttjandegrad av neutraliseringsvärme, användningen av en enstegs förångning med en "glidfilm", maximal användning av avfall genom att returnera det till processen, en hög nivå av mekanisering, lagring och lastning av produkter. Detta är en ganska hög produktionsnivå.

1.3 Egenskaper hos råvaror och färdig produkt

För framställning av ammoniumnitrat används 100 % ammoniak och utspädd salpetersyra HNO3 med en koncentration på 55 - 56 %.

Ammoniak NH3 är en färglös gas med en skarp, specifik lukt.

Ett reaktivt ämne som ingår i additions-, substitutions- och oxidationsreaktioner.

Låt oss väl lösa i vatten.

Densitet i luft vid en temperatur av 0 ° C och ett tryck på 0,1 MPa - 0,597.

Den högsta tillåtna koncentrationen i luften i arbetsområdet i industrilokaler är 20 mg / m3, i luften i befolkade områden 0,2 mg / m3.

Vid blandning med luft bildar ammoniak explosiva blandningar. Den nedre explosionsgränsen för ammoniak-luftblandningen är 15 % (volymfraktion), den övre gränsen är 28 % (volymfraktion).

Ammoniak irriterar de övre luftvägarna, slemhinnorna i näsan och ögonen, att komma på huden på en person orsakar brännskador.

Faroklass IV.

Tillverkad i enlighet med GOST 6621 - 70.

Salpetersyra HNO3 är en vätska med en stickande lukt.

Densitet i luft vid en temperatur på 0°C och ett tryck på 0,1MPa-1,45g/dm3.

Kokpunkt 75°C.

Blandbar med vatten i alla avseenden med utsläpp av värme.

Salpetersyra som kommer på huden eller slemhinnorna orsakar brännskador. Djur- och växtvävnader förstörs under påverkan av salpetersyra. Ångor av salpetersyra, på samma sätt som kväveoxider, orsakar irritation av de inre luftvägarna, andnöd och lungödem.

Den högsta tillåtna koncentrationen av salpetersyraångor i luften i industrilokaler i termer av NO2 är 2 mg/m3.

Masskoncentrationen av salpetersyraångor i luften i befolkade områden är inte mer än 0,4 mg/m3.

Faroklass II.

Tillverkad enligt OST 113 - 03 - 270 - 76.

Ammoniumnitrat NH4NO3 är ett vitt kristallint ämne framställt i granulär form med en kvävehalt på upp till 35 %

Tillverkad i enlighet med GOST 2 - 85 och uppfyller följande krav (se tabell 1.1)

Tabell 1.1 - Egenskaper för ammoniumnitrat producerat i enlighet med GOST 2 - 85

Namn på indikator	Norm för varumärket
Den totala massfraktionen av nitrat och ammoniumkväve i termer av:
för NH4NO3 i torrsubstans, %, inte mindre än
för kväve i torrsubstans, %, inte mindre än
Massfraktion vatten, %, inte mer
pH 10% vattenlösning, inte mindre än
Massfraktion av ämnen olösliga i 10 % salpetersyralösning, %, max
Betygsättning
Massfraktion av granulatstorlek:
från 1 till 3 mm, %, inte mindre
från 1 till 4 mm, %, inte mindre
Inklusive:
granulat från 2 till 4 mm, %, inte mindre än
granulat mindre än 1 mm i storlek, %, högst
granulat större än 5 mm, %
Statisk styrka hos granulat
N/granul (kg/granul), inte mindre än
Sprödhet, %, inte mindre

Ammoniumnitrat är ett explosivt och brandfarligt ämne. Granuler av ammoniumnitrat är resistenta mot friktion, stötar och stötar, när de utsätts för sprängkapslar eller i ett slutet utrymme exploderar ammoniumnitrat. Explosiviteten hos ammoniumnitrat ökar i närvaro av organiska syror, oljor, sågspån, träkol. De farligaste metallföroreningarna i ammoniumnitrat är kadmium och koppar.

Explosioner av ammoniumnitrat kan orsakas av:

a) exponering för detonatorer med tillräcklig effekt.

b) påverkan av oorganiska och organiska föroreningar, särskilt finfördelad koppar, kadmium, zink, pulveriserat träkol, olja;

c) termisk sönderdelning i ett slutet utrymme.

Damm av ammoniumnitrat med en inblandning av organiska ämnen ökar saltets explosivitet. Duk indränkt i salpeter och uppvärmd till 100°C kan orsaka brand. Släck salpeter när du solar med vatten. På grund av att kväveoxider bildas när ammoniumnitrat antänds är det nödvändigt att använda gasmasker vid släckning.

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

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

Närvaron av fri surhet i lösningen ökar kapaciteten för kemisk och termisk nedbrytning.

