แบบจำลองและการควบคุมอุปกรณ์สำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต เทคโนโลยีการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต การไหลเวียนในอุปกรณ์ปั๊มความร้อนช่วยลดความร้อนสูงเกินไปในโซนปฏิกิริยา ซึ่งช่วยให้กระบวนการทำให้เป็นกลางดำเนินการได้โดยสูญเสียไนโตรเจนที่เกาะติดน้อยที่สุด

การผลิตแอมโมเนียมไนเตรต

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นปุ๋ยไร้บัลลาสต์ที่มีไนโตรเจน 35% ในรูปแบบแอมโมเนียมและไนเตรต จึงสามารถใช้ได้กับดินทุกชนิดและพืชผลทุกชนิด อย่างไรก็ตามปุ๋ยชนิดนี้มีคุณสมบัติทางกายภาพที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการเก็บรักษาและการใช้งาน ผลึกและเม็ดของแอมโมเนียมไนเตรตแพร่กระจายในอากาศหรือเค้กเป็นมวลรวมขนาดใหญ่อันเป็นผลมาจากการดูดความชื้นและความสามารถในการละลายน้ำได้ดี นอกจากนี้ เมื่ออุณหภูมิและความชื้นในอากาศเปลี่ยนแปลงระหว่างการเก็บรักษาแอมโมเนียมไนเตรต การเปลี่ยนแปลงแบบโพลีมอร์ฟิกอาจเกิดขึ้นได้ เพื่อระงับการเปลี่ยนแปลงแบบโพลีมอร์ฟิกและเพิ่มความแข็งแรงของเม็ดแอมโมเนียมไนเตรตจึงมีการใช้สารเติมแต่งในระหว่างการผลิต - แอมโมเนียมฟอสเฟตและซัลเฟต, กรดบอริก, แมกนีเซียมไนเตรต ฯลฯ การระเบิดของแอมโมเนียมไนเตรตทำให้การผลิตการจัดเก็บและการขนส่งมีความซับซ้อน

แอมโมเนียมไนเตรตผลิตในโรงงานที่ผลิตแอมโมเนียสังเคราะห์และกรดไนตริก กระบวนการผลิตประกอบด้วยขั้นตอนของการวางตัวเป็นกลางของกรดไนตริกอ่อนด้วยก๊าซแอมโมเนีย การระเหยของสารละลายที่เกิดขึ้น และการแกรนูลของแอมโมเนียมไนเตรต ขั้นตอนการทำให้เป็นกลางจะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยา

NH 3 +HNO 3 =NH 4 NO 3 +148.6 กิโลจูล

กระบวนการดูดซับสารเคมีนี้ ซึ่งการดูดซึมของก๊าซด้วยของเหลวมาพร้อมกับปฏิกิริยาเคมีที่รวดเร็ว เกิดขึ้นในบริเวณการแพร่กระจายและมีคายความร้อนสูง ความร้อนของการทำให้เป็นกลางถูกนำมาใช้อย่างมีเหตุผลในการระเหยน้ำจากสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต ด้วยการใช้กรดไนตริกความเข้มข้นสูงและให้ความร้อนกับรีเอเจนต์เริ่มต้น คุณสามารถละลายแอมโมเนียมไนเตรตได้โดยตรง (ที่มีความเข้มข้นสูงกว่า 95-96% NH 4 NO 3) โดยไม่ต้องใช้การระเหย

รูปแบบที่พบบ่อยที่สุดเกี่ยวข้องกับการระเหยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่ไม่สมบูรณ์เนื่องจากความร้อนของการทำให้เป็นกลาง (รูปที่ 2)

น้ำส่วนใหญ่จะถูกระเหยในเครื่องปฏิกรณ์เคมี-เครื่องทำให้เป็นกลาง ITN (โดยใช้ความร้อนของการทำให้เป็นกลาง) เครื่องปฏิกรณ์นี้เป็นถังสแตนเลสทรงกระบอก ซึ่งภายในมีถังอีกถังหนึ่งที่ใส่แอมโมเนียและกรดไนตริกโดยตรง กระบอกสูบด้านในทำหน้าที่เป็นส่วนทำให้เป็นกลางของเครื่องปฏิกรณ์ (โซนปฏิกิริยาเคมี) และช่องว่างวงแหวนระหว่างกระบอกสูบด้านในและตัวเครื่องปฏิกรณ์ทำหน้าที่เป็นส่วนที่ระเหย สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่เกิดขึ้นจะไหลจากกระบอกสูบด้านในไปยังส่วนที่ระเหยของเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งการระเหยของน้ำเกิดขึ้นเนื่องจากการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างโซนการวางตัวเป็นกลางและโซนการระเหยผ่านผนังของกระบอกสูบด้านใน ไอน้ำที่ได้จากน้ำผลไม้จะถูกเอาออกจากเครื่องทำให้เป็นกลางของ ITN แล้วนำไปใช้เป็นตัวให้ความร้อน

สารเติมแต่งซัลเฟต-ฟอสเฟตจะถูกเติมลงในกรดไนตริกในรูปของกรดซัลฟิวริกและกรดฟอสฟอริกเข้มข้น ซึ่งจะถูกทำให้เป็นกลางพร้อมกับไนตริกแอมโมเนียในเครื่องทำให้เป็นกลางของ ITN เมื่อทำให้กรดไนตริกเริ่มต้นเป็นกลาง สารละลายแอมโมเนียมไนเตรต 58% ที่ทางออกจาก ITN จะมี 92-93% NH 4 NO 3; สารละลายนี้จะถูกส่งไปยังเครื่องทำให้เป็นกลางล่วงหน้า ซึ่งมีการจ่ายก๊าซแอมโมเนียเข้าไปเพื่อให้สารละลายมีแอมโมเนียมากเกินไป (ประมาณ 1 กรัม/dm 3 ปราศจาก NH 3) ซึ่งรับประกันความปลอดภัยในการทำงานต่อไปกับการหลอม NH 4 NO 3 . สารละลายที่ทำให้เป็นกลางโดยสมบูรณ์จะถูกทำให้เข้มข้นในเครื่องระเหยแบบท่อแบบแผ่นรวมเพื่อให้ได้สารหลอมที่มี 99.7-99.8% NH 4 NO 3 ในการทำให้เป็นเม็ดแอมโมเนียมไนเตรตที่มีความเข้มข้นสูง สารที่หลอมละลายจะถูกสูบโดยปั๊มจุ่มไปที่ด้านบนของหอทำเม็ดสูง 50-55 เมตร การทำแกรนูลทำได้โดยการฉีดพ่นสารหลอมโดยใช้เครื่องแกรนูลสั่นแบบอะคูสติกชนิดเซลล์ ซึ่งจะทำให้ผลิตภัณฑ์มีองค์ประกอบแกรนูเมตริกสม่ำเสมอ แกรนูลจะถูกระบายความร้อนด้วยอากาศในตัวทำความเย็นแบบฟลูอิไดซ์เบด ซึ่งประกอบด้วยขั้นตอนการทำความเย็นหลายขั้นตอนต่อเนื่องกัน เม็ดระบายความร้อนจะถูกพ่นด้วยสารลดแรงตึงผิวในถังที่มีหัวฉีดและถ่ายโอนไปยังบรรจุภัณฑ์

เนื่องจากข้อเสียของแอมโมเนียมไนเตรตจึงแนะนำให้ผลิตปุ๋ยที่ซับซ้อนและผสมตามนั้น โดยการผสมแอมโมเนียมไนเตรตกับหินปูน, แอมโมเนียมซัลเฟต, มะนาวแอมโมเนียมไนเตรต, แอมโมเนียมซัลเฟตไนเตรต ฯลฯ สามารถรับ Nitrophoska ได้โดยการหลอม NH 4 NO 3 กับเกลือฟอสฟอรัสและโพแทสเซียม

การผลิตยูเรีย

ยูเรีย (ยูเรีย) อยู่ในอันดับที่สองในบรรดาปุ๋ยไนโตรเจนในแง่ของปริมาณการผลิต รองจากแอมโมเนียมไนเตรต การเติบโตของการผลิตยูเรียเป็นผลมาจากการใช้งานที่หลากหลายในการเกษตร มีความต้านทานต่อการชะล้างได้ดีเยี่ยมเมื่อเปรียบเทียบกับปุ๋ยไนโตรเจนอื่นๆ เช่น อ่อนแอต่อการชะล้างจากดินน้อยกว่า, ดูดความชื้นน้อยกว่า, สามารถนำมาใช้ไม่เพียง แต่เป็นปุ๋ยเท่านั้น แต่ยังเป็นสารเติมแต่งในอาหารสัตว์ด้วย ยูเรียยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตปุ๋ยที่ซับซ้อน ปุ๋ยที่ควบคุมเวลา และสำหรับการผลิตพลาสติก กาว วาร์นิช และสารเคลือบ

ยูเรีย CO(NH 2) 2 เป็นสารผลึกสีขาวที่มีไนโตรเจน 46.6% การผลิตขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของแอมโมเนียกับคาร์บอนไดออกไซด์

2NH 3 +CO 2 =CO(NH 2) 2 +H 2 O สูง=-110.1 กิโลจูล (1)

ดังนั้นวัตถุดิบในการผลิตยูเรียคือแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งได้มาเป็นผลพลอยได้ในการผลิตก๊าซกระบวนการสำหรับการสังเคราะห์แอมโมเนีย ดังนั้นการผลิตยูเรียในโรงงานเคมีจึงมักจะรวมกับการผลิตแอมโมเนีย

ปฏิกิริยา (1) – รวม; มันเกิดขึ้นในสองขั้นตอน ในระยะแรก การสังเคราะห์คาร์บาเมตเกิดขึ้น:

2NH 3 +CO 2 =NH 2 COONH 4 H=-125.6 กิโลจูล (2)

ของเหลวแก๊สแก๊ส

ในขั้นตอนที่สองกระบวนการดูดความร้อนของน้ำที่แยกออกจากโมเลกุลคาร์บาเมตเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการก่อตัวของยูเรีย:

NH 2 COONH 4 = CO(NH 2) 2 + H 2 O H = 15.5 (3)

ของเหลว ของเหลว ของเหลว

ปฏิกิริยาของการก่อตัวของแอมโมเนียมคาร์บาเมตสามารถผันกลับได้ คายความร้อน และเกิดขึ้นโดยมีปริมาตรลดลง หากต้องการเปลี่ยนสมดุลไปสู่ผลิตภัณฑ์ จะต้องดำเนินการที่ความดันสูง เพื่อให้กระบวนการดำเนินการด้วยความเร็วสูงเพียงพอ จำเป็นต้องมีอุณหภูมิสูงเช่นกัน ความดันที่เพิ่มขึ้นจะชดเชยผลกระทบด้านลบของอุณหภูมิสูงที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุลของปฏิกิริยาไปในทิศทางตรงกันข้าม ในทางปฏิบัติการสังเคราะห์ยูเรียจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 150-190 C และความดัน 15-20 MPa ภายใต้สภาวะเหล่านี้ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นที่ความเร็วสูงและเสร็จสิ้น

การสลายตัวของแอมโมเนียมคาร์บาเมตเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนแบบผันกลับได้ซึ่งเกิดขึ้นอย่างเข้มข้นในสถานะของเหลว เพื่อป้องกันการตกผลึกของผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งในเครื่องปฏิกรณ์ กระบวนการจะต้องดำเนินการที่อุณหภูมิต่ำกว่า 98C (จุดยูเทคติกสำหรับระบบ CO(NH 2) 2 - NH 2 COONH 4)

อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเปลี่ยนสมดุลของปฏิกิริยาไปทางขวาและเพิ่มอัตรา ระดับสูงสุดของการแปลงคาร์บาเมตเป็นยูเรียสามารถทำได้ที่ 220C เพื่อเปลี่ยนสมดุลของปฏิกิริยานี้ จะมีการเติมแอมโมเนียส่วนเกินเข้าไปด้วย ซึ่งจะจับกับน้ำปฏิกิริยาและกำจัดออกจากทรงกลมของปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม ยังไม่สามารถแปลงคาร์บาเมตให้เป็นยูเรียได้อย่างสมบูรณ์ ส่วนผสมของปฏิกิริยา นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยา (ยูเรียและน้ำ) ยังมีแอมโมเนียมคาร์บาเมตและผลิตภัณฑ์จากการสลายตัว - แอมโมเนียและ CO 2

หากต้องการใช้วัตถุดิบตั้งต้นอย่างเต็มที่ จำเป็นต้องจัดเตรียมการส่งคืนแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์ที่ยังไม่ทำปฏิกิริยา รวมถึงเกลือแอมโมเนียมคาร์บอน (ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาขั้นกลาง) ไปยังคอลัมน์การสังเคราะห์ กล่าวคือ สร้างการรีไซเคิลหรือแยกยูเรียออกจากส่วนผสมของปฏิกิริยาแล้วส่งรีเอเจนต์ที่เหลือไปยังโรงงานผลิตอื่น เช่น เพื่อผลิตแอมโมเนียมไนเตรต เช่น ดำเนินการตามกระบวนการแบบเปิด

ในหน่วยการสังเคราะห์ยูเรียขนาดใหญ่ที่มีการรีไซเคิลของเหลวและการใช้กระบวนการลอกออก (รูปที่ 3) เราสามารถแยกแยะหน่วยแรงดันสูง หน่วยแรงดันต่ำ และระบบแกรนูลได้ สารละลายที่เป็นน้ำของแอมโมเนียมคาร์บาเมตและเกลือแอมโมเนียมคาร์บอน รวมถึงแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์จะเข้าสู่ส่วนล่างของคอลัมน์การสังเคราะห์ 1 จากคอนเดนเซอร์คาร์บาเมตแรงดันสูง 4 ในคอลัมน์การสังเคราะห์ที่อุณหภูมิ 170-190C และความดัน 13-15 MPa การก่อตัวของคาร์บาเมตสิ้นสุดลงและเกิดปฏิกิริยาการสังเคราะห์ยูเรีย เลือกปริมาณการใช้รีเอเจนต์เพื่อให้อัตราส่วนโมลของ NH 3:CO 2 ในเครื่องปฏิกรณ์เท่ากับ 2.8-2.9 ส่วนผสมของปฏิกิริยาของเหลว (ละลาย) จากคอลัมน์การสังเคราะห์ยูเรียจะเข้าสู่คอลัมน์การปอก 5 ซึ่งไหลลงมาผ่านท่อ คาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกบีบอัดในคอมเพรสเซอร์ที่ความดัน 13-15 MPa จะถูกป้อนทวนกระแสกับการหลอมซึ่งอากาศจะถูกเติมเข้าไปเพื่อสร้างฟิล์มที่ทำให้เกิดฟิล์มและลดการกัดกร่อนของอุปกรณ์ในปริมาณที่ทำให้มั่นใจว่าความเข้มข้นของออกซิเจน 0.5-0.8% ใน ส่วนผสม คอลัมน์การปอกถูกให้ความร้อนด้วยไอน้ำ ส่วนผสมไอและก๊าซจากคอลัมน์ 5 ซึ่งมีคาร์บอนไดออกไซด์สดเข้าสู่คอนเดนเซอร์แรงดันสูง 4 นอกจากนี้ยังมีการนำแอมโมเนียเหลวเข้าไปด้วย โดยทำหน้าที่เป็นกระแสทำงานในหัวฉีด 3 ไปพร้อมๆ กัน ซึ่งจ่ายสารละลายเกลือแอมโมเนียมคาร์บอนจากเครื่องฟอกแรงดันสูง 2 และจ่ายส่วนหนึ่งของของเหลวจากคอลัมน์สังเคราะห์ไปยังคอนเดนเซอร์ หากจำเป็น คาร์บาเมตก่อตัวขึ้นในคอนเดนเซอร์ ความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาจะถูกนำมาใช้เพื่อผลิตไอน้ำ

ก๊าซที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะออกมาจากส่วนบนของคอลัมน์การสังเคราะห์อย่างต่อเนื่อง และเข้าสู่เครื่องฟอกแรงดันสูง 2 ซึ่งก๊าซส่วนใหญ่จะควบแน่นเนื่องจากการระบายความร้อนด้วยน้ำ เกิดเป็นสารละลายของเกลือคาร์บาเมตและแอมโมเนียม-คาร์บอน

สารละลายน้ำของยูเรียที่ออกจากคอลัมน์ลอก 5 มีคาร์บาเมต 4-5% สำหรับการสลายตัวขั้นสุดท้าย สารละลายจะถูกควบคุมให้มีความดัน 0.3-0.6 MPa จากนั้นส่งไปยังส่วนบนของคอลัมน์การกลั่น 8

เฟสของเหลวจะไหลในคอลัมน์ลงไปตามหัวฉีดในกระแสทวนกับส่วนผสมของไอระเหยและก๊าซที่เพิ่มขึ้นจากล่างขึ้นบน NH 3 , CO 2 และไอน้ำออกมาจากด้านบนของคอลัมน์ ไอน้ำควบแน่นในคอนเดนเซอร์ความดันต่ำ 7 และแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากจะละลาย สารละลายที่ได้จะถูกส่งไปยังเครื่องฟอก 2 การทำให้ก๊าซบริสุทธิ์ขั้นสุดท้ายที่ปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศดำเนินการโดยวิธีการดูดซึม

สารละลายยูเรีย 70% ที่ออกจากด้านล่างของคอลัมน์การกลั่น 8 จะถูกแยกออกจากส่วนผสมของไอ-ก๊าซ แล้วส่งหลังจากลดความดันลงเหลือความดันบรรยากาศ ขั้นแรกสำหรับการระเหย จากนั้นจึงส่งเป็นแกรนูล ก่อนที่จะฉีดพ่นสารที่ละลายในหอแกรนูล 12 จะมีการเพิ่มสารเติมแต่งปรับสภาพ เช่น ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์เรซิน เพื่อให้ได้ปุ๋ยที่ไม่จับตัวเป็นก้อนซึ่งจะไม่เสื่อมสภาพระหว่างการเก็บรักษา

การคุ้มครองสิ่งแวดล้อมในระหว่างการผลิตปุ๋ย

เมื่อผลิตปุ๋ยฟอสเฟต มีความเสี่ยงสูงต่อมลพิษทางอากาศจากก๊าซฟลูออไรด์ การดักจับสารประกอบฟลูออรีนมีความสำคัญไม่เพียงแต่จากมุมมองของการปกป้องสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะฟลูออรีนเป็นวัตถุดิบที่มีคุณค่าสำหรับการผลิตฟรีออน ฟลูออโรพลาสติก ยางฟลูออรีน ฯลฯ สารประกอบฟลูออรีนสามารถเข้าสู่น้ำเสียได้ในขั้นตอนการล้างปุ๋ยและการทำความสะอาดแก๊ส เพื่อลดปริมาณน้ำเสียดังกล่าว แนะนำให้สร้างวงจรการไหลเวียนของน้ำแบบปิดในกระบวนการ ในการกรองน้ำเสียจากสารประกอบฟลูออไรด์ สามารถใช้วิธีการแลกเปลี่ยนไอออน การตกตะกอนด้วยไฮดรอกไซด์ของเหล็กและอะลูมิเนียม การดูดซับบนอะลูมิเนียมออกไซด์ ฯลฯ

น้ำเสียจากการผลิตปุ๋ยไนโตรเจนที่มีแอมโมเนียมไนเตรตและยูเรียจะถูกส่งไปบำบัดทางชีวภาพ โดยผสมกับน้ำเสียอื่นๆ ล่วงหน้าในสัดส่วนที่ความเข้มข้นของยูเรียไม่เกิน 700 มก./ล. และแอมโมเนีย - 65-70 มก./ล.

