Фізико-хімічні основи виробництва аміачної селітри. Огляд технологій виробництва аміачної селітри

Переробка полімерів

Найважливіша особливість нових матеріалів одержуваних на основі різних полімерів, - порівняльна простота їх перетворення на готові вироби на стадії в'язкотекучого стану, в якій найбільш різко виявляються їх пластичні властивості. Ця здатність легко формуватися (в певних умовах, так чи інакше пов'язаних із нагріванням), а потім при звичайній температурі стійко зберігати набуту форму і дала пластичним масам їхню назву.

З погляду переробки полімерів їх можна (втім, дуже умовно) розділити на дві основні групи: термопласти, до яких відносяться матеріали, що змінюють під впливом нагрівання тільки свою пластичність, але зберігають структуру, і термореактивні пластики, в яких під дією нагрівання лінійні молекули як б зшиваються, утворюючи складні просторові конструкції.

До термопластів відносяться майже всі пластичні маси, які виходять зрощування мономерів в довгі ланцюжки методом полімеризації. Назвемо деякі поширені пластичні маси цього. Серед них виділяється поліетилен, або політен, який недаремно називають «королем пластиков». Якщо не брати до уваги пористих і піноподібних пластиків, політен - найлегша пластична маса. Його питома вага мало відрізняється від питомої ваги льоду, що дозволяє плавати на поверхні води. Він виключно стійкий до лугів і їдких кислот і при цьому міцний, легко згинається, не втрачає гнучкості навіть при шістдесятиградусному морозі. Політен піддається свердлінню, обточуванню, штампуванню, - словом, будь-яким видам обробки на верстатах, які застосовуються для обробки металу. Нагрітий до 115-120°, політен стає м'яким і пластичним, і тоді пресуванням або литтям під тиском з нього можна виготовляти будь-який вид посуду - від флаконів для парфумів до величезних бутлів для кислот і лугів. У нагрітому вигляді політен легко піддається розкочування, тонкі плівки, які служать для загортання продуктів, що бояться вогкості. Поєднання міцності та пружності робить політен зручним матеріалом для виготовлення безшумних шестерень, вентиляційного обладнання та труб для хімічних заводів, клапанів, прокладок.

До поширених термопластів відноситься також і полівінілхлорид (часто його не зовсім правильно називають поліхлорвініл). На його основі виготовляються два основні види пластичних мас: жорсткі целулоїдоподібні типи - так звані вініпласти і м'які пластикати.

Сюди ж примикають полістирол - цінний ізолятор для високочастотних пристроїв і спеціальної радіоапаратури, - безбарвне скло, що нагадує на вигляд, і поліметилметакрилат (органічне скло).

До термопластів відносяться пластичні маси, що виготовляються з відповідним чином перероблених природних полімерів (наприклад, нітроцелюлоза, одержувана обробкою бавовняної целюлози сумішшю азотної та сірчаної кислот, і ацетилцелюлоза), і, як виняток, поліамідні смоли, так званої способом поліконденс , або багаторазової, полімеризації.

Різниця між цими основними групами матеріалів є дуже значною. Вироби з термопластів можна подрібнити і знову переробити. Для виготовлення тих чи інших виробів широко застосовується лиття під тиском. Виріб твердне в охолоджуваній прес-формі в кілька секунд; в результаті продуктивність сучасних ливарних машин дуже велика: за добу вони можуть випустити від 15 до 40 тис. виробів середнього розміру та кілька сотень тисяч дрібних.

З термореактивними матеріалами справа складніша: після того як вони затверділи, повернути їх у в'язко-плинний стан, при якому вони могли б знову стати пластичними, практично неможливо. Тому лиття з них утруднене; їх переважно пресують під нагріванням, а вироби, що утворилися, витримують у формі стільки часу, скільки необхідно, щоб смола по всьому перерізу виробу перейшла в неплавкий стан. Зате виріб уже не потребує охолодження.

Хоча метод гарячого пресування дещо менш продуктивний, ніж лиття під тиском, проте навіть він набагато швидше звичайних технологічних процесів виготовлення металевих виробів. Це забезпечує величезний додатковий виграш під час заміни пластичними масами металів. Адже багато складних металевих виробів вимагають для своєї обробки довгого ряду виробничих операцій. Характерним прикладом може бути виготовлення штампів, які потребують тривалих зусиль найбільш кваліфікованих інструментальників. У радянській автомобільній промисловості зараз застосовують штампи, виготовлені з про епоксидних смол з відповідним наповнювачем. Вони створюються за допомогою однієї основної операції - виливки і однієї допоміжної - зачистки окремих нерівностей, що випадково утворилися. Промисловість впритул підійшла вирішення проблеми формування великогабаритних виробів, наприклад корпусів автомобілів, моторних човнів тощо.

На прикладі пластичної маси, одержуваної способом ступінчастої полімеризації, - полікапролактаму (так мовою хіміків називається смола-капрон) - можна наочно переконатися у тому наскільки умовні межі, які відокремлюють практично власне пластичні маси від синтетичних волокон.

Смола капрон виходить з лактаму амінокапронової кислоти - капролактаму, яких у свою чергу видобувається з фенолу, бензолу, фурфуролу (дуже перспективної сировини, що утворюється, зокрема, при переробці сільськогосподарських відходів) та ацетилену, що отримується при дії води на карбід кальцію. Після закінчення полімеризації полікапролактам випускають із реактора через тонку щілину. При цьому він застигає у вигляді стрічки, яка потім розмелюється у крихту. Після додаткового очищення від залишків мономеру виходить потрібна нам поліамідна смола. З цієї смоли, температура плавлення якої досить висока (216-218 °), виготовляють пароплавні гвинти, вкладиші для підшипників, машинні шестірні і т. п. Але найширше застосування поліамідні смоли знаходять при отриманні ниток, з яких роблять риби, що не гниють, капронові і нейлонові панчохи тощо.

Нитки формуються з розплаву смоли, що проходить через невеликі отвори, утворюючи струмки, що застигають при охолодженні елементарні нитки. Декілька елементарних ниток з'єднуються в одну і піддаються крученню та витяжці.

Хімія виявляється найбільш надійною союзницею такого вирішального фактора промислового прогресу, як автоматизація. Хімічна технологія в силу найважливішої своєї особливості, особливо підкресленої в доповіді Н. С. Хрущова на XXI з'їзді КПРС, а саме безперервності, - найефективніший і найбажаніший об'єкт для автоматизації. Якщо врахувати, до того ж, що хімічне виробництво основних своїх напрямах - це виробництво багатотоннажне і масове, можна чітко уявити, які неосяжні джерела заощадження праці та розширення виробництва містить у собі хімія, особливо хімія і технологія полімерів.

Розпізнаючи глибокі зв'язки між будовою найважливіших технічних матеріалів-полімерів та їх властивостями та навчившись «конструювати» полімерні матеріали за своєрідними «хімічними кресленнями», вчені-хіміки можуть сміливо сказати: «Століття матеріалів необмеженого вибору почалося».

Застосування добрив

Перед соціалістичним сільським господарством стоїть завдання створити в нашій країні достаток продуктів харчування та повною мірою забезпечити промисловість сировиною.

У наступні роки набагато збільшиться виробництво зернових продуктів, цукрових буряків, картоплі, технічних культур, плодів, овочів, кормових рослин. Набагато зросте виробництво основних продуктів тваринництва: м'яса, молока, вовни та ін.

У цій боротьбі за достаток продуктів харчування хімії належить величезна роль.

Існує два шляхи збільшення виробництва сільськогосподарських продуктів: по-перше, за рахунок розширення посівних площ; по-друге, за рахунок підвищення врожайності на вже оброблюваних земельних масивах. Тут хімія і приходить на допомогу сільському господарству.

Добрива не тільки збільшують кількість, але й покращують якість сільськогосподарських культур, що вирощуються за їх допомогою. Вони підвищують вміст цукру в буряках та крохмалі в картоплі, збільшують міцність волокон льону та бавовни тощо. п. Добрива посилюють опірність рослин хворобам, посусі та холоду.

Наше сільське господарство найближчими роками потребує дуже багато добрив мінеральних і органічних. Мінеральні добрива воно одержує від хімічної промисловості. Крім різних мінеральних добрив, хімічна промисловість дає сільському господарству отрутохімікати для боротьби зі шкідливими комахами, хворобами рослин і бур'янистою рослинністю, - гербіциди, а також засоби регулювання росту та плодоношення - стимулятори росту, засоби для прибирального опадіння листя бавовнику та ін. застосуванні та дії розповідається у т. 4 ДЕ).

Які бувають добрива

Добрива, що застосовуються в сільському господарстві, поділяються на дві основні групи: органічні та мінеральні. До органічних добрив відносяться: гній, торф, зелене добрива (рослини, що засвоюють азот повітря) та різні компости. До їх складу, крім мінеральних речовин, входять і органічні речовини.

У нашій країні виробляються також комплексні або багатосторонні добрива. Вони містять у своєму складі не один, а два або три елементи живлення. Значно розвивається застосування у сільському господарстві та мікродобрив. До їхнього складу входять бір, мідь, марганець, молібден, цинк та інші елементи, невеликі кількості яких (кілька кілограмів на гектар) необхідні для розвитку та плодоношення рослин.

Крім того, в сільському господарстві застосовуються ще так звані непрямі добрива: вапно, гіпс тощо. ґрунті, і т. п.

АЗОТНІ УДОБРЕННЯ

Вихідною речовиною для виробництва більшості азотних добрив є аміак. Його одержують синтезом з азоту і водню або як побічний (попутний) продукт при коксуванні вугілля і торфу.

Найбільш поширені азотні добрива – аміачна селітра, сульфат амонію, кальцієва селітра, натрієва селітра, сечовина, рідкі азотні добрива (рідкий аміак, аміакати, аміачна вода).

Ці добрива відрізняються одна від одної формою сполук азоту. В одних азот міститься у формі аміаку. Це – аміачні добрива. До них відноситься сульфат амонію. В інших азот знаходиться у нітратній формі, тобто у вигляді солей азотної кислоти. Це – нітратні добрива. До них відносяться натрієва селітра та кальцієва селітра. В аміачній селітрі азот міститься одночасно і в нітратній і в аміачній формі. У сечовині азот міститься у вигляді амідної сполуки.

Нітратні форми азотних добрив легко розчиняються у воді, не поглинаються ґрунтом і легко вимиваються з нього. Вони засвоюються рослинами швидше, ніж інші форми азотних сполук.

Аміачні добрива також легко розчиняються у воді і добре засвоюються рослинами, але діють вони повільніше, ніж нітратні. Аміак добре поглинається ґрунтом і слабо вимивається з нього. Тому аміачні добрива довше забезпечують рослини азотним харчуванням. Вони й дешевші. У цьому їхня перевага перед нітратними добривами.

