Η μέθοδος λήψης νιτρικού αμμωνίου από αέρια αμμωνία φούρνου οπτάνθρακα και αραιό νιτρικό οξύ δεν χρησιμοποιήθηκε πλέον ως οικονομικά ασύμφορη.
Η τεχνολογία για την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου περιλαμβάνει την εξουδετέρωση του νιτρικού οξέος με αέρια αμμωνία χρησιμοποιώντας τη θερμότητα της αντίδρασης (145 kJ / mol) για την εξάτμιση του νιτρικού διαλύματος. Μετά το σχηματισμό ενός διαλύματος, συνήθως με συγκέντρωση 83%, η περίσσεια νερού εξατμίζεται σε κατάσταση τήγματος, στο οποίο η περιεκτικότητα σε νιτρικό αμμώνιο είναι 95 - 99,5%, ανάλογα με την ποιότητα του τελικού προϊόντος. Για χρήση ως λίπασμα, το τήγμα κοκκοποιείται σε ψεκαστήρες, ξηραίνεται, ψύχεται και επικαλύπτεται με αντιπηκτικές ενώσεις. Το χρώμα των κόκκων ποικίλλει από λευκό έως άχρωμο. Το νιτρικό αμμώνιο για χρήση στη χημεία είναι συνήθως αφυδατωμένο, καθώς είναι πολύ υγροσκοπικό και το ποσοστό του νερού σε αυτό (ω(H 2 O)) είναι σχεδόν αδύνατο να ληφθεί.
Σε σύγχρονες εγκαταστάσεις που παράγουν πρακτικά μη συσσωματωμένο νιτρικό αμμώνιο, θερμοί κόκκοι που περιέχουν 0,4% υγρασία ή λιγότερο ψύχονται σε συσκευή ρευστοποιημένης κλίνης. Οι ψυγμένοι κόκκοι φτάνουν στη συσκευασία σε ασφαλτούχους σάκους από πολυαιθυλένιο ή πέντε στρώσεις χαρτιού. Για να δώσουν στους κόκκους μεγαλύτερη αντοχή, παρέχοντας τη δυνατότητα μεταφοράς χύδην και διατηρώντας τη σταθερότητα της κρυσταλλικής τροποποίησης με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, πρόσθετα όπως μαγνησίτης, ημιένυδρο θειικό ασβέστιο, προϊόντα αποσύνθεσης θειικών πρώτων υλών με νιτρικό οξύ και άλλα είναι προστίθεται σε νιτρικό αμμώνιο (συνήθως όχι περισσότερο από 0,5 % κατά βάρος).
Στην παραγωγή νιτρικού αμμωνίου χρησιμοποιείται νιτρικό οξύ με συγκέντρωση μεγαλύτερη από 45% (45-58%), η περιεκτικότητα σε οξείδια του αζώτου δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,1%. Στην παραγωγή νιτρικού αμμωνίου, απόβλητα από την παραγωγή αμμωνίας μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν, για παράδειγμα, αμμωνιακό νερό και δεξαμενές και αέρια καθαρισμού που αφαιρούνται από υγρές αποθήκες αμμωνίας και λαμβάνονται με εμφύσηση συστημάτων σύνθεσης αμμωνίας. Επιπλέον, στην παραγωγή νιτρικού αμμωνίου χρησιμοποιούνται και αέρια απόσταξης από την παραγωγή ουρίας.
Με την ορθολογική χρήση της απελευθερούμενης θερμότητας εξουδετέρωσης, μπορούν να ληφθούν συμπυκνωμένα διαλύματα και ακόμη και τήγμα νιτρικού αμμωνίου με εξάτμιση νερού. Σύμφωνα με αυτό, τα σχήματα διακρίνονται με τη λήψη ενός διαλύματος νιτρικού αμμωνίου με την επακόλουθη εξάτμισή του (διεργασία πολλαπλών σταδίων) και με τη λήψη τήγματος (διεργασία ενός σταδίου ή χωρίς εξάτμιση).
Είναι δυνατά τα ακόλουθα βασικά διαφορετικά σχήματα για την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου με χρήση θερμότητας εξουδετέρωσης:
Εγκαταστάσεις που λειτουργούν σε ατμοσφαιρική πίεση (υπερβολική πίεση ατμού χυμού 0,15-0,2 atm).
Εγκαταστάσεις με εξατμιστή κενού.
Εγκαταστάσεις που λειτουργούν υπό πίεση, με μία μόνο χρήση της θερμότητας του ατμού του χυμού.
Φυτά που λειτουργούν υπό πίεση, με διπλή χρήση της θερμότητας του ατμού του χυμού (λήψη συμπυκνωμένου τήγματος).
Στη βιομηχανική πρακτική, χρησιμοποιούνται ευρέως ως οι πιο αποδοτικές εγκαταστάσεις που λειτουργούν σε ατμοσφαιρική πίεση, χρησιμοποιώντας θερμότητα εξουδετέρωσης και, εν μέρει, εγκαταστάσεις με εξατμιστή κενού.
Η λήψη νιτρικού αμμωνίου με αυτή τη μέθοδο αποτελείται από τα ακόλουθα κύρια στάδια:
1. λήψη διαλύματος νιτρικού αμμωνίου με εξουδετέρωση νιτρικού οξέος με αμμωνία.
2. Εξάτμιση διαλύματος νιτρικού αμμωνίου σε κατάσταση τήξης.
3. κρυστάλλωση αλατιού από το τήγμα.
4. ξήρανση και ψύξη αλατιού.
5. συσκευασία.
Η διαδικασία εξουδετέρωσης πραγματοποιείται σε εξουδετερωτή, ο οποίος επιτρέπει τη χρήση της θερμότητας της αντίδρασης για μερική εξάτμιση του διαλύματος - ITN. Έχει σχεδιαστεί για τη λήψη ενός διαλύματος νιτρικού αμμωνίου εξουδετερώνοντας 58 - 60% νιτρικού οξέος με αέρια αμμωνία χρησιμοποιώντας τη θερμότητα της αντίδρασης για μερική εξάτμιση του νερού από το διάλυμα υπό ατμοσφαιρική πίεση σύμφωνα με την αντίδραση:
NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3 + Qkcal
ΔΙΑΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΕΠΕΞΗΓΗΜΑΤΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ
Για την εργασία του μαθήματος για τη γενική χημική τεχνολογία με θέμα:
«Παραγωγή νιτρικού αμμωνίου. Υπολογισμός του εξουδετερωτή με χωρητικότητα G = 10 t / h NH 4 NO 3
Ολοκληρώθηκε το:
φοιτητής γρ. XN-091
Artemenko A.A.
Τετραγωνισμένος:
Ushakov A.G.
Κεμέροβο 2012
Εισαγωγή 4
1.Μελέτη σκοπιμότητας της επιλεγμένης μεθόδου 7
2.Τεχνολογικό σχέδιο για την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου 12
3. Υπολογισμός ισοζυγίων υλικού και θερμότητας εξουδετέρωσης
νιτρικό οξύ αμμωνία 17
3.1.Υλικό ισοζύγιο 17
3.2. Ισορροπία θερμότητας 20
4.Επιλογή διαστάσεων συσκευής επαφής 21
Συμπέρασμα 22
Αναφορές 23
Εισαγωγή
Τα ορυκτά λιπάσματα χρησιμοποιούνται ευρέως τόσο στη γεωργία όσο και σε διάφορες βιομηχανίες. Σε αντίθεση με την παγκόσμια αγορά, η βιομηχανική κατανάλωση αζωτούχων λιπασμάτων είναι η κύρια στην εγχώρια αγορά.
Το πιο σημαντικό είδος ορυκτών λιπασμάτων είναι το άζωτο: νιτρικό αμμώνιο, ουρία, θειικό αμμώνιο, υδατικά διαλύματα αμμωνίας.
Το νιτρικό αμμώνιο, ή νιτρικό αμμώνιο, το NH 4 NO 3 είναι μια λευκή κρυσταλλική ουσία που περιέχει 35% άζωτο σε μορφές αμμωνίου και νιτρικού, και οι δύο μορφές απορροφώνται εύκολα από τα φυτά.
Οι κύριοι καταναλωτές νιτρικού αμμωνίου είναι οι ακόλουθες βιομηχανίες:
- Γεωργία
- παραγωγή σύνθετων ορυκτών λιπασμάτων.
- μεταλλευτικό συγκρότημα (ιδία παραγωγή εκρηκτικών).
- βιομηχανία άνθρακα (ιδία παραγωγή εκρηκτικών).
- παραγωγή εκρηκτικών.
- κατασκευαστική βιομηχανία·
Το νιτρικό αμμώνιο έχει μια δυναμική ή φυσιολογική οξύτητα. Αυτή η οξύτητα προκύπτει στο έδαφος, αφενός, ως αποτέλεσμα της ταχύτερης κατανάλωσης ιόντων (NH 4 +) από τα φυτά και, κατά συνέπεια, της συσσώρευσης ενός υπολείμματος οξέος (ιόντα NO 3) στο έδαφος και, από την άλλη πλευρά, ως αποτέλεσμα της οξείδωσης της αμμωνίας σε νιτρικό οξύ από μικροοργανισμούς νιτροποίησης του εδάφους. Με παρατεταμένη χρήση νιτρικού αμμωνίου, η πιθανή οξύτητα αυτού του λιπάσματος μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγές στη χημική σύνθεση του εδάφους, η οποία σε ορισμένες περιπτώσεις προκαλεί μείωση της απόδοσης.
γεωργικές καλλιέργειες.
Το κοκκοποιημένο νιτρικό αμμώνιο χρησιμοποιείται σε μεγάλη κλίμακα πριν από τη σπορά και για όλους τους τύπους επικάλυψης. Σε μικρότερη κλίμακα, χρησιμοποιείται για την παραγωγή εκρηκτικών. Το νιτρικό αμμώνιο διαλύεται καλά στο νερό και είναι ιδιαίτερα υγροσκοπικό (η ικανότητα να απορροφά την υγρασία από τον αέρα). Αυτή είναι η αιτία του γεγονότος ότι οι κόκκοι λιπάσματος εξαπλώνονται, χάνουν την κρυσταλλική τους μορφή, συμβαίνει συσσώρευση λιπασμάτων - το χύμα υλικό μετατρέπεται σε
συμπαγής μονολιθική μάζα. Το νιτρικό αμμώνιο έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλα αζωτούχα λιπάσματα, καθώς περιέχει 34% άζωτο και από αυτή την άποψη είναι δεύτερο μόνο μετά την ουρία.
Επιπλέον, το νιτρικό αμμώνιο περιέχει αμμωνιακές και νιτρικές μορφές αζώτου, οι οποίες χρησιμοποιούνται από τα φυτά σε διαφορετικές περιόδους ανάπτυξης, γεγονός που συμβάλλει θετικά στην αύξηση της απόδοσης σχεδόν όλων των καλλιεργειών.
Οι βιομηχανίες που χρησιμοποιούν το νιτρικό αμμώνιο ως πρώτη ύλη για την παραγωγή εκρηκτικών αποτελούν το δεύτερο μεγαλύτερο τμήμα της κατανάλωσής του στην εγχώρια αγορά μετά τη γεωργία. Αμμωνία-
Τα εκρηκτικά άλατος είναι μια μεγάλη ομάδα εκρηκτικών.
Συνήθως αναφέρονται ως υψηλής εκρηκτικά μειωμένης ισχύος (σε ισοδύναμο TNT, είναι 25% πιο αδύναμα από TNT). Ωστόσο, αυτό δεν είναι απολύτως αληθές. Όσον αφορά τη βρύση, τα εκρηκτικά νιτρικού αμμωνίου, κατά κανόνα, είναι χαμηλά
Τι είναι κατώτερο από το TNT, και όσον αφορά την εκρηκτικότητα υπερβαίνουν το TNT, και μερικά από αυτά είναι πολύ σημαντικά. Τα εκρηκτικά νιτρικού αμμωνίου χρησιμοποιούνται σε μεγαλύτερο βαθμό στην εθνική οικονομία και σε μικρότερο βαθμό στις στρατιωτικές υποθέσεις. Ο λόγος αυτής της χρήσης είναι το σημαντικά χαμηλότερο κόστος των εκρηκτικών νιτρικού αμμωνίου, η σημαντικά χαμηλότερη αξιοπιστία τους στη χρήση. Πρώτα απ 'όλα, αυτό οφείλεται στην υψηλή υγροσκοπικότητα των εκρηκτικών αμμωνίας, επομένως, όταν υγραίνονται με περισσότερο από 3%, τέτοια εκρηκτικά χάνουν εντελώς την ικανότητά τους να εκρήγνυνται. Υπόκεινται σε κέικ, δηλ. χάνουν τη ρευστότητά τους κατά την αποθήκευση, λόγω της οποίας και εντελώς
Ή να χάσουν εν μέρει την εκρηκτική τους ικανότητα.
Οι πιο σημαντικές αιτίες δημιουργίας κέικ είναι:
1. Αυξημένη περιεκτικότητα σε υγρασία στο τελικό προϊόν.
2. Ετερογένεια και χαμηλή μηχανική αντοχή των σωματιδίων άλατος.
3. Αλλαγή κρυσταλλικών τροποποιήσεων νιτρικού αμμωνίου.
Το νιτρικό αμμώνιο είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας. Με διαλύματα ορισμένων ουσιών αντιδρά βίαια, μέχρι έκρηξης (νιτρώδες νάτριο) Είναι μη ευαίσθητο σε κραδασμούς, τριβές, κρούσεις και παραμένει σταθερό όταν χτυπούν σπινθήρες διαφόρων εντάσεων. Μπορεί να εκραγεί μόνο υπό τη δράση ισχυρού πυροκροτητή ή θερμικής αποσύνθεσης. Το αλάτι δεν είναι εύφλεκτο προϊόν. Η καύση υποστηρίζεται μόνο από οξείδιο του αζώτου. Έτσι, μία από τις προϋποθέσεις για την παραγωγή του νιτρικού αμμωνίου είναι η καθαρότητα των αρχικών διαλυμάτων του και του τελικού προϊόντος.