งานสำคัญในการผลิตปุ๋ยแร่คือการทำให้ก๊าซบริสุทธิ์จากฝุ่น ความเป็นไปได้ของมลพิษทางอากาศจากฝุ่นปุ๋ยในขั้นตอนการทำเป็นเม็ดมีสูงเป็นพิเศษ ดังนั้นก๊าซที่ออกจากหอแกรนูลจึงต้องทำความสะอาดฝุ่นโดยใช้วิธีแห้งและเปียก

บรรณานุกรม

เช้า.

Kutepov และคนอื่น ๆ

เทคโนโลยีเคมีทั่วไป: หนังสือเรียน. สำหรับมหาวิทยาลัย/ก.ม. คูเตปอฟ

TI. Bondareva, M.G. Berengarten - ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 3, แก้ไขใหม่ – อ.: ICC “อคาเดมคนิกา”. 2546. – 528 น.

ไอ.พี. Mukhlenov, A.Ya. Averbukh, D.A. Kuznetsov, E.S. ทูมาร์คินา,

เช่น. เฟอร์เมอร์.

เทคโนโลยีเคมีทั่วไป: หนังสือเรียน. สำหรับวิศวกรรมเคมี ผู้เชี่ยวชาญ. มหาวิทยาลัย

ใน 2 เล่ม. ต.2. การผลิตสารเคมีที่สำคัญที่สุด / I.P. Mukhlenov, A.Ya. Kuznetsov และคนอื่น ๆ ; เอ็ด ไอ.พี. มูคเลโนวา. – ฉบับที่ 4, แก้ไขใหม่. และเพิ่มเติม – ม.: “สูงกว่า. โรงเรียน", 2527.-263 น., ป่วย.

เบสคอฟ VS.

เทคโนโลยีเคมีทั่วไป: หนังสือเรียนมหาวิทยาลัย. – อ.: ICC “Akademkniga”, 2548. -452 หน้า: ป่วย.

การผลิตแอมโมเนียมไนเตรตประกอบด้วยการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยก๊าซแอมโมเนียและทำให้ผลิตภัณฑ์ตกผลึก แอมโมเนียไม่ควรมีความชื้นเกิน 1% และไม่อนุญาตให้มีน้ำมัน กรดไนตริกถูกนำมาใช้ที่ความเข้มข้นมากกว่า 45% HNO 3; ปริมาณไนโตรเจนออกไซด์ในนั้นไม่ควรเกิน 0.1% ในการรับแอมโมเนียมไนเตรต ยังสามารถใช้ของเสียจากการผลิตแอมโมเนียได้ ตัวอย่างเช่น น้ำแอมโมเนียและถัง และก๊าซกำจัดออกจากสถานที่จัดเก็บแอมโมเนียเหลว และได้รับโดยการไล่ระบบการสังเคราะห์แอมโมเนียออก องค์ประกอบของก๊าซในถัง: 45-70% NH 3, 55-30% H 2 + N 2 (มีร่องรอยของมีเทนและอาร์กอน); องค์ประกอบของก๊าซกำจัด: 7.5-9% NH 3, 92.5-91% H 2 + N 2 (มีร่องรอยของมีเทนและอาร์กอน) นอกจากนี้ก๊าซกลั่นจากการผลิตยูเรียยังใช้ในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตองค์ประกอบโดยประมาณคือ: 55-57% NH 3, 18-24% CO 2, 15-20% H 2 O

ผลทางความร้อนของปฏิกิริยา NH 3(g) +HNO 3(l) NH 4 NO 3 คือ 35.46 kcal/(g mol) ในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตมักใช้กรด 45-58% ในกรณีนี้ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางจะลดลงตามปริมาณความร้อนของการเจือจางกรดไนตริกด้วยน้ำและปริมาณการละลายของแอมโมเนียมไนเตรต

ตามนี้ มีแผนสำหรับการผลิตสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตด้วยการระเหยในภายหลัง (ที่เรียกว่ากระบวนการหลายขั้นตอน) และสำหรับการผลิตสารหลอม (กระบวนการขั้นตอนเดียวหรือไม่ระเหย) ในการเลือกรูปแบบการวางตัวเป็นกลางอย่างมีเหตุผล จำเป็นต้องเปรียบเทียบรูปแบบที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานสี่รูปแบบสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตโดยใช้ความร้อนการทำให้เป็นกลาง:

1) การติดตั้งทำงานที่ความดันบรรยากาศ (แรงดันไอน้ำส่วนเกินของน้ำผลไม้ 0.15-0.2 ใน)

2) การติดตั้งด้วยเครื่องระเหยสูญญากาศ

3) การติดตั้งที่ทำงานภายใต้ความกดดันโดยใช้ความร้อนของไอน้ำจากน้ำผลไม้เพียงครั้งเดียว

4) การติดตั้งที่ทำงานภายใต้ความกดดันโดยใช้ความร้อนของไอน้ำน้ำผลไม้สองเท่า (การผลิตการหลอมเข้มข้น)

ในทางปฏิบัติทางอุตสาหกรรม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะการติดตั้งที่มีประสิทธิภาพสูงสุดซึ่งทำงานที่ความดันบรรยากาศ โดยใช้ความร้อนที่ทำให้เป็นกลาง และการติดตั้งบางส่วนด้วยเครื่องระเหยสุญญากาศ

ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

ตาม GOST 2-85 ในปัจจุบันในรัสเซียแอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดผลิตได้ในสองเกรด: A - หมวดหมู่คุณภาพสูงสุดและ B - หมวดหมู่คุณภาพสูงสุด (เกรดสูงสุด) และหมวดหมู่คุณภาพแรก (เกรดแรก) ตัวบ่งชี้คุณภาพของแอมโมเนียมไนเตรตที่ผลิตทางอุตสาหกรรมแสดงไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1

แอมโมเนียมไนเตรต GOST 2-85
รูปร่าง	ผลิตภัณฑ์เม็ดที่ไม่มีสิ่งเจือปนทางกลจากต่างประเทศ
เศษส่วนมวลรวมของไนไตรท์และแอมโมเนียมไนโตรเจนในรูปของ:
สำหรับ NH4NO3 ในวัตถุแห้ง % ไม่น้อย		ไม่ได้มาตรฐาน
สำหรับไนโตรเจนในวัตถุแห้ง % ไม่น้อย
เศษส่วนมวลของน้ำ % ไม่มากไปกว่านี้
pH ของสารละลายน้ำ 10% ไม่น้อย
เศษส่วนมวลของสารที่ไม่ละลายในสารละลายกรดไนตริก 10%, % ไม่มากไปกว่านี้		ไม่ได้มาตรฐาน
การให้คะแนน:
เศษส่วนมวลของเม็ด
ตั้งแต่ 1 ถึง 3 มม. % ไม่น้อย		ไม่ได้มาตรฐาน
ตั้งแต่ 1 ถึง 4 มม. % ไม่น้อย
ตั้งแต่ 2 ถึง 4 มม. % ไม่น้อย
น้อยกว่า 1 มม.%
มากกว่า 6 มม., %
ความแข็งแรงทางสถิติของเม็ด n/เม็ด (กก./เม็ด) ไม่น้อย
ความเปราะบาง % ไม่น้อย
สารเติมแต่งปรับสภาพ	แมกนีเซียมไนเตรต

องค์กรที่ผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจะต้องรับประกันผู้บริโภคว่าตัวบ่งชี้คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่จัดทำโดย GOST 2-85 จะถูกเก็บรักษาไว้เป็นเวลา 6 เดือนโดยที่ผู้บริโภคปฏิบัติตามเงื่อนไขการจัดเก็บที่กำหนดโดยมาตรฐาน

การใช้แอมโมเนียมไนเตรต

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นปุ๋ยแร่ประเภทหนึ่งซึ่งเกษตรกรรมสมัยใหม่แทบจะคิดไม่ถึงเลย เป็นของตระกูลปุ๋ยไนโตรเจน, ความคล่องตัวในการใช้งาน, ความเป็นไปได้ของปริมาณการผลิตและอุปทานทางอุตสาหกรรม, เทคโนโลยีการผลิตที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว - นี่คือข้อดีที่รักษาตำแหน่งที่ไม่สั่นคลอนของแอมโมเนียมไนเตรตในตลาดปุ๋ย

ไนโตรเจนจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับพืช คลอโรฟิลล์ซึ่งควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์และผลิตวัสดุก่อสร้างสำหรับเซลล์ที่มีชีวิต มีไนโตรเจนอยู่ด้วย ภายนอกแอมโมเนียมไนเตรตเป็นเม็ดสีขาว สารที่เป็นเม็ดละลายได้ดีในน้ำและมีไนโตรเจน 34.4% ใช้เป็นปุ๋ยชั้นยอดสำหรับพืชผลทางการเกษตรทุกประเภท ในดินทุกประเภท และเพื่อเตรียมดินสำหรับการหว่าน ในอุตสาหกรรม แอมโมเนียมไนเตรตถูกใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตวัตถุระเบิด และใช้ต่อไปในอุตสาหกรรมเคมี เหมืองแร่ และการก่อสร้าง

มีปัญหาเกี่ยวกับการดูดความชื้นสูงของแอมโมเนียมไนเตรต เม็ดจะสูญเสียความแข็งและกระจายตัวเมื่อความชื้นในอากาศเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามการพัฒนาทางเทคโนโลยีที่ทันสมัยทำให้สามารถคำนึงถึงความแตกต่างนี้และกำจัดมันออกไปในขั้นตอนการผลิต

ข้อดีประการหนึ่งของแอมโมเนียมไนเตรตนั้นถือกันว่าเป็นประเพณีก็คือดินดูดซับส่วนแอมโมเนียได้อย่างสมบูรณ์เนื่องจากปุ๋ยสามารถละลายได้อย่างรวดเร็ว ในเวลาเดียวกัน แอมโมเนียมไนเตรตมีฤทธิ์นานกว่าไนเตรต การใช้แอมโมเนียมไนเตรตแบบเศษส่วนสามารถลดการสูญเสียไนเตรตไนโตรเจนจากการชะล้างได้ มันถูกใช้อย่างประสบความสำเร็จในการผลิตส่วนผสมปุ๋ยซึ่งเป็นส่วนประกอบไนโตรเจนที่เหมาะสมที่สุด ขณะนี้ตลาดเคมีกำลังประสบกับความต้องการแอมโมเนียมไนเตรตที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องทั้งในฐานะปุ๋ยและเป็นวัตถุดิบเคมีอุตสาหกรรม นี่เป็นเพราะการสนับสนุนจากรัฐต่ออุตสาหกรรมการเกษตรและการพัฒนาอุตสาหกรรมภายในประเทศโดยทั่วไป

กระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตรวมถึงขั้นตอนการทำให้เป็นกลางของกรดไนตริกด้วยแอมโมเนียรวมถึงขั้นตอนการระเหยของสารละลายไนเตรตการละลายของเม็ดการทำให้เย็นลงของเม็ดการรักษาเม็ดด้วยสารลดแรงตึงผิว การบรรจุ การจัดเก็บ และการโหลดไนเตรต การทำให้ก๊าซเรือนกระจกและน้ำเสียบริสุทธิ์

กรดไนตริกเริ่มต้น 58--60% ถูกให้ความร้อนในเครื่องทำความร้อน / สูงถึง 70--80 ด้วยไอน้ำจากเครื่อง ITN 3 และถูกส่งไปเพื่อวางตัวเป็นกลาง ด้านหน้าอุปกรณ์ต่างๆ 3 กรดฟอสฟอริกและซัลฟิวริกจะถูกเติมลงในกรดไนตริกในปริมาณที่ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปประกอบด้วย P2O5 0.3-0.5% และแอมโมเนียมซัลเฟต 0.05-0.2%

หน่วยนี้ประกอบด้วยอุปกรณ์ ITN สองตัวที่ทำงานแบบขนาน นอกจากกรดไนตริกแล้ว ยังมีก๊าซแอมโมเนียที่อุ่นในเครื่องทำความร้อนอีกด้วย 2 ไอน้ำคอนเดนเสทสูงถึง 120--130 °C ปริมาณกรดไนตริกและแอมโมเนียที่ให้มาจะถูกปรับเพื่อให้สารละลายมีกรดมากเกินไปที่ทางออกจากเครื่องสูบน้ำ (2-5 กรัม/ลิตร) เพื่อให้แน่ใจว่าแอมโมเนียจะดูดซึมได้อย่างสมบูรณ์

กรดไนตริก (58-60%) ถูกให้ความร้อนในอุปกรณ์ 2 สูงถึง 80--90 °C ด้วยไอน้ำจากเครื่อง ITN 8. ก๊าซแอมโมเนียในเครื่องทำความร้อน 1 อุ่นด้วยไอน้ำคอนเดนเสทถึง 120--160°C กรดไนตริกและก๊าซแอมโมเนียในอัตราส่วนที่ควบคุมโดยอัตโนมัติจะเข้าสู่ส่วนปฏิกิริยาของอุปกรณ์ ITN 5 สองเครื่องที่ทำงานแบบขนาน สารละลาย NH4NO3 89--92% ออกจากอุปกรณ์ ITN ที่อุณหภูมิ 155--170 °C มีกรดไนตริกส่วนเกินในช่วง 2--5 กรัม/ลิตร ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแอมโมเนียจะดูดซับได้อย่างสมบูรณ์

ในส่วนบนของอุปกรณ์ ไอน้ำของน้ำผลไม้จากส่วนปฏิกิริยาจะถูกชะล้างออกจากการกระเด็นของแอมโมเนียมไนเตรต ไอระเหยของ HNO3 และ NНз ด้วยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต 20% จากเครื่องฟอกล้าง 18 และคอนเดนเสทไอน้ำจากเครื่องทำความร้อนกรดไนตริก 2, ซึ่งเสิร์ฟบนแผ่นปิดด้านบนของอุปกรณ์ ส่วนหนึ่งของไอน้ำน้ำผลไม้ใช้ในการทำความร้อนกรดไนตริกในฮีตเตอร์ 2 และส่วนใหญ่ถูกส่งไปยังเครื่องฟอกล้าง 18, โดยผสมกับอากาศจากหอแกรนูเลชั่น พร้อมด้วยส่วนผสมไอน้ำ-อากาศจากเครื่องระเหย 6 และล้างบนจานล้างเครื่องฟอก ส่วนผสมของไอน้ำและอากาศที่ถูกล้างจะถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศโดยพัดลม 19.