Як виробляється аміачна селітра

Аміачна селітра – одне з найпоширеніших добрив.

Аміачну селітру (інакше - азотнокислий амоній) одержують на заводах з азотної кислоти та аміаку шляхом хімічної взаємодії цих сполук.

Процес виробництва складається з наступних стадій:

Нейтралізація азотної кислоти газоподібним аміаком.
Упарювання розчину азотнокислого амонію.
Кристалізація азотнокислого амонію.
Сушіння солі.

На малюнку дано у спрощеному вигляді технологічна схема виробництва аміачної селітри. Як же відбувається цей процес?

Вихідна сировина - газоподібний аміак та азотна кислота (водний розчин) - надходить у нейтралізатор. Тут у результаті хімічної взаємодії обох речовин відбувається бурхлива реакція із виділенням великої кількості тепла. При цьому частина води випаровується, і водяна пара (так звана сокова пара), що утворюється, через пастку відводиться назовні.

Неповністю випарений розчин азотнокислого амонію надходить з нейтралізатора в наступний апарат - донейтралізатор. У ньому після добавки водного розчину аміаку закінчується процес нейтралізації азотної кислоти.

З донейтралізатора розчин азотнокислого амонію перекачується у випарний апарат - вакуумний апарат, що безперервно діє. Розчин у таких апаратах випаровується при зниженому тиску, в даному випадку – при тиску 160-200 мм рт. ст. Тепло для упарювання передається розчину через стінки трубок, що обігріваються парою.

Упарювання ведеться до тих пір, поки концентрація розчину не досягне 98%. Після цього розчин йде кристалізацію.

За одним способом кристалізація азотнокислого амонію відбувається на поверхні барабана, який зсередини охолоджується. Барабан обертається, на поверхні його утворюється кірка азотнокислого амонію, що кристалізується, товщиною до 2 мм. Шкіра зрізається ножем і по жолобі прямує на сушіння.

Сушать аміачну селітру гарячим повітрям у сушильних барабанах, що обертаються, при температурі 120°. Після сушіння готовий продукт надсилають на упаковку. Аміачна селітра містить 34-35% азоту. Щоб зменшити спостереження, до її складу при виробництві вводять різні добавки.

Аміачна селітра випускається заводами у гранульованому вигляді та у вигляді лусочок. Луска селітра сильно поглинає вологу з повітря, тому при зберіганні вона розпливається і втрачає розсипчастість. Гранульована аміачна селітра має вигляд зерен (гранул).

Гранулювання аміачної селітри переважно проводиться у вежах (див. малюнок). Випарений розчин азотнокислого амонію - плав - розбризкується за допомогою центрифуги, укріпленої у стелі вежі.

Плав безперервним струменем вливається в дірчастий барабан центрифуги, що обертається. Проходячи через отвори барабана, бризки перетворюються на кульки відповідного діаметра і під час падіння вниз твердніють.

Гранульована аміачна селітра має хороші фізичні властивості, не злежується при зберіганні, добре розсіюється в полі та повільно поглинає вологу з повітря.

Сульфат амонію - (інакше - сірчанокислий амоній) містить 21% азоту. Більшість сульфату амонію випускає коксохімічна промисловість.

У наступні роки великий розвиток отримає виробництво найбільш концентрованого азотного добрива – карбаміду, або сечовини, що містить 46% азоту.

Сечовину отримують під високим тиском синтезом з аміаку та вуглекислоти. Її застосовують не тільки як добриво, але й для підживлення худоби (доповнюють білкове харчування) та як напівпродукт для виробництва пластмас.

Велике значення мають і рідкі азотні добрива – рідкий аміак, аміакати та аміачна вода.

Рідкий аміак одержують із газоподібного аміаку шляхом зрідження під високим тиском. У ньому міститься 82% азоту. Аміакати є розчинами аміачної селітри, кальцієвої селітри або сечовини в рідкому аміаку з невеликою добавкою води. Вони міститься до 37% азоту. Аміачна вода – водний розчин аміаку. У ньому 20% азоту. За своєю дією на врожай рідкі азотні добрива не поступаються твердим. А виробництво їх обходиться набагато дешевше, ніж твердих, тому що відпадають операції з упарювання розчину, сушіння та гранульування. З трьох видів рідкого азотного добрива найбільшого поширення набула аміачна вода. Зрозуміло, внесення рідких добрив у ґрунт, а також їх зберігання та транспортування вимагають спеціальних машин та обладнання.

Технологічний процес виробництва нітрату амонію складається з наступних основних стадій: нейтралізація азотної кислоти газоподібним аміаком, випарювання розчину нітрату амонію, кристалізація та гранулювання плава.

Газоподібний аміак з підігрівача 1 і азотна кислота з підігрівача 2 при температурі 80-90 0 З надходять в апарат ІТП 3. Для зменшення втрат аміаку разом з парою ведуть реакцію в надлишку кислоти. Розчин нітрату амонію з апарату 3 нейтралізується в донейтралізаторі 4 аміаком і надходить на упарювання у випарний апарат 5. Отриманий плав, що містить 99,7-99,8% селітри при температурі 175 0С проходить фільтр 21 насос у прямокутну грануляційну вежу 16.

5.1. Технологічна схема виробництва аміачної селітри.

1 - підігрівач аміаку, 2 - підігрівач азотної кислоти, 3 - апарат ІТН (з використанням теплоти нейтралізації), 4 - донейтралізатор, 5 - випарний апарат, 6 - напірний бак, 7,8 - гранулятори, 9,23 - вентилятори, 10 - промивний скрубер, 11 - барабан, 12,14 - транспортери, 13 - елеватор, 15 - апарат киплячого шару, 16 - грануляційна вежа, 17 - збірник, 18, 20 - насоси, 19 - бак для плава, 21 - фільтр для плава, 22 - підігрівач повітря.

У верхній частині вежі розташовані гранулятори 7 і 8, в нижню частину яких подають повітря, що охолоджує краплі селітри, що падають зверху. Під час падіння крапель селітри з висоти 50-55 метрів при обтіканні їх потоком повітря утворюються гранули, які охолоджують в апараті киплячого шару 15. Це прямокутний апарат, що має три секції та ґрати з отворами. Під ґрати вентиляторами подають повітря. Створюється псевдозріджений шар гранул селітри, що надходять транспортеру з грануляційної вежі. Повітря після охолодження потрапляє у грануляційну вежу.

Гранули аміачної селітри транспортером 14 подають на обробку поверхнево-активними речовинами в барабан, що обертається 11. Потім готове добриво транспортером 12 направляють на упаковку.

Повітря, що виходить з грануляційної вежі, забруднене нітратом амонію, а сокова пара з нейтралізатора містить аміак, що нерореагував, і азотну кислоту, а також частинки віднесеної аміачної селітри. Для очищення цих потоків у верхній частині грануляційної вежі розташовані шість паралельно працюючих промивних скруберів тарілчастого типу 10, зрошуваних 20-30% розчином селітри, яка подається насосом 18 зі збірки 17. Частина цього розчину відводиться в нейтралізатор ИТН до розчину селітри, і, отже, використовується вироблення продукції. Очищене повітря відсмоктується з грануляційної вежі вентилятором 9 і викидається в атмосферу.

Аміачна селітра, або нітрат амонію, NH 4 NO 3 - кристалічна речовина білого кольору, що містить 35% азоту в амонійній та нітратній формах, обидві форми азоту легко засвоюються рослинами. Гранульовану аміачну селітру застосовують у великих масштабах перед посівом та для всіх видів підживлення. У менших масштабах її використовують із виробництва вибухових речовин.

Аміачна селітра добре розчиняється у воді і має велику гігроскопічність (здатність поглинати вологу з повітря), що є причиною того, що гранули добрива розпливаються, втрачають свою кристалічну форму, відбувається стеження добрив - сипкий матеріал перетворюється на тверду монолітну масу.

Принципова схема виробництва нітрату амонію

Для отримання аміачної селітри, що практично не простежується, застосовують ряд технологічних прийомів. Ефективним засобом зменшення швидкості поглинання вологи гігроскопічними солями є їхнє гранулювання. Сумарна поверхня однорідних гранул менше поверхні такої ж кількості дрібнокристалічної солі, тому гранульовані добрива повільніше поглинають вологу.

Як аналогічно діючих добавок застосовують також фосфати амонію, хлорид калію, нітрат магнію. В основі процесу виробництва аміачної селітри лежить гетерогенна реакція взаємодії газоподібного аміаку з розчином азотної кислоти:

NH 3 +HNO 3 = NH 4 NO 3; ΔН = -144.9кДж

Хімічна реакція протікає із великою швидкістю; у промисловому реакторі вона лімітується розчиненням газу рідини. Для зменшення дифузного гальмування велике значення має перемішування реагентів.

Технологічний процес виробництва аміачної селітри включає крім стадії нейтралізації азотної кислоти аміаком також стадії упарювання розчину селітри, гранулювання плава, охолодження гранул, обробки гранул поверхнево-активними речовинами, упаковки, зберігання та навантаження селітри, очищення газових викидів та стічних вод. На рис. 8.8 наведено схему сучасного великотоннажного агрегату з виробництва аміачної селітри АС-72 потужністю 1360 т/добу. Вихідна 58-60%-на азотна кислота підігрівається в підігрівачі до 70 - 80 ° С соковою парою з апарату ІТН 3 і подається на нейтралізацію. Перед апаратами 3 до азотної кислоти додають фосфорну і сірчану кислоти в таких кількостях, щоб у готовому продукті містилася 0,3-0,5% Р 2 Про 5 і 0,05-0,2% сульфату амонію. В агрегаті встановлено два апарати ІТН, що працюють паралельно. Крім азотної кислоти, в них подають газоподібний аміак, попередньо нагрітий у підігрівачі 2 паровим конденсатом до 120-130°С. Кількості азотної кислоти та аміаку, що подаються, регулюють таким чином, щоб на виході з апарату ІТН розчин мав невеликий надлишок кислоти (2-5 г/л), що забезпечує повноту поглинання аміаку.

У нижній частині апарату відбувається реакція нейтралізації за температури 155-170°С; при цьому виходить концентрований розчин, що містить 91-92% NH 4 NO 3 . У верхній частині апарату водяні пари (так звана сокова пара) відмиваються від бризок аміачної селітри та пар азотної кислоти. Частина теплоти сокової пари використовується для підігріву азотної кислоти. Потім сокову пару направляють на очищення та викидають в атмосферу.

Рис.8.8.Схема агрегату аміачної селітри АС-72:

1 – підігрівач кислоти; 2 – підігрівач аміаку; 3 -апарати ІТН; 4 – донейтралізатор; 5 - випарний апарат; 6 – напірний бак; 7,8 – гранулятори; 9,23 – вентилятори; 10 - промивний скрубер; 11 – барабан; 12,14 – транспортери; 13 -елеватор; 15 - апарат киплячого шару; 16 -грануляційна вежа; 17 – збірка; 18, 20 – насоси; 19 - бак для плава; 21 -фільтр для плава; 22 – підігрівач повітря.