2.Τεχνολογικό σχήμα παραγωγής νιτρικού αμμωνίου
Η διαδικασία παραγωγής νιτρικού αμμωνίου αποτελείται από τα ακόλουθα κύρια στάδια:
1. Εξουδετέρωση νιτρικού οξέος με αέρια αμμωνία.
2. Εξάτμιση διαλυμάτων νιτρικού αμμωνίου μέχρι την κατάσταση τήξης.
3. Κρυστάλλωση αλατιού από τήγμα.
4. Ξήρανση ή ψύξη αλατιού.
5. Συσκευασία.
Για τη λήψη σχεδόν μη συσσωματωτικού νιτρικού αμμωνίου, χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνολογικές μέθοδοι. Η διαδικασία παραγωγής του νιτρικού αμμωνίου βασίζεται σε μια ετερογενή αντίδραση της αλληλεπίδρασης της αέριας αμμωνίας με ένα διάλυμα νιτρικού οξέος:
NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3 (2)
ΔΗ = -144,9 kJ
Η θερμική επίδραση της αντίδρασης κατά την αλληλεπίδραση 100% πρώτων υλών είναι 35,46 kcal / mol.
Η χημική αντίδραση προχωρά με υψηλό ρυθμό. σε έναν βιομηχανικό αντιδραστήρα, περιορίζεται από τη διάλυση του αερίου στο υγρό. Η ανάμειξη των αντιδρώντων έχει μεγάλη σημασία για τη μείωση της επιβράδυνσης της διάχυσης. Οι εντατικές συνθήκες για τη διεξαγωγή της διαδικασίας μπορούν να εξασφαλιστούν σε μεγάλο βαθμό με την ανάπτυξη του σχεδιασμού της συσκευής. Η αντίδραση (1) πραγματοποιείται σε συσκευή ITN που λειτουργεί συνεχώς (χρησιμοποιώντας τη θερμότητα εξουδετέρωσης) (Εικ. 2.1).
Εικ.2.1. Συσκευή ITN
Ο αντιδραστήρας είναι μια κατακόρυφη κυλινδρική συσκευή, που αποτελείται από ζώνες αντίδρασης και διαχωρισμού. Στη ζώνη αντίδρασης υπάρχει ένα γυαλί 1, στο κάτω μέρος του οποίου υπάρχουν οπές για την κυκλοφορία του διαλύματος. Λίγο πάνω από τις οπές μέσα στο κύπελλο υπάρχει ένας φυσαλίδας 2 για την παροχή αερίου αμμωνίας, από πάνω είναι ένας φυσαλίδας 3 για την παροχή νιτρικού οξέος. Το μίγμα ατμού-υγρού αντίδρασης εξέρχεται από την κορυφή του ποτηριού αντίδρασης. μέρος του διαλύματος αφαιρείται από τη συσκευή ITN και εισέρχεται στον μετα-εξουδετερωτή και το υπόλοιπο (κυκλοφορεί) κατεβαίνει ξανά. Ο ατμός χυμού που απελευθερώνεται από το μίγμα ατμού-υγρού πλένεται στις πλάκες καπακιού 6 από πιτσιλιές διαλύματος νιτρικού αμμωνίου και ατμού νιτρικού οξέος με διάλυμα νιτρικού 20% και μετά με συμπύκνωμα ατμού χυμού.
Η θερμότητα της αντίδρασης (1) χρησιμοποιείται για μερική εξάτμιση του νερού από το μείγμα της αντίδρασης (εξ ου και το όνομα της συσκευής - ITN). Η διαφορά στις θερμοκρασίες σε διαφορετικά μέρη της συσκευής οδηγεί σε πιο εντατική κυκλοφορία του μίγματος αντίδρασης.
Η τεχνολογική διαδικασία για την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου περιλαμβάνει, εκτός από τα στάδια εξουδετέρωσης του νιτρικού οξέος με αμμωνία, επίσης τα στάδια εξάτμισης του διαλύματος άλατος, κοκκοποίηση του τήγματος, ψύξη των κόκκων, επεξεργασία κόκκων με επιφανειοδραστικά, συσκευασία, αποθήκευση και φόρτωση νιτρικών αλάτων, καθαρισμός εκπομπών αερίων και λυμάτων.
Το σχήμα 2.2 δείχνει ένα διάγραμμα μιας σύγχρονης μονάδας μεγάλης χωρητικότητας για την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου AS-72 με δυναμικότητα 1360 τόνων / ημέρα. Το αρχικό νιτρικό οξύ 58-60% θερμαίνεται στον θερμαντήρα 1 έως 70-80? Με ατμό χυμού από τη συσκευή ITN 3 και τροφοδοτείται στην εξουδετέρωση. Πριν από τη συσκευή 3, φωσφορικό και θειικό οξύ προστίθενται σε νιτρικό οξύ σε τέτοιες ποσότητες ώστε το τελικό προϊόν να περιέχει 0,3-0,5% P2O5 και 0,05-0,2% θειικό αμμώνιο.
Η μονάδα διαθέτει δύο συσκευές ITN που λειτουργούν παράλληλα. Εκτός από το νιτρικό οξύ, προηγουμένως τους παρέχεται αέρια αμμωνία
θερμαίνεται στο θερμοσίφωνο 2 με συμπύκνωμα ατμού μέχρι 120-130; Η ποσότητα νιτρικού οξέος και αμμωνίας που παρέχεται ρυθμίζεται με τέτοιο τρόπο ώστε στην έξοδο της συσκευής ITN το διάλυμα να έχει μια ελαφρά περίσσεια οξέος (2-5 g/l), η οποία εξασφαλίζει την πλήρη απορρόφηση της αμμωνίας.
Εικ. 2.2 Σχέδιο της μονάδας νιτρικού αμμωνίου AS-72
Στο κάτω μέρος της συσκευής, λαμβάνει χώρα μια αντίδραση εξουδετέρωσης σε θερμοκρασία 155-170°C. Αυτό παράγει ένα συμπυκνωμένο διάλυμα που περιέχει 91-92% NH 4 NO 3 . Στο επάνω μέρος της συσκευής, οι υδρατμοί (οι λεγόμενοι ατμοί χυμού) πλένονται από πιτσιλιές νιτρικού αμμωνίου και ατμού νιτρικού οξέος. Μέρος της θερμότητας του ατμού του χυμού χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του νιτρικού οξέος. Στη συνέχεια, ο ατμός του χυμού αποστέλλεται για καθαρισμό και απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Το διάλυμα νιτρικού αμμωνίου που αφήνει τον εξουδετερωτή έχει ελαφρώς όξινη ή ελαφρώς αλκαλική αντίδραση.
Ένα όξινο διάλυμα νιτρικού αμμωνίου αποστέλλεται στον εξουδετερωτή 4. όπου εισέρχεται αμμωνία, απαραίτητη για την αλληλεπίδραση με το υπόλοιπο νιτρικό οξύ. Στη συνέχεια το διάλυμα τροφοδοτείται στον εξατμιστή 5. Το προκύπτον τήγμα, που περιέχει 99,7-99,8% νιτρικό, διέρχεται από το φίλτρο 21 στους 175 °C και τροφοδοτείται στη δεξαμενή πίεσης 6 από μια φυγοκεντρική υποβρύχια αντλία 20 και στη συνέχεια στο ορθογώνιος μεταλλικός πύργος κοκκοποίησης 16.
Στο πάνω μέρος του πύργου υπάρχουν κοκκοποιητές 7 και 8, το κάτω μέρος των οποίων τροφοδοτείται με αέρα, ο οποίος δροσίζει τις σταγόνες άλατος που πέφτουν από πάνω. Κατά την πτώση των σταγόνων άλατος από ύψος 50-55 m, σχηματίζονται κόκκοι λιπάσματος όταν ρέει αέρας γύρω τους. Η θερμοκρασία του σφαιριδίου
Η έξοδος από τον πύργο είναι ίση με 90-110?C. Οι θερμοί κόκκοι ψύχονται σε μια συσκευή ρευστοποιημένης κλίνης 15. Αυτή είναι μια ορθογώνια συσκευή που έχει τρία τμήματα και είναι εξοπλισμένη με μια σχάρα με οπές. Οι ανεμιστήρες παρέχουν αέρα κάτω από τη σχάρα. Αυτό δημιουργεί μια ρευστοποιημένη κλίνη από κόκκους νιτρικών που έρχονται μέσω του μεταφορέα από τον πύργο κοκκοποίησης. Ο αέρας μετά την ψύξη εισέρχεται στον πύργο κοκκοποίησης.
Κόκκοι του μεταφορέα νιτρικού αμμωνίου 14 τροφοδοτούνται στην επεξεργασία των επιφανειοδραστικών ουσιών σε ένα περιστρεφόμενο τύμπανο 11. Στη συνέχεια ο έτοιμος μεταφορέας λιπάσματος 12 αποστέλλεται στη συσκευασία.
Ο αέρας που φεύγει από τον πύργο κοκκοποίησης είναι μολυσμένος με σωματίδια νιτρικού αμμωνίου και ο ατμός του χυμού από τον εξουδετερωτή και το μείγμα ατμού-αέρα από τον εξατμιστή περιέχουν αμμωνία που δεν έχει αντιδράσει και
Νιτρικό οξύ, καθώς και σωματίδια παρασυρόμενου νιτρικού αμμωνίου. Για αυτούς
Οι ροές στον επάνω πύργο του πύργου κοκκοποίησης είναι έξι
πλυντήρια πλυσίματος τύπου πλάκας παράλληλης λειτουργίας 10, ποτισμένα με διάλυμα νιτρικού αμμωνίου 20-30%, το οποίο παρέχεται από την αντλία 18 από τη συλλογή 17. Μέρος αυτού του διαλύματος εκτρέπεται στον εξουδετερωτή ITN για την πλύση των ατμών του χυμού και στη συνέχεια αναμιγνύεται με νιτρικό αμμώνιο και, ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται για την παραγωγή προϊόντων. Ο καθαρισμένος αέρας αναρροφάται από τον πύργο κοκκοποίησης από τον ανεμιστήρα 9 και απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα.
3. Υπολογισμός του ισοζυγίου υλικού και θερμότητας εξουδετέρωσης νιτρικού οξέος με αμμωνία
3.1 Ισοζύγιο υλικού
Αρχικά στοιχεία
Η συγκέντρωση του αρχικού νιτρικού οξέος 50% HNO 3 ;
Συγκέντρωση αμμωνίας 100% NH 3 ;
Η συγκέντρωση του διαλύματος που προκύπτει είναι 70% NH 4 NO 3 ;
Ικανότητα εγκατάστασης G=10 t/h
Η βάση για τη λήψη νιτρικού αμμωνίου είναι η ακόλουθη αντίδραση:
NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3
M(NH 3) \u003d 17 g / mol
M (NH 4 NO 3) \u003d 80 g / mol
1. Ας προσδιορίσουμε την ποσότητα της 100% αμμωνίας που αντέδρασε:
m (NH 3) \u003d 17 * 10000 / 80 \u003d 2125 kg / h
M (HNO 3) \u003d 63 g / mol
2. Ας προσδιορίσουμε την ποσότητα του αντιδρώντος 100% νιτρικού οξέος:
m(HNO 3)=63*10000/80=7875 kg/h
Τότε η ποσότητα του αντιδρώντος 50% νιτρικού οξέος είναι:
m (HNO 3) \u003d 7875 / 0,5 \u003d 15750 kg / h
Βρείτε τη συνολική ποσότητα αντιδραστηρίων που εισέρχονται στον εξουδετερωτή:
3. Ποσότητα διαλύματος νιτρικού αμμωνίου 70%:
m (NH 4 NO 3) \u003d 10000 / 0,7 \u003d 14285,7 kg / h
4. Η ποσότητα του εξατμισμένου νερού κατά την εξουδετέρωση:
m (H 2 O) \u003d 2125 + 15750 - 14285,7 \u003d 3589,3 kg / h
Κατανάλωση NH 3 + Κατανάλωση HNO 3 \u003d Ποσότητα NH 4 NO 3 + ατμός χυμού
2125 +15750 = 14285,7+3589,3
17875kg/ώρα=17875kg/ώρα
Τα αποτελέσματα των υπολογισμών συνοψίζονται στον πίνακα:
Τραπέζι 1
ισορροπία υλικού
3.2 Ισορροπία θερμότητας
Αρχικά στοιχεία.
Το σημείο βρασμού του νιτρικού αμμωνίου είναι 120?C.
Η πίεση στον μετατροπέα είναι 117,68 kPa.
Θερμικές ικανότητες:
Στα 30 ?: C HNO3 \u003d 2,763 kJ / (m 3 ? C);
Στους 50? C: NH3 \u003d 2,185 kJ / (m 3 ·? C);
Στους 123,6? C: C NH4NO3 \u003d 2,303 kJ / (m 3 ·? C);
Απόφαση.
Είσοδος Q =Q συν.
Εισαγωγή θερμότητας:
1. Θερμότητα που εισάγεται από το νιτρικό οξύ:
Q 1 \u003d 15907,5 * 2,763 * 30 \u003d 1318572 kJ \u003d 1318,572 MJ;
2. Θερμότητα που παρέχεται με αέρια αμμωνία:
Q 2 \u003d 2146,25 * 2,185 * 50 \u003d 234478 kJ \u003d 234,478 MJ;
Κατά την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου, απελευθερώνεται θερμότητα, η οποία μπορεί να προσδιοριστεί γραφικά με αρκετά μεγάλη ακρίβεια. Για 50% νιτρικό οξύ Q=105,09 kJ/mol.
3. Όταν εξουδετερωθεί, απελευθερώνεται το εξής:
Q 3 \u003d (105,09 * 1000 * 10000) / 80 \u003d 13136250 kJ \u003d 13136,25 MJ;
Συνολικό εισόδημα:
Είσοδος Q \u003d Q 1 + Q 2 + Q 3 \u003d 1318572 + 234478 + 13136250 \u003d 14689300 kJ.