โซลูชันจากอุปกรณ์ ITN 8 ผ่านตัวทำให้เป็นกลางตามลำดับ 4 และควบคุมตัวทำให้เป็นกลาง 5. ไปจนถึงตัวทำให้เป็นกลาง 4 กรดซัลฟูริกและฟอสฟอริกในปริมาณเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปประกอบด้วยแอมโมเนียมซัลเฟต 0.05--0.2% และ P20s 0.3--0.5% ปริมาณกรดโดยปั๊มลูกสูบจะถูกปรับขึ้นอยู่กับน้ำหนักของเครื่อง

หลังจากการวางตัวเป็นกลางของ NMO3 ที่มากเกินไปในสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตจากอุปกรณ์ ITN และนำกรดซัลฟิวริกและฟอสฟอริกเข้าไปในอาฟเตอร์นิวทรัลไลเซอร์ 4 สารละลายจะผ่านการควบคุมอาฟเตอร์นิวทรัลไลเซอร์ 5 (โดยที่แอมโมเนียจะถูกจ่ายโดยอัตโนมัติเฉพาะในกรณีที่กรดรั่วจากตัวทำให้เป็นกลางเท่านั้น 4) และเข้าสู่เครื่องระเหย 6. ต่างจากเครื่อง AC-67 ที่เป็นส่วนบนของคอยล์เย็น 6 ติดตั้งแผ่นล้างตะแกรงสองแผ่นซึ่งจ่ายไอน้ำคอนเดนเสทเพื่อล้างส่วนผสมของไอน้ำและอากาศจากเครื่องระเหยจากแอมโมเนียมไนเตรต

ไนเตรตละลายจากเครื่องระเหย 6, ผ่านซีลน้ำและสารทำให้เป็นกลาง 9 และตัวกรอง 10, เข้าสู่ถัง 11, มันมาจากปั๊มจุ่มที่ไหน 12 จ่ายผ่านท่อพร้อมหัวฉีดป้องกันการน็อคไปยังถังแรงดัน 15, จากนั้นไปที่เครื่องบดย่อย 16 หรือ 17. ความปลอดภัยของชุดปั๊มหลอมเหลวมั่นใจได้ด้วยระบบการบำรุงรักษาอุณหภูมิหลอมเหลวโดยอัตโนมัติระหว่างการระเหยในเครื่องระเหย (ไม่สูงกว่า 190 °C) การควบคุมและการควบคุมสภาพแวดล้อมของหลอมเหลวหลังจากตัวทำให้เป็นกลาง 9 (ภายใน 0.1-- 0.5 g/l NНз) ควบคุมอุณหภูมิหลอมละลายในถัง 11, ตัวเรือนปั๊ม 12 และท่อแรงดัน หากพารามิเตอร์ตามกฎระเบียบของกระบวนการเบี่ยงเบน การสูบของเหลวที่หลอมละลายจะหยุดโดยอัตโนมัติ และการหลอมละลายในถัง 11 และเครื่องระเหย 6 เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นให้เจือจางด้วยคอนเดนเสท

การทำแกรนูลมีให้โดยเครื่องบดย่อยสองประเภท: ไวโบรอะคูสติก 16 และแยกย้ายกันไป 17. เครื่องบดย่อยแบบสั่นสะเทือนและเสียงซึ่งใช้กับยูนิตที่มีความจุขนาดใหญ่ ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเชื่อถือได้และสะดวกในการใช้งานมากกว่า

การหลอมละลายจะถูกทำให้เป็นเม็ดในหอคอยโลหะสี่เหลี่ยม 20 ด้วยขนาดแผน 8x11 ม. ระดับความสูงในการบินของเม็ดคือ 55 ม. ซึ่งรับประกันการตกผลึกและการระบายความร้อนของเม็ดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2-3 มม. ถึง 90--120°C โดยมีการไหลของอากาศสวนทางในฤดูร้อนสูงถึง 500 พัน m?h และในฤดูหนาว (ที่อุณหภูมิต่ำ) สูงถึง 300--400,000 m?h ที่ด้านล่างของหอคอยจะมีกรวยรับซึ่งเม็ดจะถูกลำเลียงโดยสายพานลำเลียง 21 ส่งไปยังเครื่องทำความเย็น CC 22.

อุปกรณ์ทำความเย็น 22 แบ่งออกเป็นสามส่วนโดยมีแหล่งจ่ายอากาศอัตโนมัติภายใต้แต่ละส่วนของตะแกรงฟลูอิไดซ์เบด ในส่วนหัวมีตะแกรงในตัว ซึ่งจะแยกก้อนไนเตรตที่เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการหยุดชะงักของโหมดการทำงานของเครื่องบดย่อย ก้อนจะถูกส่งไปละลาย อากาศที่จ่ายไปยังส่วนอุปกรณ์ทำความเย็นโดยพัดลม 23, อุ่นในเครื่อง 24 เนื่องจากความร้อนของไอน้ำจากน้ำผลไม้จากอุปกรณ์ ITN การทำความร้อนจะดำเนินการเมื่อความชื้นในบรรยากาศสูงกว่า 60% และในฤดูหนาวเพื่อหลีกเลี่ยงการระบายความร้อนของเม็ดอย่างกะทันหัน เม็ดแอมโมเนียมไนเตรตจะไหลผ่านหนึ่ง สอง หรือสามส่วนของอุปกรณ์ทำความเย็นตามลำดับ ขึ้นอยู่กับน้ำหนักของเครื่องและอุณหภูมิอากาศโดยรอบ อุณหภูมิการทำความเย็นที่แนะนำสำหรับผลิตภัณฑ์ที่เป็นเม็ดในฤดูหนาวคือต่ำกว่า 27 °C ในฤดูร้อนสูงถึง 40-50 °C เมื่อหน่วยปฏิบัติงานในพื้นที่ภาคใต้ ซึ่งอุณหภูมิอากาศเกิน 30 °C เป็นเวลานานหลายวัน ส่วนที่สามของอุปกรณ์ทำความเย็นจะทำงานบนอากาศเย็นล่วงหน้า (ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแอมโมเนียแบบระเหย) ปริมาณอากาศที่จ่ายให้กับแต่ละส่วนคือ 75-80,000 ลบ.ม./ชม. แรงดันพัดลม 3.6 kPa. อากาศเสียจากส่วนต่างๆ ของอุปกรณ์ที่อุณหภูมิ 45-60°C ซึ่งมีฝุ่นแอมโมเนียมไนเตรตสูงถึง 0.52 กรัม/ลบ.ม. จะถูกส่งไปยังหอแกรนูล ซึ่งจะถูกผสมกับอากาศในชั้นบรรยากาศและจ่ายสำหรับการล้างใน เครื่องฟอกซักผ้า 18.

ผลิตภัณฑ์ที่ระบายความร้อนจะถูกส่งไปยังคลังสินค้าหรือเพื่อการบำบัดด้วยสารลดแรงตึงผิว (สารช่วยกระจายตัว NP) จากนั้นจึงจัดส่งเป็นกลุ่มหรือบรรจุภัณฑ์ในถุง การบำบัดด้วยสารช่วยกระจายตัว NF ดำเนินการในอุปกรณ์กลวง 27 ด้วยหัวฉีดที่อยู่ตรงกลางเพื่อพ่นเม็ดยาแนวตั้งเป็นรูปวงแหวนหรือในถังหมุน คุณภาพของการประมวลผลของผลิตภัณฑ์แบบละเอียดในอุปกรณ์ที่ใช้ทั้งหมดเป็นไปตามข้อกำหนดของ GOST 2---85

แอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดจะถูกเก็บไว้ในคลังสินค้าในกองสูงไม่เกิน 11 เมตร ก่อนที่จะส่งไปยังผู้บริโภค ไนเตรตจะถูกป้อนจากคลังสินค้าเพื่อกรอง ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้มาตรฐานถูกละลาย สารละลายจะถูกส่งกลับไปยังอุทยาน ผลิตภัณฑ์มาตรฐานได้รับการบำบัดด้วยสารช่วยกระจายตัว NF และจัดส่งไปยังผู้บริโภค

ถังสำหรับกรดซัลฟิวริกและฟอสฟอริกและอุปกรณ์ปั๊มสำหรับการจ่ายสารจะถูกจัดเรียงในหน่วยแยกต่างหาก จุดควบคุมกลาง สถานีไฟฟ้าย่อย ห้องปฏิบัติการ บริการ และสถานที่ในครัวเรือนตั้งอยู่ในอาคารที่แยกจากกัน

แอมโมเนียมไนเตรตหรือแอมโมเนียมไนเตรต NH 4 NO 3 เป็นสารผลึกสีขาวที่มีไนโตรเจน 35% ในรูปแบบแอมโมเนียมและไนเตรต ไนโตรเจนทั้งสองรูปแบบถูกพืชดูดซึมได้ง่าย แอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดถูกใช้ในขนาดใหญ่ก่อนหยอดเมล็ดและสำหรับการใส่ปุ๋ยทุกประเภท ในระดับที่เล็กกว่า จะใช้ในการผลิตวัตถุระเบิด

แอมโมเนียมไนเตรตละลายในน้ำได้สูงและมีความสามารถในการดูดความชื้นสูง (ความสามารถในการดูดซับความชื้นจากอากาศ) ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เม็ดปุ๋ยกระจายออกไป สูญเสียรูปร่างของผลึก และเกิดการแข็งตัวของปุ๋ย - วัสดุจำนวนมากกลายเป็นมวลเสาหินที่เป็นของแข็ง .

แผนผังการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต

เพื่อให้ได้แอมโมเนียมไนเตรตที่ไม่จับเป็นก้อนในทางปฏิบัติ มีการใช้วิธีการทางเทคโนโลยีจำนวนหนึ่ง วิธีที่มีประสิทธิภาพในการลดอัตราการดูดซับความชื้นด้วยเกลือดูดความชื้นคือการทำให้เป็นเม็ด พื้นผิวรวมของเม็ดที่เป็นเนื้อเดียวกันน้อยกว่าพื้นผิวของเกลือผลึกละเอียดในปริมาณเท่ากัน ดังนั้น ปุ๋ยเม็ดจึงดูดซับความชื้นจาก

แอมโมเนียมฟอสเฟต โพแทสเซียมคลอไรด์ และแมกนีเซียมไนเตรตยังใช้เป็นสารเติมแต่งที่ทำหน้าที่คล้ายกัน กระบวนการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตนั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาที่ต่างกันระหว่างแอมโมเนียที่เป็นก๊าซกับสารละลายของกรดไนตริก:

NH 3 +HNO 3 = NH 4 ไม่ 3; ΔН = -144.9 กิโลจูล

ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นที่ความเร็วสูง ในเครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรม มันถูกจำกัดโดยการละลายของก๊าซในของเหลว เพื่อลดการยับยั้งการแพร่กระจาย การกวนรีเอเจนต์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

กระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตรวมถึงขั้นตอนการทำให้เป็นกลางของกรดไนตริกด้วยแอมโมเนียรวมถึงขั้นตอนการระเหยของสารละลายไนเตรตการละลายของเม็ดการทำให้เย็นลงของเม็ดการรักษาเม็ดด้วยสารลดแรงตึงผิว การบรรจุ การจัดเก็บ และการโหลดไนเตรต การทำให้ก๊าซเรือนกระจกและน้ำเสียบริสุทธิ์ ในรูป รูปที่ 8.8 แสดงแผนภาพหน่วยขนาดใหญ่ที่ทันสมัยสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต AS-72 ด้วยกำลังการผลิต 1,360 ตัน/วัน กรดไนตริกเริ่มต้น 58-60% จะถูกให้ความร้อนในเครื่องทำความร้อนที่อุณหภูมิ 70 - 80°C ด้วยไอน้ำจากน้ำผลไม้จากอุปกรณ์ ITN 3 และจ่ายให้กับการทำให้เป็นกลาง ก่อนอุปกรณ์ 3 กรดฟอสฟอริกและซัลฟิวริกจะถูกเติมลงในกรดไนตริกในปริมาณที่ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปประกอบด้วย 0.3-0.5% P 2 O 5 และ 0.05-0.2% แอมโมเนียมซัลเฟต หน่วยนี้ประกอบด้วยอุปกรณ์ ITN สองตัวที่ทำงานแบบขนาน นอกจากกรดไนตริกแล้ว ยังมีก๊าซแอมโมเนียที่อุ่นในฮีตเตอร์ 2 พร้อมด้วยไอน้ำคอนเดนเสทที่อุณหภูมิ 120-130°C ปริมาณกรดไนตริกและแอมโมเนียที่ให้มาจะถูกควบคุมเพื่อให้สารละลายมีกรดมากเกินไปที่ทางออกจากเครื่องสูบน้ำ (2-5 กรัม/ลิตร) เพื่อให้แน่ใจว่าแอมโมเนียจะดูดซึมได้อย่างสมบูรณ์

ในส่วนล่างของอุปกรณ์ ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 155-170°C; สิ่งนี้จะสร้างสารละลายเข้มข้นที่มี 91-92% NH 4 NO 3 ในส่วนบนของอุปกรณ์ ไอน้ำ (ที่เรียกว่าไอน้ำจากน้ำผลไม้) จะถูกชะล้างออกจากการกระเด็นของแอมโมเนียมไนเตรตและไอกรดไนตริก ความร้อนส่วนหนึ่งจากไอน้ำของน้ำผลไม้ถูกใช้เพื่อให้ความร้อนแก่กรดไนตริก จากนั้นไอน้ำของน้ำผลไม้จะถูกส่งไปทำให้บริสุทธิ์และปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ

มะเดื่อ 8.8 แผนภาพของหน่วยแอมโมเนียมไนเตรต AS-72:

1 – เครื่องทำความร้อนกรด; 2 – เครื่องทำความร้อนแอมโมเนีย; 3 – อุปกรณ์ไอที; 4 – พรี-เป็นกลาง; 5 – เครื่องระเหย; 6 – ถังแรงดัน; 7.8 – เครื่องบดย่อย; 9.23 – แฟนบอล; 10 – เครื่องฟอกซักผ้า; 11 – กลอง; 12,14 – สายพานลำเลียง; 13 – ลิฟต์; 15 – อุปกรณ์ฟลูอิไดซ์เบด; 16 – หอคอยแกรนูล; 17 – คอลเลกชัน; 18, 20 – ปั๊ม; 19 – ถังว่ายน้ำ; 21 – กรองน้ำ 22 – เครื่องทำความร้อนอากาศ.

สารละลายที่เป็นกรดของแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกส่งไปยังตัวทำให้เป็นกลาง 4; เมื่อมีการจ่ายแอมโมเนีย จำเป็นต้องทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกที่เหลืออยู่ จากนั้นสารละลายจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องระเหย 5 ผลลัพธ์ที่ได้ซึ่งมีไนเตรต 99.7-99.8% จะผ่านตัวกรอง 21 ที่อุณหภูมิ 175°C และป้อนโดยปั๊มจุ่มแบบหมุนเหวี่ยง 20 ลงในถังแรงดัน 6 จากนั้นจึงป้อนลงในรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า หอเม็ดโลหะ 16.

ในส่วนบนของหอคอยจะมีเครื่องบดย่อย 7 และ 8 ในส่วนล่างซึ่งมีการจ่ายอากาศ ทำให้หยดไนเตรตที่ตกลงมาจากด้านบนเย็นลง เมื่อไนเตรตหยดลงมาจากความสูง 50-55 ม. และมีอากาศไหลรอบตัวจะเกิดเม็ดปุ๋ยขึ้น อุณหภูมิของเม็ดที่ทางออกจากหอคอยคือ 90-110°C เม็ดร้อนจะถูกทำให้เย็นลงในเครื่องฟลูอิไดซ์เบด 15 นี่คืออุปกรณ์สี่เหลี่ยมที่มีสามส่วนและติดตั้งตะแกรงที่มีรู พัดลมจ่ายอากาศเข้าใต้ตะแกรง ในกรณีนี้ จะมีการสร้างชั้นฟลูอิไดซ์ของแกรนูลไนเตรต โดยมาถึงผ่านสายพานลำเลียงจากหอแกรนูล หลังจากเย็นลง อากาศจะเข้าสู่หอแกรนูล เม็ดแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกป้อนโดยสายพานลำเลียง 14 ลงในถังหมุนเพื่อบำบัดด้วยสารลดแรงตึงผิว จากนั้นปุ๋ยสำเร็จรูปจะถูกส่งไปยังบรรจุภัณฑ์โดยสายพานลำเลียง 12

อากาศที่ออกจากหอแกรนูลมีการปนเปื้อนด้วยอนุภาคของแอมโมเนียมไนเตรต และไอน้ำของน้ำผลไม้จากตัวทำให้เป็นกลางและส่วนผสมของอากาศและไอน้ำจากเครื่องระเหยประกอบด้วยแอมโมเนียและกรดไนตริกที่ไม่ทำปฏิกิริยา เช่นเดียวกับอนุภาคของแอมโมเนียมไนเตรตที่กักตัวไว้

เพื่อทำความสะอาดกระแสเหล่านี้ในส่วนบนของหอแกรนูลจะมีเครื่องฟอกล้างแบบปฏิบัติการคู่ขนานจำนวน 6 เครื่องของแผ่นประเภท 10 ซึ่งชลประทานด้วยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต 20-30% ซึ่งจ่ายโดยปั๊ม 18 จากคอลเลกชัน 17 ส่วน ของสารละลายนี้จะถูกปล่อยลงในเครื่องทำให้เป็นกลางของ ITN เพื่อล้างไอน้ำของน้ำผลไม้แล้วผสมกับสารละลายไนเตรตจึงใช้สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ อากาศบริสุทธิ์จะถูกดูดออกจากหอแกรนูลด้วยพัดลม 9 และปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ

การผลิตยูเรีย

ยูเรีย (ยูเรีย) อยู่ในอันดับที่สองในบรรดาปุ๋ยไนโตรเจนในแง่ของปริมาณการผลิต รองจากแอมโมเนียมไนเตรต การเติบโตของการผลิตยูเรียเป็นผลมาจากการใช้งานที่หลากหลายในการเกษตร มีความทนทานต่อการชะล้างมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับปุ๋ยไนโตรเจนอื่นๆ กล่าวคือ มีความไวต่อการชะล้างจากดินน้อยกว่า ดูดความชื้นน้อยกว่า และไม่เพียงแต่สามารถใช้เป็นปุ๋ยเท่านั้น แต่ยังใช้เป็นสารเติมแต่งในอาหารสัตว์ด้วย ยูเรียยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตปุ๋ยที่ซับซ้อน ปุ๋ยที่ควบคุมเวลา ตลอดจนการผลิตพลาสติก กาว วาร์นิช และสารเคลือบ ยูเรีย CO(NH 2) 2 เป็นสารผลึกสีขาวที่มีไนโตรเจน 46.6% การผลิตขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของแอมโมเนียกับคาร์บอนไดออกไซด์:

2NH 3 + CO 2 ↔ CO(NH 2) 2 + H 2 O; ∆H = -110.1 กิโลจูล (1)