Кислий розчин аміачної селітри направляють донейтралізатор 4; куди надходить аміак, необхідний для взаємодії з азотною кислотою, що залишилася. Потім розчин подають у випарний апарат 5. Отриманий плав, що містить 99,7-99,8% селітри, при 175°С проходить фільтр 21 і відцентровим занурювальним насосом 20 подається в напірний бак 6, а потім прямокутну металеву грануляційну вежу 16.

У верхній частині вежі розташовані гранулятори 7 і 8, в нижню частину яких подають повітря, що охолоджує краплі селітри, що падають зверху. Під час падіння крапель селітри з висоти 50-55 м при обтіканні потоком повітря утворюються гранули добрива. Температура гранул на виході з вежі дорівнює 90-110 ° С; гарячі гранули охолоджують в апараті киплячого шару 15. Це прямокутний апарат, що має три секції і має решітку з отворами. Під ґрати вентиляторами подають повітря; при цьому створюється псевдозріджений шар гранул селітри, що надходять транспортером з грануляційної вежі. Повітря після охолодження потрапляє у грануляційну вежу. Гранули аміачної селітри транспортером 14 подають на обробку поверхнево-активними речовинами в барабан, що обертається. Потім готове добриво транспортером направляють 12 на упаковку.

Повітря, що виходить з грануляційної вежі, забруднене частинками аміачної селітри, а сокова пара з нейтралізатора і пароповітряна суміш з випарного апарату містять аміак, що не прореагував, і азотну кислоту, а також частинки віднесеної аміачної селітри.

Для очищення цих потоків у верхній частині грануляційної вежі розташовані шість паралельно працюючих промивних скруберів тарілчастого типу 10, зрошуваних 20-30%-ним розчином аміачної селітри, яка подається насосом 18 зі збірки 17. Частина цього розчину відводиться в а потім підмішується до розчину селітри, і, отже, використовується для вироблення продукції. Очищене повітря відсмоктується з грануляційної вежі вентилятором 9 і викидається в атмосферу.

Виробництво карбаміду

Карбамід (сечовина) серед азотних добрив посідає друге місце за обсягом виробництва після аміачної селітри. Зростання виробництва карбаміду обумовлений широкою сферою його застосування сільському господарстві. Він має більшу стійкість до вилуговування в порівнянні з іншими азотними добривами, тобто менш схильний до вимивання з ґрунту, менш гігроскопічний, може застосовуватися не тільки як добрива, але і як добавка до корму великої рогатої худоби. Крім того, карбамід широко використовується для отримання складних добрив, добрив з регульованим терміном дії, а також для отримання пластмас, клеїв, лаків і покриттів. Карбамід CO(NH 2) 2 - біла кристалічна речовина, що містить 46,6% азоту. Його одержання засноване на реакції взаємодії аміаку з діоксидом вуглецю:

2NH 3 + CO 2 ↔ CO(NH 2) 2 + H 2 O; ΔН = -110.1 кДж (1)

Таким чином, сировиною для виробництва карбаміду служать аміак і діоксид вуглецю, одержуваний як побічний продукт при виробництві технологічного газу для синтезу аміаку. Тому виробництво карбаміду на хімічних заводах зазвичай комбінують із виробництвом аміаку. Реакція (І) – сумарна; вона протікає у дві стадії. На першій стадії відбувається синтез карбамату:

2NH 3 (г) + CO2(г) ↔ NH 2 СООNH 4 (ж); ΔН = -125,6кДж (2)

На другій стадії протікає ендотермічний процес відщеплення води від молекул карбамату, в результаті якого і відбувається утворення карбаміду:

NH 2 СООNH 4 (ж) ↔ CO(NH 2) 2 (ж) + H2O (ж) ; ΔН =15,5кДж (3) Реакція утворення карбамату амонію - оборотна екзотермічна реакція, що протікає зі зменшенням обсягу. Для усунення рівноваги у бік продукту її необхідно проводити при підвищеному тиску. Щоб процес протікав з досить високою швидкістю, необхідні підвищені температури. Підвищення тиску компенсує негативний вплив високих температур на усунення рівноваги реакції у зворотний бік. Насправді синтез карбаміду проводять при температурах 150-190°З тиску 15-20 МПа. У умовах реакція протікає з високою швидкістю і майже остаточно. Розкладання карбамату амонію - оборотна ендотермічна реакція, що інтенсивно протікає в рідкій фазі. Щоб у реакторі не відбувалося кристалізації твердих продуктів, процес необхідно вести при температурах не нижче 98°С [евтектична точка системи CO(NH 2) 2 - NH 2 COONH 4 ]. Вищі температури зміщують рівновагу реакції праворуч і підвищують її швидкість. Максимальний ступінь перетворення карбамату в карбамід досягається при 220°С. Для усунення рівноваги цієї реакції вводять також надлишок аміаку, який, пов'язуючи реакційну воду, видаляє її зі сфери реакції. Однак добитися повного перетворення карбамату в карбамід все ж таки не вдається. Реакційна суміш крім продуктів реакції (карбаміду та води) містить також карбамат амонію та продукти його розкладання - аміак та СО 2 .

Для повного використання вихідної сировини необхідно або передбачити повернення непрореагували аміаку і діоксиду вуглецю, а також вуглеамонійних солей (проміжних продуктів реакції) в колону синтезу, тобто створення рециклу, або відділення карбаміду від реакційної суміші та напрямок реагентів, що залишилися, на інші виробництва, наприклад виробництва аміачної селітри, тобто. проведення процесу за відкритою схемою.

В останньому випадку плав, що виходить із колони синтезу, дроселюють до атмосферного тиску; рівновага реакції (2) при температурах 140-150°С практично повністю зміщується вліво і весь карбамат, що залишився, розкладається. У рідкій фазі залишається водний розчин карбаміду, який упарюють і спрямовують на грануляцію. Рецикл газоподібних аміаку і діоксиду вуглецю в колону синтезу, що утворилися, зажадав би їх стиснення в компресорі до тиску синтезу карбаміду. Це пов'язано з технічними труднощами, пов'язаними з можливістю утворення карбамату при низьких температурах і високому тиску вже в компресорі та забиванні машин та трубопроводів твердими частинками.

Тому в закритих схемах (схеми з рециркуляцією) зазвичай застосовують тільки рідинний рецикл. Існує ряд технологічних схем із рідинним рециклом. До найбільш прогресивних належать так звані схеми з повним рідинним рециклом і із застосуванням стрипінг-процесу. Стрипінг (віддування) полягає в тому, що розкладання карбамату амонію в плаві після колони синтезу ведуть при тиску, близькому до тиску на стадії синтезу, продуванням плава стисненим СО 2 або стисненим аміаком. У цих умовах дисоціація карбамат амонію відбувається за рахунок того, що при продуванні плава діоксидом вуглецю різко знижується парціальний тиск аміаку і відбувається зміщення рівноваги реакції (2) вліво. Такий процес відрізняється використанням теплоти реакції утворення карбамату і нижчою витратою енергії.

На рис.8.9. наведено спрощену схему великотоннажного агрегату синтезу карбаміду з рідинним рециклом та застосуванням стрипінг-процесу. У ній можна виділити вузол високого тиску, вузол низького тиску та систему грануляції. Водний розчин карбамату амонію і вуглеамонійних солей, а також аміак і діоксид вуглецю надходять в нижню частину колони синтезу 1 з конденсатора високого тиску 4. У колоні синтезу при температурі 170-190°С і тиску 13-15 МПа закінчується утворення карбамату карбаміду. Витрата реагентів підбирають таким чином, щоб у реакторі молярне відношення NH 3: 2 становило 2,8-2,9. Рідка реакційна суміш (плав) з колони синтезу карбаміду надходить у віддувну колону 5 де стікає по трубках вниз. Протиструмом до плаву подають стислий у компресорі до тиску 13- 15 МПа діоксид вуглецю, до якого для утворення пасивуючої плівки та зменшення корозії обладнання додано повітря в кількості, що забезпечує суміші концентрацію кисню 0,5-0,8%. Віддувна колона обігрівається водяною парою. Парогазова суміш колони 5, що містить свіжий діоксид вуглецю, надходить в конденсатор високого тиску 4. У нього ж вводять рідкий аміак. Він одночасно служить робочим потоком в інжекторі 3, що подає в конденсатор розчин вуглеамонійних солей з скрубера 2 і при необхідності частина

8.9. Спрощена технологічна схема отримання карбаміду з повним рідинним рециклом та застосуванням процесу стрипінгу:

1 – колона синтезу карбаміду; 2 – скрубер високого тиску; 3-інжектор; 4 – карбаматний конденсатор високого тиску; 5 - віддувна колона; 6 – насоси; 7 -конденсатор низького тиску; 8 – колона ректифікації низького тиску; 9 -підігрівач; 10 – збірка; 11 - випарний апарат; 12 – грануляційна вежа.

плавати з колони синтезу. У конденсаторі утворюється карбамат. Тепло, що виділяється при реакції, використовують для отримання водяної пари.

З верхньої частини колони синтезу безперервно виходять непрореагували гази, що надходять у скрубер високого тиску 2, в якому більша частина їх конденсується за рахунок водного охолодження, утворюючи водний розчин карбамату і вуглеамонійних солей. Водний розчин карбаміду, що виходить з колони 5, містить 4-5% карбамату. Для остаточного його розкладання розчин дроселюють до тиску 0,3-0,6 МПа і потім направляють у верхню частину колони ректифікації 8. Рідка фаза стікає в колоні вниз по насадці протиструмом до парогазової суміші, що піднімається знизу вгору; з верхньої частини колони виходять NH 3 CO 2 і водяні пари. Водяні пари конденсуються в конденсаторі низького тиску 7, при цьому розчиняється основна частина аміаку та діоксиду вуглецю. Отриманий розчин направляють у скрубер 2. Остаточне очищення газів, що викидаються в атмосферу, проводиться абсорбційними методами (на схемі не показано).

70%-ний водний розчин карбаміду, що виходить з нижньої частини колони ректифікації 8, відокремлюють від парогазової суміші і направляють після зниження тиску до атмосферного спочатку на випару, а потім на грануляцію. Перед розпилюванням плава в грануляційній вежі 12 до нього додають кондиціонують добавки, наприклад сечовиноформальдегідну смолу, щоб отримати добрива, що не слідкується, не псується при зберіганні.