Κατανάλωση θερμότητας:
1. Ένα διάλυμα νιτρικού αμμωνίου μεταφέρει:
Q 1 " \u003d 14285,7 * 2,303 * t bp;
Σε πίεση 117,68 kPa, η θερμοκρασία των κορεσμένων υδρατμών είναι 103°C.
Το σημείο βρασμού του νερού είναι 100?C.
Η κατάθλιψη θερμοκρασίας είναι:
?t = 120 - 100 = 20?C;
Ας προσδιορίσουμε το σημείο βρασμού ενός διαλύματος 70% νιτρικού αμμωνίου:
t kip \u003d 103 + 20 * 1,03 \u003d 123,6 ° C;
Q 1 " \u003d 14285,7 * 2,303 * 123,6 \u003d 4066436 kJ \u003d 4066,436 MJ.
2. Η θερμότητα που καταναλώνεται για την εξάτμιση του νερού:
Q 2 " \u003d 3589,3 * 2379,9 \u003d 8542175 kJ \u003d 8542,175 MJ.
3. Απώλεια θερμότητας:
Q απώλειες = Q επίθ. -Q ροή \u003d 14689300-8542175-4066436 \u003d 2080689 kJ \u003d 2080,689 MJ.
Συνολική κατανάλωση:
Ροή Q \u003d Q 1 "+ Q 2" + Q απώλειες \u003d 4066436 + 8542175 + 2080689 \u003d 14689300 kJ.
Τα αποτελέσματα των υπολογισμών συνοψίζονται στον πίνακα:
πίνακας 2
Θερμική ισορροπία
| Ερχομός |
Κατανάλωση |
||||
| Αρθρο |
kJ |
% |
Αρθρο |
kJ |
% |
| Q1 |
1318572 |
8,98 |
Q1" |
4066436 |
27,7 |
| Ε2 |
234478 |
1,62 |
Q2" |
8542175 |
58,1 |
| Ε 3 |
13136250 |
89,4 |
Q απώλεια |
2080689 |
14,2 |
| Σύνολο: |
14689300 |
100,00 |
Σύνολο: |
14689300 |
100,00 |
1.Μελέτη σκοπιμότητας της επιλεγμένης μεθόδου
Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι για την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου βασίζονται στην αντίδραση εξουδετέρωσης του νιτρικού οξέος με αμμωνία.
Η χημική αλληλεπίδραση της αέριας αμμωνίας και των διαλυμάτων νιτρικού οξέος προχωρά με υψηλό ρυθμό, αλλά περιορίζεται από τη μεταφορά μάζας και τις υδροδυναμικές συνθήκες. Επομένως, η ένταση της ανάμειξης των αντιδραστηρίων έχει μεγάλη σημασία. που εξαρτάται κυρίως από την αναλογία μεταξύ των ρυθμών κίνησης του νιτρικού οξέος και της αμμωνίας στον αντιδραστήρα. Η πλησιέστερη επαφή των αντιδραστηρίων επιτυγχάνεται εάν η γραμμική ταχύτητα της αέριας αμμωνίας υπερβαίνει τη γραμμική ταχύτητα του διαλύματος νιτρικού οξέος όχι περισσότερο από 15 φορές.
Η διαδικασία εξουδετέρωσης προχωρά με την απελευθέρωση θερμότητας. Σε συνθήκες παραγωγής χρησιμοποιείται νιτρικό οξύ με συγκέντρωση 45-60% Όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση του νιτρικού οξέος τόσο χαμηλότερη είναι η τιμή της θερμότητας της αραίωσής του και τόσο μεγαλύτερη είναι η θερμική επίδραση της εξουδετέρωσης των διαλυμάτων νιτρικού οξέος με αμμωνία.
Η συνολική ποσότητα θερμότητας Q ? , που απελευθερώνεται ως αποτέλεσμα της αντίδρασης εξουδετέρωσης διαλυμάτων νιτρικού οξέος με αέρια αμμωνία προσδιορίζεται από την εξίσωση:
Q; =Q αντιδρά. -(q 1 -q 2) (1)
Είναι δυνατά τα ακόλουθα βασικά διαφορετικά σχήματα για την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου με χρήση θερμότητας εξουδετέρωσης:
- εγκαταστάσεις που λειτουργούν σε ατμοσφαιρική πίεση (πίεση ατμού χυμού 0,15-0,2 atm).
- εγκαταστάσεις με εξατμιστή κενού.
- Μονάδες πίεσης μίας χρήσης
θερμότητα του ατμού χυμού?
Φυτά που λειτουργούν υπό πίεση, με διπλή χρήση της θερμότητας του ατμού του χυμού (λήψη συμπυκνωμένου τήγματος).
Το πιο διαδεδομένο στη Ρωσία είναι το σχήμα εξουδετέρωσης υπό ατμοσφαιρική πίεση, που φαίνεται στο Σχήμα 3.
Ρύζι. 1.1 Σχέδιο για την εξουδετέρωση του νιτρικού οξέος υπό ατμοσφαιρική πίεση:
1 - δεξαμενή για νιτρικό οξύ. 2 – θερμαντήρας αμμωνίας. 3 – διαχωριστής υγρής αμμωνίας, 4 – συσκευή ITN. 5 - παγίδα-πλυντήριο ατμού χυμού. 6 – εξατμιστήρας κενού του 1ου σταδίου. 7 - εξουδετερωτής.
Τη δεκαετία 1967-1970, αναπτύχθηκε ένα τεχνολογικό σχέδιο και ολοκληρώθηκε ένα έργο για μια μονάδα AS-67 μεγάλης χωρητικότητας με μέση ημερήσια χωρητικότητα 1400 τόνων.
Χαρακτηριστικό της μονάδας AC-67 είναι η τοποθέτηση όλου του κύριου τεχνολογικού εξοπλισμού (από το στάδιο εξουδετέρωσης έως το στάδιο παραγωγής τήγματος) στον πύργο κοκκοποίησης σε καταρράκτη, χωρίς ενδιάμεσες εργασίες άντλησης διαλυμάτων νιτρικού αμμωνίου. Ένα άλλο χαρακτηριστικό της μονάδας AC-67 είναι ότι ο αέρας δεν αναρροφάται από τον πύργο, αλλά ωθείται στον πύργο από κάτω κάτω από τη σχάρα ρευστοποιημένης κλίνης από έναν ισχυρό ανεμιστήρα, δηλαδή ο πύργος λειτουργεί υπό πίεση.
Η τοποθέτηση όλου του κύριου τεχνολογικού εξοπλισμού στον πύργο κοκκοποίησης, όπως σημειώθηκε, απλοποίησε το σχέδιο λόγω της άρνησης άντλησης συμπυκνωμένων διαλυμάτων άλατος. Ταυτόχρονα, η απόφαση αυτή οδήγησε σε ορισμένες επιπλοκές στην κατασκευή και
Λειτουργία μονάδας:
- ο άξονας του πύργου φέρει μεγάλο φορτίο, ως αποτέλεσμα του οποίου είναι κατασκευασμένος από οπλισμένο σκυρόδεμα με εσωτερική επένδυση από τούβλα ανθεκτικά στα οξέα, γεγονός που οδηγεί σε σημαντικό κόστος κεφαλαίου, αυξημένη ένταση εργασίας και διάρκεια κατασκευής.
- η υπερκατασκευή με τεχνολογικό εξοπλισμό βρίσκεται σε μεγάλο υψόμετρο, επομένως πρέπει να είναι εντελώς κλειστή, να θερμαίνεται και να αερίζεται.
- η εγκατάσταση του εξοπλισμού μπορεί να ξεκινήσει μόνο μετά την κατασκευή του πύργου, γεγονός που επιμηκύνει τον κύκλο των εργασιών κατασκευής και εγκατάστασης.
- η θέση του εξοπλισμού σε ύψος προκαλεί αύξηση των απαιτήσεων για την απόδοση του εξοπλισμού χειρισμού (ανελκυστήρες).
- η λειτουργία του πύργου υπό πίεση περιπλέκει τη συντήρηση της συσκευής για την ψύξη του προϊόντος σε ρευστοποιημένη κλίνη, ενσωματωμένη στον πύργο.
Η χρήση μιας ενσωματωμένης συσκευής ψύξης οδηγεί σε αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας για την παροχή αέρα στον πύργο.
Προκειμένου να εξαλειφθούν οι αδυναμίες του συστήματος AC-67 και να βελτιωθεί η ποιότητα του προϊόντος, υιοθετήθηκαν οι ακόλουθες τεχνικές λύσεις στο σχήμα AC-72:
- σχεδιάζεται να αυξηθεί η αντοχή των κόκκων ως αποτέλεσμα της επίδρασης τριών παραγόντων: η χρήση ενός πρόσθετου θειικού-φωσφορικού, η παραγωγή μεγαλύτερων κόκκων, η ρύθμιση του ρυθμού ψύξης των κόκκων, για τους οποίους Χρησιμοποιήθηκε απομακρυσμένη συσκευή τμηματοποιημένης με ρευστοποιημένη κλίνη και χωριστή παροχή αέρα σε κάθε τμήμα.
- ο εξοπλισμός τοποθετείται παρακάτω σε ξεχωριστό ό,τι όχι. μια αντλία χρησιμοποιήθηκε για την άντληση του τήγματος.
Το τεχνολογικό σχέδιο για την παραγωγή άλατος σύμφωνα με το σχήμα AC-72 αποτελείται από τα ίδια στάδια όπως και σύμφωνα με το σχήμα AC-67. Επιπλέον είναι το στάδιο της άντλησης υψηλής συγκέντρωσης τήγματος νιτρικού αμμωνίου στην κορυφή του πύργου κοκκοποίησης.
Δεν υπάρχουν θεμελιώδεις διαφορές στην τεχνολογική διαδικασία στα στάδια εξουδετέρωσης και εξάτμισης στο σχήμα AC-72 σε σύγκριση με το AC-67. Η διαφορά είναι η θέρμανση του νιτρικού οξέος σε δύο θερμαντήρες ξεχωριστά για κάθε συσκευή ITN, γεγονός που επέτρεψε την εγκατάσταση αυτόματων ελεγκτών ροής στη γραμμή παροχής νιτρικού οξέος για θέρμανση. Και μια άλλη χαρακτηριστική διαφορά είναι η εγκατάσταση μόνο ενός ισχυρότερου μετα-εξουδετερωτή, αντί για δύο.
Η αύξηση των απαιτήσεων για την προστασία του περιβάλλοντος έχει θέσει στην ημερήσια διάταξη τη σημαντική μείωση των εκπομπών σωματιδίων αερολύματος νιτρικού αμμωνίου και αμμωνίας στην ατμόσφαιρα. Ο υψηλότερος βαθμός καθαρισμού αυτών των εκπομπών είναι το κύριο χαρακτηριστικό γνώρισμα των αναβαθμισμένων μονάδων AS-72M.
Στη σύγχρονη παραγωγή νιτρικού αμμωνίου, η ειδική κατανάλωση πρώτων υλών πλησιάζει τη θεωρητική. Επομένως, δεν υπάρχει σημαντική διαφορά στο κόστος του προϊόντος που λαμβάνεται στις μονάδες μεγάλης χωρητικότητας AS-67, AS-72 και AS-72M.
Η διαφορά στους τεχνικούς και οικονομικούς δείκτες ανάλογα με συγκεκριμένα σχήματα έγκειται κυρίως στον τομέα της κατανάλωσης ενέργειας: ατμός, ηλεκτρική ενέργεια, ανακυκλωμένο νερό. Η κατανάλωση ατμού καθορίζεται από την αρχική συγκέντρωση νιτρικού οξέος, τον βαθμό χρήσης της θερμότητας του ατμού του χυμού που λαμβάνεται στο στάδιο της εξουδετέρωσης.
Η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στην παραγωγή νιτρικού αμμωνίου σε απόλυτες τιμές δεν είναι μεγάλη. Αλλά μπορεί να κυμαίνεται ανάλογα με τη μέθοδο ψύξης του προϊόντος που χρησιμοποιείται (απευθείας στον πύργο κατά τη διάρκεια της πτήσης των πέλλετ,
σε συσκευές ρευστοποιημένης κλίνης, σε περιστρεφόμενα τύμπανα), από μεθόδους καθαρισμού αέρα, επιλεγμένες
Στη βιομηχανία, η μονάδα AC-72 χρησιμοποιείται κυρίως, όπου, ως αποτέλεσμα της χρήσης κοκκοποιητών μονοδιασποράς, παρέχεται ομοιόμορφη κοκκομετρική σύνθεση, μειώνεται η περιεκτικότητα σε μικρούς κόκκους και μειώνεται η ταχύτητα του αέρα σε όλο το τμήμα του πύργου. δηλ. δημιουργήθηκαν ευνοϊκότερα
Συνθήκες για τη μείωση της μεταφοράς σκόνης από τον πύργο και τη μείωση του φορτίου στο πλυντήριο πλύσης.
Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας
1. Υπολογισμοί χημικών-τεχνολογικών διεργασιών. Υπό τη γενική επιμέλεια του καθ. Mukhlenova I.P. L., "Chemistry", 1976. -304 p.
2.http://www.xumuk.ru//
3. Klevke.V.A., “Technology of Nitrogen Fertilizers”, M., Goshimizdat, 1963
4. Γενική χημική τεχνολογία: Η πιο σημαντική χημική παραγωγή / I.P. Mukhlenov. - 4η έκδ. - M.: Vyssh.shk., 1984. - 263σ.
5.Osnovnye διεργασίες και συσκευές χημικής τεχνολογίας: Ένας οδηγός σχεδιασμού. Υπό την επιμέλεια του Yu.I. Dytnersky, 2nd ed., M.: Chemistry, 1991.-496 p.
6. Miniovich M. A. Παραγωγή νιτρικού αμμωνίου. Μ. «Χημεία», 1974. - 240 σελ.
συμπέρασμα
Σε αυτή την εργασία μαθήματος, μελετήσαμε την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου και το διάγραμμα ροής διεργασίας, αιτιολογήσαμε την επιλογή του κύριου και βοηθητικού εξοπλισμού για την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου, υπολογίσαμε τα ισοζύγια υλικού και θερμότητας του σταδίου εξουδετέρωσης.