En negativ egenskap hos ammoniumnitrat är dess förmåga att kaka - att förlora sin flytbarhet under lagring.

Faktorer som bidrar till kakning:

b) heterogenitet och låg mekanisk hållfasthet hos granulerna. När de lagras i 2,5 meter höga staplar, under trycket från de övre påsarna, förstörs de minst hållbara granulerna med bildandet av dammpartiklar;

c) förändring i kristallina modifikationer;

d) hygroskopicitet främjar kakning. Det mest effektiva sättet att förhindra kakning är att packa den i förseglade behållare (polyetenpåsar).

Den högsta tillåtna koncentrationen av ammoniumnitrat i form av damm i industrilokaler är inte mer än 10 mg/m3.

Skyddsmedel för andningsorgan - lösning.

Ammoniumnitrat används i jordbruket som kvävegödsel, samt i industrin för olika tekniska ändamål.

Granulerat ammoniumnitrat används som råvara i stora mängder på militärindustriföretag som tillverkar sprängämnen och deras halvfabrikat.

1.4 Fysikaliska och kemiska grunder för den tekniska processen

Processen för att erhålla granulerat ammoniumnitrat inkluderar följande steg:

erhållande av en vattenlösning av ammoniumnitrat med en koncentration av minst 80 % genom att neutralisera salpetersyra med gasformig ammoniak;

indunstning av en 80% lösning av ammoniumnitrat till ett tillstånd av smälta;

indunstning av svaga lösningar av ammoniumnitrat från upplösningsenheter och infångningssystem;

saltgranulering från smälta;

kylning av granulat i en "fluidiserad bädd" med luft;

behandling av granulat med fettsyror;

transport, förpackning och lagring.

1.4.1 Erhålla en vattenlösning av ammoniumnitrat med en koncentration av minst 80 % genom att neutralisera salpetersyra med gasformig ammoniak

En lösning av ammoniumnitrat erhålls i neutralisatorer som gör att reaktionsvärmet kan användas för att delvis förånga lösningen. Han fick namnet på apparaten ITN (användning av neutraliseringsvärme).

Neutralisationsreaktionen fortskrider i en snabbare takt och åtföljs av frigörandet av en stor mängd värme.

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

Den termiska effekten av reaktionen beror på koncentrationen och temperaturen av salpetersyra och gasformig ammoniak.

Figur 1.1 - Neutralisationsvärme av salpetersyra med gasformig ammoniak (vid 0,1 MPa och 20 °)

Neutraliseringsprocessen i ITN-apparaten utförs vid ett tryck av 0,02 MPa, temperaturen hålls vid högst 140 ° C. Dessa förhållanden säkerställer att en tillräckligt koncentrerad lösning erhålls med ett minimum av ammoniak, salpetersyra och ammonium nitrat med juiceånga, som bildas som ett resultat av avdunstning av vatten från lösningen. Neutralisering utförs i en svagt sur miljö, eftersom förlusten av ammoniak, salpetersyra och salpeter med juiceånga är mindre än i en lätt alkalisk miljö.

På grund av skillnaden i den specifika vikten hos lösningarna i förångnings- och neutraliseringsdelarna av ITN-apparaten, finns det en konstant cirkulation av lösningen. En tätare lösning från neutraliseringskammarens öppning kommer kontinuerligt in i neutraliseringsdelen. Närvaron av lösningscirkulation främjar bättre blandning av reagenserna i neutraliseringsdelen, ökar apparatens produktivitet och eliminerar överhettning av lösningen i neutralisationszonen. När temperaturen i reaktionsdelen stiger till 145°C utlöses en blockering med att tillförseln av ammoniak och salpetersyra stoppas och tillförseln av surt kondensat.

1.4.2 Indunstning av 80 % ammoniumnitratlösning till ett tillstånd av smältning

Indunstning av 80 - 86% ammoniumnitratlösning utförs i förångare på grund av kondensationsvärme av mättad ånga vid ett tryck av 1,2 MPa och en temperatur av 190°C. ånga tillförs den övre delen av förångarens ringformiga utrymme. Förångaren arbetar under ett vakuum på 5,0 h 6,4 104 Pa enligt principen att lösningsfilmen "glider" längs väggarna i vertikala rör.

En separator är placerad i den övre delen av apparaten, som tjänar till att separera ammoniumnitratsmältan från saftångan.

För att erhålla ammoniumnitrat av hög kvalitet måste ammoniumnitratsmältan ha en koncentration på minst 99,4% och en temperatur på 175 - 785°C.

1.4.3 Avdunstning av svaga lösningar av ammoniumnitrat från upplösningsenheter och infångningssystem

Indunstning av svaga lösningar och lösningar som erhålls som ett resultat av start och stopp av verkstaden sker i ett separat system.