ดังนั้นวัตถุดิบสำหรับการผลิตยูเรียคือแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้รับเป็นผลพลอยได้ในการผลิตก๊าซกระบวนการสำหรับการสังเคราะห์แอมโมเนีย ดังนั้นการผลิตยูเรียในโรงงานเคมีจึงมักจะรวมกับการผลิตแอมโมเนีย ปฏิกิริยา (I) - รวม; มันเกิดขึ้นในสองขั้นตอน ในระยะแรก การสังเคราะห์คาร์บาเมตเกิดขึ้น:

2NH 3 (ก.) + CO2 (ก.) ↔ NH 2 COONH 4 (ล.); ΔН = –125.6 กิโลจูล (2)

ในขั้นตอนที่สองกระบวนการดูดความร้อนของน้ำที่แยกออกจากโมเลกุลคาร์บาเมตเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการก่อตัวของยูเรีย:

NH 2 COONH 4 (l) ↔ CO(NH 2) 2 (l) + H2O (l); ΔН =15.5 kJ (3) ปฏิกิริยาการก่อตัวของแอมโมเนียมคาร์บาเมตเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนแบบผันกลับได้ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับปริมาตรที่ลดลง หากต้องการเปลี่ยนสมดุลไปสู่ผลิตภัณฑ์ จะต้องดำเนินการที่ความดันสูง เพื่อให้กระบวนการดำเนินการด้วยความเร็วสูงเพียงพอ จำเป็นต้องมีอุณหภูมิสูงขึ้น ความดันที่เพิ่มขึ้นจะชดเชยผลกระทบด้านลบของอุณหภูมิสูงที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุลของปฏิกิริยาไปในทิศทางตรงกันข้าม ในทางปฏิบัติ การสังเคราะห์ยูเรียจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 150-190°C และความดัน 15-20 MPa ภายใต้สภาวะเหล่านี้ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นที่ความเร็วสูงและเกือบจะเสร็จสมบูรณ์ การสลายตัวของแอมโมเนียมคาร์บาเมตเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนแบบผันกลับได้ซึ่งเกิดขึ้นอย่างเข้มข้นในสถานะของเหลว เพื่อป้องกันการตกผลึกของผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งในเครื่องปฏิกรณ์ กระบวนการจะต้องดำเนินการที่อุณหภูมิไม่ต่ำกว่า 98°C [จุดยูเทคติกสำหรับระบบ CO(NH 2) 2 - NH 2 COONH 4] อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเปลี่ยนสมดุลของปฏิกิริยาไปทางขวาและเพิ่มอัตรา ระดับสูงสุดของการเปลี่ยนคาร์บาเมตเป็นยูเรียสามารถทำได้ที่ 220°C เพื่อเปลี่ยนสมดุลของปฏิกิริยานี้ จึงมีการนำแอมโมเนียส่วนเกินเข้ามาด้วย ซึ่งโดยการจับตัวน้ำปฏิกิริยา จะกำจัดแอมโมเนียออกจากทรงกลมปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม ยังไม่สามารถแปลงคาร์บาเมตให้เป็นยูเรียได้อย่างสมบูรณ์ ส่วนผสมของปฏิกิริยา นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยา (ยูเรียและน้ำ) ยังมีแอมโมเนียมคาร์บาเมตและผลิตภัณฑ์จากการสลายตัว - แอมโมเนียและ CO 2

ในการใช้วัตถุดิบตั้งต้นอย่างเต็มที่ จำเป็นต้องจัดเตรียมการส่งคืนแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์ที่ยังไม่ทำปฏิกิริยา รวมถึงเกลือแอมโมเนียมคาร์บอน (ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาขั้นกลาง) ไปยังคอลัมน์การสังเคราะห์ กล่าวคือ การสร้างการรีไซเคิล หรือเพื่อแยกสารตั้งต้น ยูเรียจากส่วนผสมของปฏิกิริยาและส่งรีเอเจนต์ที่เหลือไปยังโรงงานผลิตอื่น ๆ เช่นเพื่อการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตเช่น ดำเนินการตามกระบวนการแบบเปิด

ในกรณีหลัง การหลอมที่ออกจากคอลัมน์การสังเคราะห์จะถูกควบคุมให้เหลือความดันบรรยากาศ ความสมดุลของปฏิกิริยา (2) ที่อุณหภูมิ 140-150°C จะเลื่อนไปทางซ้ายเกือบทั้งหมด และคาร์บาเมตที่เหลือทั้งหมดจะสลายตัว สารละลายยูเรียที่เป็นน้ำยังคงอยู่ในสถานะของเหลว ซึ่งถูกระเหยและส่งไปทำเป็นเม็ด การรีไซเคิลก๊าซแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นผลลัพธ์ลงในคอลัมน์การสังเคราะห์จะต้องบีบอัดก๊าซเหล่านั้นในคอมเพรสเซอร์เพื่อให้ได้แรงดันการสังเคราะห์ยูเรีย สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับปัญหาทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับความเป็นไปได้ของการก่อตัวของคาร์บาเมตที่อุณหภูมิต่ำและแรงดันสูงที่มีอยู่ในคอมเพรสเซอร์และการอุดตันของเครื่องจักรและท่อด้วยอนุภาคของแข็ง

ดังนั้นในวงจรปิด (วงจรที่มีการหมุนเวียน) โดยปกติจะใช้เฉพาะการรีไซเคิลของเหลวเท่านั้น มีแผนการทางเทคโนโลยีหลายประการที่มีการรีไซเคิลของเหลว โครงการที่ก้าวหน้าที่สุดคือโครงการที่เรียกว่าด้วยการรีไซเคิลของเหลวโดยสมบูรณ์และการใช้กระบวนการลอก การปอก (การปอก) ประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าการสลายตัวของแอมโมเนียมคาร์บาเมตในการหลอมหลังจากคอลัมน์การสังเคราะห์จะดำเนินการที่ความดันใกล้กับความดันในขั้นตอนการสังเคราะห์โดยการล้างส่วนที่ละลายด้วย CO 2 ที่ถูกบีบอัดหรือแอมโมเนียที่ถูกบีบอัด ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ การแยกตัวของแอมโมเนียมคาร์บาเมตเกิดขึ้นเนื่องจากความจริงที่ว่าเมื่อละลายถูกกำจัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ ความดันบางส่วนของแอมโมเนียจะลดลงอย่างรวดเร็วและสมดุลของปฏิกิริยา (2) จะเลื่อนไปทางซ้าย กระบวนการนี้มีลักษณะพิเศษคือการใช้ความร้อนจากปฏิกิริยาของการก่อตัวของคาร์บาเมตและการใช้พลังงานที่ลดลง

ในรูปที่ 8.9 แผนภาพแบบง่ายของหน่วยสังเคราะห์ยูเรียขนาดใหญ่ที่มีการรีไซเคิลของเหลวและการใช้กระบวนการปอกจะแสดงขึ้น ประกอบด้วยหน่วยแรงดันสูง หน่วยแรงดันต่ำ และระบบการทำเม็ด สารละลายที่เป็นน้ำของแอมโมเนียมคาร์บาเมตและเกลือแอมโมเนียมคาร์บอน รวมถึงแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์จะเข้าสู่ส่วนล่างของคอลัมน์การสังเคราะห์ 1 จากคอนเดนเซอร์แรงดันสูง 4 ในคอลัมน์การสังเคราะห์ที่อุณหภูมิ 170-190°C และความดัน 13-15 MPa การก่อตัวของคาร์บาเมตสิ้นสุดลงและปฏิกิริยาการสังเคราะห์จะเกิดขึ้นกับยูเรีย เลือกปริมาณการใช้รีเอเจนต์เพื่อให้อัตราส่วนโมลของ NH 3: CO 2 ในเครื่องปฏิกรณ์คือ 2.8-2.9 ส่วนผสมของปฏิกิริยาของเหลว (ละลาย) จากคอลัมน์การสังเคราะห์ยูเรียจะเข้าสู่คอลัมน์การปอก 5 ซึ่งไหลลงมาผ่านท่อ คาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกบีบอัดในคอมเพรสเซอร์ที่ความดัน 13-15 MPa จะถูกป้อนทวนกระแสกับการหลอมเหลว ซึ่งอากาศจะถูกเติมเข้าไปในปริมาณเพื่อสร้างฟิล์มกรองแสง และลดการกัดกร่อนของอุปกรณ์ในปริมาณที่ทำให้มั่นใจได้ถึงความเข้มข้นของออกซิเจน 0.5- 0.8% ในส่วนผสม คอลัมน์การปอกถูกให้ความร้อนด้วยไอน้ำ ส่วนผสมไอและก๊าซจากคอลัมน์ 5 ซึ่งมีคาร์บอนไดออกไซด์สดเข้าสู่คอนเดนเซอร์แรงดันสูง 4 นอกจากนี้ยังมีการนำแอมโมเนียเหลวเข้าไปด้วย มันทำหน้าที่เป็นกระแสการทำงานไปพร้อมกันในหัวฉีด 3 ซึ่งจ่ายสารละลายเกลือแอมโมเนียมคาร์บอนจากเครื่องฟอก 2 ให้กับคอนเดนเซอร์และหากจำเป็น

รูปที่ 8.9. รูปแบบเทคโนโลยีที่เรียบง่ายสำหรับการผลิตยูเรียด้วยการรีไซเคิลของเหลวเต็มรูปแบบและการใช้กระบวนการลอก:

1 – คอลัมน์การสังเคราะห์ยูเรีย 2 – เครื่องฟอกแรงดันสูง 3 – หัวฉีด; 4 – คอนเดนเซอร์คาร์บาเมตแรงดันสูง 5 – คอลัมน์ลอก; 6 – ปั๊ม; 7 – คอนเดนเซอร์แรงดันต่ำ 8 – คอลัมน์การกลั่นแรงดันต่ำ; 9 – เครื่องทำความร้อน; 10 – การรวบรวม; 11 – เครื่องระเหย; 12 – หอคอยแกรนูล

ละลายจากคอลัมน์สังเคราะห์ คาร์บาเมตก่อตัวขึ้นในคอนเดนเซอร์ ความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาจะถูกนำมาใช้เพื่อผลิตไอน้ำ

ก๊าซที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะออกมาจากส่วนบนของคอลัมน์การสังเคราะห์อย่างต่อเนื่อง และเข้าสู่เครื่องฟอกแรงดันสูง 2 ซึ่งก๊าซส่วนใหญ่จะถูกควบแน่นเนื่องจากการระบายความร้อนด้วยน้ำ เกิดเป็นสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือคาร์บาเมตและแอมโมเนียมคาร์บอน สารละลายน้ำของยูเรียที่ออกจากคอลัมน์ลอก 5 มีคาร์บาเมต 4-5% สำหรับการสลายตัวขั้นสุดท้าย สารละลายจะถูกควบคุมให้มีความดัน 0.3-0.6 MPa จากนั้นส่งไปยังส่วนบนของคอลัมน์การกลั่น 8 เฟสของเหลวจะไหลในคอลัมน์ลงไปตามหัวฉีดในกระแสสวนทางกับส่วนผสมของไอระเหยและก๊าซที่เพิ่มขึ้น จากล่างขึ้นบน; NH 3, CO 2 และไอน้ำออกมาจากด้านบนของคอลัมน์ ไอน้ำควบแน่นในคอนเดนเซอร์ความดันต่ำ 7 และแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากจะละลาย ผลลัพธ์ที่ได้จะถูกส่งไปยังเครื่องฟอก 2 การทำให้ก๊าซบริสุทธิ์ขั้นสุดท้ายที่ปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศดำเนินการโดยวิธีดูดซับ (ไม่แสดงในแผนภาพ)

สารละลายยูเรียที่เป็นน้ำ 70% ที่ออกจากด้านล่างของคอลัมน์การกลั่น 8 จะถูกแยกออกจากส่วนผสมของไอระเหยและก๊าซ และส่งหลังจากลดความดันลงเหลือความดันบรรยากาศ ขั้นแรกสำหรับการระเหย จากนั้นจึงส่งเป็นแกรนูล ก่อนที่จะฉีดพ่นสารที่ละลายในหอแกรนูล 12 จะมีการเพิ่มสารเติมแต่งปรับสภาพ เช่น ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์เรซิน เพื่อให้ได้ปุ๋ยที่ไม่จับตัวเป็นก้อนซึ่งจะไม่เสื่อมสภาพระหว่างการเก็บรักษา

แผนผังพร้อมการรีไซเคิลเต็มรูปแบบ

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย

สถาบันการศึกษาของรัฐ

การศึกษาวิชาชีพชั้นสูง

"มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐตเวียร์"

กรม TPM

งานหลักสูตร

วินัย: “เทคโนโลยีเคมีทั่วไป”

การผลิตแอมโมเนียมไนเตรต

• เนื้อหา

การแนะนำ

1. คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของแอมโมเนียมไนเตรต

2. วิธีการผลิต

3. ขั้นตอนหลักของการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากแอมโมเนียและกรดไนตริก

3.1 การเตรียมสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต

3.1.1 พื้นฐานของกระบวนการทำให้เป็นกลาง

3.1.2 ลักษณะของการติดตั้งการวางตัวเป็นกลาง

3. 1 5 อุปกรณ์หลัก

4. การคำนวณวัสดุและพลังงาน

5. การคำนวณทางอุณหพลศาสตร์

6. การรีไซเคิลและการทำให้เป็นกลางของเสียในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต

บทสรุป

รายชื่อแหล่งที่มาที่ใช้

ภาคผนวก ก

การแนะนำ

ในธรรมชาติและในชีวิตมนุษย์ ไนโตรเจนมีความสำคัญอย่างยิ่ง เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบโปรตีน (16-18%) ซึ่งเป็นพื้นฐานของพืชและสัตว์โลก คนเราบริโภคโปรตีน 80-100 กรัมต่อวัน ซึ่งเท่ากับไนโตรเจน 12-17 กรัม

สำหรับการพัฒนาพืชตามปกติ จำเป็นต้องมีองค์ประกอบทางเคมีหลายอย่าง ธาตุหลัก ได้แก่ คาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส แมกนีเซียม ซัลเฟอร์ แคลเซียม โพแทสเซียม และเหล็ก องค์ประกอบสามประการแรกของพืชได้มาจากอากาศและน้ำ ส่วนที่เหลือสกัดจากดิน

ไนโตรเจนมีบทบาทสำคัญในโภชนาการแร่ธาตุของพืช แม้ว่าปริมาณเฉลี่ยในมวลพืชจะไม่เกิน 1.5% ก็ตาม หากไม่มีไนโตรเจน พืชก็ไม่สามารถดำรงชีวิตหรือพัฒนาได้ตามปกติ

ไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบไม่เพียงแต่ในโปรตีนจากพืชเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคลอโรฟิลล์ด้วยด้วยความช่วยเหลือของพืชชนิดใดดูดซับคาร์บอนจากคาร์บอนไดออกไซด์ CO2 ในชั้นบรรยากาศภายใต้อิทธิพลของพลังงานแสงอาทิตย์

สารประกอบไนโตรเจนตามธรรมชาติเกิดขึ้นจากกระบวนการทางเคมีในการสลายตัวของสารอินทรีย์ตกค้างในระหว่างการปล่อยฟ้าผ่ารวมถึงทางชีวเคมีอันเป็นผลมาจากกิจกรรมของแบคทีเรียชนิดพิเศษ - Azotobacter ซึ่งดูดซับไนโตรเจนจากอากาศโดยตรง แบคทีเรียปมที่อาศัยอยู่ในรากของพืชตระกูลถั่ว (ถั่ว อัลฟัลฟา ถั่ว โคลเวอร์ ฯลฯ) มีความสามารถแบบเดียวกันนี้

ไนโตรเจนและสารอาหารอื่น ๆ จำนวนมากที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาพืชผลทางการเกษตรจะถูกกำจัดออกจากดินเป็นประจำทุกปีพร้อมกับการเก็บเกี่ยว นอกจากนี้สารอาหารบางชนิดยังสูญเสียไปเนื่องจากการชะล้างด้วยน้ำใต้ดินและน้ำฝน ดังนั้นเพื่อป้องกันการลดลงของผลผลิตและการพร่องของดินจึงจำเป็นต้องเติมธาตุอาหารด้วยการใส่ปุ๋ยประเภทต่างๆ

เป็นที่ทราบกันว่าปุ๋ยเกือบทุกชนิดมีความเป็นกรดหรือด่างทางสรีรวิทยา ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ มันสามารถมีผลเป็นกรดหรือด่างบนดิน ซึ่งจะนำมาพิจารณาเมื่อใช้กับพืชผลทางการเกษตรบางชนิด

ปุ๋ยซึ่งมีไอออนบวกที่เป็นด่างซึ่งพืชสกัดจากดินได้เร็วกว่าทำให้เกิดกรด พืชที่ใช้ประจุลบที่เป็นกรดจากปุ๋ยจะทำให้เกิดความเป็นด่างของดินได้เร็วกว่า

ปุ๋ยไนโตรเจนที่ประกอบด้วยแอมโมเนียมไอออนบวก NH4 (แอมโมเนียมไนเตรต, แอมโมเนียมซัลเฟต) และกลุ่มเอไมด์ NH2 (ยูเรีย) ทำให้ดินเป็นกรด ฤทธิ์เป็นกรดของแอมโมเนียมไนเตรตนั้นอ่อนกว่าแอมโมเนียมซัลเฟต

ขึ้นอยู่กับลักษณะของดิน สภาพภูมิอากาศและเงื่อนไขอื่นๆ จำเป็นต้องใช้ปริมาณไนโตรเจนที่แตกต่างกันสำหรับพืชผลที่แตกต่างกัน

แอมโมเนียมไนเตรต (แอมโมเนียมไนเตรตหรือแอมโมเนียมไนเตรต) มีบทบาทสำคัญในกลุ่มปุ๋ยไนโตรเจนซึ่งมีการผลิตทั่วโลกซึ่งมีจำนวนหลายล้านตันต่อปี