Εξετάζονται οι φυσικές, χημικές ιδιότητες του νιτρικού αμμωνίου. Δεδομένου ότι το νιτρικό αμμώνιο έχει ιδιότητες όπως σχηματισμός σχηματισμού συσσωματώματος και υγροσκοπικότητα, είναι απαραίτητο να ληφθούν τα ακόλουθα μέτρα, για τη μείωση της συσσωμάτωσης, χρησιμοποιήστε πρόσθετα σε σκόνη που σκονίζουν σωματίδια αλατιού. Μερικά από τα πρόσθετα μειώνουν την ενεργή επιφάνεια των σωματιδίων, ενώ άλλα έχουν ιδιότητες προσρόφησης. Προσθέστε πολύ μικρές ποσότητες χρωστικών σε άλατα ζαχαροπλαστικής, καθώς και δροσερό νιτρικό αμμώνιο πριν τη συσκευασία σε δοχεία. Για να μειωθεί η υγροσκοπικότητα, είναι απαραίτητο να γίνει κοκκοποίηση άλατος. Οι κόκκοι έχουν μικρότερη ειδική επιφάνεια από το λεπτό κρυσταλλικό αλάτι, επομένως υγραίνονται πιο αργά.
Το νιτρικό αμμώνιο είναι το πιο σημαντικό και διαδεδομένο αζωτούχο λίπασμα που χρησιμοποιείται στη γεωργία. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να τηρηθούν οι συνθήκες αποθήκευσης του νιτρικού αμμωνίου και να δημιουργηθούν νέες τεχνολογικές λύσεις.
4. Επιλογή μεγεθών της συσκευής επαφής
Προσδιορίζουμε τον όγκο της συσκευής χρησιμοποιώντας τη θερμότητα εξουδετέρωσης:
Χρόνος επικοινωνίας, ώρα.
M είναι η παραγωγικότητα της συσκευής, m 3 / ώρα.
G=10000 kg/ώρα=36000000 kg/sec.
Am.nitrate \u003d 1725 kg / m 3
M=G/? am.νιτρικό
M \u003d 36000000 kg / s: 1725 kg / m 3 \u003d 20869,5 m 3 / s
V \u003d 1s 20869,5 m 3 / s \u003d 20869,5 m 3
Κρατικό εκπαιδευτικό ίδρυμαΤμήμα Χημικής Τεχνολογίας Στερεών Καυσίμων και Οικολογίας
ΕΓΚΡΙΝΩ
η ημερομηνία
Κεφάλι τμήμα_______________
(υπογραφή)
μαθητης σχολειου
1. Θέμα έργου
5. Σύμβουλοι έργου (αναφέροντας τα τμήματα του έργου που σχετίζονται με αυτούς)
2. ______________________________ _____________________
Ημερομηνία έκδοσης ανάθεσης _____________
Επόπτης ________________________
(υπογραφή)
7. Κύρια βιβλιογραφία και προτεινόμενα υλικά
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ _________________
Η εργασία έγινε αποδεκτή για εκτέλεση την (ημερομηνία) _________________
Τμήμα Χημικής Τεχνολογίας Στερεών Καυσίμων και Οικολογίας
ΕΓΚΡΙΝΩ
η ημερομηνία
Κεφάλι τμήμα_______________
(υπογραφή)
Εργασία σχεδιασμού μαθημάτων
μαθητης σχολειου
1. Θέμα έργου
______________________________ _____________________
Εγκρίθηκε με εντολή του πανεπιστημίου από
2. Προθεσμία για την υποβολή του ολοκληρωμένου έργου από τον μαθητή
3. Αρχικά στοιχεία για το έργο
______________________________ ______________________
4. Πεδίο και περιεχόμενο του επεξηγηματικού σημειώματος (κύρια θέματα των γενικών και ειδικών μερών) και γραφικού υλικού
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________
5. Σύμβουλοι έργου (αναφέροντας τα τμήματα του έργου που σχετίζονται με αυτούς)
1. ______________________________ _____________________
2. ________________________________ _____________________ Ημερομηνία έκδοσης εργασίας _____________ Επόπτης ______________________________ (υπογραφή) 7. Βασική βιβλιογραφία και προτεινόμενο υλικό ______________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ _________________
Κύρια μέθοδος
Η άνυδρη αμμωνία και το πυκνό νιτρικό οξύ χρησιμοποιούνται στη βιομηχανική παραγωγή:
Η αντίδραση προχωρά βίαια με την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας θερμότητας. Η διεξαγωγή μιας τέτοιας διαδικασίας σε βιοτεχνικές συνθήκες είναι εξαιρετικά επικίνδυνη (αν και το νιτρικό αμμώνιο μπορεί να ληφθεί εύκολα σε συνθήκες υψηλής αραίωσης με νερό). Μετά το σχηματισμό ενός διαλύματος, συνήθως με συγκέντρωση 83%, η περίσσεια νερού εξατμίζεται σε κατάσταση τήγματος, στο οποίο η περιεκτικότητα σε νιτρικό αμμώνιο είναι 95--99,5%, ανάλογα με τον τύπο του τελικού προϊόντος. Για χρήση ως λίπασμα, το τήγμα κοκκοποιείται σε ψεκαστήρες, ξηραίνεται, ψύχεται και επικαλύπτεται με αντιπηκτικές ενώσεις. Το χρώμα των κόκκων ποικίλλει από λευκό έως άχρωμο. Το νιτρικό αμμώνιο για χρήση στη χημεία είναι συνήθως αφυδατωμένο, καθώς είναι πολύ υγροσκοπικό και το ποσοστό του νερού σε αυτό (n(H2O)) είναι σχεδόν αδύνατο να ληφθεί.
Μέθοδος Haber
σε πίεση, υψηλή θερμοκρασία και καταλύτη
Σύμφωνα με τη μέθοδο Haber, η αμμωνία συντίθεται από άζωτο και υδρογόνο, μέρος των οποίων οξειδώνεται σε νιτρικό οξύ και αντιδρά με την αμμωνία, με αποτέλεσμα το σχηματισμό νιτρικού αμμωνίου:
Μέθοδος νιτροφωσφορικών
Αυτή η μέθοδος είναι επίσης γνωστή ως μέθοδος Odd, που πήρε το όνομά της από τη νορβηγική πόλη όπου αναπτύχθηκε η διαδικασία. Χρησιμοποιείται απευθείας για τη λήψη αζωτούχων και αζωτούχων-φωσφορικών λιπασμάτων από ευρέως διαθέσιμες φυσικές πρώτες ύλες. Σε αυτήν την περίπτωση, πραγματοποιούνται οι ακόλουθες διαδικασίες:
Το προκύπτον νιτρικό ασβέστιο και το φωσφορικό οξύ που δεν έχει αφαιρεθεί υποβάλλονται σε επεξεργασία με αμμωνία και ως αποτέλεσμα λαμβάνεται νιτρικό αμμώνιο:
Για να ληφθεί ένα πρακτικά μη συσσωματωμένο νιτρικό αμμώνιο, χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνολογικές μέθοδοι. Ένα αποτελεσματικό μέσο μείωσης του ρυθμού απορρόφησης υγρασίας από υγροσκοπικά άλατα είναι η κοκκοποίηση τους. Η συνολική επιφάνεια των ομοιογενών κόκκων είναι μικρότερη από την επιφάνεια της ίδιας ποσότητας λεπτού κρυσταλλικού άλατος, επομένως τα κοκκώδη λιπάσματα απορροφούν την υγρασία από τον αέρα πιο αργά. Μερικές φορές το νιτρικό αμμώνιο είναι κράμα με λιγότερα υγροσκοπικά άλατα, όπως το θειικό αμμώνιο.
Η τεχνολογική διαδικασία για την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου αποτελείται από τα ακόλουθα κύρια στάδια: εξουδετέρωση νιτρικού οξέος με αέρια αμμωνία, εξάτμιση νιτρικού αμμωνίου, κρυστάλλωση και κοκκοποίηση του τήγματος, ψύξη, ταξινόμηση και σκόνη του τελικού προϊόντος (Εικ. 4.1. ).
Εικόνα 4.1 Σχηματικό διάγραμμα παραγωγής νιτρικού αμμωνίου
Επί του παρόντος, σε σχέση με την ανάπτυξη της παραγωγής νιτρικού οξέος 18 - 60%, ο κύριος όγκος του νιτρικού αμμωνίου παράγεται στις μονάδες AS-67, AS-72, AS-72M, χωρητικότητας 1360 και 1171 τόνων / ημέρα με εξάτμιση σε ένα στάδιο (Εικ. 4.2. ) , καθώς και σε εγκαταστάσεις της μεθόδου no-down (Εικ. 4.4.).
Εικόνα 4.2 Διάγραμμα ροής παραγωγής AS-72M: 1 - θερμαντήρας αμμωνίας. 2 - θερμαντήρας οξέος. 3 - Συσκευή ITN. 4 - εξουδετερωτής. 1 - εξατμιστής? 6 - ρυθμιστής στεγανοποίησης νερού. 7 - συλλογή τήγματος. 8 - δεξαμενή πίεσης. 9 - δονητικός κοκκοποιητής. 10 - πύργος κοκκοποίησης. 11 - μεταφορέας? 12 - ψυγείο pellet "KS"; 13 - θερμαντήρας αέρα. 14 - πλυντήριο πλυσίματος
Αέρια αμμωνία από τον θερμαντήρα 1, θερμαινόμενη με συμπύκνωμα ατμού χυμού, θερμαινόμενη στους 120 - 160ºC, και νιτρικό οξύ από τον θερμαντήρα 2, θερμαινόμενη με ατμό χυμού, σε θερμοκρασία 80 - 90ºC, εισέρχονται στη συσκευή ITN (χρησιμοποιώντας θερμότητα εξουδετέρωσης) 3. Για να μειώστε τις απώλειες αμμωνίας μαζί με ατμό, η αντίδραση πραγματοποιείται σε περίσσεια οξέος. Το διάλυμα νιτρικού αμμωνίου από τη συσκευή ITN εξουδετερώνεται στον μετα-εξουδετεροποιητή 4 με αμμωνία, όπου προστίθεται ταυτόχρονα ένα ρυθμιστικό πρόσθετο νιτρικού μαγνησίου και εισέρχεται στον εξατμιστή 1 για εξάτμιση. Με τη βοήθεια δονητικών ακουστικών κοκκοποιητών 9 εισέρχεται στην κοκκοποίηση Ο ατμοσφαιρικός αέρας αναρροφάται στο κάτω μέρος του πύργου και παρέχεται αέρας από τη συσκευή για την ψύξη των κόκκων "KS" 12. Οι σχηματισμένοι κόκκοι νιτρικού αμμωνίου από το κάτω μέρος του πύργου εισέρχονται στον μεταφορέα 11 και στη ρευστοποιημένη κλίνη συσκευή 12 για την ψύξη των κόκκων, στην οποία παρέχεται ξηρός αέρας μέσω του θερμαντήρα 13. Από τη συσκευή 12, το τελικό προϊόν αποστέλλεται στη συσκευασία. Ο αέρας από την κορυφή του πύργου 10 εισέρχεται στους πλυντρίδες 14, ποτίζονται με διάλυμα νιτρικού αμμωνίου 20%, όπου πλένεται από τη σκόνη νιτρικού αμμωνίου και απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Στους ίδιους πλυντρίδες, τα αέρια που φεύγουν από τον εξατμιστή και τον εξουδετερωτή καθαρίζονται από αμμωνία και νιτρικό οξύ που δεν αντέδρασαν. Η συσκευή ITN, ο πύργος κοκκοποίησης και ο συνδυασμένος εξατμιστής είναι οι κύριες συσκευές στο τεχνολογικό σχήμα AC-72M.
Η συσκευή ITN (Εικ. 4.3.) έχει συνολικό ύψος 10 m και αποτελείται από δύο μέρη: κάτω αντίδραση και άνω διαχωρισμός. Στο τμήμα της αντίδρασης υπάρχει ένα διάτρητο γυαλί στο οποίο παρέχεται νιτρικό οξύ και αμμωνία. Ταυτόχρονα, λόγω της καλής μεταφοράς θερμότητας της μάζας της αντίδρασης στα τοιχώματα του γυαλιού, η αντίδραση εξουδετέρωσης προχωρά σε θερμοκρασία χαμηλότερη από το σημείο βρασμού του οξέος. Το προκύπτον διάλυμα νιτρικού αμμωνίου βράζει και το νερό εξατμίζεται από αυτό. Λόγω της ανυψωτικής δύναμης του ατμού, το γαλάκτωμα ατμού-υγρού εκτοξεύεται από το πάνω μέρος του γυαλιού και διέρχεται από το δακτυλιοειδές κενό μεταξύ του σώματος και του γυαλιού, συνεχίζοντας να εξατμίζεται. Στη συνέχεια εισέρχεται στο ανώτερο τμήμα διαχωρισμού, όπου το διάλυμα, περνώντας από μια σειρά πλακών, πλένεται από την αμμωνία με διάλυμα νιτρικού αμμωνίου και συμπυκνώματος ατμού χυμού. Ο χρόνος παραμονής των αντιδραστηρίων στη ζώνη αντίδρασης δεν υπερβαίνει το ένα δευτερόλεπτο, λόγω του οποίου δεν υπάρχει θερμική αποσύνθεση του οξέος και του νιτρικού αμμωνίου. Λόγω της χρήσης θερμότητας εξουδετέρωσης στη συσκευή, το μεγαλύτερο μέρος του νερού εξατμίζεται και σχηματίζεται ένα διάλυμα νιτρικού αμμωνίου 90%.