Svaga lösningar som erhålls vid upplösnings- och infångningsenheterna matas genom en kontrollventil till den nedre delen av apparaten som endast avdunstar svaga lösningar. Indunstning av svaga lösningar av ammoniumnitrat utförs i en förångare av "filmtyp", som fungerar enligt principen om "glidning" av filmen inuti vertikala rör. Ånga-vätskeemulsionen, som bildas i förångarens rör, kommer in i separator-tvättmaskinen, där saftångan och ammoniumnitratlösningen separeras. Saftångan passerar genom förångartvättens siktplattor, där ammoniumnitratstänken fångas upp och sedan skickas till ytkondensorn.

Värmebäraren är snabbånga som kommer från ångexpandern med ett tryck på (0,02 - 0,03) MPa och en temperatur på 109 - 112°C, som tillförs den övre skalsidan av förångaren. Vakuumet i förångaren hålls vid 200 - 300 mm Hg. Konst. Från den nedre plattan släpps en svag lösning med en koncentration på cirka 60% och en temperatur på 105 - 112 ° C ut i en samling - en ytterligare neutralisator.

1.4.4 Saltgranulering från smälta

För att erhålla ammoniumnitrat i granulär form utförs dess kristallisering från smälta med en koncentration på minst 99,4% i torn, som är en armerad betongkonstruktion, cylindrisk till formen med en diameter på 10,5 meter. Smältan med en temperatur på 175 - 180°C och en koncentration av minst 99,4% ammoniumnitrat kommer in i en dynamisk granulator som roterar med en hastighet av 200 - 220 rpm, med hål med en diameter på 1,2 - 1,3 mm. Smältan som sprutas genom hålen, under fallet från en höjd av 40 meter, formas till sfäriska partiklar.

Luften för att kyla granulerna rör sig i motström från botten till toppen. För att skapa luftdrag installeras fyra axialfläktar med en kapacitet på 100 000 Nm3/h vardera. I granuleringstornet torkas granulerna något. Deras luftfuktighet är 0,15 - 0,2% mindre än fukthalten i den inkommande smältan.

Detta beror på att även vid 100 % relativ fuktighet av luften som kommer in i tornet, är vattenångtrycket över de heta pelletsen större än partialtrycket av fukt i luften.

1.4.5 Kylning av pellets i fluidiserad bädd med luft

Granuler av ammoniumnitrat från granuleringstornets koner matas till apparaten med en "fluidiserad bädd" för kylning. Kylning av granulerna från en temperatur av 100-110°C till en temperatur av 50°C sker i apparaten, som är placerad direkt under granuleringstornet. Ett bräddavloppsrör är installerat på det perforerade gallret för att reglera höjden på den "fluidiserade bädden" och jämn avlastning av salpeter. Luft upp till 150 000 Nm3/h tillförs under det perforerade gallret som kyler ammoniumnitratet och delvis torkar det. Fukthalten i ammoniumnitratgranulat minskar med 0,05 - 0,1% jämfört med granulerna som kommer från konerna.

1.4.6 Behandling av granulat med fettsyror

Bearbetningen av granulat med fettsyror utförs för att förhindra sammanbakning av ammoniumnitrat under långtidslagring eller bulktransport.

Bearbetningsprocessen består i det faktum att fettsyror som är fint sprayade med munstycken appliceras på ytan av granulerna med en hastighet av 0,01 - 0,03%. Munstyckenas design säkerställer skapandet av en elliptisk sektion av spraystrålen. Munstyckenas monteringsdesign ger möjlighet att flytta och fixera dem i olika positioner. Bearbetning av granulat med fettsyror utförs på platser där granulat överförs från transportband till transportband.

1.4.7 Transport, förpackning och lagring

Granulerat ammoniumnitrat från den fluidiserade bädden matas genom transportörer till skott nr 1, bearbetas med fettsyror och matas genom andra och tredje lyfttransportörer till monterade kärl, varifrån det går in i automatiska vågar som väger ut portioner på 50 kg och sedan till förpackningsenhet. Med hjälp av en förpackningsmaskin packas ammoniumnitrat i polyetenventilpåsar och dumpas på transportörer som skickar de förpackade produkterna till lastmaskiner för lastning i vagnar och fordon. Lagring av färdiga produkter i lager tillhandahålls i frånvaro av vagnar eller fordon.

Lagrat ammoniumnitrat i högar måste skyddas mot fukt och olika temperaturextremer. Höjden på staplarna bör inte överstiga 2,5 meter, eftersom under trycket från de övre påsarna kan de svagaste granulerna i de nedre påsarna förstöras med bildandet av dammpartiklar. Hastigheten för absorption av fukt från luften av ammoniumnitrat ökar kraftigt med ökande temperatur. Så vid 40°C är fuktupptagningshastigheten 2,6 gånger högre än vid 23°C.