ปัจจุบันปุ๋ยไนโตรเจนประมาณ 50% ที่ใช้ในการเกษตรในประเทศของเราเป็นแอมโมเนียมไนเตรต

แอมโมเนียมไนเตรตมีข้อดีเหนือปุ๋ยไนโตรเจนอื่นๆ หลายประการ ประกอบด้วยไนโตรเจน 34-34.5% และในส่วนนี้รองจากยูเรีย CO(NH2) 2 เท่านั้น ซึ่งมีไนโตรเจน 46% ปุ๋ยไนโตรเจนและปุ๋ยไนโตรเจนอื่นๆ มีไนโตรเจนน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (ปริมาณไนโตรเจนจะได้รับในรูปของของแห้ง):

ตารางที่ 1 - ปริมาณไนโตรเจนในสารประกอบ

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นปุ๋ยไนโตรเจนสากลเนื่องจากมีไนโตรเจนในรูปแบบแอมโมเนียมและไนเตรตพร้อมกัน มีประสิทธิภาพในทุกโซนสำหรับพืชผลเกือบทั้งหมด

เป็นสิ่งสำคัญมากที่พืชจะใช้รูปแบบไนโตรเจนของแอมโมเนียมไนเตรตในเวลาที่ต่างกัน แอมโมเนียมไนโตรเจนซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงในการสังเคราะห์โปรตีนจะถูกดูดซึมอย่างรวดเร็วโดยพืชในช่วงการเจริญเติบโต ไนเตรตไนโตรเจนจะถูกดูดซึมค่อนข้างช้าจึงคงอยู่ได้นานกว่า เป็นที่ยอมรับกันว่าพืชสามารถใช้ไนโตรเจนในรูปแอมโมเนียได้โดยไม่ต้องออกซิเดชั่นก่อน

คุณสมบัติเหล่านี้ของแอมโมเนียมไนเตรตมีผลเชิงบวกอย่างมากต่อการเพิ่มผลผลิตของพืชผลทางการเกษตรเกือบทั้งหมด

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นส่วนหนึ่งของวัตถุระเบิดเสถียรกลุ่มใหญ่ วัตถุระเบิดที่มีแอมโมเนียมไนเตรตและแอมโมเนียมไนเตรตบริสุทธิ์หรือผ่านการบำบัดด้วยสารเติมแต่งบางชนิดจะถูกนำมาใช้ในการระเบิด

ดินประสิวจำนวนเล็กน้อยใช้ในการผลิตไนตรัสออกไซด์ซึ่งใช้ในการแพทย์

นอกเหนือจากการเพิ่มปริมาณการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตโดยการปรับปรุงโรงงานผลิตที่มีอยู่ให้ทันสมัยและสร้างโรงงานใหม่แล้ว ยังมีการนำมาตรการต่างๆ เพื่อปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเพิ่มเติม (ได้รับผลิตภัณฑ์ที่สามารถแตกหักได้ 100% และเก็บรักษาเม็ดเล็กหลังจากการจัดเก็บผลิตภัณฑ์ในระยะยาว ).

1. คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของแอมโมเนียมไนเตรต

ในรูปแบบบริสุทธิ์ แอมโมเนียมไนเตรตเป็นสารผลึกสีขาวที่ประกอบด้วยไนโตรเจน 35% ออกซิเจน 60% และไฮโดรเจน 5% ผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคเป็นสีขาวมีโทนสีเหลืองและมีไนโตรเจนอย่างน้อย 34.2%

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นสารออกซิไดซ์อย่างแรงสำหรับสารประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์จำนวนหนึ่ง มันทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับการหลอมละลายของสารบางชนิด แม้กระทั่งจุดที่เกิดการระเบิด (เช่น กับโซเดียมไนไตรท์ NaNO2)

หากก๊าซแอมโมเนียถูกส่งผ่านไปยังแอมโมเนียมไนเตรตที่เป็นของแข็ง ของเหลวที่เคลื่อนที่ได้จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว - แอมโมเนีย 2NH4NO3*2Np หรือ NH4NO3*3Np

แอมโมเนียมไนเตรตละลายได้สูงในน้ำ เอทิลและเมทิลแอลกอฮอล์ ไพริดีน อะซิโตน และแอมโมเนียเหลว เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความสามารถในการละลายของแอมโมเนียมไนเตรตจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

เมื่อแอมโมเนียมไนเตรตละลายในน้ำ ความร้อนจำนวนมากจะถูกดูดซับ ตัวอย่างเช่น เมื่อผลึก NH4NO3 1 โมลละลายในน้ำ 220-400 โมล และอุณหภูมิ 10-15 °C ความร้อนจะถูกดูดซับ 6.4 กิโลแคลอรี

แอมโมเนียมไนเตรตมีความสามารถในการระเหิด เมื่อเก็บแอมโมเนียมไนเตรตภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและความชื้นในอากาศ ปริมาตรของมันจะเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่า ซึ่งมักจะทำให้ภาชนะแตก

ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ รูขุมขนและรอยแตกจะมองเห็นได้ชัดเจนบนพื้นผิวของเม็ดแอมโมเนียมไนเตรต ความพรุนที่เพิ่มขึ้นของเม็ดไนเตรตส่งผลเสียต่อคุณสมบัติทางกายภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปอย่างมาก

แอมโมเนียมไนเตรตสามารถดูดความชื้นได้สูง ในที่โล่งในชั้นดินประสิวบาง ๆ มันจะเปียกชื้นอย่างรวดเร็วสูญเสียรูปร่างเป็นผลึกและเริ่มเบลอ ระดับที่เกลือดูดซับความชื้นจากอากาศขึ้นอยู่กับความชื้นและความดันไอเหนือสารละลายอิ่มตัวของเกลือที่กำหนดที่อุณหภูมิที่กำหนด

การแลกเปลี่ยนความชื้นเกิดขึ้นระหว่างอากาศกับเกลือดูดความชื้น ความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศมีอิทธิพลอย่างมากต่อกระบวนการนี้

แคลเซียมและมะนาว-แอมโมเนียมไนเตรตมีแรงดันไอน้ำค่อนข้างต่ำเหนือสารละลายอิ่มตัว ที่อุณหภูมิหนึ่งจะสอดคล้องกับความชื้นสัมพัทธ์ต่ำสุด เหล่านี้เป็นเกลือที่ดูดความชื้นได้มากที่สุดในบรรดาปุ๋ยไนโตรเจนข้างต้น แอมโมเนียมซัลเฟตเป็นสารดูดความชื้นน้อยที่สุด และโพแทสเซียมไนเตรตเกือบจะไม่สามารถดูดความชื้นได้ทั้งหมด

ความชื้นจะถูกดูดซับโดยชั้นเกลือขนาดค่อนข้างเล็กที่อยู่ติดกับอากาศโดยรอบเท่านั้น อย่างไรก็ตามแม้การทำให้ดินประสิวเปียกเช่นนี้จะทำให้คุณสมบัติทางกายภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปลดลงอย่างมาก อัตราที่แอมโมเนียมไนเตรตดูดซับความชื้นจากอากาศจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ดังนั้นที่อุณหภูมิ 40 °C อัตราการดูดซับความชื้นจึงสูงกว่าที่อุณหภูมิ 23 °C ถึง 2.6 เท่า

มีการเสนอวิธีการมากมายเพื่อลดการดูดความชื้นของแอมโมเนียมไนเตรต วิธีการหนึ่งนั้นขึ้นอยู่กับการผสมหรือการหลอมแอมโมเนียมไนเตรตกับเกลืออีกชนิดหนึ่ง เมื่อเลือกเกลือตัวที่สองให้ปฏิบัติตามกฎต่อไปนี้: เพื่อลดการดูดความชื้นความดันของไอน้ำเหนือสารละลายอิ่มตัวของส่วนผสมของเกลือจะต้องมากกว่าความดันเหนือสารละลายอิ่มตัวของแอมโมเนียมไนเตรตบริสุทธิ์

เป็นที่ยอมรับกันว่าการดูดความชื้นของส่วนผสมของเกลือสองชนิดที่มีไอออนร่วมกันนั้นมากกว่าการดูดความชื้นมากที่สุด (ยกเว้นเป็นของผสมหรือโลหะผสมของแอมโมเนียมไนเตรตกับแอมโมเนียมซัลเฟตและอื่น ๆ บางส่วน) การผสมแอมโมเนียมไนเตรตกับสารที่ไม่ดูดความชื้นแต่ไม่ละลายน้ำ (เช่น ฝุ่นหินปูน หินฟอสเฟต ไดแคลเซียมฟอสเฟต ฯลฯ) ไม่ได้ลดการดูดความชื้น การทดลองจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าเกลือทั้งหมดที่มีความสามารถในการละลายน้ำได้เท่ากันหรือมากกว่าแอมโมเนียมไนเตรตมีคุณสมบัติในการเพิ่มความสามารถในการดูดความชื้น

ต้องเติมเกลือที่สามารถลดการดูดความชื้นของแอมโมเนียมไนเตรตในปริมาณมาก (เช่นโพแทสเซียมซัลเฟต, โพแทสเซียมคลอไรด์, ไดแอมโมเนียมฟอสเฟต) ซึ่งจะช่วยลดปริมาณไนโตรเจนในผลิตภัณฑ์อย่างรวดเร็ว

วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการลดการดูดซึมความชื้นจากอากาศคือการเคลือบอนุภาคไนเตรตด้วยฟิล์มป้องกันสารอินทรีย์ที่ไม่เปียกน้ำ ฟิล์มป้องกันช่วยลดอัตราการดูดซับความชื้นได้ 3-5 เท่า และช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพของแอมโมเนียมไนเตรต

คุณสมบัติเชิงลบของแอมโมเนียมไนเตรตคือความสามารถในการเค้ก - สูญเสียความสามารถในการไหล (ร่วน) ระหว่างการเก็บรักษา ในกรณีนี้แอมโมเนียมไนเตรตจะกลายเป็นมวลเสาหินแข็งซึ่งบดยาก การแข็งตัวของแอมโมเนียมไนเตรตเกิดได้จากหลายสาเหตุ

เพิ่มปริมาณความชื้นในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป อนุภาคของแอมโมเนียมไนเตรตที่มีรูปร่างใด ๆ มักจะมีความชื้นอยู่ในรูปของสารละลายอิ่มตัว (แม่) เสมอ ปริมาณ NH4NO3 ในสารละลายดังกล่าวสอดคล้องกับความสามารถในการละลายของเกลือที่อุณหภูมิที่บรรจุเกลือลงในภาชนะ เมื่อผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเย็นตัวลง สุราแม่มักจะมีความอิ่มตัวสูง เมื่ออุณหภูมิลดลงอีก ผลึกจำนวนมากที่มีขนาด 0.2-0.3 มม. จะหลุดออกจากสารละลายอิ่มตัวยวดยิ่ง ผลึกใหม่เหล่านี้ประสานอนุภาคไนเตรตที่ไม่ได้ผูกไว้ก่อนหน้านี้ ทำให้มันกลายเป็นมวลหนาแน่น

ความแข็งแรงเชิงกลต่ำของอนุภาคดินประสิว แอมโมเนียมไนเตรตผลิตในรูปของอนุภาคทรงกลม (เม็ด) แผ่นหรือผลึกขนาดเล็ก อนุภาคของแอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ดมีพื้นที่ผิวจำเพาะที่เล็กกว่าและมีรูปร่างสม่ำเสมอมากกว่าแบบเกล็ดและแบบผลึกละเอียด ดังนั้นเม็ดจะเค้กน้อยลง อย่างไรก็ตามในระหว่างกระบวนการทำแกรนูลจะเกิดอนุภาคกลวงจำนวนหนึ่งซึ่งมีความแข็งแรงเชิงกลต่ำ

เมื่อจัดเก็บ ถุงที่มีดินประสิวจะถูกวางซ้อนกันสูง 2.5 ม. ภายใต้แรงกดดันของถุงด้านบน เม็ดที่มีความทนทานน้อยที่สุดจะถูกทำลายด้วยการก่อตัวของอนุภาคคล้ายฝุ่น ซึ่งจะอัดแน่นมวลของดินประสิว ทำให้เกิดการเกาะตัวมากขึ้น การปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าการทำลายอนุภาคกลวงในชั้นของผลิตภัณฑ์ที่เป็นเม็ดจะช่วยเร่งกระบวนการแข็งตัวอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้จะสังเกตได้แม้ว่าเมื่อบรรจุลงในภาชนะ ผลิตภัณฑ์จะถูกทำให้เย็นลงถึง 45 °C และเม็ดส่วนใหญ่มีความแข็งแรงเชิงกลที่ดี เป็นที่ยอมรับกันว่าเม็ดกลวงจะถูกทำลายเนื่องจากการตกผลึกซ้ำ

เมื่ออุณหภูมิโดยรอบเพิ่มขึ้น เม็ดดินประสิวเกือบจะสูญเสียความแข็งแรงไปจนหมด และผลิตภัณฑ์ดังกล่าวก็จะเกิดเค้กหนามาก

การสลายตัวด้วยความร้อนของแอมโมเนียมไนเตรต อันตรายจากการระเบิด. ทนไฟ. จากมุมมองของความปลอดภัยในการระเบิด แอมโมเนียมไนเตรตมีความไวต่อแรงกระแทก แรงเสียดทาน การกระแทกค่อนข้างน้อย และยังคงความเสถียรเมื่อถูกกระทบด้วยประกายไฟที่มีความเข้มข้นต่างกัน ส่วนผสมของทราย แก้ว และโลหะเจือปนไม่เพิ่มความไวของแอมโมเนียมไนเตรตต่อความเค้นเชิงกล มันสามารถระเบิดได้ภายใต้อิทธิพลของตัวระเบิดที่รุนแรงหรือระหว่างการสลายตัวเนื่องจากความร้อนภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น

เมื่อให้ความร้อนเป็นเวลานาน แอมโมเนียมไนเตรตจะค่อยๆสลายตัวเป็นแอมโมเนียและกรดไนตริก:

NH4NO3=Np+HNO3 - 174598.32 เจ (1)

กระบวนการนี้ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับการดูดซับความร้อน เริ่มต้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 110°C

เมื่อให้ความร้อนมากขึ้น แอมโมเนียมไนเตรตจะสลายตัวกลายเป็นไนตรัสออกไซด์และน้ำ:

NH4NO3= N2O + 2H2O + 36902.88 เจ (2)

การสลายตัวด้วยความร้อนของแอมโมเนียมไนเตรตเกิดขึ้นในระยะต่อเนื่องต่อไปนี้:

· ไฮโดรไลซิส (หรือการแยกตัว) ของโมเลกุล NH4NO3

·การสลายตัวทางความร้อนของกรดไนตริกที่เกิดขึ้นระหว่างการไฮโดรไลซิส

· อันตรกิริยาของไนโตรเจนไดออกไซด์และแอมโมเนียที่เกิดขึ้นในสองขั้นตอนแรก

เมื่อแอมโมเนียมไนเตรตถูกให้ความร้อนอย่างเข้มข้นจนถึง 220--240 °C การสลายตัวของมันอาจมาพร้อมกับการระเบิดของมวลหลอมเหลว

การทำความร้อนแอมโมเนียมไนเตรตในปริมาตรปิดหรือในปริมาตรโดยปล่อยก๊าซที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวด้วยความร้อนของไนเตรตอย่างจำกัดเป็นสิ่งที่อันตรายมาก

ในกรณีเหล่านี้ การสลายตัวของแอมโมเนียมไนเตรตสามารถเกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยาหลายอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านปฏิกิริยาต่อไปนี้:

NH4NO3 = N2+2H2O + S 02 + 1401.64 จูล/กก. (3)

2NH4NO3 = N2 + 2NO+ 4H20 + 359.82 จูล/กก. (4)

3NH4NO3= 2N2 + N0 + N02 + 6H20 + 966.50 จูล/กก. (5)

จากปฏิกิริยาข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าแอมโมเนียที่เกิดขึ้นในช่วงเริ่มต้นของการสลายตัวด้วยความร้อนของไนเตรตมักจะขาดหายไปในส่วนผสมของก๊าซ ปฏิกิริยาทุติยภูมิเกิดขึ้นในระหว่างที่แอมโมเนียถูกออกซิไดซ์เป็นธาตุไนโตรเจนอย่างสมบูรณ์ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทุติยภูมิความดันของส่วนผสมก๊าซในปริมาตรปิดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและกระบวนการสลายตัวอาจสิ้นสุดลงด้วยการระเบิด

ทองแดง ซัลไฟด์ แมกนีเซียม ไพไรต์ และสิ่งสกปรกอื่นๆ กระตุ้นกระบวนการสลายตัวของแอมโมเนียมไนเตรตเมื่อได้รับความร้อน อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของสารเหล่านี้กับไนเตรตที่ให้ความร้อนจะเกิดแอมโมเนียมไนไตรต์ที่ไม่เสถียรซึ่งที่อุณหภูมิ 70-80 ° C จะสลายตัวอย่างรวดเร็วด้วยการระเบิด:

NH4NO3=N2+ 2H20 (6)

แอมโมเนียมไนเตรตไม่ทำปฏิกิริยากับเหล็ก ดีบุก และอะลูมิเนียม แม้จะอยู่ในสถานะหลอมเหลวก็ตาม

ด้วยความชื้นที่เพิ่มขึ้นและขนาดอนุภาคของแอมโมเนียมไนเตรตที่เพิ่มขึ้น ความไวต่อการระเบิดจึงลดลงอย่างมาก เมื่อมีความชื้นประมาณ 3% ดินประสิวจะไม่ไวต่อการระเบิดแม้ว่าจะสัมผัสกับเครื่องระเบิดที่รุนแรงก็ตาม