Принципова схема з повним рециклом

Вступ

Найважливішим видом мінеральних добрив є азотні: аміачна селітра, карбамід, сульфат амонію, водні розчини аміаку та ін. Азоту належить винятково важлива роль у життєдіяльності рослин: він входить до складу хлорофілу, що є акцептором сонячної енергії, і білих. Рослини можуть споживати тільки зв'язаний азот – у формі нітратів, солей амонію чи амідів. Порівняно невеликі кількості зв'язаного азоту утворюються з атмосферного за рахунок діяльності ґрунтових мікроорганізмів. Проте сучасне інтенсивне землеробство вже може існувати без додаткового внесення у ґрунт азотних добрив, отриманих у результаті промислового зв'язування атмосферного азоту.

Азотні добрива відрізняються друг від друга за вмістом у яких азоту, формою сполук азоту (нітратні, амонійні, амідні), фазовому стану (тверді і рідкі), розрізняють також фізіологічно кислі і фізіологічно лужні добрива.

Виробництво аміачної селітри

Аміачна селітра, або нітрат амонію, NН4NО3 - кристалічна речовина білого кольору, що містить 35% азоту в амонійній та нітратній формах , обидві форми азоту легко засвоюються рослинами. Гранульовану аміачну селітру застосовують у великих масштабах перед посівом та для всіх видів підживлення. У менших масштабах її використовують із виробництва вибухових речовин.

Аміачна селітра добре розчиняється у воді і має велику гігроскопічність (здатність поглинати вологу з повітря). Це є причиною того, що гранули добрива розпливаються, втрачають свою кристалічну форму, відбувається відстеження добрив - сипкий матеріал перетворюється на тверду монолітну масу.

Аміачну селітру випускають трьох видів:

А та В- використовують у промисловості; застосовують у вибухових сумішах (амонітах, амоніалах)

В-ефективне та найбільш поширене азотне добриво, що містить близько 33-34% азоту; має фізіологічну кислотність.

Початкова сировина

Вихідною сировиною у виробництві аміачної селітри є аміак та азотна кислота.

Азотна кислота . Чиста азотна кислота HNO

-Безбарвна рідина щільністю 1,51 г/смпри - 42 З, що застигає в прозору кристалічну масу. На повітрі вона, подібно до концентрованої соляної кислоти, «димить», так як пари її утворюють з вологою повітря дрібні крапельки туману. Азотна кислота не відрізняється міцністю Вже під впливом світла вона поступово розкладається:

Чим вище температура і чим концентрованіша кислота, тим швидше і є розкладання. Діоксид азоту, що виділяється розчиняєтьсяу кислоті і надає їй бурого забарвлення.

Азотна кислота належить до найбільш сильних кислот; у розведених розчинах вона повністю розпадається на іони

і- Азотна кислота - одна з найважливіших сполук азоту: у великих кількостях вона витрачається у виробництві азотних добрив, вибухових речовин і органічних барвників, служить окислювачем у багатьох хімічних процесах, використовується у виробництві сірчаної кислоти нітрозномуспособу, застосовується для виготовлення целюлозних лаків, кіноплівки .

Промислове одержання азотної кислоти . Сучасні промислові засоби отримання азотної кислоти засновані на каталітичному окисленні аміаку киснем повітря. При описі властивостей аміаку було зазначено, що він горить у кисні, причому продуктами реакції є вода і вільний азот. Але в присутності каталізаторів – окислення аміаку киснем може протікати інакше. Якщо пропускати суміш аміаку з повітрям над каталізатором, то при 750 ° С і певному складі суміші відбувається майже повне перетворення

Утворений

легко переходить у те, що з водою в присутності кисню повітря дає азотну кислоту.

Як каталізатори при окисленні аміаку використовують сплави на основі платини.

Отримана окисненням аміаку азотна кислота має концентрацію, що не перевищує 60%. При необхідності її концентрують,

Промисловістю випускається розведена азотна кислота концентрацією 55, 47 і 45%, а концентрована-98 і 97% Концентровану кислоту перевозять в алюмінієвих цистернах, розведену - в цистернах з кислотостійкої сталі.

Синтез аміаку

Аміак - ключовий продукт різних азотовмісних речовин, що застосовуються в промисловості та сільському господарстві. Д. Н. Прянишников назвав аміак «альфою та омегою» в обміні азотистих речовин у рослин.

На схемі показані основні сфери застосування аміаку. Склад аміаку був встановлений К. Бертолле в 1784 р. Аміак NНз - основа, помірно сильний відновлювальний агент і ефективний комплексоутворення по відношенню до катіонів, що мають вакантні зв'язувальні орбітали.

Фізико-хімічні основи процесу . Синтез аміаку з елементів здійснюється за рівнянням реакції

N2+ЗН2 = 2NНз; ∆H<0

Реакція оборотна, екзотермічна, характеризується великим негативним ентальпійним ефектом (∆Н=-91,96 кДж/моль) і за високих температур стає ще екзотермічнішою (∆H=-112,86 кДж/моль). Відповідно до принципу Ле Шательє при нагріванні рівновага зміщується вліво, у бік зменшення виходу аміаку. Зміна ентропії у разі теж негативно і сприяє протіканню реакції. При негативному значенні ∆S підвищення температури зменшує ймовірність протікання реакції,

Реакція синтезу аміаку протікає із зменшенням обсягу. Відповідно до рівняння реакції 4 моль вихідних газоподібних реагентів утворюють 2 моль газоподібного продукту. Грунтуючись на принципі Летель, можна зробити висновок про те, що в умовах рівноваги вміст аміаку в суміші буде більше при високому тиску, ніж при низькому.

Характеристика цільового продукту

Фізико-хімічні властивості Аміачна селітра (нітрат амонію) NH4NO3 має молекулярну масу 80,043; чистий продукт - безбарвна кристалічна речовина, що містить 60% кисню, 5% водню та 35% азоту (по 17,5% в аміачній та нітратній формах). Технічний продукт містить щонайменше 34,0% азоту.

Основні фізико-хімічні властивості аміачної селітри :

Аміачна селітра в залежності від температури існує у п'яти кристалічних модифікаціях, термодинамічно стійких при атмосферному тиску (табл.). Кожна модифікація існує лише в певній області температур, і перехід (поліморфний) з однієї модифікації в іншу супроводжується змінами кристалічної структури, виділенням (або поглинанням) тепла, а також стрибкоподібною зміною питомого об'єму, теплоємності, ентропії тощо. Поліморфні переходи є оборотними - енантіотропними.

Таблиця. Кристалічні модифікації аміачної селітри

Система NH4NO3-Н2О (рис. 11-2) відноситься до систем із простою евтектикою. Евтектичній точці відповідає концентрація 42,4% МН4МОз та температура -16,9 °С. Ліва гілка діаграми-лінія ліквідусу води відповідає умовам виділення льоду в системі НН4МОз-Н20. Права гілка кривої ліквідусу - крива розчинності МН4МОз у воді. Ця крива має три точки перелому, що відповідають температурам модифікаційних переходів NH4NO3 1=11(125,8 °С), II=III (84,2 °С) та 111 =IV (32,2 °С). Температура плавлення (кристалізації) безводної аміачної селітри дорівнює 169,6 ° С. Вона знижується зі збільшенням вмісту вологи солі.

Залежність температури кристалізації NH4NO3 (Tкрист, "З) від вмісту вологи (X,%) до 1,5% описується рівнянням:

tкрист == 169,6- 13, 2x (11.6)

Залежність температури кристалізації аміачної селітри з добавкою сульфату амонію від вмісту вологи (X,%) до 1,5% і сульфату амонію (У, %) до 3,0% виражається рівнянням:

tкрист = 169,6 - 13,2 Х +2, ОУ. (11.7).

Аміачна селітра розчиняється у воді із поглинанням тепла. Нижче наведено значення теплот розчинення (Q розчин) аміачної селітри різної концентрації у воді при 25 °С:

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

Qраств кДж/кг. -202,8 -225,82 -240,45 -256,13 -271,29 -287,49 -320,95

Аміачна селітра добре розчинна у воді, етиловому та метиловому спиртах, піридині, ацетоні, рідкому аміаку.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

1. Технологічна частина

1.4.1 Одержання водного розчину аміачної селітри концентрацією

Вступ

У природі та в житті людини азот має винятково важливе значення, він входить до складу білкових сполук, що є основою рослинного та тваринного світу. Людина щодня споживає 80-100 р білка, що відповідає 12 - 17 р азоту.

Для нормального розвитку рослин потрібні багато хімічних елементів. Основними є: вуглець, кисень, азот, фосфор, магній, кальцій, залізо. Перші два елементи рослини отримують з повітря та води, решта витягають із ґрунту.

Особливо велика роль мінеральному харчуванні рослин належать азоту, хоча його середній вміст у рослинній масі вбирається у 1,5%. Без азоту не може жити і нормально розвиватися жодна рослина.

Азот є складовою не тільки рослинних білків, але й хлорофілу, за допомогою якого рослини під дією сонячної енергії засвоюють вуглець із діоксиду вуглецю СО2, що знаходиться в атмосфері.

Природні сполуки азоту утворюються внаслідок хімічних процесів розкладання органічних залишків при грозових розрядах, і навіть біохімічним шляхом у результаті діяльність у грунті спеціальних бактерій - азотобактера, безпосередньо засвоюючих азот з повітря. Такою ж здатністю володіють бульбочкові бактерії, які живуть у корінні бобових рослин (горох, люцерна, боби та ін.).

Значна кількість азоту, що міститься в ґрунті, щорічно виноситься з урожаєм рослинних культур, а частина втрачається внаслідок вимивання азотовмісних речовин ґрунтовими та дощовими водами. Тому підвищення врожайності сільськогосподарських культур необхідно систематично поповнювати запаси азоту грунті шляхом внесення азотних добрив. Під різні культури залежно від характеру ґрунтів, кліматичних та інших умов потрібно вносити різну кількість азоту.

В асортименті азотних добрив значне місце посідає аміачна селітра. Виробництво якої за останні десятиліття збільшилося більш ніж на 30%.

Ще на початку ХХ століття видатний учений – агрохімік Прянишников Д.М. назвав аміачну селітру добривом майбутнього На Україні вперше у світі почали у величезних кількостях застосовувати аміачну селітру як добрива під усі технічні культури (бавовник, цукрові та кормові буряки, льон, кукурудзу), а останніми роками і під овочеві культури. .

Аміачна селітра має низку переваг перед іншими азотними добривами. Вона містить 34 - 34,5% азоту і в цьому відношенні поступається тільки карбаміду [(NH2)2CO], що містить 46% азоту. Аміачна селітра NН4NО3 є універсальним азотним добривом, оскільки одночасно містить аміачну групу NН4 та нітратну групу NО3 форми азоту.

Дуже важливо, що форми азоту аміачної селітри використовують рослинами в різний час. Амонійний азот NН2, що безпосередньо бере участь у синтезі білка, швидко засвоюється рослинами в період росту; нітратний азот NО3 засвоюється відносно повільно, тому діє триваліший час.