I lager är det förbjudet att lagra tillsammans med ammoniumnitrat: olja, sågspån, träkol, metallföroreningar av pulver av kadmium och koppar, zink, kromföreningar, aluminium, bly, nickel, antimon, vismut.

Förvaring av tomma påsar separeras från lagrat ammoniumnitrate i behållare i enlighet med brandsäkerhets- och säkerhetskrav.

1.5 Skydd av vatten- och luftbassänger. Produktionsavfall och bortskaffande av avfall

I samband med den snabba utvecklingen av produktionen av mineralgödsel, blir den utbredda kemikaliseringen av den nationella ekonomin, problemen med att skydda miljön från föroreningar och skydda arbetarnas hälsa allt viktigare.

Rivne kemiska anläggning har, efter exempel från andra stora kemiska industrier, sett till att kemiskt smutsiga avloppsvatten inte släpps ut i floden, som tidigare, utan renas i särskilda anläggningar i det biokemiska reningsverket och återförs till det cirkulerande vattenförsörjningssystemet för vidare användning.

Ett antal riktade och lokala anläggningar har tagits i drift, utformade för rening av avloppsvatten, förbränning av bottenrester och omhändertagande av fast avfall. Det totala beloppet för investeringar för dessa ändamål överstiger 25 miljarder UAH.

Biorengöringsverkstaden är listad i härlighetens bok av statskommittén för Ukrainas ministerråd för naturskydd för framgång. Företagets behandlingsanläggningar är belägna på ett område av 40 hektar. I dammar fyllda med renat vatten leker karpar, silverkarpar, känsliga akvariefiskar. De är en indikator på kvaliteten på reningen och det bästa beviset på säkerheten för avloppsvatten.

Laboratorieanalyser visar att vattnet i buffertdammarna inte är sämre än det som tas från ån. Med hjälp av pumpar tillförs den återigen produktionens behov. Den biokemiska städbutiken har förts upp till en kemisk städkapacitet på upp till 90 000 kubikmeter per dag.

Vid anläggningen förbättras kontrolltjänsten för innehållet av skadliga ämnen i avloppsvatten, mark, i luften i industrilokaler, på företagets territorium och i närheten av bosättningar och staden ständigt. I mer än 10 år har sanitär kontroll aktivt arbetat och utfört arbetet i ett industriellt sanitetslaboratorium. Dag och natt övervakar de noggrant det sanitära och hygieniska tillståndet i den yttre miljön och produktionsmiljön samt arbetsförhållandena.

Avfall från produktion av granulerat ammoniumnitrat är: ångkondensat i mängden 0,5 m3 per ton produkt, som släpps ut i det allmänna anläggningsnätet; saftångkondensat i mängden 0,7 m3 per ton produkt. Juice ångkondensat innehåller:

ammoniak NH3 - inte mer än 0,29 g/dm3;

salpetersyra НNO3 - inte mer än 1,1 g/dm3;

ammoniumnitrat NH4NO3 - högst 2,17 g/dm3.

Juiceångkondensat skickas till salpetersyrabutiken för bevattning av kolonner i reningsavdelningen.

Utsläpp från stapeln av axialfläktar till atmosfären:

masskoncentration av ammoniumnitrat NH4NO3 - högst 110 m2/m3

total volym avgaser - högst 800 m3/timme.

Utsläpp från den allmänna butiksröret:

masskoncentration av ammoniak NH3 - högst 150 m2/m3

masskoncentration av ammoniumnitrat NH4NO3 - högst 120 m2/m3

Åtgärder för att säkerställa tillförlitligheten i skyddet av vattenresurserna och luftbassängen. I händelse av en nödsituation och avstängningar för reparationer, för att utesluta kontaminering av vattnets kretslopp med ammoniak, salpetersyra och ammoniumnitrat, samt för att förhindra inträngning av skadliga ämnen i jorden, dräneras lösningen från absorptionen och förångningssektionen i tre dräneringstankar med en volym av V = 3 m3 vardera, dessutom samlas läckor från tätningarna på cirkulationspumparna i absorptions- och förångningssektionerna i samma tankar. Från dessa behållare pumpas lösningen in i en samling svaga lösningar pos. 13 varifrån den sedan kommer in på avdelningen för indunstning av svaga lösningar.

För att förhindra inträngning av skadliga ämnen i jorden när luckor uppstår på utrustningen och kommunikationerna, är en pall gjord av syrabeständigt material utrustad.

Vid granuleringstornet utförs rengöring genom att tvätta den förorenade luften med en svag lösning av ammoniumnitrat och ytterligare filtrera ång-luftflödet. På ammoniumnitratförpackningsavdelningen finns en luftreningsenhet från ammoniumnitratdamm efter förpackning av halvautomatiska maskiner och transportörer. Rengöring utförs i en cyklon typ TsN - 15.