การสลายตัวด้วยความร้อนของแอมโมเนียมไนเตรตจะเพิ่มขึ้นตามความดันที่เพิ่มขึ้นจนถึงขีดจำกัดหนึ่ง เป็นที่ยอมรับกันว่าที่ความดันประมาณ 6 kgf/cm2 และอุณหภูมิที่สอดคล้องกัน ไนเตรตหลอมเหลวทั้งหมดจะสลายตัว

สิ่งสำคัญในการลดหรือป้องกันการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของแอมโมเนียมไนเตรตคือการรักษาสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างเมื่อระเหยสารละลาย ดังนั้นในรูปแบบเทคโนโลยีใหม่สำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตแบบไม่จับตัวเป็นก้อนจึงแนะนำให้เติมแอมโมเนียจำนวนเล็กน้อยลงในอากาศร้อน

เมื่อพิจารณาว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ แอมโมเนียมไนเตรตอาจเป็นผลิตภัณฑ์ที่ระเบิดได้ ในระหว่างการผลิต การจัดเก็บ และการขนส่ง จะต้องปฏิบัติตามระบอบเทคโนโลยีและกฎระเบียบด้านความปลอดภัยที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่ติดไฟ มีเพียงไนตรัสออกไซด์ที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวด้วยความร้อนของเกลือเท่านั้นที่รองรับการเผาไหม้

ส่วนผสมของแอมโมเนียมไนเตรตกับถ่านบดสามารถติดไฟได้เองเมื่อถูกความร้อนอย่างแรง โลหะที่ถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายบางชนิด (เช่น ผงสังกะสี) เมื่อสัมผัสกับแอมโมเนียมไนเตรตเปียกด้วยความร้อนเล็กน้อยก็อาจทำให้เกิดการติดไฟได้เช่นกัน ในทางปฏิบัติ มีการสังเกตกรณีของการจุดระเบิดที่เกิดขึ้นเองของส่วนผสมของแอมโมเนียมไนเตรตกับซูเปอร์ฟอสเฟต

ถุงกระดาษหรือถังไม้ที่บรรจุแอมโมเนียมไนเตรตสามารถติดไฟได้แม้ว่าจะโดนแสงแดดก็ตาม เมื่อภาชนะที่ประกอบด้วยแอมโมเนียมไนเตรตจุดติดไฟ ไนโตรเจนออกไซด์และไอระเหยของกรดไนตริกอาจถูกปล่อยออกมา ในกรณีเพลิงไหม้ที่เกิดจากเปลวไฟหรือจากการระเบิด แอมโมเนียมไนเตรตจะละลายและสลายตัวไปบางส่วน เปลวไฟไม่ลุกลามไปสู่ส่วนลึกของมวลดินประสิว

2 - วิธีการผลิต

กรดวางตัวเป็นกลางของแอมโมเนียมไนเตรต

ในอุตสาหกรรม มีเพียงวิธีการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากแอมโมเนียสังเคราะห์ (หรือก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย) และกรดไนตริกเจือจางเท่านั้นที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย

การผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากแอมโมเนียสังเคราะห์ (หรือก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย) และกรดไนตริกมีหลายขั้นตอน ในเรื่องนี้พวกเขาพยายามที่จะได้รับแอมโมเนียมไนเตรตโดยตรงจากแอมโมเนีย ไนโตรเจนออกไซด์ ออกซิเจน และไอน้ำ โดยปฏิกิริยา

4Np + 4NO2 + 02 + 2H20 = 4NH4NO3 (7)

อย่างไรก็ตามต้องละทิ้งวิธีการนี้เนื่องจากแอมโมเนียมไนไตรต์เกิดขึ้นพร้อมกับแอมโมเนียมไนเตรตซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่เสถียรและระเบิดได้

มีการปรับปรุงหลายประการในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากแอมโมเนียและกรดไนตริกซึ่งทำให้สามารถลดต้นทุนทุนสำหรับการก่อสร้างโรงงานใหม่และลดต้นทุนของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

เพื่อปรับปรุงการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตอย่างรุนแรงจำเป็นต้องละทิ้งแนวคิดที่มีมาหลายปีเกี่ยวกับความเป็นไปไม่ได้ในการทำงานโดยไม่มีอุปกรณ์พื้นฐานสำรองที่เหมาะสม (เช่นเครื่องระเหยหอแกรนูล ฯลฯ ) เกี่ยวกับอันตรายของ ได้รับการละลายแอมโมเนียมไนเตรตเกือบปราศจากน้ำเพื่อทำเป็นเม็ด

เป็นที่ยอมรับอย่างมั่นคงในรัสเซียและต่างประเทศว่าเฉพาะการสร้างหน่วยกำลังสูงโดยใช้ความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่เท่านั้นที่สามารถให้ข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจที่สำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตที่มีอยู่

ปัจจุบันแอมโมเนียมไนเตรตจำนวนมากผลิตจากก๊าซนอกระบบที่มีแอมโมเนียในระบบการสังเคราะห์ยูเรียบางชนิด ตามวิธีการผลิตวิธีใดวิธีหนึ่งยูเรีย 1 ตันผลิตแอมโมเนียได้ตั้งแต่ 1 ถึง 1.4 ตัน จากปริมาณแอมโมเนียนี้สามารถผลิตแอมโมเนียมไนเตรตได้ 4.6-6.5 ตัน แม้ว่าแผนการขั้นสูงสำหรับการสังเคราะห์ยูเรียยังใช้งานได้ แต่ก๊าซที่มีแอมโมเนียซึ่งเป็นของเสียจากการผลิตนี้จะทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตในระยะเวลาหนึ่ง

วิธีการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนียนั้นแตกต่างจากวิธีการผลิตแอมโมเนียที่เป็นก๊าซในขั้นตอนการทำให้เป็นกลางเท่านั้น

แอมโมเนียมไนเตรตได้ในปริมาณเล็กน้อยโดยการแลกเปลี่ยนการสลายตัวของเกลือ (วิธีการแปลง)

วิธีการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการตกตะกอนของเกลือที่เกิดขึ้นอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือการผลิตเกลือสองชนิดที่มีความสามารถในการละลายน้ำต่างกัน ในกรณีแรก สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกแยกออกจากตะกอนบนตัวกรองแบบหมุน และแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งตามขั้นตอนปกติ ในกรณีที่สองสารละลายจะถูกระเหยจนถึงความเข้มข้นที่แน่นอนและแยกออกจากกันโดยการตกผลึกแบบเศษส่วนซึ่งเดือดลงไปดังต่อไปนี้: เมื่อทำให้สารละลายร้อนเย็นลงแอมโมเนียมไนเตรตส่วนใหญ่จะถูกแยกได้ในรูปแบบบริสุทธิ์จากนั้นการตกผลึกจะดำเนินการแยกกัน อุปกรณ์จากสารละลายแม่เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ปนเปื้อนสิ่งเจือปน

วิธีการทั้งหมดในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตโดยการแลกเปลี่ยนเกลือนั้นมีความซับซ้อนและมีการใช้ไอน้ำสูงและสูญเสียไนโตรเจนที่จับตัวกัน มักใช้ในอุตสาหกรรมเฉพาะเมื่อจำเป็นต้องใช้สารประกอบไนโตรเจนที่ได้เป็นผลพลอยได้เท่านั้น

วิธีการสมัยใหม่ในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากก๊าซแอมโมเนีย (หรือก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย) และกรดไนตริกได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง

3 - ขั้นตอนหลักของการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจากแอมโมเนียและกรดไนตริก

กระบวนการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตประกอบด้วยขั้นตอนหลักดังต่อไปนี้:

1. การรับสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตโดยการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยแอมโมเนียที่เป็นก๊าซหรือก๊าซที่มีแอมโมเนีย

2. การระเหยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตไปสู่สถานะหลอมละลาย

3. การตกผลึกจากเกลือที่ละลายในรูปของอนุภาคทรงกลม (เม็ด) เกล็ด (แผ่น) และผลึกขนาดเล็ก

4. เกลือทำให้เย็นหรือแห้ง

5. การบรรจุผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

เพื่อให้ได้แอมโมเนียมไนเตรตที่มีการเกาะตัวต่ำและกันน้ำได้ นอกเหนือจากขั้นตอนที่ระบุแล้ว ยังจำเป็นต้องมีขั้นตอนการเตรียมสารเติมแต่งที่เหมาะสมอีกด้วย

3.1 ป การเตรียมสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต

3.1.1 ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับกระบวนการทำให้เป็นกลาง

สารละลายแอมโมเนียมไนเตรต ry ได้มาจากการทำปฏิกิริยาแอมโมเนียกับกรดไนตริกตามปฏิกิริยา:

4NH3 + HNO3 = NH4NO3 + คิวเจ (8)

การก่อตัวของแอมโมเนียมไนเตรตไม่สามารถย้อนกลับได้และมาพร้อมกับการปล่อยความร้อน ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกรดไนตริกที่ใช้และอุณหภูมิของกรดนั้น เช่นเดียวกับอุณหภูมิของก๊าซแอมโมเนีย (หรือก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย) ยิ่งความเข้มข้นของกรดไนตริกสูงเท่าไรก็ยิ่งสร้างความร้อนได้มากขึ้นเท่านั้น ในกรณีนี้น้ำจะระเหยซึ่งทำให้ได้สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่มีความเข้มข้นมากขึ้น เพื่อให้ได้สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตจะใช้กรดไนตริก 42-58%

การใช้กรดไนตริกที่มีความเข้มข้นสูงกว่า 58% เพื่อให้ได้สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตด้วยการออกแบบกระบวนการที่มีอยู่นั้นเป็นไปไม่ได้เนื่องจากในกรณีนี้อุณหภูมิจะพัฒนาในอุปกรณ์ทำให้เป็นกลางซึ่งเกินจุดเดือดของกรดไนตริกอย่างมีนัยสำคัญซึ่ง สามารถนำไปสู่การสลายตัวได้ด้วยการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ เมื่อสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตถูกระเหย ไอน้ำของน้ำผลไม้จะเกิดขึ้นเนื่องจากความร้อนของปฏิกิริยาในเครื่องทำให้เป็นกลาง ซึ่งมีอุณหภูมิ 110-120 °C

เมื่อได้รับสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่มีความเข้มข้นสูงสุดที่เป็นไปได้ ต้องใช้พื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ค่อนข้างเล็กของเครื่องระเหย และไอน้ำสดจำนวนเล็กน้อยจะถูกใช้เพื่อการระเหยของสารละลายต่อไป ในเรื่องนี้เมื่อรวมกับวัตถุดิบพวกเขามุ่งมั่นที่จะจัดหาความร้อนเพิ่มเติมให้กับตัวทำให้เป็นกลางโดยให้ความร้อนแอมโมเนียถึง 70 ° C และกรดไนตริกถึง 60 ° C ด้วยไอน้ำของน้ำผลไม้ (ที่อุณหภูมิสูงกว่าของกรดไนตริกการสลายตัวที่สำคัญ เกิดขึ้น และท่อทำความร้อนอาจเกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรงหากไม่ได้ทำจากไททาเนียม)

กรดไนตริกที่ใช้ในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตจะต้องมีไนโตรเจนออกไซด์ที่ละลายอยู่ไม่เกิน 0.20% หากกรดไม่ได้รับการไล่อากาศออกอย่างเพียงพอเพื่อกำจัดไนโตรเจนออกไซด์ที่ละลายอยู่ กรดเหล่านั้นจะก่อตัวเป็นแอมโมเนียมไนไตรท์พร้อมกับแอมโมเนีย ซึ่งจะสลายตัวอย่างรวดเร็วเป็นไนโตรเจนและน้ำ ในกรณีนี้ การสูญเสียไนโตรเจนอาจอยู่ที่ประมาณ 0.3 กิโลกรัมต่อผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป 1 ตัน

ตามกฎแล้วไอของน้ำผลไม้มีสิ่งเจือปน NH3, NHO3 และ NH4NO3 ปริมาณของสิ่งเจือปนเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความเสถียรของแรงกดดันที่ต้องจ่ายแอมโมเนียและกรดไนตริกให้กับตัวทำให้เป็นกลาง เพื่อรักษาแรงดันที่กำหนด กรดไนตริกจะถูกจ่ายจากถังแรงดันที่ติดตั้งท่อน้ำล้น และจ่ายก๊าซแอมโมเนียโดยใช้เครื่องควบคุมแรงดัน

โหลดของตัวทำให้เป็นกลางยังกำหนดการสูญเสียไนโตรเจนที่จับกับไอน้ำของน้ำผลไม้เป็นส่วนใหญ่อีกด้วย ภายใต้ภาระปกติ การสูญเสียจากคอนเดนเสทไอน้ำจากน้ำผลไม้ไม่ควรเกิน 2 กรัม/ลิตร (ในรูปของไนโตรเจน) เมื่อโหลดตัวทำให้เป็นกลางเกิน ปฏิกิริยาข้างเคียงจะเกิดขึ้นระหว่างแอมโมเนียและไอกรดไนตริก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แอมโมเนียมไนเตรตที่มีหมอกก่อตัวขึ้นในเฟสก๊าซ ปนเปื้อนไอน้ำของน้ำผลไม้ และการสูญเสียไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้จะเพิ่มขึ้น สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่ได้รับในสารทำให้เป็นกลางจะถูกสะสมในภาชนะระดับกลางที่มีเครื่องกวน ทำให้เป็นกลางด้วยแอมโมเนียหรือกรดไนตริก จากนั้นจึงส่งไประเหย

3.1.2 ลักษณะของการติดตั้งการวางตัวเป็นกลาง

ขึ้นอยู่กับการใช้งานแรงดันที่ต้องการ การติดตั้งที่ทันสมัยสำหรับการผลิตสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตโดยใช้ความร้อนการทำให้เป็นกลางแบ่งออกเป็นการติดตั้งที่ทำงานที่ความดันบรรยากาศ ในการทำให้บริสุทธิ์ (สุญญากาศ); ที่ความดันสูง (หลายบรรยากาศ) และการติดตั้งแบบรวมที่ทำงานภายใต้ความกดดันในโซนการวางตัวเป็นกลางและภายใต้สุญญากาศในโซนแยกไอระเหยของน้ำผลไม้ออกจากสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต (ละลาย)

การติดตั้งที่ทำงานที่บรรยากาศหรือความดันส่วนเกินเล็กน้อยมีลักษณะเฉพาะด้วยเทคโนโลยีและการออกแบบที่เรียบง่าย นอกจากนี้ยังง่ายต่อการบำรุงรักษา เริ่มต้นและหยุด; การละเมิดโหมดการทำงานที่ระบุโดยไม่ตั้งใจมักจะถูกกำจัดอย่างรวดเร็ว การติดตั้งประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด อุปกรณ์หลักของการติดตั้งเหล่านี้คืออุปกรณ์ทำให้เป็นกลาง ITN (การใช้ความร้อนการทำให้เป็นกลาง) อุปกรณ์ ITN ทำงานภายใต้แรงดันสัมบูรณ์ 1.15--1.25 atm โครงสร้างได้รับการออกแบบในลักษณะที่แทบไม่มีการเดือดของสารละลายเกิดขึ้น - ด้วยการก่อตัวของแอมโมเนียมไนเตรตที่มีหมอก

การไหลเวียนในอุปกรณ์ปั๊มความร้อนช่วยลดความร้อนสูงเกินไปในโซนปฏิกิริยา ซึ่งช่วยให้กระบวนการทำให้เป็นกลางดำเนินการได้โดยสูญเสียไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้น้อยที่สุด

ขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานของการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต ไอน้ำน้ำผลไม้ของอุปกรณ์ ITN ใช้สำหรับการระเหยเบื้องต้นของสารละลายไนเตรต สำหรับการระเหยของแอมโมเนียเหลว การทำความร้อนของกรดไนตริกและแอมโมเนียที่เป็นก๊าซที่ส่งไปยังอุปกรณ์ ITN และสำหรับ การระเหยของแอมโมเนียเหลวเมื่อได้รับแอมโมเนียที่เป็นก๊าซที่ใช้ในการผลิตกรดไนตริกเจือจาง

สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตผลิตจากก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนียในการติดตั้งซึ่งอุปกรณ์หลักทำงานภายใต้สุญญากาศ (เครื่องระเหย) และที่ความดันบรรยากาศ (เครื่องฟอก-ทำให้เป็นกลาง) การติดตั้งดังกล่าวมีขนาดใหญ่และเป็นการยากที่จะรักษาโหมดการทำงานที่เสถียรเนื่องจากความแปรปรวนขององค์ประกอบของก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย กรณีหลังนี้ส่งผลเสียต่อความแม่นยำในการควบคุมกรดไนตริกส่วนเกิน ซึ่งเป็นผลมาจากสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตมักจะมีปริมาณกรดหรือแอมโมเนียเพิ่มขึ้น

การติดตั้งการทำให้เป็นกลางซึ่งทำงานภายใต้แรงดันสัมบูรณ์ 5-6 atm นั้นไม่ธรรมดามากนัก พวกเขาต้องการพลังงานจำนวนมากในการบีบอัดก๊าซแอมโมเนียและจ่ายกรดไนตริกที่มีแรงดันให้กับตัวทำให้เป็นกลาง นอกจากนี้ ในการติดตั้งเหล่านี้ การสูญเสียแอมโมเนียมไนเตรตที่เพิ่มขึ้นอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากการกระเด็นของสารละลาย (แม้แต่ในตัวแยกที่มีการออกแบบที่ซับซ้อน ก็ไม่สามารถจับการกระเซ็นได้ทั้งหมด)