Ο συνδυασμένος εξατμιστής ύψους 16 m αποτελείται από δύο μέρη. Στο κάτω μέρος του κελύφους και του σωλήνα με διάμετρο 3 m, το διάλυμα εξατμίζεται, περνώντας μέσα από τους σωλήνες, θερμαίνεται πρώτα με υπέρθερμο ατμό, θερμαίνεται στους 180 ° C με αέρα. Το πάνω μέρος της συσκευής χρησιμεύει για τον καθαρισμό του μίγματος ατμού-αέρα που εξέρχεται από τη συσκευή και για την μερική εξάτμιση του διαλύματος νιτρικού αμμωνίου που εισέρχεται στη συσκευή. Από τον εξατμιστή προέρχεται το τήγμα νιτρικού αμμωνίου με συγκέντρωση 99,7% με θερμοκρασία περίπου 180ºC.
Ο πύργος κοκκοποίησης έχει ορθογώνιο τμήμα 11x8 m2 και ύψος περίπου 61 m. Ο εξωτερικός αέρας και ο αέρας από το ψυγείο pellet εισέρχονται στον πύργο μέσω ενός ανοίγματος στο κάτω μέρος. Το τήγμα νιτρικού αμμωνίου που εισέρχεται στο πάνω μέρος του πύργου διασπείρεται χρησιμοποιώντας τρεις δονητικούς ακουστικούς κοκκοποιητές, στους οποίους ο πίδακας τήγματος μετατρέπεται σε σταγόνες. Όταν πέφτουν σταγόνες από ύψος περίπου 10 m, σκληραίνουν και μετατρέπονται σε κόκκους. Η κρυστάλλωση του τήγματος με περιεκτικότητα σε υγρασία 0,2% ξεκινά στους 167ºC και τελειώνει στους 140ºC. Ο όγκος του αέρα που παρέχεται στον πύργο είναι 300 - 100 m3/h ανάλογα με την εποχή. Σε μονάδες AC - 72M, χρησιμοποιείται ένα πρόσθετο μαγνησίας κατά της συσσώρευσης προϊόντος (νιτρικό μαγνήσιο). Επομένως, δεν απαιτείται η λειτουργία επεξεργασίας κοκκίων επιφανειοδραστικών, που προβλέπονται στα σχήματα AC - 67 και AC - 72. Οι κύριες διαφορές στο τεχνολογικό σχήμα για την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου με τη μέθοδο μη καθοδικής πίεσης (Εικ. 4.) είναι: η χρήση πιο συμπυκνωμένου νιτρικού οξέος. διεξαγωγή της διαδικασίας εξουδετέρωσης σε υψηλή πίεση (0,4 MPa). γρήγορη επαφή των θερμαινόμενων εξαρτημάτων. Υπό αυτές τις συνθήκες, σχηματίζεται ένα γαλάκτωμα ατμού-υγρού στο στάδιο εξουδετέρωσης, μετά τον διαχωρισμό του οποίου λαμβάνεται ένα τήγμα με συγκέντρωση 98,1%, το οποίο καθιστά δυνατό τον αποκλεισμό ενός ξεχωριστού σταδίου εξάτμισης διαλύματος.
Σχήμα 4.4 Τεχνολογικό σχήμα της μεθόδου χωρίς πτώση: 1 - θερμαντήρας νιτρικού οξέος. 2 - θερμαντήρας αμμωνίας. 3 - αντιδραστήρας (ουδετεροποιητής). 4 - διαχωριστής γαλακτώματος. 1 - καλούπι τυμπάνου. 6 - μαχαίρι? 7 - στέγνωμα με τύμπανο
Θερμαίνονται στους θερμαντήρες 1 και 2, θερμαίνονται με ατμό που βγαίνει από τον διαχωριστή, τα γαλακτώματα 4, το νιτρικό οξύ και η αμμωνία εισέρχονται στον εξουδετερωτή 3, όπου, ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, σχηματίζεται ένα γαλάκτωμα από ένα υδατικό διάλυμα νιτρικού αμμωνίου και υδρατμών. Το γαλάκτωμα διαχωρίζεται στον διαχωριστή 4 και το τήγμα νιτρικού αμμωνίου τροφοδοτείται στο καλούπι τυμπάνου 1, στο οποίο το νιτρικό αμμώνιο κρυσταλλώνεται στην επιφάνεια ενός μεταλλικού τυμπάνου που έχει ψυχθεί από το εσωτερικό με νερό.
Ένα στρώμα στερεού νιτρικού αμμωνίου με πάχος περίπου 1 mm που σχηματίζεται στην επιφάνεια του τυμπάνου κόβεται με ένα μαχαίρι 6 και με τη μορφή νιφάδων εισέρχεται στο στεγνωτήριο τυμπάνου 7 για ξήρανση. Ένα παρόμοιο προϊόν με τη μορφή νιφάδων είναι χρησιμοποιείται για τεχνικούς σκοπούς.
Το ψυγμένο προϊόν αποστέλλεται στην αποθήκη και στη συνέχεια για αποστολή χύμα ή για συσκευασία σε σακούλες. Η επεξεργασία διασποράς πραγματοποιείται σε μια κοίλη συσκευή με ένα κεντρικά τοποθετημένο ακροφύσιο που ψεκάζει μια δακτυλιοειδή κατακόρυφη ροή κόκκων ή σε ένα περιστρεφόμενο τύμπανο. Η ποιότητα της επεξεργασίας του κοκκώδους προϊόντος σε όλες τις χρησιμοποιημένες συσκευές πληροί τις απαιτήσεις του GOST 2-85.
Το κοκκοποιημένο νιτρικό αμμώνιο αποθηκεύεται σε μια αποθήκη σε σωρούς ύψους έως 11 μ. Πριν σταλεί στον καταναλωτή, το νιτρικό από την αποθήκη σερβίρεται για κοσκίνισμα. Το μη τυποποιημένο προϊόν διαλύεται, το διάλυμα επιστρέφεται στο πάρκο. Το τυπικό προϊόν επεξεργάζεται με διασκορπιστικό NF και αποστέλλεται στους καταναλωτές.
Οι δεξαμενές για θειικά και φωσφορικά οξέα και ο εξοπλισμός άντλησης για τη δοσολογία τους είναι διατεταγμένες σε μια ανεξάρτητη μονάδα. Το κεντρικό σημείο ελέγχου, ο ηλεκτρολογικός υποσταθμός, το εργαστήριο, οι χώροι εξυπηρέτησης και εξυπηρέτησης βρίσκονται σε ξεχωριστό κτίριο.
Το Saltpeter συσκευάζεται σε σάκους με επένδυση πολυαιθυλενίου βάρους 50 κιλών, καθώς και σε εξειδικευμένα δοχεία - μεγάλες σακούλες, βάρους 500-800 κιλών. Η μεταφορά πραγματοποιείται τόσο σε έτοιμα δοχεία όσο και χύμα. Είναι δυνατή η μετακίνηση με διάφορα είδη μεταφοράς, εξαιρούνται μόνο οι αεροπορικές μεταφορές λόγω του αυξημένου κινδύνου πυρκαγιάς.
Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.
Φιλοξενείται στο http://www.allbest.ru/
Υπουργείο Παιδείας και Επιστημών της Ρωσικής Ομοσπονδίας
Κρατικό εκπαιδευτικό ίδρυμα
Ανώτατη επαγγελματική εκπαίδευση
"Κρατικό Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Τβερ"
Τμήμα ΤΠΜ
Εργασία μαθήματος
πειθαρχία: "Γενική χημική τεχνολογία"
Παραγωγή νιτρικού αμμωνίου
Οι φυσικές ενώσεις αζώτου σχηματίζονται ως αποτέλεσμα χημικών διεργασιών αποσύνθεσης οργανικών υπολειμμάτων, κατά τις εκκενώσεις κεραυνών, καθώς και βιοχημικά ως αποτέλεσμα της δραστηριότητας ειδικών βακτηρίων - Azotobacter, τα οποία αφομοιώνουν άμεσα το άζωτο από τον αέρα. Την ίδια ικανότητα έχουν και τα οζώδη βακτήρια που ζουν στις ρίζες των ψυχανθών (μπιζέλια, μηδική, φασόλια, τριφύλλι κ.λπ.).
Μια σημαντική ποσότητα αζώτου και άλλων θρεπτικών στοιχείων που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη των καλλιεργειών απομακρύνεται ετησίως από το έδαφος με την προκύπτουσα καλλιέργεια. Επιπλέον, μέρος των θρεπτικών συστατικών χάνεται ως αποτέλεσμα της έκπλυσης τους από τα υπόγεια και τα νερά της βροχής. Επομένως, για να αποφευχθεί η μείωση της παραγωγικότητας και η εξάντληση του εδάφους, απαιτείται η αναπλήρωσή του με θρεπτικά συστατικά μέσω της εφαρμογής διαφόρων τύπων λιπασμάτων.
Είναι πολύ σημαντικό οι αζωτούχες μορφές του νιτρικού αμμωνίου να χρησιμοποιούνται από τα φυτά σε διαφορετικούς χρόνους. Το άζωτο αμμωνίου, το οποίο εμπλέκεται άμεσα στη σύνθεση πρωτεϊνών, απορροφάται γρήγορα από τα φυτά κατά την περίοδο ανάπτυξης. Το νιτρικό άζωτο απορροφάται σχετικά αργά, επομένως δρα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Έχει επίσης διαπιστωθεί ότι η αμμωνιακή μορφή του αζώτου μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τα φυτά χωρίς προκαταρκτική οξείδωση.
Το ασβέστιο και το νιτρικό ασβέστη-αμμώνιο έχουν σχετικά χαμηλή πίεση υδρατμών έναντι των κορεσμένων διαλυμάτων. σε μια ορισμένη θερμοκρασία, αντιστοιχούν στη χαμηλότερη σχετική υγρασία. Αυτά είναι τα πιο υγροσκοπικά άλατα μεταξύ των παραπάνω αζωτούχων λιπασμάτων. Το θειικό αμμώνιο είναι το λιγότερο υγροσκοπικό και το νιτρικό κάλιο είναι σχεδόν εντελώς μη υγροσκοπικό.
Η υγρασία απορροφάται μόνο από ένα σχετικά μικρό στρώμα αλατιού που βρίσκεται ακριβώς δίπλα στον περιβάλλοντα αέρα. Ωστόσο, ακόμη και μια τέτοια ύγρανση του άλατος βλάπτει σε μεγάλο βαθμό τις φυσικές ιδιότητες του τελικού προϊόντος. Ο ρυθμός απορρόφησης της υγρασίας από τον αέρα από το νιτρικό αμμώνιο αυξάνεται απότομα με την αύξηση της θερμοκρασίας του. Έτσι, στους 40 °C, ο ρυθμός απορρόφησης υγρασίας είναι 2,6 φορές μεγαλύτερος από ό,τι στους 23 °C.
Πολλές μέθοδοι έχουν προταθεί για τη μείωση της υγροσκοπικότητας του νιτρικού αμμωνίου. Μία από αυτές τις μεθόδους βασίζεται στην ανάμειξη ή τη σύντηξη νιτρικού αμμωνίου με άλλο άλας. Κατά την επιλογή ενός δεύτερου άλατος, προχωρούν από τον ακόλουθο κανόνα: για να μειωθεί η υγροσκοπικότητα, η πίεση των υδρατμών σε ένα κορεσμένο διάλυμα μείγματος αλάτων πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την πίεσή τους σε ένα κορεσμένο διάλυμα καθαρού νιτρικού αμμωνίου.
Έχει διαπιστωθεί ότι η υγροσκοπικότητα ενός μείγματος δύο αλάτων που έχουν ένα κοινό ιόν είναι μεγαλύτερη από το πιο υγροσκοπικό από αυτά (εκτός από μείγματα ή κράματα νιτρικού αμμωνίου με θειικό αμμώνιο και μερικά άλλα). Η ανάμειξη νιτρικού αμμωνίου με μη υγροσκοπικές, αλλά αδιάλυτες στο νερό ουσίες (για παράδειγμα, σκόνη ασβεστόλιθου, φωσφορικά πετρώματα, όξινο φωσφορικό ασβέστιο κ.λπ.) δεν μειώνει την υγροσκοπικότητά του. Πολυάριθμα πειράματα έχουν δείξει ότι όλα τα άλατα που έχουν την ίδια ή μεγαλύτερη διαλυτότητα στο νερό από το νιτρικό αμμώνιο έχουν την ιδιότητα να αυξάνουν την υγροσκοπικότητά του.
Αυξημένη περιεκτικότητα σε υγρασία στο τελικό προϊόν. Τα σωματίδια νιτρικού αμμωνίου οποιουδήποτε σχήματος περιέχουν πάντα υγρασία με τη μορφή κορεσμένου (μητρικού) διαλύματος. Η περιεκτικότητα σε NH4NO3 σε ένα τέτοιο διάλυμα αντιστοιχεί στη διαλυτότητα του άλατος στις θερμοκρασίες φόρτωσης του στο δοχείο. Κατά την ψύξη του τελικού προϊόντος, το μητρικό υγρό συχνά περνά σε υπερκορεσμένη κατάσταση. Με περαιτέρω μείωση της θερμοκρασίας, ένας μεγάλος αριθμός κρυστάλλων μεγέθους 0,2-0,3 mm κατακρημνίζεται από το υπερκορεσμένο διάλυμα. Αυτοί οι νέοι κρύσταλλοι τσιμεντοποιούν τα προηγουμένως αδέσμευτα σωματίδια άλατος, με αποτέλεσμα να γίνει μια πυκνή μάζα.
Χαμηλή μηχανική αντοχή των σωματιδίων άλατος. Το νιτρικό αμμώνιο παράγεται με τη μορφή στρογγυλών σωματιδίων (κόκκων), πλακών ή μικρών κρυστάλλων. Τα σωματίδια κοκκοποιημένου νιτρικού αμμωνίου έχουν μικρότερη ειδική επιφάνεια και πιο κανονικό σχήμα από τα φολιδωτά και λεπτά κρυσταλλικά, επομένως οι κόκκοι είναι λιγότερο συσσωματωμένοι. Ωστόσο, κατά τη διαδικασία της κοκκοποίησης, σχηματίζεται μια ορισμένη ποσότητα κοίλων σωματιδίων, τα οποία χαρακτηρίζονται από χαμηλή μηχανική αντοχή.