Аміачна селітра використовується також у промисловості. Вона входить до складу великої групи стійких у різних умовах аміачно-селітрених вибухових речовин як окислювач, розкладаючись у певних умовах лише на газоподібні продукти. Таким вибуховим речовиною є суміш аміачної селітри з тринітротолуолом та іншими речовинами. Аміачна селітра оброблена гідрокарбонатною плівкою типу Fе(RСОО)3 RСООН, у великих кількостях використовується для вибухових робіт у гірничорудній промисловості, при будівництві доріг, гідротехнічних та інших великих споруд.

Невелика кількість аміачної селітри застосовується для закису азоту, що використовується в медичній практиці.

Поряд із збільшенням обсягу виробництва аміачної селітри шляхом будівництва нових та модернізації діючих підприємств поставлено завдання покращити її якість, тобто. отримати готовий продукт із 100% розсипчастістю. Це може бути досягнуто шляхом подальшого дослідження різних добавок, що впливають на процеси полімерних перетворень, а також за рахунок використання доступних і дешевих ПАР, що забезпечують гідрофобізацію поверхні гранул і захищають її від впливу атмосферної вологи - створення аміачної селітри, що повільно діє.

селітра виробництво гранула

1. Технологічна частина

1.1 Техніко-економічне обґрунтування, вибір місця та точки будівництва

Керуючись принципами раціонального господарювання під час виборів місця будівництва, враховуємо близькість сировинної бази, паливо - енергетичних ресурсів, близькість споживачів своєї продукції, наявність трудових ресурсів, транспорту, рівномірне розміщення підприємств біля країни. Виходячи з наведених принципів розміщення підприємств, будівництво проектованого цеху гранульованої аміачної селітри здійснюю у місті Рівному. Оскільки з сировини необхідної для виробництва аміачної селітри, тільки природний газ, що використовується для виробництва синтетичного аміаку, поставляється до міста Рівного.

Джерелом водопостачання є басейн річки Горинь. Енергія, що споживається виробництвом, виробляється Рівненською ТЕЦ. Крім того, Рівне - велике місто з населенням 270 тисяч осіб, здатне забезпечити проектований цех трудовими ресурсами. Набір робочої сили передбачено також проводити з районів, що додаються до міста. Інженерними кадрами цех забезпечується випускниками Львівського політехнічного інституту, Дніпропетровського політехнічного інституту, Київського політехнічного інституту, робочими кадрами цех буде забезпечено місцевими професійно-технічними училищами.

Транспортування готової продукції споживачам проводитиметься залізничним транспортом та автотранспортом.

Про доцільність будівництва цеху, що проектується, в місті Рівне свідчить і той факт, що на територіях Рівненської, Волинської, Львівської областях з добре розвиненим сільським господарством є основним споживачем продукції проектованого цеху гранульованої аміачної селітри, як мінерального добрива.

Відтак близькість сировинної бази, енергетичних ресурсів, ринку збуту, а також наявність робочої сили свідчить про доцільність будівництва цеху, що проектується, в місті Рівному.

Близькість великої залізничної станції з великим розгалуженням залізничних колій дає змогу дешево транспортувати

1.2 Вибір та обґрунтування способу виробництва

У промисловості широко застосовується лише метод отримання аміачної селітри із синтетичного аміаку та розведеної азотної кислоти.

У багатьох виробництвах аміачної селітри замість раніше застосовуваних погано працюючих апаратів були впроваджені спеціальні промивачі. Внаслідок цього вміст у сокових парах аміаку або аміачної селітри знизився майже втричі. Нейтралізатори застарілих конструкцій, що мають низьку продуктивність (300 - 350 т/добу), підвищені втрати та недостатній коефіцієнт використання тепла реакцій було реконструйовано. Велика кількість малопотужних горизонтальних випарних апаратів було замінено на вертикальні з падаючою або сповзаючою плівкою, і на апарати з більшою теплообмінною поверхнею, що дозволило збільшити продуктивність випарних стадій майже вдвічі, зменшити витрату вторинної та свіжої пари в середньому на 20%.

В Україні та за кордоном твердо встановлено, що тільки будівництво агрегатів великої потужності, з використанням сучасних досягнень науки та техніки, може дати економічні переваги в порівнянні з діючими виробництвами аміачної селітри.

Значна кількість аміачної селітри на окремих заводах виробляється з відхідних аміакомістких газів систем карбаміду з частковими рідинними рециклами, де на одну тонну карбаміду, що випускається, витрачається від 1 до 1,4 тонни аміаку. З такої ж кількості аміаку модно виробити 4,5-6,4 тонни аміачної селітри.

Спосіб отримання аміачної селітри з газів, що містять аміак відрізняється від способу її отримання з газоподібного аміаку тільки на стадії нейтралізації.

У невеликих кількостях аміачну селітру одержують шляхом обмінного розкладання солей (конверсійні способи) за реакціями:

Са(NО3)2 + (NН4)2СО3 = 2NН4NО3 + vСаСО3 (1.1)

Мg(NО3)2 +(NН4)2СО3 = 2NН4NО3 + vМgСО3 (1.2)

(NО3)2 + (NН4)2SО4 = 2NН4NО3 + vSO4 (1.3)

Ці способи отримання аміачної селітри грунтуються на випаданні однієї з солей, що утворюються в осад. Всі способи отримання аміачної селітри обмінним розкладанням солей складні, пов'язані з великою витратою пари та втратою зв'язаного азоту. Їх зазвичай застосовують у промисловості лише у разі потреби утилізації сполук азоту, одержуваних як побічні продукти.

Незважаючи на відносну простоту технологічного процесу одержання аміачної селітри схеми її виробництва за кордоном мають суттєві відмінності, що відрізняються один від одного як за видом добавок та способом їх приготування, так і за способом гранулювання плава.

Спосіб "Нукло" (США).

Особливістю цього способу виробництва гранульованої аміачної селітри є додавання до висококонцентрованого плаву (99,8% нітрату амонію перед його грануляцією у вежі, близько 2% спеціальної добавки, що отримала назву «Нукло». Вона являє собою тонкоподрібнений сухий порошок бетонованої глини з розміром 0,04 мм.

Спосіб «Нітро – струм».

Цей процес розроблено англійською фірмою «Файзон». Основна відмінність цього способу від інших полягає в тому, що краплі плавають аміачної селітри одночасно охолоджуються, гранулюються і опудрюються спочатку в хмарі пилу опудрюючої добавки, а потім в псевдозрідженому шарі цієї добавки.

Спосіб фірми «Ай-Сі-Ай» (Англія).

Цей спосіб отримання аміачної селітри відрізняється тим, що як добавка, що покращує фізико-хімічні властивості готового продукту, застосовується розчин нітрату магнію, що дозволяє отримати продукт високої якості з плава нітрату амонію, що містить до 0,7% води .

Безпарний спосіб виробництва аміачної селітри був узятий у 1951 році в США «Штенгелем патент», що пізніше реалізується в промисловості. Сутність способу полягає в тому, що підігріта 59% азотна кислота нейтралізується підігрітим газовим аміаком в невеликому обсязі під тиском 0,34 МПа.

Крім описаних схем вище там є багато інших схем виробництва аміачної селітри, але вони мало відрізняються друг від друга.

Слід зазначити, що на відміну від цехів, що працюють і будуються в Україні та ближньому зарубіжжі, у всіх зарубіжних установках продукт після грануляційної вежі проходить стадію розсіву та опудрювання, що сприяє покращенню якості товарного продукту, але істотно ускладнює технологічну схему. На вітчизняних установках відсутність операції розсіву продукту компенсується досконалішою конструкцією грануляторів, що дають продукт з мінімальним вмістом фракції менше 1 мм. Громіздкі барабани для охолодження гранул, що обертаються, широко використані за кордоном, в Україні не застосовуються і замінені апаратами для охолодження в псевдозрідженому шарі.

Виробництво гранульованої аміачної селітри в цеху характеризується: отриманням продукту високої якості, високим коефіцієнтом використання тепла нейтралізації, застосування одноступінчастої випарки з «сповзаючою плівкою», максимальним використанням відходів шляхом повернення їх у процес, високим рівнем механізації, зберігання та навантаження продукції. Це досить високий рівень виробництва.

1.3 Характеристика сировини та готового продукту

Для виробництва аміачної селітри застосовується 100%-ний аміак та розведена азотна кислота НNО3 концентрацією 55 – 56%.

Аміак NН3 - безбарвний газ із різким специфічним запахом.

Реакційноздатна речовина, що вступає в реакції приєднання, заміщення та окиснення.

Добре розчинний у воді.

Щільність повітря при температурі 0°С і тиску 0,1 МПа - 0,597.

Гранично допустима концентрація повітря робочої зони виробничих приміщень 20 мг/м3, повітря населених місць 0,2 мг/м3.

З суміші з повітрям аміак утворює вибухонебезпечні суміші. Нижня межа вибуховості аміачно-повітряної суміші 15% (об'ємна частка), верхня межа 28% (об'ємна частка).

Аміак дратівливо діє верхні дихальні шляхи, слизові оболонки носа і очей, потрапляючи на шкіру людини викликає опіки.

Клас небезпеки IV.

Випускається за ГОСТ 6621 – 70.

Азотна кислота НNО3 - рідина, що володіє їдким запахом.

Щільність повітря при температурі 0°С і тиску 0,1МПа-1,45г/дм3.

Температура кипіння становить 75°С.

Змішується з водою у всіх відношеннях із виділенням тепла.

Азотна кислота, потрапляючи на шкірний покрив або слизові оболонки, викликає опіки. Тварини та рослинні тканини під впливом азотної кислоти руйнуються. Пари азотної кислоти, аналогічно оксидам азоту, викликають подразнення внутрішніх дихальних шляхів, задишку, набряк легень.

Гранично допустима концентрація парів азотної кислоти повітря виробничих приміщень у перерахунку на NО2 - 2 мг/м3.

Масова концентрація парів азотної кислоти у повітрі населених місць трохи більше 0,4 мг/м3.

Клас небезпеки ІІ.

Випускається за ОСТ 113 – 03 – 270 – 76.

Аміачна селітра NН4NО3 - біла кристалічна речовина, що випускається в гранульованому вигляді з вмістом азоту до 35%

Випускається за ГОСТ 2 - 85 та відповідає наступним вимогам (див. таблицю 1.1)

Таблиця 1.1 - Характеристика аміачної селітри, що випускається за ГОСТ 2 - 85

найменування показника	Норма для марки



Сумарна масова частка нітратного та амонійного азоту в перерахунку:
на NН4NО3 у сухій речовині, %, не менше
на азот у сухій речовині, %, не менше
Масова частка води, %, трохи більше
рН 10% водного розчину, не менше
Масова частка речовин не розчинних у 10% розчині азотної кислоти, %, не більше
Гранулометричний склад
Масова частка гранул розміром:
від 1 до 3 мм, %, не менше
від 1 до 4 мм, %, не менше
В тому числі:
гранул від 2 до 4 мм, %, не менше
гранул розмірами менше 1 мм, %, не більше
гранул розміром понад 5 мм, %
Статична міцність гранул
Н/гранулу (кг/ гранулу), не менше
Розсипчастість, %, не менше

Аміачна селітра відноситься до вибухонебезпечних та вогненебезпечних речовин. Гранули аміачної селітри стійкі до тертя, ударів та поштовхів, при впливі детонаторів або в замкнутому просторі аміачна селітра вибухає. Вибухонебезпечність аміачної селітри зростає у присутності кислот органічних речовин, масел, тирси, деревного вугілля. Найбільш небезпечними металевими домішками до аміачної селітри є кадмій та мідь.