1.6 Beskrivning av det tekniska produktionsschemat med inslag av ny utrustning, teknik och instrumentering

Salpetersyra och ammoniak matas in i neutraliseringskammaren i ITN-apparaten med motström. Salpetersyra med en koncentration på minst 55 % från salpetersyrabutiken tillförs genom två rörledningar med en diameter på 150 och 200 mm till en trycktank (pos. 1) med ett bräddavlopp genom vilket överskottssyra återförs från trycktanken till salpetersyralagret. Från tanken (pos. 1) skickas salpetersyra genom uppsamlaren till ITN-apparaten (pos. 5). ITN-apparaten är en vertikal cylindrisk apparat med en diameter på 2612 mm och en höjd av 6785 mm i vilken ett glas med en diameter på 1100 mm och en höjd av 5400 mm är placerat (neutraliseringskammare). I den nedre delen av neutraliseringskammaren finns det åtta rektangulära hål (fönster) 360x170 mm i storlek, som förbinder neutraliseringskammaren med förångningsdelen av ITN-apparaten (det ringformiga utrymmet mellan apparatens väggar och neutraliseringskammarens vägg ). Mängden salpetersyra som kommer in i ITN-apparaten (pos. 5) justeras automatiskt av pH-mätarsystemet beroende på mängden gasformig ammoniak som kommer in i ITN-apparaten (pos. 5) med korrigering för surhet.

Gasformig ammoniak NH3 med ett tryck på högst 0,5 MPa från fabriksnätverket genom reglerventilen efter strypning till 0,15 - 0,25 MPa kommer in i droppavskiljaren för flytande ammoniak pos. 2, där den också separeras från oljan för att förhindra att de kommer in i ITN-apparaten (pos. 5). Därefter värms gasformig ammoniak till en temperatur som inte är lägre än 70°C i ammoniakvärmaren (pos. 4), där ångkondensat från ångexpandern (pos. 33) används som värmebärare. Den uppvärmda gasformiga ammoniaken från (pos. 3) genom reglerventilen genom rörledningarna kommer in i ITN-apparaten (pos. 5). Gasformig ammoniak NH3 införs i ITN-apparaten (pos. 5) genom tre rörledningar, två rörledningar kommer in i neutraliseringskammaren i ITN-apparaten i parallella flöden efter reglerventilen, där de kombineras till en och avslutas med en barbater. Genom den tredje rörledningen tillförs ammoniak genom barbatern ner genom den hydrauliska tätningen i en mängd på upp till 100 Nm3/h för att upprätthålla en neutral miljö vid utloppet av ITN-apparaten. Som ett resultat av neutraliseringsreaktionen bildas en lösning av ammoniumnitrat och juiceånga.

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

Lösningen hälls genom den övre delen av neutralisationskammaren in i förångningsdelen av apparaten, där den indunstas till en koncentration av 80 - 86%, på grund av värmen från neutraliseringsreaktionen, och ångan, blandas med juicen ånga som erhålls i förångningsdelen, avlägsnas från apparaten vid en temperatur av 140 ° C till tvättmaskinen (pos. . 12), avsedd för att tvätta juice ånga från stänk av ammoniumnitrat och ammoniaklösning. Brickan (pos. 12) är en cylindrisk vertikal apparat, inuti vilken det finns tre siktplattor över vilka stänkskydd är installerade. Spolar är installerade på två vertikala plattor genom vilka kylt tvättvatten passerar. Saftånga passerar genom silbrickorna som bubblar genom det lager av lösning som bildas på brickorna som ett resultat av kylning. En svag lösning av ammoniumnitrat strömmar från plattorna till den nedre delen, varifrån den släpps ut i tanken med svaga lösningar (pos. 13).

Okondenserad tvättad juiceånga kommer in i ytkondensorn (pos. 15) i ringen. Till kondensorns rörutrymme (pos. 15) tillförs industrivatten vilket tar bort kondensvärmen.

Kondensatet (pos. 15) rinner av tyngdkraften in i syrakondensatuppsamlaren (pos. 16), och inerta gaser släpps ut i atmosfären genom ljuset.

Lösningen av ammoniumnitrat från förångardelen genom vattentätningen kommer in i separatorn - expandern (pos. 6) för att extrahera juiceånga från den och släpps ut i uppsamlaren - neutralisator (pos. 7) för att neutralisera överskott av surhet (4 g / l). Samlingen - efterneutraliserare (pos. 7) tillhandahåller gasformig ammoniak. Från samlingar - neutralisatorer (pos. 7) och pos. 8) en lösning av ammoniumnitrat med en koncentration av 80 - 88% (alkaliskt medium högst 0,2 g / l) och en temperatur på högst 140 ° C med pumpar pos. 9 matas in i granuleringsfacket till trycktanken (pos. 11).