Κατά την αποθήκευση σακουλών με κοκκοποιημένα νιτρικά, στοιβάζονται σε σωρούς ύψους 2,5 μ. Υπό την πίεση των άνω σακουλών, οι λιγότερο ανθεκτικοί κόκκοι καταστρέφονται με το σχηματισμό σωματιδίων σκόνης, τα οποία συμπυκνώνουν τη νιτρική μάζα, αυξάνοντας τη συσσωμάτωση της. Η πρακτική δείχνει ότι η καταστροφή των κοίλων σωματιδίων σε ένα στρώμα ενός κοκκώδους προϊόντος επιταχύνει δραματικά τη διαδικασία σχηματισμού του. Αυτό παρατηρείται ακόμη και αν το προϊόν ψύχθηκε στους 45 °C όταν φορτώθηκε σε δοχείο και ο κύριος όγκος των κόκκων είχε καλή μηχανική αντοχή. Έχει διαπιστωθεί ότι οι κοίλοι κόκκοι καταστρέφονται επίσης λόγω ανακρυστάλλωσης.
Θερμική αποσύνθεση νιτρικού αμμωνίου. Εκρηκτικότητα. Αντοχή στη φωτιά. Το νιτρικό αμμώνιο, από την άποψη της ασφάλειας από έκρηξη, είναι σχετικά μη ευαίσθητο σε κραδασμούς, τριβές, κρούσεις και παραμένει σταθερό όταν χτυπούν σπινθήρες διαφόρων εντάσεων. Οι προσμίξεις άμμου, γυαλιού και μετάλλων δεν αυξάνουν την ευαισθησία του νιτρικού αμμωνίου στη μηχανική καταπόνηση. Μπορεί να εκραγεί μόνο υπό τη δράση ισχυρού πυροκροτητή ή θερμικής αποσύνθεσης υπό ορισμένες συνθήκες.
Μπορεί να φανεί από τις παραπάνω αντιδράσεις ότι η αμμωνία, η οποία σχηματίζεται κατά την αρχική περίοδο της θερμικής αποσύνθεσης του άλατος, συχνά απουσιάζει στα μείγματα αερίων. Σε αυτά λαμβάνουν χώρα δευτερογενείς αντιδράσεις, κατά τις οποίες η αμμωνία οξειδώνεται πλήρως σε στοιχειακό άζωτο. Ως αποτέλεσμα δευτερογενών αντιδράσεων, η πίεση του μίγματος αερίων σε έναν κλειστό όγκο αυξάνεται απότομα και η διαδικασία αποσύνθεσης μπορεί να καταλήξει σε έκρηξη.
Ένα μείγμα νιτρικού αμμωνίου με θρυμματισμένο άνθρακα μπορεί να αναφλεγεί αυθόρμητα όταν θερμανθεί έντονα. Ορισμένα εύκολα οξειδωμένα μέταλλα (όπως ο ψευδάργυρος σε σκόνη) σε επαφή με υγρό νιτρικό αμμώνιο με ελαφρά θέρμανση μπορεί επίσης να προκαλέσουν την ανάφλεξή του. Στην πράξη, υπήρξαν περιπτώσεις αυτόματης ανάφλεξης μιγμάτων νιτρικού αμμωνίου με υπερφωσφορικό.
Χάρτινες σακούλες ή ξύλινα βαρέλια που περιέχουν νιτρικό αμμώνιο μπορεί να πιάσουν φωτιά ακόμα και όταν εκτεθούν στο ηλιακό φως. Όταν ένα δοχείο με νιτρικό αμμώνιο αναφλέγεται, μπορεί να απελευθερωθούν οξείδια του αζώτου και ατμοί νιτρικού οξέος. Σε περίπτωση πυρκαγιών που προέρχονται από ανοιχτή φλόγα ή λόγω έκρηξης, το νιτρικό αμμώνιο λιώνει και αποσυντίθεται μερικώς. Η φλόγα δεν απλώνεται στο βάθος της μάζας της άλατος, .
Για μια ριζική βελτίωση στην παραγωγή νιτρικού αμμωνίου, ήταν απαραίτητο να εγκαταλειφθούν οι ιδέες που είχαν αναπτυχθεί εδώ και πολλά χρόνια σχετικά με την αδυναμία εργασίας χωρίς τα αντίστοιχα αποθέματα του κύριου εξοπλισμού (για παράδειγμα, εξατμιστές, πύργοι κοκκοποίησης κ.λπ.), σχετικά με τον κίνδυνο απόκτησης ενός σχεδόν άνυδρου τήγματος νιτρικού αμμωνίου για κοκκοποίηση.
Σημαντική ποσότητα νιτρικού αμμωνίου παράγεται επί του παρόντος από αέρια που περιέχουν αμμωνία από ορισμένα συστήματα σύνθεσης ουρίας. Σύμφωνα με μία από τις μεθόδους παραγωγής του, λαμβάνεται από 1 έως 1,4 τόνους αμμωνίας ανά 1 τόνο ουρίας. Από αυτή την ποσότητα αμμωνίας μπορούν να παραχθούν 4,6--6,5 τόνοι νιτρικού αμμωνίου. Αν και λειτουργούν επίσης πιο προηγμένα συστήματα για τη σύνθεση ουρίας, τα αέρια που περιέχουν αμμωνία - τα απόβλητα αυτής της παραγωγής - θα χρησιμεύσουν ως πρώτες ύλες για την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου για κάποιο χρονικό διάστημα.
Αυτές οι μέθοδοι λήψης νιτρικού αμμωνίου βασίζονται στην καθίζηση ενός από τα άλατα που σχηματίζονται σε ίζημα ή στην παραγωγή δύο αλάτων με διαφορετική διαλυτότητα στο νερό. Στην πρώτη περίπτωση, τα διαλύματα νιτρικού αμμωνίου διαχωρίζονται από τα ιζήματα σε περιστρεφόμενα φίλτρα και υποβάλλονται σε επεξεργασία σε στερεό προϊόν σύμφωνα με τα συνήθη σχήματα. Στη δεύτερη περίπτωση, τα διαλύματα εξατμίζονται σε μια ορισμένη συγκέντρωση και διαχωρίζονται με κλασματική κρυστάλλωση, η οποία καταλήγει στο εξής: όταν τα θερμά διαλύματα ψύχονται, το μεγαλύτερο μέρος του καθαρού νιτρικού αμμωνίου απομονώνεται και, στη συνέχεια, η κρυστάλλωση πραγματοποιείται σε ξεχωριστό συσκευή από τα μητρικά υγρά για να ληφθεί ένα προϊόν μολυσμένο με ακαθαρσίες.
Ο σχηματισμός νιτρικού αμμωνίου προχωρά μη αναστρέψιμα και συνοδεύεται από απελευθέρωση θερμότητας. Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την αντίδραση εξουδετέρωσης εξαρτάται από τη συγκέντρωση του νιτρικού οξέος που χρησιμοποιείται και τη θερμοκρασία του, καθώς και από τη θερμοκρασία της αέριας αμμωνίας (ή των αερίων που περιέχουν αμμωνία). Όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση του νιτρικού οξέος, τόσο περισσότερη θερμότητα απελευθερώνεται. Σε αυτή την περίπτωση, συμβαίνει η εξάτμιση του νερού, η οποία καθιστά δυνατή τη λήψη πιο συμπυκνωμένων διαλυμάτων νιτρικού αμμωνίου. Για τη λήψη διαλυμάτων νιτρικού αμμωνίου, χρησιμοποιείται νιτρικό οξύ 42--58%.
Η χρήση νιτρικού οξέος με συγκέντρωση άνω του 58% για τη λήψη διαλυμάτων νιτρικού αμμωνίου με τον υπάρχοντα σχεδιασμό της διεργασίας δεν είναι δυνατή, καθώς στην περίπτωση αυτή αναπτύσσεται η θερμοκρασία στις συσκευές εξουδετέρωσης, η οποία υπερβαίνει σημαντικά το σημείο βρασμού του νιτρικού οξέος , που μπορεί να οδηγήσει στην αποσύνθεσή του με την απελευθέρωση οξειδίων του αζώτου. Κατά την εξάτμιση διαλυμάτων νιτρικού αμμωνίου, λόγω της θερμότητας της αντίδρασης στη συσκευή-εξουδετεροποιητές, σχηματίζεται ατμός χυμού, με θερμοκρασία 110--120 ° C.
Κατά τη λήψη διαλυμάτων νιτρικού αμμωνίου της υψηλότερης δυνατής συγκέντρωσης, απαιτούνται σχετικά μικρές επιφάνειες ανταλλαγής θερμότητας των εξατμιστών και μια μικρή ποσότητα φρέσκου ατμού καταναλώνεται για περαιτέρω εξάτμιση των διαλυμάτων. Από αυτή την άποψη, μαζί με την πρώτη ύλη, τείνουν να παρέχουν πρόσθετη θερμότητα στον εξουδετερωτή, για τον οποίο θερμαίνουν αμμωνία στους 70 ° C και νιτρικό οξύ στους 60 ° C με ατμό χυμού (σε υψηλότερη θερμοκρασία, το νιτρικό οξύ αποσυντίθεται σημαντικά και οι σωλήνες του θερμαντήρα υπόκεινται σε ισχυρή διάβρωση εάν δεν είναι κατασκευασμένοι από τιτάνιο).
Το νιτρικό οξύ που χρησιμοποιείται για την παραγωγή νιτρικού αμμωνίου δεν πρέπει να περιέχει περισσότερο από 0,20% διαλυμένα οξείδια του αζώτου. Εάν το οξύ δεν εμφυσηθεί επαρκώς με τον αέρα για να αφαιρεθούν τα διαλυμένα οξείδια του αζώτου, σχηματίζουν νιτρώδες αμμώνιο με αμμωνία, το οποίο γρήγορα αποσυντίθεται σε άζωτο και νερό. Σε αυτή την περίπτωση, οι απώλειες αζώτου μπορεί να είναι περίπου 0,3 kg ανά 1 τόνο του τελικού προϊόντος.
Ο ατμός χυμού, κατά κανόνα, περιέχει ακαθαρσίες NH3, NHO3 και NH4NO3. Η ποσότητα αυτών των ακαθαρσιών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη σταθερότητα των πιέσεων στις οποίες πρέπει να παρέχεται αμμωνία και νιτρικό οξύ στον εξουδετερωτή. Για να διατηρηθεί μια δεδομένη πίεση, το νιτρικό οξύ παρέχεται από μια δεξαμενή πίεσης εξοπλισμένη με σωλήνα υπερχείλισης και η αέρια αμμωνία παρέχεται χρησιμοποιώντας έναν ρυθμιστή πίεσης.
Το φορτίο του εξουδετερωτή καθορίζει επίσης σε μεγάλο βαθμό την απώλεια δεσμευμένου αζώτου με τον ατμό του χυμού. Υπό κανονικό φορτίο, οι απώλειες με συμπύκνωμα ατμών χυμού δεν πρέπει να υπερβαίνουν τα 2 g/l (σε άζωτο). Όταν ξεπεραστεί το φορτίο του εξουδετερωτή, εμφανίζονται παράπλευρες αντιδράσεις μεταξύ αμμωνίας και ατμών νιτρικού οξέος, με αποτέλεσμα, ειδικότερα, να σχηματίζεται ομιχλώδες νιτρικό αμμώνιο στην αέρια φάση, μολύνοντας τον ατμό του χυμού και αυξάνεται η απώλεια δεσμευμένου αζώτου. Τα διαλύματα νιτρικού αμμωνίου που λαμβάνονται στους εξουδετερωτές συσσωρεύονται σε ενδιάμεσες δεξαμενές με αναδευτήρες, εξουδετερώνονται με αμμωνία ή νιτρικό οξύ και στη συνέχεια αποστέλλονται για εξάτμιση.
Ανάλογα με την εφαρμογήπίεση, οι σύγχρονες εγκαταστάσεις για την παραγωγή διαλυμάτων νιτρικού αμμωνίου με χρήση θερμότητας εξουδετέρωσης χωρίζονται σε εγκαταστάσεις που λειτουργούν σε ατμοσφαιρική πίεση. υπό αραίωση (κενό)· σε αυξημένη πίεση (πολλές ατμόσφαιρες) και σε συνδυασμένες εγκαταστάσεις που λειτουργούν υπό πίεση στη ζώνη εξουδετέρωσης και υπό αραίωση στη ζώνη διαχωρισμού ατμών χυμού από διάλυμα (τήγμα) νιτρικού αμμωνίου.
Οι εγκαταστάσεις που λειτουργούν σε ατμοσφαιρική ή ελαφρά υπερπίεση χαρακτηρίζονται από απλότητα τεχνολογίας και σχεδιασμού. Είναι επίσης εύκολο να συντηρηθούν, να ξεκινήσουν και να σταματήσουν. Οι τυχαίες παραβιάσεις ενός δεδομένου τρόπου λειτουργίας συνήθως εξαλείφονται γρήγορα. Οι εγκαταστάσεις αυτού του τύπου είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες. Η κύρια συσκευή αυτών των εγκαταστάσεων είναι η συσκευή-ουδετεροποιητής ITN (χρήση θερμότητας εξουδετέρωσης). Η συσκευή ITN λειτουργεί υπό απόλυτη πίεση 1,15--1,25 atm. Δομικά, είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να μην υπάρχει σχεδόν αναβρασμός διαλυμάτων - με το σχηματισμό ομιχλώδους νιτρικού αμμωνίου.
Ανάλογα με τις συνθήκες εργασίας της παραγωγής νιτρικού αμμωνίου, ο ατμός χυμού των συσκευών ITN χρησιμοποιείται για προκαταρκτική εξάτμιση διαλυμάτων άλατος, για εξάτμιση υγρής αμμωνίας, για θέρμανση νιτρικού οξέος και αέριας αμμωνίας που αποστέλλεται στις συσκευές ITN και για η εξάτμιση υγρής αμμωνίας κατά τη λήψη αερίου αμμωνίας που χρησιμοποιείται για την παραγωγή αραιωμένου νιτρικού οξέος.