Вибухи аміачної селітри можуть бути викликані:

а) впливом детонаторів достатньої потужності;

б) вплив неорганічних та органічних домішок зокрема дрібнодисперсної міді, кадмію, цинку, порошкоподібного деревного вугілля, олії;

в) термічним розкладанням у замкнутому просторі.

Пил аміачної селітри з домішкою органічних речовин збільшує вибухонебезпечність солі. Тканина просочена селітрою та нагріта до 100°С може спричинити пожежу. Тушать селітру при загорянні водою. У зв'язку з тим, що при загорянні аміачної селітри утворюються оксиди азоту, то при гасінні потрібно скористатися протигазами.

NН4NО3 =N2О = 2Н2О = 3600 кДж (1.4)

NН4NО3 =0,5N2 + NО = 2Н2О = 28,7 кДж (1.5)

Наявність вільної кислотності в розчині збільшує здатність до хімічного та термічного розкладання.

Негативною властивістю аміачної селітри є її здатність стежити - втрачати при зберіганні свою сипкість.

Фактори, що сприяють злежності:

б) неоднорідність та низька механічна міцність гранул. При складуванні в штабелі заввишки 2,5 метра під тиском верхніх мішків відбувається руйнування найменш міцних гранул з утворенням пилових частинок;

в) зміна кристалічних модифікацій;

г) гігроскопічність сприяє злежності. Найбільш ефективним засобом запобігання спостережливості є упаковка її в герметичну тару (поліетиленові мішки).

Гранично допустима концентрація аміачної селітри як пилу у виробничих приміщень трохи більше 10 мг/м3.

Засоби захисту органів дихання – розчин.

Аміачна селітра використовується в сільському господарстві як азотне добрива, а також у промисловості для різних технічних цілей.

Гранульована аміачна селітра використовується як сировина у великих кількостях на підприємствах військової промисловості, що виробляють вибухові речовини та їх напівфабрикати.

1.4 Фізико-хімічні основи технологічного процесу

Процес отримання гранульованої аміачної селітри включає наступні стадії:

одержання водного розчину аміачної селітри концентрацією не менше 80% при нейтралізації азотної кислоти газоподібним аміаком;

випарювання 80% розчину аміачної селітри до стану плава;

упарювання слабких розчинів аміачної селітри з вузлів розчинення та систем уловлювання;

гранулювання солі із плава;

охолодження гранул у «киплячому шарі» повітрям;

обробка гранул жирними кислотами;

транспортування, упаковка, та зберігання.

1.4.1 Одержання водного розчину аміачної селітри концентрацією не менше 80% при нейтралізації азотної кислоти газоподібним аміаком

Розчин аміачної селітри одержують у нейтралізаторах, що дозволяють використовувати тепло реакції для часткового випарювання розчину. Він отримав найменування апарату ІТН (використання тепла нейтралізації).

Реакція нейтралізації протікає з більшою швидкістю та супроводжується виділенням великої кількості тепла.

NН3 = НNО3 = NН4NО3 = 107,7 кДж/моль (1.6)

Тепловий ефект реакції залежить від концентрації та температури азотної кислоти та газоподібного аміаку.

Рисунок 1.1 - Теплота нейтралізації азотної кислоти газоподібним аміаком (при 0,1 МПа та 20°)

Процес нейтралізації в апараті ІТН здійснюється під тиском 0,02 МПа, температура підтримується не більше 140°С Цими умовами забезпечується отримання достатньо концентрованого розчину з мінімальним винесенням аміаку, азотної кислоти та аміачної селітри з соковою парою, що утворює в результаті випаровування води з розчину. Нейтралізація ведеться в слабокислотному середовищі, так як втрати аміаку, азотної кислоти та селітри з соковою парою менше, ніж у слаболужному середовищі.

За рахунок різниці питомої ваги розчинів у випарній та нейтралізаційній частинах апарату ІТН відбувається постійна циркуляція розчину. Більш щільний розчин з отвору нейтралізаційної камери безперервно надходить у нейтралізаційну частину. Наявність циркуляції розчину сприяє кращому перемішування реагентів у нейтралізації, підвищенню продуктивності апарату і виключає перегрів розчину в зоні нейтралізації. При підвищенні температури в реакційній частині до 145°С спрацьовує блокування із припиненням подачі аміаку та азотної кислоти та подачею кислого конденсату.

1.4.2 Випарювання 80% розчину аміачної селітри до стану плава

Випарювання 80 - 86% розчину аміачної селітри проводиться у випарних апаратах за рахунок тепла конденсації насиченої пари тиском 1,2 МПа та температурою 190°С. пар подається у верхню частину міжтрубного простору випарного апарату. Випарний апарат працює під вакуумом 5,0ч6,4 104 Па за принципом сповзання плівки розчину по стінках вертикальних труб.

У верхній частині апарату розташований сепаратор, який служить для відокремлення плава аміачної селітри від сокової пари.

Для отримання аміачної селітри високої якості плав аміачної селітри повинен мати концентрацію не менше 99,4% та температуру 175 - 785°С.

1.4.3 Упарювання слабких розчинів аміачної селітри з вузлів розчинення та систем уловлювання

Упарювання слабких розчинів та розчинів отриманих в результаті пуску та зупинки цеху відбувається за окремою системою.

Слабкі розчини отримані на вузлах розчинення і уловлювання через регулюючий клапан подаються в нижню частину апарату, що упарює тільки слабкі розчини. Упарювання слабких розчинів аміачної селітри проводиться у випарному апараті «плівкового типу», що працює за принципом «сповзання» плівки всередині вертикальних труб. Пародидкостная емульсія, що утворює в трубчатці випарного апарату, надходить у сепаратор - промивач, де відбувається поділ сокової пари та розчину аміачної селітри. Сокова пара проходить ситчасті тарілки промивача випарного апарату, де відбувається уловлювання бризок аміачної селітри і потім прямує в поверхневий конденсатор.

Теплоносієм є пара вторинного закипання, що надходить з розширювача пари з тиском (0,02 - 0,03) МПа і температурою 109 - 112°С, що подається у верхню міжтрубну частину випарного апарату. Вакуум у випарному апараті підтримується 200 – 300 мм рт. ст. З нижньої тарілки слабкий розчин концентрацією близько 60% та температурою 105 - 112°С виводиться у збірник - донейтралізатор.

1.4.4 Гранулювання солі із плава

Для отримання аміачної селітри в гранульованому вигляді кристалізацію її з плава концентрацією не менше 99,4% проводять у вежах, що представляють собою залізобетонну споруду, циліндричної форми діаметром 10,5 метрів. Плав з температурою 175 - 180°З концентрацією не менше 99,4% аміачної селітри надходить в динамічний гранулятор обертається зі швидкістю 200 - 220 об/хв, що має отвори діаметром 1,2 - 1,3 мм. Розпорошений через отвори плав, під час падіння з висоти 40 метрів, формується в кулькоподібні частки.

Повітря для охолодження гранул рухається протитечією знизу вгору. Для створення тяги повітря встановлюється чотири осьові вентилятори продуктивністю 100000 нм3/годину кожен. У грануляційній вежі гранули трохи підсушуються. Їх вологість на 0,15 - 0,2% менше вологості плаваючого плаваючого.

Це пояснюється тим, що навіть при 100% відносної вологості повітря, що надходить в вежу, тиск водяної пари над гарячими гранулами більше парціального тиску вологи в повітрі.

1.4.5 Охолодження гранул у «киплячому шарі» повітрям

Гранули аміачної селітри з конусів гранбашні надходять на охолодження в апарат із «киплячим шаром». Охолодження гранул від температури 100-110 ° С до температури 50 ° С відбувається в апараті, розташованому безпосередньо під гранбашнею. На перфоровані ґрати встановлений переточний патрубок для регулювання висоти «киплячого шару» та рівномірного вивантаження селітри. Під перфоровані ґрати подається повітря до 150000 нм3/год, який охолоджує аміачну селітру та частково підсушує. Вологість гранул аміачної селітри зменшується на 0,05 - 0,1% порівняно з гранулами, що надходять з конусів.

1.4.6 Обробка гранул жирними кислотами

Обробка гранул жирними кислотами проводиться з метою запобігання слежності аміачної селітри в процесі тривалого зберігання або транспортування навалом.

Процес обробки полягає в тому, що тонко розпорошені форсунками жирні кислоти наносяться на поверхню гранул із розрахунку 0,01 - 0,03%. Конструкція форсунок забезпечує створення еліпсоподібного перерізу факела розчину. Конструкція кріплення форсунок забезпечує можливість переміщення та фіксування їх у різному положенні. Обробка гранул жирними кислотами здійснюється у місцях пересипання гранул із транспортних стрічок на транспортні стрічки.

1.4.7 Транспортування, упаковка та зберігання

Гранульована аміачна селітра з киплячого шару надходить транспортерами на пересипку №1, обробляється жирними кислотами і транспортерами другого і третього підйому подається в навісні бункера, звідки надходить в автоматичні ваги, що відважують порції по 50 кг і далі в пакувальний агрегат. За допомогою пакувальної машини аміачна селітра упаковується в поліетиленові клапанні мішки та скидається на транспортери, які фасовану продукцію направляють на вантажні машини для завантаження у вагони та автомашини. Зберігання готової продукції у складах передбачено за відсутності вагонів чи автотранспорту.

Складована аміачна селітра в штабелі повинна захищатися від вологи та різних перепадів температур. Висота штабелів не повинна перевищувати 2,5 метри, тому що під тиском верхніх мішків може статися руйнація найменш міцних гранул у нижніх мішках з утворенням пилових частинок. Швидкість поглинання аміачної селітрою вологи з повітря із підвищенням температури різко збільшується. Так, при 40°С швидкість поглинання вологи в 2,6 рази більша, ніж при 23°С.

На складах заборонено зберігати разом з аміачною селітрою: олія, тирса, деревне вугілля, металеві домішки порошків кадмію та міді, цинку, сполуки хрому, алюмінію, свинцю, нікелю, сурми, вісмуту.

Зберігання порожньої мешкотари знаходиться нарізно з затареної аміачної селітри, що зберігається, відповідно до вимог пожежної безпеки та техніки безпеки.