Som bufferttank installeras ytterligare två samlare - en efterneutraliserare (pos. 8) för att säkerställa rytmisk drift av verkstaden och pumparna (pos. 9), och en pump (pos. 10) är också installerad. Pumpen (pos. 10) är ansluten på ett sådant sätt att den kan tillföra lösningen från kollektorn - efterneutraliserare (pos. 7) till kollektorn - efterneutraliserare (pos. 8) och vice versa.

Saftångkondensat från syrakondensatuppsamlarna (pos. 16) pumpas ut till uppsamlaren (pos. 18) varifrån det pumpas ut med pumpar (pos. 19) till salpetersyrabutiken för bevattning.

Ånga kommer in i verkstaden med ett tryck på 2 MPa och en temperatur på 300°C, passerar genom ett membran och en kontrollventil, reduceras till 1,2 MPa och en ångbefuktare (pos. 32) kommer in i den nedre delen av apparaten, inuti vilken det finns två siktplattor, och i den övre delen är en fender installerad - ett vågigt munstycke. Här fuktas ångan och kommer med en temperatur på 190°C och ett tryck på 1,2 MPa in i förångaren (pos. 20). Ångkondensat från (pos. 32) i form av en ång-vätskeemulsion med ett tryck på 1,2 MPa och en temperatur på 190 ° C genom en reglerventil kommer in i ångexpandern (pos. 3), där, på grund av en minskning i tryck till 0,12 - 0,13 MPa bildas sekundär flashånga med en temperatur på 109 - 113 ° C, som används för att värma förångaren för svaga lösningar av nitrat (pos. 22). Ångkondensat från den nedre delen av ångexpandern (artikel 33) strömmar genom gravitationen till uppvärmningen av ammoniakvärmaren (punkt 4) in i det ringformade utrymmet, varifrån det, efter att värme frigörs vid en temperatur på 50 ° C, kommer in i ångkondensatuppsamlaren (artikel 34), varifrån den pumpas ( pos. 35) töms ut genom reglerventilen till fabriksnätet.

Trycktanken (pos. 11) har ett överloppsrör i (pos. 7). Tryck- och bräddrör förläggs med ångspår och isoleras. Från trycktanken (pos. 11) kommer ammoniumnitratlösningen in i den nedre rördelen av förångaren (pos. 20), där lösningen förångas på grund av kondensationsvärme av mättad ånga vid ett tryck av 1,2 MPa och en temperatur på 190 ° C, tillförs den övre delen av ringutrymmet. Förångaren (pos. 20) arbetar under ett vakuum på 450 - 500 mm Hg. Konst. enligt principen om "Glidning" av lösningsfilmen längs väggarna i vertikala rör. En separator är placerad i den övre delen av förångaren, som tjänar till att separera ammoniumnitratsmältan från saftångan. Smältan från (pos. 20) släpps ut i en vattentätning - en extra neutralisator (pos. 24), där gasformig ammoniak tillförs för att neutralisera överskott av surhet. Vid uppsägning av urvalet skickas överflödet till (pos. 7). Saftånga från förångaren (pos. 20) kommer in i tvättmaskinen med det resulterande juiceångkondensatet från stänk av ammoniumnitrat. Inuti brickan sitter silplattor. På de två övre plattorna läggs spolar med kylvatten, på vilka ånga kondenserar. Som ett resultat av tvättning bildas en svag lösning av ammoniumnitrat, som skickas genom en vattentätning (pos. 27) till en trycktank (pos. 28) i neutraliseringsfacket. Saftånga efter tvättmaskinen (pos. 26) skickas för kondensering till ytkondensorn (pos. 29) i ringen och kylvattnet till rörutrymmet. Det resulterande kondensatet leds av gravitationen till syralösningsuppsamlaren (pos. 30). Inerta gaser sugs bort av vakuumpumpar (pos. 37).

Smältan av ammoniumnitrat från vattentätningen - neutralisator (pos. 24) med en koncentration på 99,5% NH4NO3 och en temperatur på 170 - 180 ° C med ett överskott av ammoniak på inte mer än 0,2 g / l pumpas (pos. 25) in i en trycktank (pos. 38) varifrån den strömmar genom tyngdkraften in i dynamiska granulatorer (pos. 39) genom vilka den, sprutande över granuleringstornet (pos. 40), under fallet formuleras till runda partiklar. Granuleringstornet (pos. 40) är en cylindrisk armerad betongkonstruktion med en diameter på 10,5 m och en ihålig delhöjd på 40,5 m. Från granuleringstornets botten tillförs luft av fläktar (pos. 45), dras av axialfläktar (pos. 44). Det mesta av luften sugs in genom fönstren och springorna i grantornens koner. Fallande ner i schaktet kyls ammoniumnitratgranulat till 100 - 110°C och från granuleringstornets koner går de för kylning till apparaten med en "fluidiserad bädd" (pos. 41) som är placerad direkt under granuleringstornet . På platser där brunsten spolas till det perforerade gallret, installeras rörliga skiljeväggar som gör att du kan justera höjden på den "fluidiserade sängen" på serken.