Διαλύματα νιτρικού αμμωνίου από αέρια που περιέχουν αμμωνία λαμβάνονται σε εγκαταστάσεις, οι κύριες συσκευές των οποίων λειτουργούν υπό κενό (εξατμιστήρας) και σε ατμοσφαιρική πίεση (εξουδετερωτής καθαρισμού). Τέτοιες εγκαταστάσεις είναι ογκώδεις και είναι δύσκολο να διατηρηθεί ένας σταθερός τρόπος λειτουργίας σε αυτές λόγω της μεταβλητότητας της σύνθεσης των αερίων που περιέχουν αμμωνία. Η τελευταία περίσταση επηρεάζει αρνητικά την ακρίβεια ελέγχου της περίσσειας νιτρικού οξέος, με αποτέλεσμα τα προκύπτοντα διαλύματα νιτρικού αμμωνίου να περιέχουν συχνά αυξημένη ποσότητα οξέος ή αμμωνίας.
Οι εγκαταστάσεις εξουδετέρωσης που λειτουργούν υπό απόλυτη πίεση 5-6 atm δεν είναι πολύ συνηθισμένες. Απαιτούν σημαντική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας για τη συμπίεση του αερίου αμμωνίας και την παροχή νιτρικού οξέος υπό πίεση στους εξουδετερωτές. Επιπλέον, σε αυτές τις εγκαταστάσεις, είναι δυνατές αυξημένες απώλειες νιτρικού αμμωνίου λόγω της παρασύρσεως πιτσιλιών διαλυμάτων (ακόμη και σε διαχωριστές σύνθετου σχεδιασμού, οι πιτσιλιές δεν μπορούν να συλληφθούν πλήρως).
Σε εγκαταστάσεις που βασίζονται στη συνδυασμένη μέθοδο, συνδυάζονται οι διαδικασίες εξουδετέρωσης νιτρικού οξέος με αμμωνία και λήψης τήγματος νιτρικού αμμωνίου, το οποίο μπορεί να αποσταλεί απευθείας σε κρυστάλλωση (δηλαδή, οι εξατμιστές για τη συμπύκνωση διαλυμάτων άλατος εξαιρούνται από τέτοιες εγκαταστάσεις). Οι εγκαταστάσεις αυτού του τύπου απαιτούν 58--60% νιτρικό οξύ, το οποίο η βιομηχανία παράγει μέχρι στιγμής σε σχετικά μικρές ποσότητες. Επιπλέον, μέρος του εξοπλισμού πρέπει να είναι κατασκευασμένο από ακριβό τιτάνιο. Η διαδικασία εξουδετέρωσης με την παραγωγή τήγματος άλατος πρέπει να πραγματοποιηθεί σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες (200--220 °C). Λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιότητες του νιτρικού αμμωνίου, για να πραγματοποιηθεί η διαδικασία σε υψηλές θερμοκρασίες, είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν ειδικές συνθήκες που εμποδίζουν τη θερμική αποσύνθεση του τήγματος της άλατος.
Η συσκευή ITN είναι ένα κατακόρυφο κυλινδρικό δοχείο (δεξαμενή) 2, στο οποίο τοποθετείται ένας κύλινδρος (γυαλί) 3 με ράφια 1 (στροβιλιστής) για τη βελτίωση της ανάμειξης των διαλυμάτων. Οι αγωγοί για την εισαγωγή νιτρικού οξέος και αερίου αμμωνίας συνδέονται στον κύλινδρο 3 (τα αντιδραστήρια τροφοδοτούνται αντίθετα). οι σωλήνες τελειώνουν με συσκευές 4 και 7 για καλύτερη κατανομή οξέος και αερίου. Στον εσωτερικό κύλινδρο, το νιτρικό οξύ αντιδρά με την αμμωνία. Αυτός ο κύλινδρος ονομάζεται θάλαμος εξουδετέρωσης.
Ο δακτυλιοειδής χώρος μεταξύ του δοχείου 2 και του κυλίνδρου 3 χρησιμοποιείται για την κυκλοφορία βραστών διαλυμάτων νιτρικού αμμωνίου. Στο κάτω μέρος του κυλίνδρου υπάρχουν οπές 6 (παράθυρα) που συνδέουν το θάλαμο εξουδετέρωσης με το εξατμιστικό τμήμα του HPP. Λόγω της παρουσίας αυτών των οπών, η απόδοση των συσκευών ITN μειώνεται κάπως, αλλά επιτυγχάνεται εντατική φυσική κυκλοφορία διαλυμάτων, η οποία οδηγεί σε μείωση της απώλειας δεσμευμένου αζώτου.
Ο ατμός χυμού που απελευθερώνεται από το διάλυμα αποβάλλεται μέσω ενός εξαρτήματος στο καπάκι της συσκευής ITN και μέσω ενός διαχωριστή παγίδας 9. Διαλύματα νιτρικών που σχηματίζονται στον κύλινδρο 3 με τη μορφή γαλακτώματος - μίγματα με ατμό χυμού εισέρχονται στον διαχωριστή μέσω μιας σφράγισης νερού 5. Από την τοποθέτηση του κάτω μέρους του διαχωριστή παγίδας, διαλύματα άλατος αμμωνίας αποστέλλονται στον μετα-εξουδετερωτή-μίκτη για περαιτέρω επεξεργασία. Μια σφράγιση νερού στο τμήμα εξάτμισης της συσκευής επιτρέπει τη διατήρηση ενός σταθερού επιπέδου διαλύματος σε αυτήν και εμποδίζει τη διαφυγή του ατμού του χυμού χωρίς να ξεπλυθεί από τα πιτσιλίσματα διαλύματος που παρασύρονται από αυτό.
Στις πλάκες διαχωρισμού σχηματίζεται συμπύκνωμα ατμού λόγω της μερικής συμπύκνωσης του ατμού του χυμού. Σε αυτή την περίπτωση, η θερμότητα της συμπύκνωσης αφαιρείται από το κυκλοφορούν νερό που διέρχεται από τα πηνία που έχουν τοποθετηθεί στις πλάκες. Ως αποτέλεσμα της μερικής συμπύκνωσης του ατμού του χυμού, λαμβάνεται ένα διάλυμα 15-20% NH4NO3, το οποίο αποστέλλεται για εξάτμιση μαζί με το κύριο ρεύμα διαλύματος νιτρικού αμμωνίου.
Στη συνέχεια, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί μια συνεχής παροχή νιτρικού οξέος στη δεξαμενή πίεσης και η υπερχείλισή της στην αποθήκη αποθήκευσης. Μετά από αυτό, απαιτείται η λήψη αέριας αμμωνίας από το κατάστημα σύνθεσης αμμωνίας, για το οποίο είναι απαραίτητο να ανοίξετε τις βαλβίδες για σύντομο χρονικό διάστημα στη γραμμή για την απομάκρυνση του ατμού του χυμού στην ατμόσφαιρα και τη βαλβίδα για την έξοδο του διαλύματος στο μίξερ εξουδετέρωσης. Αυτό αποτρέπει τη δημιουργία αυξημένης πίεσης στη συσκευή ITN και το σχηματισμό ενός μη ασφαλούς μίγματος αμμωνίας-αέρα κατά την εκκίνηση της συσκευής.
Συνεπεξεργασία ΑΜΜκαι η αέρια αμμωνία δεν είναι πρακτική, καθώς σχετίζεται με μεγάλες απώλειες νιτρικού αμμωνίου, οξέος και αμμωνίας λόγω της παρουσίας σημαντικής ποσότητας ακαθαρσιών σε αέρια που περιέχουν αμμωνία (άζωτο, μεθάνιο, υδρογόνο κ.λπ.) - Αυτές οι ακαθαρσίες, φυσαλίδες Μέσα από τα προκύπτοντα βρασμένα διαλύματα νιτρικού αμμωνίου, θα παρέσυρε το δεσμευμένο άζωτο με τον ατμό του χυμού. Επιπλέον, ο ατμός χυμού που έχει μολυνθεί με ακαθαρσίες δεν μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως ατμός θέρμανσης. Επομένως, τα αέρια που περιέχουν αμμωνία συνήθως αντιμετωπίζονται χωριστά από το αέριο αμμωνίας.
Σε εγκαταστάσεις που λειτουργούν υπό κενό, η χρήση της θερμότητας της αντίδρασης πραγματοποιείται έξω από τον εξουδετερωτή - σε έναν εξατμιστή κενού. Εδώ, θερμά διαλύματα νιτρικού αμμωνίου που προέρχονται από τον εξουδετερωτή βράζουν σε θερμοκρασία που αντιστοιχεί στο κενό στη συσκευή. Τέτοιες εγκαταστάσεις περιλαμβάνουν: έναν ουδετεροποιητή τύπου scrubber, έναν εξατμιστή κενού και βοηθητικό εξοπλισμό.
Αέρια που περιέχουν αμμωνία σε θερμοκρασία 30--90 °C υπό πίεση 1,2--1,3 atm τροφοδοτούνται στο κάτω μέρος του καθαριστή-ουδετεροποιητή 1. Ένα διάλυμα κυκλοφορίας νιτρικού άλατος παρέχεται στο πάνω μέρος του πλυντηρίου από τη δεξαμενή κλείστρου 6, η οποία συνήθως τροφοδοτείται συνεχώς από τη δεξαμενή 5 νιτρικό οξύ, μερικές φορές προθερμασμένο σε θερμοκρασία που δεν υπερβαίνει τους 60 °C. Η διαδικασία εξουδετέρωσης πραγματοποιείται με περίσσεια οξέος στην περιοχή από 20-50 g/l. Ο καθαριστής 1 διατηρείται συνήθως σε θερμοκρασία 15--20 ° C κάτω από το σημείο βρασμού των διαλυμάτων, γεγονός που βοηθά στην αποτροπή της αποσύνθεσης οξέος και του σχηματισμού νέφους νιτρικού αμμωνίου. Η καθορισμένη θερμοκρασία διατηρείται με ψεκασμό του πλυντηρίου με ένα διάλυμα από έναν εξατμιστή κενού, ο οποίος λειτουργεί σε κενό 600 mmHg. Άρθ., οπότε το διάλυμα σε αυτό έχει χαμηλότερη θερμοκρασία από ό,τι στο πλυντήριο.
Από τον εξατμιστή κενού, το διάλυμα ρέει στη δεξαμενή ασφάλισης νερού 6, από όπου το μεγαλύτερο μέρος του τροφοδοτείται και πάλι στον πλυντήριο 1, και το υπόλοιπο αποστέλλεται στον εξουδετερωτή 8. Ο ατμός χυμού που δημιουργείται στον εξατμιστή κενού 3 είναι αποστέλλεται μέσω του διαχωριστή κενού 4 στον επιφανειακό συμπυκνωτή (δεν φαίνεται στο σχήμα) ή σε έναν πυκνωτή ανάμειξης. Στην πρώτη περίπτωση, το συμπύκνωμα ατμού χυμού χρησιμοποιείται για την παραγωγή νιτρικού οξέος, στη δεύτερη - για διάφορους άλλους σκοπούς. Το κενό στον εξατμιστή κενού δημιουργείται λόγω της συμπύκνωσης του ατμού του χυμού. Μη συμπυκνωμένοι ατμοί και αέρια αναρροφούνται από τους συμπυκνωτές από μια αντλία κενού και απορρίπτονται στην ατμόσφαιρα.
Τα καυσαέρια από το πλυντήριο 1 εισέρχονται στη συσκευή 7, όπου πλένονται με συμπύκνωμα για να απομακρυνθούν οι σταγόνες διαλύματος νιτρικών, μετά από το οποίο απομακρύνονται επίσης στην ατμόσφαιρα. Τα διαλύματα εξουδετερώνονται στον ανάμικτη εξουδετέρωσης σε περιεκτικότητα 0,1-0,2 g/l ελεύθερης αμμωνίας και, μαζί με τη ροή του νιτρικού διαλύματος που λαμβάνεται στη συσκευή ITN, αποστέλλονται για εξάτμιση.
Εξουδετερωτές ITN.Χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι εξουδετερωτών, οι οποίοι διαφέρουν κυρίως ως προς το μέγεθος και το σχεδιασμό των συσκευών για τη διανομή αμμωνίας και νιτρικού οξέος μέσα στη συσκευή. Συχνά χρησιμοποιούνται συσκευές των ακόλουθων μεγεθών: διάμετρος 2400 mm, ύψος 7155 mm, γυαλί - διάμετρος 1000 mm, ύψος 5000 mm. Λειτουργούν επίσης συσκευές με διάμετρο 2440 mm και ύψος 6294 mm και συσκευές από τις οποίες αφαιρέθηκε ο προηγουμένως παρεχόμενος αναδευτήρας (Εικόνα 5).
Ο εξουδετερωτής τύπου scrubber είναι μια κατακόρυφη κυλινδρική συσκευή με διάμετρο 1800-2400 mm, ύψος 4700-5150 mm. Χρησιμοποιούνται επίσης συσκευές με διάμετρο 2012 mm και ύψος 9000 mm. Μέσα στη συσκευή για ομοιόμορφη κατανομή των κυκλοφορούντων διαλυμάτων στη διατομή, υπάρχουν πολλές διάτρητες πλάκες ή ένα ακροφύσιο από κεραμικούς δακτυλίους. Στο επάνω μέρος της συσκευής εξοπλισμένης με δίσκους, τοποθετείται ένα στρώμα δακτυλίων διαστάσεων 50x50x3 mm, το οποίο είναι ένα πώμα για το πιτσίλισμα διαλυμάτων.
Ο επιφανειακός συμπυκνωτής είναι ένας κατακόρυφος εναλλάκτης θερμότητας διπλής κατεύθυνσης (για το νερό) με κέλυφος και σωλήνα, σχεδιασμένος να συμπυκνώνει τους ατμούς χυμού που προέρχονται από τον εξατμιστή κενού. Διάμετρος συσκευής 1200 mm, ύψος 4285 mm; επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας 309 m2. Λειτουργεί σε κενό περίπου 550-600 mm Hg. Τέχνη.; έχει σωλήνες: διάμετρος 25x2 mm, μήκος 3500 m, συνολικός αριθμός 1150 τεμ. το βάρος ενός τέτοιου πυκνωτή είναι περίπου 7200 kg
Χαρακτηριστικά προϊόντων, πρώτων υλών και υλικών παραγωγής. Τεχνολογική διαδικασία λήψης νιτρικού αμμωνίου. Εξουδετέρωση νιτρικού οξέος με αέρια αμμωνία και εξάτμιση σε κατάσταση υψηλής συγκέντρωσης τήγματος.