ในการติดตั้งโดยใช้วิธีการแบบผสมผสาน กระบวนการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยแอมโมเนียจะถูกรวมเข้าด้วยกัน และทำให้เกิดแอมโมเนียมไนเตรตละลาย ซึ่งสามารถส่งไปเพื่อการตกผลึกได้โดยตรง (เช่น เครื่องระเหยสำหรับสารละลายไนเตรตเข้มข้นจะไม่รวมอยู่ในการติดตั้งดังกล่าว) การติดตั้งประเภทนี้ต้องใช้กรดไนตริก 58-60% ซึ่งอุตสาหกรรมยังคงผลิตได้ในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย นอกจากนี้อุปกรณ์บางอย่างยังต้องทำมาจากไทเทเนียมราคาแพงอีกด้วย กระบวนการทำให้เป็นกลางเพื่อให้ได้ไนเตรตละลายจะต้องดำเนินการที่อุณหภูมิสูงมาก (200-220 ° C) เมื่อพิจารณาถึงคุณสมบัติของแอมโมเนียมไนเตรตในการดำเนินกระบวนการที่อุณหภูมิสูงจำเป็นต้องสร้างเงื่อนไขพิเศษที่ป้องกันการสลายตัวด้วยความร้อนของไนเตรตที่ละลาย

3.1.3 โรงงานวางตัวเป็นกลางที่ทำงานที่ความดันบรรยากาศ

การติดตั้งเหล่านี้ได้แก่รวมถึงอุปกรณ์ทำให้เป็นกลางของ ITN (โดยใช้ความร้อนของการทำให้เป็นกลาง) และอุปกรณ์เสริม

รูปที่ 1 แสดงหนึ่งในการออกแบบของอุปกรณ์ ITN ที่ใช้ในโรงงานผลิตแอมโมเนียมไนเตรตที่มีอยู่หลายแห่ง

Z1 - ตัวหมุนวน; BC1 - เรือภายนอก (อ่างเก็บน้ำ); VTs1 - กระบอกสูบด้านใน (ส่วนการวางตัวเป็นกลาง); U1 - อุปกรณ์สำหรับกระจายกรดไนตริก Ш1 - เหมาะสมสำหรับการระบายน้ำ O1 - หน้าต่าง; U2 - อุปกรณ์สำหรับกระจายแอมโมเนีย G1 - ซีลน้ำ C1 - ตัวคั่นกับดัก

รูปที่ 1 - อุปกรณ์ทำให้เป็นกลางของ ITN พร้อมการหมุนเวียนของสารละลายตามธรรมชาติ

อุปกรณ์ ITN คือภาชนะทรงกระบอกแนวตั้ง (อ่างเก็บน้ำ) 2 ซึ่งวางกระบอกสูบ (แก้ว) 3 พร้อมชั้นวาง 1 (ตัวหมุนวน) ไว้เพื่อปรับปรุงการผสมสารละลาย ท่อส่งกรดไนตริกและก๊าซแอมโมเนียเชื่อมต่อกับกระบอกสูบ 3 (จ่ายรีเอเจนต์แบบทวนกระแส) ท่อปิดท้ายด้วยอุปกรณ์ 4 และ 7 เพื่อการกระจายกรดและก๊าซที่ดีขึ้น ในกระบอกสูบด้านใน กรดไนตริกทำปฏิกิริยากับแอมโมเนีย กระบอกนี้เรียกว่าห้องวางตัวเป็นกลาง

ช่องว่างวงแหวนระหว่างภาชนะที่ 2 และกระบอกสูบที่ 3 ทำหน้าที่สำหรับการหมุนเวียนของสารละลายเดือดของแอมโมเนียมไนเตรต ในส่วนล่างของกระบอกสูบจะมี 6 รู (หน้าต่าง) เชื่อมต่อห้องวางตัวเป็นกลางกับส่วนระเหยขององค์ประกอบความร้อน เนื่องจากการมีอยู่ของรูเหล่านี้ ผลผลิตของอุปกรณ์ ITN จึงลดลงบ้าง แต่มีการไหลเวียนของสารละลายตามธรรมชาติอย่างเข้มข้น ซึ่งนำไปสู่การลดการสูญเสียไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้

ไอน้ำของน้ำผลไม้ที่ปล่อยออกมาจากสารละลายจะถูกปล่อยผ่านข้อต่อในฝาครอบของอุปกรณ์ ITN และผ่านตัวแยกกับดัก 9 สารละลายของไนเตรตที่เกิดขึ้นในกระบอกสูบ 3 ในรูปแบบของอิมัลชัน - ผสมกับไอน้ำของน้ำผลไม้เข้าสู่ตัวแยกผ่าน ซีลน้ำ 5. จากข้อต่อส่วนล่างของตัวแยกกับดัก สารละลายแอมโมเนียม ไนเตรตจะถูกส่งไปยังเครื่องผสมพรีนิวทรัลไลเซอร์เพื่อดำเนินการต่อไป ซีลน้ำในส่วนการระเหยของอุปกรณ์ช่วยให้คุณรักษาระดับสารละลายให้คงที่ และป้องกันไม่ให้ไอน้ำของน้ำผลไม้ระเหยออกไปโดยไม่ไหลออกจากกระเด็นของสารละลายที่ติดอยู่

ไอน้ำควบแน่นจะเกิดขึ้นบนแผ่นแยกเนื่องจากการควบแน่นของไอน้ำจากน้ำผลไม้บางส่วน ในกรณีนี้ความร้อนของการควบแน่นจะถูกกำจัดออกโดยการหมุนเวียนของน้ำที่ไหลผ่านขดลวดที่วางอยู่บนจาน จากการควบแน่นของไอน้ำน้ำผลไม้บางส่วน ทำให้ได้สารละลาย NH4NO3 15--20% ซึ่งถูกส่งไปเพื่อการระเหยพร้อมกับการไหลหลักของสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต

รูปที่ 2 แสดงแผนภาพของหนึ่งในหน่วยการวางตัวเป็นกลางที่ทำงานที่ความดันใกล้กับบรรยากาศ

NB1 - ถังแรงดัน C1 - ตัวคั่น; I1 - เครื่องระเหย; P1 - เครื่องทำความร้อน; SK1 - การรวบรวมคอนเดนเสท ITN1 - อุปกรณ์ ITN; M1 - เครื่องกวน; TsN1 - ปั๊มแรงเหวี่ยง

รูปที่ 2 - แผนผังของการติดตั้งการวางตัวเป็นกลางที่ทำงานที่ความดันบรรยากาศ

กรดไนตริกบริสุทธิ์หรือสารเติมแต่งจะถูกส่งไปยังถังแรงดันซึ่งมีกรดส่วนเกินไหลล้นเข้าสู่การจัดเก็บอย่างต่อเนื่อง

จากถังแรงดัน 1 กรดไนตริกจะถูกส่งโดยตรงไปยังแก้วของอุปกรณ์ ITN 6 หรือผ่านเครื่องทำความร้อน (ไม่แสดงในรูป) ซึ่งจะถูกทำให้ร้อนด้วยความร้อนของไอน้ำของน้ำผลไม้ที่ถูกแยกออกผ่านเครื่องแยก 2

แอมโมเนียที่เป็นก๊าซจะเข้าสู่เครื่องระเหยแอมโมเนียเหลว 3 จากนั้นเข้าไปในเครื่องทำความร้อน 4 ซึ่งถูกให้ความร้อนด้วยความร้อนของไอน้ำทุติยภูมิจากเครื่องขยายหรือโดยคอนเดนเสทร้อนของไอน้ำร้อนของเครื่องระเหย จากนั้นจะถูกส่งผ่านท่อคู่ขนานสองท่อเข้าไปใน กระจกของอุปกรณ์ ITN 6

ในเครื่องระเหย 3 สเปรย์แอมโมเนียเหลวจะระเหยออกไป และสิ่งปนเปื้อนที่มักเกี่ยวข้องกับแอมโมเนียที่เป็นก๊าซจะถูกแยกออกจากกัน ในกรณีนี้ น้ำแอมโมเนียที่อ่อนแอจะเกิดขึ้นจากส่วนผสมของน้ำมันหล่อลื่นและฝุ่นตัวเร่งปฏิกิริยาจากเวิร์คช็อปการสังเคราะห์แอมโมเนีย

สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่ได้รับในตัวทำให้เป็นกลางจะไหลอย่างต่อเนื่องผ่านซีลไฮดรอลิกและตัวดักการกระเซ็นเข้าไปในเครื่องผสมตัวทำให้เป็นกลางขั้นสุดท้าย 7 จากที่ซึ่งหลังจากทำให้กรดส่วนเกินเป็นกลางแล้ว ก็จะถูกส่งไประเหย

ไอน้ำของน้ำผลไม้ที่ปล่อยออกมาในเครื่องทำความร้อนหลังจากผ่านเครื่องแยก 2 แล้วจะถูกส่งไปใช้เป็นไอน้ำร้อนไปยังเครื่องระเหยขั้นที่หนึ่ง

ไอน้ำคอนเดนเสทของน้ำผลไม้จากฮีตเตอร์ 4 จะถูกรวบรวมไว้ในตัวสะสม 5 ซึ่งนำไปใช้ตามความต้องการในการผลิตที่หลากหลาย

ก่อนที่จะเริ่มตัวทำให้เป็นกลางจะต้องดำเนินการเตรียมการตามคู่มือการใช้งาน ให้เราสังเกตเฉพาะงานเตรียมการบางส่วนที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินการตามปกติของกระบวนการวางตัวเป็นกลางและรับรองข้อควรระวังด้านความปลอดภัย

ก่อนอื่น คุณต้องเทสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตหรือไอน้ำคอนเดนเสทลงในตัวทำให้เป็นกลางจนถึงวาล์วเก็บตัวอย่าง

จากนั้นจึงจำเป็นต้องสร้างการจ่ายกรดไนตริกอย่างต่อเนื่องไปยังถังแรงดันและไหลล้นไปยังพื้นที่จัดเก็บคลังสินค้า หลังจากนั้น จำเป็นต้องได้รับแอมโมเนียที่เป็นก๊าซจากเวิร์กช็อปการสังเคราะห์แอมโมเนีย ซึ่งจำเป็นต้องเปิดวาล์วบนเส้นสั้นๆ เพื่อปล่อยไอน้ำของน้ำผลไม้ออกสู่บรรยากาศ และวาล์วสำหรับทางออกของสารละลายลงในเครื่องผสม-ทำให้เป็นกลาง ซึ่งจะช่วยป้องกันการสร้างแรงดันสูงในเครื่องสูบน้ำและการก่อตัวของส่วนผสมแอมโมเนีย-อากาศที่ไม่ปลอดภัยเมื่อสตาร์ทอุปกรณ์

เพื่อจุดประสงค์เดียวกัน ก่อนที่จะสตาร์ท เครื่องทำให้เป็นกลางและการสื่อสารที่เชื่อมต่อกับเครื่องจะถูกกำจัดด้วยไอน้ำ

หลังจากบรรลุสภาวะการทำงานปกติแล้ว ไอน้ำจากเครื่องทำความร้อนจะถูกส่งไปใช้เป็นไอน้ำร้อน]

3.1.4 โรงงานทำให้เป็นกลางที่ทำงานภายใต้สุญญากาศ

การประมวลผลร่วมของแอมก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนียและก๊าซแอมโมเนียนั้นไม่สามารถทำได้เนื่องจากมีความสัมพันธ์กับการสูญเสียแอมโมเนียมไนเตรตกรดและแอมโมเนียจำนวนมากเนื่องจากการมีสิ่งเจือปนจำนวนมากในก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย (ไนโตรเจน, มีเทน, ไฮโดรเจน ฯลฯ ) - สิ่งเจือปนเหล่านี้ที่เดือดปุดๆ ผ่านสารละลายเดือดของแอมโมเนียมไนเตรต จะนำไนโตรเจนที่จับตัวกันออกไปด้วยไอน้ำของน้ำผลไม้ นอกจากนี้ไอน้ำของน้ำผลไม้ที่ปนเปื้อนสิ่งเจือปนไม่สามารถใช้เป็นไอน้ำร้อนได้ ดังนั้นก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนียจึงมักจะถูกแปรรูปแยกจากก๊าซแอมโมเนีย

ในการติดตั้งที่ทำงานภายใต้สุญญากาศ ความร้อนของปฏิกิริยาจะถูกใช้ภายนอกตัวทำให้เป็นกลาง - ในเครื่องระเหยสุญญากาศ ที่นี่สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตร้อนที่มาจากตัวทำให้เป็นกลางจะถูกต้มที่อุณหภูมิที่สอดคล้องกับสุญญากาศในอุปกรณ์ การติดตั้งดังกล่าวประกอบด้วย: เครื่องฟอกเป็นกลางแบบเครื่องฟอก เครื่องระเหยแบบสุญญากาศ และอุปกรณ์เสริม

รูปที่ 3 แสดงไดอะแกรมของการติดตั้งการทำให้เป็นกลางซึ่งทำงานโดยใช้เครื่องระเหยสุญญากาศ

HP1 - เครื่องทำให้เป็นกลางแบบสครับเบอร์ H1 - ปั๊ม; B1 - เครื่องระเหยสูญญากาศ B2 - เครื่องแยกสูญญากาศ NB1 - ถังแรงดันกรดไนตริก B1 - ถัง (เครื่องผสมประตู); P1 - เครื่องซักผ้า; DN1 - พรีนิวทรัลไลเซอร์

รูปที่ 3 - แผนผังการติดตั้งการวางตัวเป็นกลางด้วยเครื่องระเหยสูญญากาศ

ก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนียที่อุณหภูมิ 30--90 °C ภายใต้ความดัน 1.2--1.3 atm จะถูกส่งไปที่ส่วนล่างของเครื่องฟอกเป็นกลาง 1. สารละลายไนเตรตที่หมุนเวียนจะเข้าสู่ส่วนบนของเครื่องฟอกจาก ถังปิดผนึก 6 ซึ่งโดยปกติจะถูกจ่ายอย่างต่อเนื่องจากถัง 5 กรดไนตริก บางครั้งต้องอุ่นที่อุณหภูมิไม่เกิน 60 °C กระบวนการทำให้เป็นกลางจะดำเนินการโดยใช้กรดส่วนเกินในช่วง 20-50 กรัม/ลิตร เครื่องฟอก 1 มักจะรักษาอุณหภูมิไว้ที่ 15-20 °C ให้ต่ำกว่าจุดเดือดของสารละลาย ซึ่งช่วยป้องกันการสลายตัวของกรดและการเกิดหมอกแอมโมเนียมไนเตรต รักษาอุณหภูมิที่ตั้งไว้โดยการชลประทานเครื่องฟอกด้วยสารละลายจากเครื่องระเหยสุญญากาศ ซึ่งทำงานที่สุญญากาศ 600 มม.ปรอท ศิลปะ ดังนั้นสารละลายในนั้นจึงมีอุณหภูมิต่ำกว่าในเครื่องฟอก

สารละลายไนเตรตที่ได้รับในตัวฟอกจะถูกดูดเข้าไปในเครื่องระเหยสุญญากาศ 5 โดยที่สุญญากาศ 560-600 มม. ปรอท ศิลปะ. การระเหยของน้ำบางส่วนเกิดขึ้น (การระเหย) และความเข้มข้นของสารละลายเพิ่มขึ้น

จากเครื่องระเหยสุญญากาศ สารละลายจะไหลลงถังซีลน้ำ 6 จากนั้นส่วนใหญ่จะไปชำระล้างเครื่องฟอก 1 อีกครั้ง และส่วนที่เหลือจะถูกส่งไปยังเครื่องปรับสมดุล 8 ไอน้ำของน้ำผลไม้ที่เกิดขึ้นในเครื่องระเหยสูญญากาศ 3 คือ ส่งผ่านเครื่องแยกสุญญากาศ 4 ไปยังคอนเดนเซอร์ที่พื้นผิว (ไม่แสดงในรูป) หรือเข้าไปในตัวเก็บประจุแบบผสม ในกรณีแรกจะใช้คอนเดนเสทไอน้ำจากน้ำผลไม้ในการผลิตกรดไนตริกในส่วนที่สอง - เพื่อวัตถุประสงค์อื่น ๆ สุญญากาศในเครื่องระเหยสุญญากาศถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการควบแน่นของไอน้ำจากน้ำผลไม้ ไอระเหยและก๊าซที่ไม่ควบแน่นจะถูกดูดออกจากคอนเดนเซอร์ด้วยปั๊มสุญญากาศและปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ

ก๊าซไอเสียจากเครื่องฟอก 1 เข้าสู่อุปกรณ์ 7 ซึ่งจะถูกล้างด้วยคอนเดนเสทเพื่อกำจัดหยดสารละลายไนเตรตหลังจากนั้นจะถูกกำจัดออกสู่ชั้นบรรยากาศด้วย ในเครื่องผสมสารทำให้เป็นกลางขั้นสุดท้าย สารละลายจะถูกทำให้เป็นกลางให้มีแอมโมเนียอิสระในปริมาณ 0.1-0.2 กรัม/ลิตร และจะถูกส่งไประเหยพร้อมกับการไหลของสารละลายไนเตรตที่ได้รับในอุปกรณ์ ITN

รูปที่ 4 แสดงโครงร่างการวางตัวเป็นกลางของสุญญากาศขั้นสูงยิ่งขึ้น

HK1 - คอนเดนเซอร์ตู้เย็น; CH1 - เครื่องฟอกเป็นกลาง C1, C2 - คอลเลกชัน; TsN1, TsN2, TsN3 - ปั๊มแรงเหวี่ยง; P1 - เครื่องล้างแก๊ส G1 - ซีลน้ำ L1 - กับดัก; B1 - เครื่องระเหยสูญญากาศ BD1 - ถังทำให้เป็นกลาง B2 - ปั๊มสุญญากาศ; P2 - เครื่องซักผ้าคั้นน้ำผลไม้; K1 - ตัวเก็บประจุพื้นผิว