Vid rengöring av tornet och apparaten "KS" från ammoniumnitrat och dammavlagringar dumpas den uppsamlade massan i lösningsmedlet (pos. 46), där ånga tillförs vid ett tryck på 1,2 MPa och en temperatur på 190 ° C för upplösning. Den resulterande lösningen av ammoniumnitrat smälter samman med (pos. 46) i samlingen (pos. 47) och pumpar (pos. 48) pumpas in i samlingen av svaga lösningar (pos. 13). En svag lösning av ammoniumnitrat efter tvättmaskinen (pos. 12) kommer också in i samma samling.

Svaga lösningar av NH4NO3 som samlats upp i (pos. 13) av pumpar (pos. 14) skickas till trycktanken (pos. 28) varifrån de matas av tyngdkraften genom reglerventilen till den nedre delen av förångaren för svaga lösningar (pos. 22).

Förångaren fungerar enligt principen att filmen "glider" inuti vertikala rör. Saftånga passerar genom förångartvättens siktplattor, där ammoniumnitratstänken förångas och skickas till ytkondensorn (pos. 23), där den kondenserar och kommer in med gravitationen i (pos. 30). Och de inerta gaserna, efter att ha passerat fällan (pos. 36), sugs av en vakuumpump (pos. 37). Vakuumet hålls vid 200 - 300 mm. rt. pelare. Från förångarens nedre platta (pos. 22) släpps en ammoniumnitratlösning med en koncentration på cirka 60% och en temperatur på 105 - 112 ° C ut i en uppsamlare (pos. 8). Värmebäraren är sekundär förångningsånga som kommer från expandern (pos. 33) med en temperatur på 109 - 113°C och ett tryck på 0,12 - 0,13 MPa. Ånga tillförs till förångarens övre skalsida, kondensatet släpps ut i ångkondensatuppsamlaren (pos. 42).

Granulerat ammoniumnitrat från granuleringstornet (pos. 40) matas av transportörer (pos. 49) till överföringsenheten, där granulerna behandlas med fettsyror. Fettsyror pumpas från järnvägstankar med pumpar (pos. 58) till en uppsamlingstank (pos. 59). Som är försedd med en batteri med en värmeyta på 6,4 m2. Blandningen utförs med pumpar (pos. 60) och samma pumpar tillför fettsyror till doseringsenhetens munstycken, genom vilka de sprutas med tryckluft vid ett tryck på upp till 0,5 MPa och en temperatur på minst 200° C. Munstyckenas design säkerställer skapandet av en elliptisk sektion av spraystrålen. Bearbetat granulerat ammoniumnitrat hälls på transportörer (pos. 50) i den andra hissen från vilka ammoniumnitrat släpps ut i bunkrar (pos. 54) vid bulklastning. Från transportörerna (pos. 50) kommer ammoniumnitrat in i transportörerna (pos. 51), varifrån det dumpas i monterade bunkrar (pos. 52). Efter de monterade trattarna går amnitraten in i den automatiska vågen (pos. 53) som väger portioner på 50 kg och sedan till förpackningsenheten. Med hjälp av en förpackningsmaskin packas ammoniumnitrat i ventilplastpåsar och dumpas av vändbara transportörer (pos. 55), varifrån det går till lagertransportörer (pos. 56), och från dem till lastmaskiner (pos. 57) ). Från lastmaskiner (pos. 57) lastas ammoniumnitrat i vagnar eller fordon. Lagring av färdiga produkter i lager tillhandahålls i avsaknad av järnvägstransporter och fordon.

Den färdiga produkten - granulerat ammoniumnitrat måste uppfylla kraven i den statliga standarden GOST 2 - 85.

Projektet tillhandahåller insamling av spill av ammoniumnitrat efter förpackningsmaskiner. En extra transportör (pos. 62) och en hiss (pos. 63) är installerade. Ammoniumnitrat som spills vid påfyllning i påsar genom slem hälls ned i strömmar på transportören (pos. 62), varifrån det kommer in i hissen (pos. 63). Från hissen kommer ammoniumnitrat in i de monterade kärlen (pos. 52) där det blandas med huvudflödet av använt ammoniumnitrat.

1.7 Materialberäkningar av produktion

Vi förväntar oss materialberäkningar av produktionen för 1 ton färdiga produkter - granulerat ammoniumnitrat.

Material växer neutraliserande

Initial data:

Förlusten av ammoniak och salpetersyra per ton ammoniumnitrat bestäms baserat påen.

Processen utförs i en ITN-apparat med naturlig cirkulation av ammoniumnitratlösning.