1.5 Охорона водного та повітряного басейнів. Відходи виробництва та їх утилізація

В умовах бурхливого розвитку виробництв мінеральних добрив, широкої хімізації народного господарства, дедалі актуальнішими стають проблеми захисту довкілля від забруднення та охорони здоров'я трудящих.

Рівненський хімічний завод наслідуючи приклади інших великих хімічних виробництв, домігся того, що хімічно брудні стоки не скидаються, як раніше в річку, а очищаються в спеціальних спорудах цеху біохімочистки і повертаються в систему оборотного водопостачання для подальшого використання.

Введено в дію ряд цілеспрямованих та локальних споруд, призначених для очищення стічних вод, спалювання кубових залишків та утилізації твердих відходів. Загальний обсяг капітального вкладеного вкладення на ці цілі перевищує 25 млрд. гривень.

Цех біохочистки занесено до книги слави Державного комітету Ради Міністрів України з охорони природи за успіхи. Очисні споруди підприємства розмістилися на площі 40 гектарів. У ставках заповнені очищеною водою граються коропи, товстолобики, ніжні акваріумні рибки. Вони індикатор якості очищення та кращий доказ нешкідливості стічних вод.

Лабораторні аналізи показують, що вода в буферних ставках не гірша за взяту з річки. За допомогою насосів вона знову надходить на потреби виробництва. Цех біохімочистки доведено до потужності з очищення хімікатів до 90 тисяч кубометрів на добу.

На заводі постійно вдосконалюється служба контролю за вмістом шкідливих речовин у стічних водах, ґрунті, у повітрі виробничих приміщень, на території підприємства та околицях населених пунктів та міста. Понад 10 років активно діє санітарний контроль, який здійснює роботу промислово-санітарної лабораторії. Вдень і вночі вони уважно стежать за санітарно-гігієнічним станом зовнішнього та виробничого середовища, за умов праці.

Відходами виробництва гранульованої аміачної селітри є: паровий конденсат у кількості 0,5 м3 на тонну продукту, що виводиться у загальнозаводську мережу; конденсат сокової пари у кількості 0,7 м3 на тонну продукту. У конденсаті сокової пари міститься:

аміаку NН3 - трохи більше 0,29 г/дм3;

азотної кислоти НNО3 – не більше 1,1 г/дм3;

аміачної селітри NН4NО3 – не більше 2,17 г/дм3.

Конденсат сокової пари спрямовується в цех азотної кислоти для зрошення колон у відділенні очищення.

Викиди із труби осьових вентиляторів в атмосферу:

масова концентрація аміачної селітри NН4NО3-не більше 110 м2/м3

сумарний обсяг газів, що відходять - не більше 800 м3/год.

Викиди із загальноцехової труби:

масова концентрація аміаку NН3 – не більше 150 м2/м3

масова концентрація аміачної селітри NН4NО3-не більше 120 м2/м3

Заходи, що забезпечують надійність охорони водних ресурсів та повітряного басейну. У разі аварійної ситуації та зупинок на ремонт, для виключення забруднень водооборотного циклу аміаком, азотною кислотою та аміачною селітрою, а також для запобігання попаданню шкідливих речовин у ґрунт передбачений злив розчину з відділення абсорбції та випарки у три дренажні ємності об'ємом V = 3 крім того в ці ж ємності збираються витоку з ущільнень циркуляційних насосів відділень абсорбції та випарювання. З цих ємностей розчин відкачується до збірки слабких розчинів поз. 13 звідки потім надходить у відділення випарювання слабких розчинів.

Для запобігання потраплянню шкідливих речовин у ґрунт при появі перепусток на обладнанні та комунікаціях обладнаний піддон із кислототривкого матеріалу.

На грануляційній вежі очищення здійснюється шляхом промивання забрудненого повітря слабким розчином аміачної селітри та подальшою фільтрацією пароповітряного потоку. У відділенні розфасовки аміачної селітри є встановлення очищення повітря від пилу аміачної селітри після пакувальних напівавтоматів та транспортерів. Очищення здійснюється у циклоні типу ЦН – 15.

1.6 Опис технологічної схеми виробництва з елементами нової техніки, технології та апаратурного оформлення

Азотна кислота та аміак подаються в нейтралізаційну камеру апарату ІТН протитечією. Азотна кислота концентрацією не менше 55% з цеху азотної кислоти надходить по двох трубопроводах діаметром 150 і 200 мм у напірний бак (поз. 1) має перелив, через який повертається надлишок кислоти з напірного бака на склад азотної кислоти. З бака (поз. 1) азотна кислота колектором направляється в апарат ІТН (поз. 5). Апарат ІТН являє собою вертикальний циліндричний апарат діаметром 2612 мм і висотою 6785 мм, в якому вміщено склянку діаметром 1100 мм і висотою 5400 мм (нейтралізаційна камера). У нижній частині нейтралізації камери є вісім прямокутних отворів (вікон) розміром 360х170 мм, що з'єднують нейтралізаційну камеру з випарною частиною апарату ІТН (кільцевий простір між стінками апарата і стінкою нейтралізаційної камери). Кількість азотної кислоти, що надходить в апарат ІТН (поз. 5), регулюється автоматично системою рН метр залежно від кількості газоподібного аміаку, що надходить в апарат ІТН (поз. 5) з корекцією по кислотності.

Газоподібний аміак NН3 з тиском не вище 0,5 МПа із заводської мережі через регулюючий клапан після дроселяції до 0,15 - 0,25 МПа надходить у відділник випарник крапель рідкого аміаку поз. 2, де відокремлюється також від олії з метою запобігання попаданню їх в апарат ІТН (поз. 5). Потім газоподібний аміак підігрівається до температури не нижче 70°С у підігрівачі аміаку (поз. 4), де як теплоносій використовується паровий конденсат з розширювача пари (поз. 33). Підігрітий газоподібний аміак (поз. 3) через регулюючий клапан трубопроводами надходить в апарат ІТН (поз. 5). Газоподібний аміак NН3 вводиться в апарат ІТН (поз. 5) по трьох трубопроводах, два після регулюючого клапана паралельними потоками заходять в нейтралізаційну камеру апарату ІТН, де поєднуються в один і закінчуються барбатером. По третьому трубопроводу аміак подається через барбатер вниз гідрозатвору в кількості до 100 нм3/год для підтримки нейтрального середовища на виході з ІТН апарату. В результаті реакції нейтралізації утворюється розчин аміачної селітри та сокова пара.

NН3 + НNО3 = NН4NО3 + 107,7 кДж/моль (1.6)

Розчин переливається через верхню частину нейтралізаційної камери у випарну частину апарату, де упарюється до концентрації 80 - 86%, за рахунок тепла реакції нейтралізації, а пара, змішуючись з соковою парою отриманою у випарній частині виводиться з апарату з температурою 140°С 12), призначений для промивання сокової пари від бризок розчину аміачної селітри та аміаку. Промивач (поз. 12) являє собою вертикальний циліндричний апарат, всередині якого розташовані три ситчасті тарілки над якими встановлені бризковідбійники. На двох вертикальних тарілках встановлені змійовики, через які проходить охолоджена промивна вода. Сокова пара проходить через ситчасті тарілки барботуючи через шар розчину, що утворився на тарілках в результаті охолодження. Слабкий розчин аміачної селітри стікає з тарілок у нижню частину, звідки виводиться у бак слабких розчинів (поз. 13).

Промитий соковий пар, що не сконденсувався, надходить у поверхневий конденсатор (поз 15) в міжтрубний простір. У трубний простір конденсатора (поз. 15) подається промислова вода, що відводить тепло конденсації.

Конденсат (поз. 15) самопливом стікає до збірки кислого конденсату (поз. 16), а інертні гази через свічку скидаються в атмосферу.

Розчин аміачної селітри з випарної частини через гідрозатвор надходить у сепаратор - розширювач (поз. 6) для виділення з нього сокової пари і виводиться до збірника - донейтралізатора (поз. 7), для нейтралізації надлишкової кислотності (4 г/л). До збірки - донейтралізатора (поз. 7) передбачено подання газоподібного аміаку. Зі збірників - донейтралізаторів (поз. 7) та поз. 8) розчин аміачної селітри концентрацією 80 - 88% (середовище лужне не більше 0,2 г/л) та температурою не більше 140°С насосами поз. 9 подається у відділення грануляції напірний бак (поз. 11).

Як буферна ємність встановлено дві додаткові збірники - донейтралізатора (поз. 8) для забезпечення ритмічної роботи цеху та насосів (поз. 9), а також встановлений насос (поз. 10). Насос (поз. 10) підключений таким чином, що ним можна подавати розчин із збірника - донейтралізатора (поз. 7) до збірника - донейтралізатора (поз. 8) і навпаки.

Конденсат сокової пари зі збірників кислого конденсату (поз. 16) відкачується до збірки (поз. 18), звідки насосами (поз. 19) відкачується в цех азотної кислоти на зрошення.

Пара надходить у цех з тиском 2 МПа і температурою 300°С, проходить через діафрагму і регулюючий клапан, редукується до 1,2 МПа і надходить парозволожувач (поз. 32) в нижню частину апарату, всередині якого є дві сітчасті тарілки, а у верхній частини встановлено відбійний пристрій - хвиляста насадка. Тут пара зволожується і з температурою 190°З тиском 1,2 МПа надходить у випарний апарат (поз. 20). Паровий конденсат (поз. 32) у вигляді парорідкістної емульсії з тиском 1,2 МПа і температурою 190°С через регулюючий клапан надходить у розширювач пари (поз. 3), де за рахунок зниження тиску до 0,12 - 0,13 МПа утворюється пара вторинного закипання з температурою 109 - 113°С, що використовується для обігріву випарного апарату слабких розчинів селітри (поз. 22). Паровий конденсат з нижньої частини розширювача пари (поз. 33) самопливом надходить на обігрів підігрівача аміаку (поз. 4) у міжтрубний простір, звідки після віддачі тепла з температурою 50°С надходить у збірник парового конденсату (поз. 34), звідки насос 35) через регулюючий клапан видається в заводську мережу.