θητεία, προστέθηκε 19/01/2016
Αυτοματοποίηση παραγωγής κοκκοποιημένου νιτρικού αμμωνίου. Κυκλώματα σταθεροποίησης πίεσης στη γραμμή παροχής ατμού χυμού και έλεγχος θερμοκρασίας συμπυκνώματος ατμού από το βαρομετρικό συμπυκνωτή. Έλεγχος πίεσης στη γραμμή εξόδου προς την αντλία κενού.
θητεία, προστέθηκε 01/09/2014
Το νιτρικό αμμώνιο ως κοινό και φθηνό αζωτούχο λίπασμα. Ανασκόπηση υφιστάμενων τεχνολογικών σχημάτων για την παραγωγή του. Εκσυγχρονισμός της παραγωγής νιτρικού αμμωνίου με την παραγωγή σύνθετου αζωτούχου-φωσφορικού λιπάσματος στο OAO Cherepovetsky Azot.
διατριβή, προστέθηκε 22/02/2012
Περιγραφές κοκκοποιητών για κοκκοποίηση και ανάμειξη χύδην υλικών, υγρασμένων σκονών και πάστες. Παραγωγή σύνθετων λιπασμάτων με βάση το νιτρικό αμμώνιο και την ουρία. Ενίσχυση των δεσμών μεταξύ των σωματιδίων με ξήρανση, ψύξη και πολυμερισμό.
θητεία, προστέθηκε 03/11/2015
Σκοπός, συσκευή και λειτουργικό διάγραμμα ψυκτικής μονάδας αμμωνίας. Κατασκευή στο θερμοδυναμικό διάγραμμα του κύκλου για τα καθορισμένα και βέλτιστα καθεστώτα. Προσδιορισμός ψυκτικής ικανότητας, κατανάλωσης ρεύματος και κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας.
δοκιμή, προστέθηκε 25/12/2013
Η ουσία της διαδικασίας ξήρανσης και περιγραφή του τεχνολογικού της σχήματος. Ατμοσφαιρικά στεγνωτήρια τυμπάνου, δομή και βασικός υπολογισμός τους. Παράμετροι καυσαερίων που παρέχονται στο στεγνωτήριο, αυτόματος έλεγχος υγρασίας. Μεταφορά του ξηραντικού.
θητεία, προστέθηκε 24/06/2012
Ανασκόπηση σύγχρονων μεθόδων παραγωγής νιτρικού οξέος. Περιγραφή του τεχνολογικού σχεδίου της εγκατάστασης, ο σχεδιασμός της κύριας συσκευής και του βοηθητικού εξοπλισμού. Χαρακτηριστικά πρώτων υλών και τελικών προϊόντων, υποπροϊόντων και απορριμμάτων παραγωγής.
διατριβή, προστέθηκε 11/01/2013
Βιομηχανικές μέθοδοι λήψης αραιού νιτρικού οξέος. Καταλύτες οξείδωσης αμμωνίας. Η σύνθεση του μείγματος αερίων. Βέλτιστη περιεκτικότητα σε αμμωνία στο μείγμα αμμωνίας-αέρα. Τύποι συστημάτων νιτρικού οξέος. Υπολογισμός της υλικής και θερμικής ισορροπίας του αντιδραστήρα.
θητεία, προστέθηκε 14/03/2015
Τεχνολογική διαδικασία, πρότυπα τεχνολογικού καθεστώτος. Φυσικές και χημικές ιδιότητες του φωσφορικού διαμμωνίου. Σύστημα τεχνολογίας. Λήψη, διανομή φωσφορικού οξέος. Το πρώτο και το δεύτερο στάδιο εξουδετέρωσης του φωσφορικού οξέος. Κοκκοποίηση και ξήρανση του προϊόντος.
θητεία, προστέθηκε 18/12/2008
Χαρακτηριστικά της πρώτης ύλης, βοηθητικά υλικά για την παραγωγή νιτρικού οξέος. Επιλογή και αιτιολόγηση του εγκεκριμένου συστήματος παραγωγής. Περιγραφή του τεχνολογικού σχήματος. Υπολογισμοί υλικών ισοζυγίων διεργασιών. Αυτοματοποίηση της τεχνολογικής διαδικασίας.
9.4. ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΝΙΤΡΙΚΗΣ ΑΜΜΩΝΙΑΣ
Το νιτρικό αμμώνιο είναι ένας από τους κύριους τύπους αζωτούχων λιπασμάτων. περιέχει τουλάχιστον 34,2% άζωτο. Οι πρώτες ύλες για τη λήψη κοκκοποιημένου νιτρικού αμμωνίου είναι μη συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ 58-60% και αέρια αμμωνία.
Ως βελτιωτικό πρόσθετο, χρησιμοποιείται θειικό οξύ 92,5%, το οποίο εξουδετερώνεται με αμμωνία μαζί με νιτρικό οξύ για να σχηματιστεί θειικό αμμώνιο. Για τον ψεκασμό τελικών κόκκων, χρησιμοποιείται ένα επιφανειοδραστικό - ένα υδατικό διάλυμα 40% του διασκορπιστικού "NF".
Τα κύρια στάδια παραγωγής νιτρικού αμμωνίου είναι: εξουδετέρωση του νιτρικού οξέος με αέρια αμμωνία. λήψη τήγματος νιτρικού αμμωνίου με υψηλή συγκέντρωση· κοκκοποίηση τήγματος. ψύξη κόκκων νιτρικού αμμωνίου. επεξεργασία των κόκκων με ένα επιφανειοδραστικό - διασκορπιστικό "NF". καθαρισμός του αέρα και των ατμών χυμού πριν απελευθερωθούν στην ατμόσφαιρα· συσκευασία και αποθήκευση του τελικού προϊόντος.
Παρακάτω εξετάζουμε την αυτοματοποίηση του πρώτου σταδίου - την εξουδετέρωση του νιτρικού οξέος με αμμωνία, η οποία καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τους τρόπους λειτουργίας των επόμενων σταδίων.
Τεχνολογικό σχήμα της διαδικασίας.Το νιτρικό οξύ προθερμαίνεται σε έναν εναλλάκτη θερμότητας 1 (Εικ. 9.8) μέχρι θερμοκρασία 70-80 °C με ατμό χυμού από το μηχάνημα 2 εξουδετέρωση (ITN), η αέρια αμμωνία θερμαίνεται στον εναλλάκτη θερμότητας 3 και μετά μπαίνει στη συσκευή 2. Θερμαινόμενο νιτρικό οξύ εισέρχεται στο μίξερ 4, όπου σερβίρονται και θειικό και φωσφορικό οξύ. Το θειικό οξύ χορηγείται με τέτοιο τρόπο ώστε η περιεκτικότητα σε θειικό αμμώνιο στο τελικό προϊόν να κυμαίνεται μεταξύ 0,3-0,7%. Στη συνέχεια, το μείγμα οξέων εισέρχεται στη συσκευή ITN, όπου, υπό πίεση κοντά στην ατμοσφαιρική, σε θερμοκρασία 155-165 ° C, πραγματοποιείται η διαδικασία εξουδετέρωσης του νιτρικού οξέος με αμμωνία:
Το νιτρικό οξύ και η αμμωνία δοσολογούνται με τέτοιο τρόπο ώστε στην έξοδο της συσκευής ITN το διάλυμα έχει κάποια περίσσεια νιτρικού οξέος (εντός 2-5 g/l), η οποία είναι απαραίτητη για να εξασφαλιστεί η πλήρης απορρόφηση της αμμωνίας στη ζώνη αντίδρασης . Στη ζώνη διαχωρισμού της συσκευής ITN, ο ατμός του χυμού διαχωρίζεται από το διάλυμα βρασμού και πηγαίνει για καθαρισμό στη ζώνη πλύσης της συσκευής ITN, η οποία αποτελείται από τέσσερις πλάκες και μια παγίδα ψεκασμού. Συμπύκνωμα ατμού χυμού παρέχεται στην επάνω πλάκα. Στην έξοδο της συσκευής ITN, ο ατμός του χυμού περιέχει 2-5 g/l NH 4 NO 3 , 1-2 g/l HNO 3 . αμμωνία στη σωστή διεξαγωγή της διαδικασίας πλύσης σε ατμούς απουσιάζει.
Το διάλυμα 92-93% νιτρικού αμμωνίου που σχηματίζεται στη συσκευή ITN αραιώνεται κάπως με διαλύματα από το τμήμα πλύσης της συσκευής και, σε συγκέντρωση 89-91%, αποστέλλεται στον εξουδετερωτή 5 , όπου παρέχεται αμμωνία για την εξουδετέρωση της περίσσειας οξέος και τη δημιουργία περιβάλλοντος αλκαλικού διαλύματος (η περίσσεια αμμωνίας πρέπει να διατηρείται εντός του εύρους έως και 0,1 g / l ελεύθερης NH 3). Στη συνέχεια, το διάλυμα νιτρικού αμμωνίου αποστέλλεται στο τμήμα εξάτμισης.
Αυτοματοποίηση διαδικασιών.Στο στάδιο της εξουδετέρωσης, το καθήκον του αυτόματου συστήματος ελέγχου διεργασίας είναι να διατηρεί την αναλογία των ροών αμμωνίας και νιτρικού οξέος προς τη συσκευή ITN. διατήρηση του καθορισμένου pH του διαλύματος νιτρικού αμμωνίου στη συσκευή ITN. παρέχοντας αλκαλική αντίδραση του διαλύματος νιτρικού αμμωνίου μετά την εξουδετέρωση στην είσοδο στον εξατμιστή.
Για το σύστημα ελέγχου, οι παράμετροι της αέριας αμμωνίας είναι κορυφαίες. Για να αποφευχθεί η επίδραση των διακυμάνσεων στην πίεση της αμμωνίας στο εξωτερικό δίκτυο στην ποιότητα της ρύθμισης της διαδικασίας εξουδετέρωσης, η πίεση της αέριας αμμωνίας διατηρείται αυτόματα στην είσοδο στη μονάδα νιτρικού αμμωνίου. Η κατανάλωση αμμωνίας στη συσκευή ITN διατηρείται αυτόματα χρησιμοποιώντας τον ρυθμιστή ροής 6, ενεργώντας στη βαλβίδα ελέγχου 7 .
Η παροχή νιτρικού οξέος στη συσκευή ITN ρυθμίζεται αυτόματα σε μια δεδομένη αναλογία με την κατανάλωση αμμωνίας χρησιμοποιώντας έναν ρυθμιστή αναλογίας ροής 8 επιρροή στη βαλβίδα ελέγχου 9. Η παροχή θειικού και φωσφορικού οξέος ρυθμίζεται αυτόματα σε δεδομένη αναλογία με τον ρυθμό ροής του νιτρικού οξέος χρησιμοποιώντας ρυθμιστές ταχύτητας ροής 10 και 11 και βαλβίδες ελέγχου 12 και 13 .
Η αναλογία κατανάλωσης νιτρικού οξέος και αμμωνίας προκαθορίζει μια ορισμένη περίσσεια οξέος, για τον έλεγχο και τη ρύθμιση του οποίου το pH του διαλύματος νιτρικού αμμωνίου παρακολουθείται συνεχώς στην έξοδο της συσκευής ITN. Η καθορισμένη περίσσεια νιτρικού οξέος στο διάλυμα διατηρείται αυτόματα από τον ρυθμιστή pH 14 , διορθώνοντας την παροχή αμμωνίας στο HP χρησιμοποιώντας μια βαλβίδα ελέγχου 15 εγκατεστημένο στη γραμμή παράκαμψης αμμωνίας, η οποία μεταφέρει μια μικρή ποσότητα αμμωνίας (λίγο τοις εκατό της συνολικής ροής). Ένα τέτοιο σύστημα παρέχει έναν καλό ποιοτικό έλεγχο της διαδικασίας εξουδετέρωσης.
Για να εξασφαλιστεί ο μέγιστος δυνατός καθαρισμός των ατμών χυμού στο τμήμα πλύσης της συσκευής ITN, η παροχή συμπυκνώματος ατμού χυμού στην επάνω πλάκα ρυθμίζεται αυτόματα. Μια μεγάλη παροχή συμπυκνώματος είναι ανεπιθύμητη προκειμένου να αποφευχθεί η αραίωση των διαλυμάτων άλατος πριν από την εξάτμισή τους, και μια ανεπαρκής παροχή συμπυκνώματος θα εκθέσει τις πλάκες, καθώς ο ατμός του χυμού υπερθερμαίνεται. Η παροχή συμπυκνώματος ατμών χυμού ρυθμίζεται από έναν ελεγκτή θερμοκρασίας 16 επιρροή στη βαλβίδα ελέγχου 17 . Δεδομένου ότι τα όξινα διαλύματα νιτρικού αμμωνίου δεν μπορούν να τροφοδοτηθούν στον εξατμιστή, η περίσσεια οξύτητα εξουδετερώνεται στον μετα-εξουδετεροποιητή 5 . Η παροχή αμμωνίας σε αυτό ρυθμίζεται από ρυθμιστή 18 pH του διαλύματος στην έξοδο του μετα-εξουδετερωτή που δρα στη βαλβίδα ελέγχου 19 .
Το αυτόματο σύστημα ελέγχου προβλέπει τη ρύθμιση της θέρμανσης της αμμωνίας και του νιτρικού οξέος χρησιμοποιώντας ελεγκτές θερμοκρασίας 20 και 21 επιρροή στις βαλβίδες ελέγχου 22 και 23 παροχή ψυκτικού στους εναλλάκτες θερμότητας 1 και 2 .