För att få ett ton salt genom reaktionen

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

Förbrukade 100% HNO3

Förbrukat 100% NH3

där: 17, 63, 80 molekylvikter av ammoniak, salpetersyra och ammoniumnitrat.

Den praktiska förbrukningen av NH3 och HNO3 kommer att vara något högre än den teoretiska, eftersom förlusten av reagens med juiceånga i neutraliseringsprocessen är oundviklig, genom läckande kommunikationer, på grund av den större nedbrytningen av de reagerande komponenterna. Den praktiska förbrukningen av reagens, med hänsyn till produktionsförluster, kommer att vara:

787,5 1,01 = 795,4 kg

55 % HNO3 som förbrukas kommer att vara:

Förlust av syra kommer att vara:

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

Förbrukning 100% NH3

212,4 1,01 = 214,6 kg

Förlusten av ammoniak kommer att vara:

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

1446,2 kg 55 % HNO3 innehåller vatten:

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

Den totala mängden ammoniak och syrareagens som kommer in i neutralisatorn kommer att vara:

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

I ITN-apparaten avdunstar vatten på grund av neutraliseringsvärmen, och koncentrationen av den resulterande ammoniumnitratlösningen når 80%, så en ammoniumnitratlösning kommer ut ur neutralisatorn:

Denna lösning innehåller vatten:

1250 - 1000 = 250 kg

Detta avdunstar vatten under neutraliseringsprocessen.

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

Tabell 1.2 - Materialbalans för neutralisering

Materialberäkning av indunstningsavdelningen

Initial data:

Ångtryck - 1,2 MPa

Hosted på Allbest.ru

Liknande dokument

Fysikaliska och kemiska egenskaper hos ammoniumnitrat. De viktigaste stegen i produktionen av ammoniumnitrat från ammoniak och salpetersyra. Neutraliseringsanläggningar som arbetar vid atmosfärstryck och arbetar under vakuum. Användning och omhändertagande av avfall.

terminsuppsats, tillagd 2014-03-31


Egenskaper hos produkter, råvaror och material för produktion. Teknologisk process för att erhålla ammoniumnitrat. Neutralisering av salpetersyra med gasformig ammoniak och avdunstning till ett tillstånd av högkoncentrerad smälta.

terminsuppsats, tillagd 2016-01-19


Automatisering av produktion av granulerat ammoniumnitrat. Tryckstabiliseringskretsar i juiceångtillförselledningen och ångkondensatets temperaturkontroll från den barometriska kondensorn. Tryckreglering i utloppsledningen till vakuumpumpen.

terminsuppsats, tillagd 2014-09-01


Ammoniumnitrat som ett vanligt och billigt kvävegödselmedel. Översyn av befintliga tekniska system för dess produktion. Modernisering av produktionen av ammoniumnitrat med framställning av ett komplext kväve-fosfatgödselmedel vid OAO Cherepovetsky Azot.

avhandling, tillagd 2012-02-22


Egenskaper hos eten-propengummin, egenskaper hos deras syntes. Produktionsteknik, fysikaliska och kemiska baser för processen, katalysatorer. Egenskaper hos råvaror och färdiga produkter. Reaktionsenhetens material- och energibalans, produktionsstyrning.

terminsuppsats, tillagd 2011-10-24


Beräkningar av produktionsreceptet och teknisk process för tillverkning av hembakat rundat bröd: produktionsrecept, ugnskapacitet, produktutbyte. Beräkning av utrustning för lagring och beredning av råvaror, för lager och färdiga produkter.

terminsuppsats, tillagd 2009-09-02


Huvudstegen i gummiproduktionsprocessen och katalysatorberedning. Råvaror och färdiga produkters egenskaper vad gäller plasticitet och viskositet. Beskrivning av det tekniska produktionsschemat och dess materialberäkning. Fysikaliska och kemiska analysmetoder.

terminsuppsats, tillagd 2010-11-28


Produktsortimentets egenskaper. Fysikalisk-kemiska och organoleptiska egenskaper hos råvaror. Recept på processad korv rökt ost. Teknologisk produktionsprocess. Teknokemisk och mikrobiologisk kontroll av råvaror och färdiga produkter.

terminsuppsats, tillagd 2014-11-25


Egenskaper för råvaror, hjälpmaterial och färdiga produkter. Beskrivning av den tekniska processen och dess huvudparametrar. Material- och energiberäkningar. Tekniska egenskaper hos den viktigaste tekniska utrustningen.

terminsuppsats, tillagd 2009-05-04


Egenskaper hos bearbetade råvaror och färdiga produkter. System för den tekniska processen för maltproduktion: acceptans, primär rengöring och lagring av korn, odling och torkning av malt. Anordningen och principen för driften av produktionslinjen för kornmalt.