Напірний бак (поз. 11) має переливну трубу (поз. 7). Напірні та переливні труби прокладені з пароспутниками та ізольовані. З напірного бака (поз. 11) розчин аміачної селітри надходить у нижню трубну частину випарного апарату (поз. 20), де відбувається упарювання розчину за рахунок тепла конденсації насиченої пари тиском 1,2 МПа і температурою 190°С, що подається у верхню частину міжтрубного простору. Випарний апарат (поз. 20) працює під вакуумом 450 – 500 мм рт. ст. за принципом «сповзання» плівки розчину по стінках вертикальних труб. У верхній частині випарного апарату розташований сепаратор, який служить для відокремлення плава аміачної селітри від сокової пари. Плав (поз. 20) виводиться в гідрозатвор - донейтралізатор (поз. 24), куди подається газоподібний аміак для нейтралізації надлишкової кислотності. У разі припинення відбору перелив направляється (поз. 7). Сокова пара з випарного апарату (поз. 20) надходить у промивач конденсатом сокової пари, що утворюється, від бризок аміачної селітри. Усередині промивача розташовані ситчасті тарілки. На верхніх двох тарілках укладені змійовики з водою, що охолоджує, на яких відбувається конденсація пари. В результаті промивання утворюється слабкий розчин аміачної селітри, який прямує через гідрозатвор (поз. 27) у напірний бак (поз. 28) відділення нейтралізації. Сокова пара після промивача (поз. 26) прямує на конденсацію в поверхневий конденсатор (поз. 29) в міжтрубний простір, а вода, що охолоджує, в трубний простір. Конденсат, що утворюється, самопливом направляється в збірник кислого розчину (поз. 30). Інертні гази відсмоктуються вакуум-насосами (поз. 37).

Плав аміачної селітри з гідразатвору - донейтралізатора (поз. 24) з концентрацією 99,5% NН4NО3 і температурою 170 - 180°З надлишком аміаку не більше 0,2 г/л подається насосами (поз. 25) в напірний бак 38) звідки самопливом надходить у динамічні гранулятори (поз. 39) через які розпорошуючись по грануляційній вежі (поз. 40) за час падіння формулюється в частинки круглої форми. Грануляційна вежа (поз. 40) є залізобетонною спорудою циліндричної форми діаметром 10,5 м і висотою порожнистої частини 40,5 метрів. Знизу грануляційної вежі подається повітря вентиляторами (поз. 45), простягається осьовими вентиляторами (поз. 44). Більшість повітря засмоктується через вікна та зазори конусів гранбашні. Падаючи по стволу гранули аміачної селітри охолоджуються до 100 - 110°С і з конусів гранбашні надходять на охолодження в апарат з киплячим шаром (поз. 41) який розташований безпосередньо під гранбашнею. У місцях промивання тічки до першорованих грат влаштовані пересувні перегородки що дозволяють регулювати висоту «киплячого шару» на сірці.

При чищенні вежі та апарату «КС» від аміачної селітри та пилових налипань зібрану масу скидають у розчинник (поз. 46), куди подається пара тиском 1,2 МПа та температурою 190°С для розчинення. Отриманий розчин аміачної селітри зливається з (поз. 46) до збірки (поз. 47) та насосами (поз. 48) відкачується до збірки слабких розчинів (поз. 13). У цей же збірник надходить слабкий розчин аміачної селітри після промивача (поз. 12).

Слабкі розчини NН4NО3 зібрані (поз. 13) насосами (поз. 14) направляються в напірний бак (поз. 28), звідки самопливом через регулюючий клапан подаються в нижню частину випарного апарату слабких розчинів (поз. 22).

Випарний апарат працює за принципом «сповзання» плівки усередині вертикальних труб. Сокова пара проходить ситчасті тарілки промивача випарного апарату, де відбувається упарювання бризок аміачної селітри і прямує в поверхневий конденсатор (поз. 23), де конденсується і самопливом надходить (поз. 30). А інертні гази пройшовши пастку (поз. 36) відсмоктуються вакуум-насосом (поз. 37). Вакуум підтримується 200 - 300 мм. рт. стовп. З нижньої тарілки випарного апарату (поз. 22) розчин аміачної селітри з концентрацією близько 60% та температурою 105 - 112°С виводиться у збірник (поз. 8). Теплоносієм є пара вторинного випарювання вступник з розширювача (поз. 33) з температурою 109 - 113°З тиском 0,12 - 0,13 МПа. Пара подається у верхню міжтрубну частину випарного апарату, конденсат виводиться у збірник парового конденсату (поз. 42).

Гранульована аміачна селітра з грануляційної вежі (поз. 40) транспортерами (поз. 49) подається на вузол пересипки, де відбувається обробка гранул жирними кислотами. Жирні кислоти насосами (поз. 58) із залізничних цистерн перекачуються до збірки (поз. 59). Який має змійовик з поверхнею обігріву 6,4 м2. Перемішування здійснюється насосами (поз. 60) і цими ж насосами жирні кислоти подаються на форсунки вузла дозування, через які розпорошуються тиском стисненим повітрям до 0,5 МПа і температурою не нижче 200°С. Конструкція форсунок забезпечує створення еліпсоподібного перерізу факела розчину. Оброблена гранульована аміачна селітра пересипається на транспортери (поз. 50) другого підйому з яких ведеться скидання аміачної селітри в бункери (поз. 54) у випадках безтарного навантаження. З транспортерів (поз. 50) аміачна селітра надходить на транспортери (поз. 51), звідки скидається в навісні бункери (поз. 52). Після навісних бункерів амселітра надходить в автоматичні ваги (поз. 53) порції, що відважують, по 50 кілограм і далі в пакувальний агрегат. За допомогою пакувальної машини аміачна селітра упаковується в клапанні поліетиленові мішки та скидається реверсивні транспортери (поз. 55), звідки надходить на складські транспортери (поз. 56), а з них на вантажні машини (поз. 57). З вантажних машин (поз. 57) аміачна селітра завантажується у вагони чи автотранспорт. Зберігання готової продукції у складах передбачено за відсутності залізничного транспорту та автотранспорту.

Готовий продукт - гранульована аміачна селітра має відповідати вимогам державного стандарту ГОСТ 2 - 85.

Проектом передбачено збирання просипів аміачної селітри після пакувальних машин. Встановлено додатково транспортер (поз. 62) та елеватор (поз. 63). Аміачна селітра просипана під час затарки в мішки через склізі ссипається по теках на транспортер (поз. 62), звідки надходить на елеватор (поз. 63). З елеватора аміачна селітра надходить у навісні бункери (поз. 52) де змішується з основним потоком виробленої аміачної селітри.

1.7 Матеріальні розрахунки виробництва

Матеріальні розрахунки виробництва розраховуємо на 1 тонну готової продукції – гранульованої аміачної селітри.

Матеріальний зростає нейтралізації

Вихідні дані:

Втрати аміаку і азотної кислоти однією тонну аміачної селітри визначається з рівняння реакції нейтралізації.

Процес проводиться в апараті ІТН із природною циркуляцією розчину аміачної селітри.

Для отримання однієї тонни солі за реакцією

NН3 + НNО3 = NН4NО3 + 107,7 кДж/моль

Витрачається 100% НNО3

Витрачається 100% NН3

де: 17, 63, 80 молекулярні маси аміаку, азотної кислоти та аміачної селітри.

Практична витрата NН3 і НNО3 буде дещо вищою за теоретичну, оскільки в процесі нейтралізації неминучі втрати реагентів із соковою парою, через нещільності комунікацій, внаслідок найбільшого розкладання реагуючих компонентів. Практична витрата реагентів з урахуванням втрат у виробництві становитиме:

787,5 1,01 = 795,4 кг

Витрачається 55% НNО3 складе:

Втрати кислоти становитимуть:

795,4 – 787,5 = 7,9 кг

Витрата 100% NН3

212,4 1,01 = 214,6 кг

Втрати аміаку становитимуть:

214,6 – 212,5 = 2,1 кг

У 1446,2 кг 55% НNО3 міститься води:

1446,2 – 795,4 = 650,8 кг

Загальна кількість реагентів аміаку і кислоти, що надходять, в нейтралізатор складе:

1446,2 + 214,6 = 1660,8×1661 кг

В апараті ІТН відбувається випаровування води за рахунок тепла нейтралізації, і концентрація одержуваного розчину аміачної селітри досягає 80%, тому з нейтралізатора вийде розчину аміачної селітри:

У цьому розчині міститься води:

1250 – 1000 = 250 кг

При цьому випаровується вода в процесі нейтралізації

650,8 - 250 = 400,8? 401 кг

Таблиця 1.2 – Матеріальний баланс нейтралізації

Матеріальний розрахунок відділення випарювання

Вихідні дані:

Тиск пари - 1,2 МПа

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Фізико-хімічні властивості аміачної селітри. Основні стадії виробництва аміачної селітри з аміаку та азотної кислоти. Установки нейтралізації, що працюють при атмосферному тиску та працюють при розрідженні. Утилізація та знешкодження відходів.

курсова робота , доданий 31.03.2014

Характеристика продукції, вихідної сировини та матеріалів для виробництва. Технологічний процес одержання аміачної селітри. Нейтралізація азотної кислоти газоподібним аміаком та випарювання до стану висококонцентрованого плава.

курсова робота , доданий 19.01.2016

Автоматизація виробництва гранульованої аміачної селітри. Контури стабілізації тиску в лінії подачі сокової пари та регулювання температури конденсату пари з барометричного конденсатора. Контролює тиск у лінії відведення до вакуум-насоса.

курсова робота , доданий 09.01.2014

Аміачна селітра як поширене та дешеве азотне добриво. Огляд існуючих технологічних схем виробництва. Модернізація виробництва аміачної селітри з отриманням складного азотно-фосфатного добрива на ВАТ Череповецький Азот.

дипломна робота , доданий 22.02.2012

Властивості етилен-пропіленових каучуків, особливості їхнього синтезу. Технологія здобуття, фізико-хімічні основи процесу, каталізатори. Характеристика сировини та готової продукції. Матеріальний та енергетичний баланс реакційного вузла, контроль виробництва.

курсова робота , доданий 24.10.2011

Розрахунки виробничої рецептури та технологічного процесу для виробництва хліба домашнього округлої форми: виробничої рецептури, потужність печі, вихід виробу. Розрахунок обладнання для зберігання та підготовки сировини, для запасів та готової продукції.

курсова робота , доданий 09.02.2009

Основні стадії процесу одержання каучуку та приготування каталізатора. Характеристика сировини та готової продукції за пластичністю та в'язкістю. Опис технологічної схеми виробництва та його матеріальний розрахунок. Фізико-хімічні методи аналізу.

курсова робота , доданий 28.11.2010

Характеристика асортименту продукції. Фізико-хімічні та органолептичні показники сировини. Рецептура сиру плавленого ковбасного копченого. Технологічний процес виробництва. Технохімічний та мікробіологічний контроль сировини та готової продукції.

курсова робота , доданий 25.11.2014

Характеристика вихідної сировини, допоміжних матеріалів та готової продукції. Опис технологічного процесу та його основні параметри. Матеріальні та енергетичні розрахунки. Технічна характеристика основного технологічного устаткування.

курсова робота , доданий 05.04.2009

Характеристика сировини, що переробляється, і готової продукції. Схема технологічного процесу виробництва солоду: приймання, первинне очищення та зберігання ячменю, обертання та сушіння солоду. Пристрій та принцип дії лінії виробництва ячмінного солоду.

Головна > Класифікатор ISO

Фізико-хімічні основи виробництва аміачної селітри. Огляд технологій виробництва аміачної селітри

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Подібні документи

Рекомендуємо також