รูปที่ 4 - แผนภาพการวางตัวเป็นกลางของสุญญากาศ:

ก๊าซกลั่นจะถูกส่งไปยังส่วนล่างของเครื่องฟอกที่เป็นกลาง 2 โดยให้สารละลายจากตัวรวบรวม 3 โดยใช้ปั๊มหมุนเวียน 4

คอลเลกชัน 3 ผ่านซีลน้ำ 6 จะได้รับสารละลายจากเครื่องฟอก-ทำให้เป็นกลาง 2 เช่นเดียวกับสารละลายหลังจากกับดักของเครื่องระเหยสูญญากาศ 10 และเครื่องล้างไอน้ำจากน้ำผลไม้ 14

ผ่านถังแรงดัน (ไม่แสดงในรูป) สารละลายกรดไนตริกจากเครื่องซักผ้าแก๊ส 5 ซึ่งชลประทานด้วยคอนเดนเสทไอน้ำจากน้ำผลไม้จะถูกป้อนเข้าคอลเลกชัน 7 อย่างต่อเนื่อง จากที่นี่ สารละลายจะถูกส่งโดยปั๊มหมุนเวียน 8 ไปยังเครื่องซักผ้า 5 หลังจากนั้น พวกเขาจะถูกส่งกลับไปยังคอลเลกชัน 7

ก๊าซร้อนหลังจากเครื่องซักผ้า 5 จะถูกทำให้เย็นลงในคอนเดนเซอร์ตู้เย็น 1 และปล่อยออกสู่บรรยากาศ

สารละลายร้อนของแอมโมเนียมไนเตรตจากซีลน้ำ 6 จะถูกดูดโดยปั๊มสุญญากาศ 13 เข้าไปในเครื่องระเหยสุญญากาศ 10 โดยที่ความเข้มข้นของ NH4NO3 เพิ่มขึ้นหลายเปอร์เซ็นต์

ไอระเหยของน้ำผลไม้ที่ปล่อยออกมาในเครื่องระเหยสูญญากาศ 10 ซึ่งผ่านกับดัก 9, แหวนรอง 14 และคอนเดนเซอร์ที่พื้นผิว 15 จะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศโดยปั๊มสุญญากาศ 13

สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่มีความเป็นกรดที่กำหนดจะถูกปล่อยออกจากท่อระบายของปั๊ม 4 ลงในถังทำให้เป็นกลาง ที่นี่ สารละลายจะถูกทำให้เป็นกลางด้วยก๊าซแอมโมเนีย และส่งปั๊ม 12 ไปยังสถานีระเหย

3.1. 5 อุปกรณ์หลัก

สารทำให้เป็นกลางของ ITNมีการใช้สารทำให้เป็นกลางหลายประเภท โดยส่วนใหญ่จะมีขนาดและการออกแบบอุปกรณ์สำหรับกระจายแอมโมเนียและกรดไนตริกภายในอุปกรณ์เป็นหลัก มักใช้อุปกรณ์ขนาดต่อไปนี้: เส้นผ่านศูนย์กลาง 2,400 มม. สูง 7155 มม., แก้ว - เส้นผ่านศูนย์กลาง 1,000 มม. สูง 5,000 มม. อุปกรณ์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2440 มม. และความสูง 6294 มม. และอุปกรณ์ที่ถอดมิกเซอร์ที่ให้ไว้ก่อนหน้านี้ออกด้วย (รูปที่ 5)

LK1 - ฟัก; P1 - ชั้นวาง; L1 - สายสุ่มตัวอย่าง; L2 - สายเอาต์พุตโซลูชัน BC1 - กระจกด้านใน C1 - เรือภายนอก Ш1 - เหมาะสมสำหรับการระบายน้ำ P1 - ผู้จัดจำหน่ายแอมโมเนีย P2 - ผู้จัดจำหน่ายกรดไนตริก

รูปที่ 5 - อุปกรณ์ทำให้เป็นกลางของ ITN

ในบางกรณี สำหรับการแปรรูปก๊าซที่ประกอบด้วยแอมโมเนียในปริมาณเล็กน้อย จะใช้อุปกรณ์ ITP ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1,700 มม. และความสูง 5,000 มม.

เครื่องทำความร้อนก๊าซแอมโมเนียเป็นอุปกรณ์แบบเปลือกและท่อที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน เส้นผ่านศูนย์กลางตัวเรือน 400--476 มม. สูง 3500--3280 มม. ท่อมักประกอบด้วย 121 ท่อ (เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ 25x3 มม.) โดยมีพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนรวม 28 ตร.ม. ก๊าซแอมโมเนียจะเข้าสู่ท่อ และไอน้ำร้อนหรือคอนเดนเสทร้อนจะเข้าสู่ช่องว่างระหว่างท่อ

หากใช้ไอน้ำจากอุปกรณ์ทำความร้อนเพื่อให้ความร้อน เครื่องทำความร้อนจะทำจากสแตนเลส 1H18Н9Т

เครื่องระเหยแอมโมเนียเหลวเป็นอุปกรณ์เหล็กกล้าคาร์บอนในส่วนล่างซึ่งมีคอยล์ไอน้ำและตรงกลางจะมีแอมโมเนียที่เป็นก๊าซสัมผัสกัน

ในกรณีส่วนใหญ่ เครื่องระเหยจะทำงานโดยใช้ไอน้ำสดที่มีแรงดัน (ส่วนเกิน) 9 atm ที่ด้านล่างของเครื่องระเหยแอมโมเนียมีข้อต่อสำหรับไล่สารปนเปื้อนที่สะสมอยู่เป็นระยะ

เครื่องทำความร้อนกรดไนตริกเป็นอุปกรณ์แบบเปลือกและท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 400 มม. และความยาว 3890 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ 25x2 มม. ยาว 3,500 มม. พื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนรวม 32 ตร.ม. การทำความร้อนทำได้โดยไอน้ำของน้ำผลไม้ที่มีความดันสัมบูรณ์ 1.2 atm

เครื่องฟอกชนิดเป็นกลางเป็นอุปกรณ์ทรงกระบอกแนวตั้งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1800-2400 มม. และความสูง 4700-5150 มม. นอกจากนี้ยังใช้อุปกรณ์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2012 มม. และสูง 9000 มม. ภายในอุปกรณ์ เพื่อการกระจายสารละลายหมุนเวียนที่สม่ำเสมอทั่วทั้งหน้าตัด มีแผ่นเจาะรูหลายแผ่นหรือหัวฉีดที่ทำจากวงแหวนเซรามิก ในส่วนบนของอุปกรณ์ที่ติดตั้งแผ่นจะมีชั้นของวงแหวนที่มีขนาด 50x50x3 มม. ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกั้นป้องกันการกระเด็นของสารละลาย

ความเร็วของก๊าซในส่วนอิสระของเครื่องฟอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1700 มม. และความสูง 5150 มม. อยู่ที่ประมาณ 0.4 ม./วินาที การชลประทานของอุปกรณ์ประเภทเครื่องฟอกพร้อมสารละลายจะดำเนินการโดยใช้ปั๊มแรงเหวี่ยงที่มีความจุ 175-250 ลบ.ม./ชม.

เครื่องระเหยสูญญากาศเป็นอุปกรณ์ทรงกระบอกแนวตั้งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1,000-1200 มม. และความสูง 5,000-3200 มม. หัวฉีดเป็นวงแหวนเซรามิกขนาด 50x50x5 มม. เรียงเป็นแถวปกติ

เครื่องล้างแก๊สเป็นอุปกรณ์ทรงกระบอกแนวตั้งทำจากสแตนเลสขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1,000 มม. และสูง 5,000 มม. หัวฉีดเป็นวงแหวนเซรามิกขนาด 50x50x5 มม.

Stirrer-neutralizer - อุปกรณ์ทรงกระบอกที่มีเครื่องกวนหมุนด้วยความเร็ว 30 รอบต่อนาที การขับเคลื่อนจะดำเนินการจากมอเตอร์ไฟฟ้าผ่านกระปุกเกียร์ (รูปที่ 6)

Ш1 - เหมาะสำหรับติดตั้งเครื่องวัดระดับ B1 - ช่องระบายอากาศ; E1 - มอเตอร์ไฟฟ้า P1 - กระปุกเกียร์; VM1 - เพลาผสม L1 - ท่อระบายน้ำ

รูปที่ 6 - เครื่องกวน-ทำให้เป็นกลาง

เส้นผ่านศูนย์กลางของอุปกรณ์ที่ใช้บ่อยคือ 2800 มม. สูง 3200 มม. พวกมันทำงานภายใต้ความดันบรรยากาศ ทำหน้าที่ในการทำให้สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตเป็นกลางขั้นสุดท้าย และเป็นภาชนะขั้นกลางสำหรับสารละลายที่ส่งไปเพื่อการระเหย

คอนเดนเซอร์ที่พื้นผิวคือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสองทาง (ผ่านน้ำ) แบบเปลือกและท่อแนวตั้งที่ออกแบบมาเพื่อควบแน่นไอน้ำของน้ำผลไม้ที่มาจากเครื่องระเหยสูญญากาศ เส้นผ่านศูนย์กลางของอุปกรณ์ 1200 มม. สูง 4285 มม. พื้นผิวถ่ายเทความร้อน 309 ตร.ม. ทำงานที่สุญญากาศประมาณ 550-600 มม.ปรอท ศิลปะ.; มีท่อขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง 25x2 มม. ยาว 3500 ม. จำนวนทั้งหมด 1150 ชิ้น; น้ำหนักของตัวเก็บประจุดังกล่าวอยู่ที่ประมาณ 7200 กิโลกรัม

ในบางกรณี เพื่อกำจัดการปล่อยออกสู่บรรยากาศของไอน้ำของน้ำผลไม้ที่ปล่อยออกมาระหว่างการไล่ออกจากเครื่องระเหย กับดักของอุปกรณ์ทำความร้อน และซีลน้ำ คอนเดนเซอร์ที่พื้นผิวได้รับการติดตั้งโดยมีลักษณะดังต่อไปนี้: เส้นผ่านศูนย์กลางตัวเรือน 800 มม. สูง 4430 มม. จำนวนท่อทั้งหมด 483 แผ่น เส้นผ่านศูนย์กลาง 25x2 พื้นที่รวม 125 ตร.ม.

ปั๊มสุญญากาศ มีการใช้ปั๊มประเภทต่างๆ ปั๊มชนิด VVN-12 มีความจุ 66 ลบ.ม./ชม. ความเร็วการหมุนของเพลาอยู่ที่ 980 รอบต่อนาที ปั๊มได้รับการออกแบบเพื่อสร้างสุญญากาศในยูนิตทำให้สุญญากาศเป็นกลาง

ปั๊มหอยโข่ง ในการหมุนเวียนสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตในการติดตั้งการทำให้เป็นกลางในสุญญากาศ มักใช้ปั๊ม 7MXN-12 ที่มีความจุ 175-250 ลบ.ม./ชม. กำลังติดตั้งของมอเตอร์ไฟฟ้าคือ 55 kW

4 - การคำนวณวัสดุและพลังงาน

ให้เราคำนวณความสมดุลของวัสดุและความร้อนของกระบวนการ ฉันคำนวณการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยก๊าซแอมโมเนียต่อผลิตภัณฑ์ 1 ตัน ฉันใช้ข้อมูลเบื้องต้นจากตารางที่ 2 โดยใช้วิธีการตามคู่มือ , , .

เรายอมรับว่ากระบวนการวางตัวเป็นกลางจะดำเนินการภายใต้เงื่อนไขต่อไปนี้:

อุณหภูมิเริ่มต้น°C

ก๊าซแอมโมเนีย................................................ ... ...........................50

กรดไนตริก................................................ ........ ....................................20

ตารางที่ 2 - ข้อมูลเริ่มต้น

การคำนวณวัสดุ

1 เพื่อให้ได้ไนเตรต 1 ตันจากปฏิกิริยา:

Np+HNO3=NH4NO3 +คิวเจ (9)

ตามทฤษฎีแล้ว จำเป็นต้องใช้ปริมาณวัตถุดิบดังต่อไปนี้ (เป็นกิโลกรัม):

17 - 80 x = 1,000*17/80 = 212.5

กรดไนตริก

63 - 80 x = 1,000*63/80 = 787.5

โดยที่ 17, 63 และ 80 คือน้ำหนักโมเลกุลของแอมโมเนีย กรดไนตริก และแอมโมเนียมไนเตรต ตามลำดับ

ปริมาณการใช้ Np และ HNO3 ในทางปฏิบัตินั้นสูงกว่าค่าทางทฤษฎีเล็กน้อยเนื่องจากในระหว่างกระบวนการทำให้เป็นกลางการสูญเสียรีเอเจนต์ด้วยไอน้ำของน้ำผลไม้เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้จากการรั่วไหลในการสื่อสารเนื่องจากการสลายตัวเล็กน้อยของส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยาและไนเตรต ฯลฯ

2. กำหนดปริมาณแอมโมเนียมไนเตรตในผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์: 0.98*1000=980 กก./ชม.

980/80=12.25 กม./ชม.

และปริมาณน้ำด้วย:

1,000-980=20 กก./ชม

3. ฉันจะคำนวณการบริโภคกรดไนตริก (100%) เพื่อให้ได้ไนเตรต 12.25 กม./ชม. ตามปริมาณสารสัมพันธ์ ปริมาณที่ใช้ไปเท่ากัน (กิโลเมตรโมล/ชั่วโมง) เมื่อเกิดไนเตรต: 12.25 กิโลเมตรโมล/ชั่วโมง หรือ 12.25*63=771.75 กิโลกรัม/ชั่วโมง

เนื่องจากเงื่อนไขกำหนดการแปลงกรดโดยสมบูรณ์ (100%) นี่จึงเป็นปริมาณที่ให้มา

กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับกรดเจือจาง - 60%:

771.75/0.6=1286.25 กก./ชม.

รวมถึงน้ำ:

1286.25-771.25=514.5 กก./ชม

4. ในทำนองเดียวกัน การใช้แอมโมเนีย (100%) เพื่อผลิต 12.25 กม./ชม. หรือ 12.25*17=208.25 กก./ชม.

ในรูปของน้ำแอมโมเนีย 25% จะเป็น 208.25/0.25 = 833 กิโลกรัม/ชั่วโมง รวมน้ำแล้ว 833-208.25 = 624.75 กิโลกรัม/ชั่วโมง

5. ฉันจะหาปริมาณน้ำทั้งหมดในเครื่องทำให้เป็นกลางที่มาพร้อมกับรีเอเจนต์:

514.5+624.75=1139.25 กก./ชม

6. เราจะหาปริมาณไอน้ำที่เกิดจากการระเหยของสารละลายไนเตรต (20 กก./ชม. ยังคงอยู่ในผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์): 1139.25 - 20 = 1119.25 กก./ชม.

7. เรามาจัดทำตารางสมดุลวัสดุของกระบวนการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตกัน

ตารางที่ 3 - ความสมดุลของวัสดุของกระบวนการทำให้เป็นกลาง

8. มาคำนวณตัวบ่งชี้ทางเทคโนโลยีกัน

· ค่าสัมประสิทธิ์ค่าใช้จ่ายทางทฤษฎี:

สำหรับกรด - 63/80=0.78 กก./กก

สำหรับแอมโมเนีย - 17/80=0.21 กก./กก

· อัตราส่วนค่าใช้จ่ายจริง:

สำหรับกรด - 1286.25/1,000=1.28 กก./กก

สำหรับแอมโมเนีย - 833/1,000=0.83 กก./กก

ในระหว่างกระบวนการทำให้เป็นกลาง มีปฏิกิริยาเดียวเกิดขึ้น การแปลงวัตถุดิบเท่ากับ 1 (กล่าวคือ เกิดการแปลงโดยสมบูรณ์) ไม่มีการสูญเสีย ซึ่งหมายความว่าผลผลิตจริงจะเท่ากับผลผลิตทางทฤษฎี:

คิวเอฟ/คิวที*100=980/980*100=100%

การคำนวณพลังงาน

การมาถึงของความอบอุ่น ในระหว่างกระบวนการทำให้เป็นกลาง ความร้อนที่ป้อนเข้ามาประกอบด้วยความร้อนที่เกิดจากแอมโมเนียและกรดไนตริก และความร้อนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการทำให้เป็นกลาง

1. ความร้อนที่เกิดจากก๊าซแอมโมเนียคือ:

ไตรมาสที่ 1=208.25*2.18*50=22699.25 กิโลจูล

โดยที่ 208.25 คือปริมาณการใช้แอมโมเนีย กิโลกรัม/ชั่วโมง

2.18 - ความจุความร้อนของแอมโมเนีย, kJ/(kg*°C)

50 - อุณหภูมิแอมโมเนีย°C

2. ความร้อนที่เกิดจากกรดไนตริก:

ไตรมาสที่ 2=771.75*2.76*20=42600.8 กิโลจูล

โดยที่ 771.25 คือปริมาณการใช้กรดไนตริก กิโลกรัมต่อชั่วโมง

2.76 - ความจุความร้อนของกรดไนตริก, kJ/(kg*°C)

20 - อุณหภูมิกรด°C

3. ความร้อนของการวางตัวเป็นกลางจะคำนวณเบื้องต้นต่อแอมโมเนียมไนเตรต 1 โมลที่เกิดขึ้นตามสมการ:

HNO3*3.95pO(ของเหลว) +Np(แก๊ส) =NH4NO3*3.95pO(ของเหลว)

โดยที่ HNO3*3.95pO สอดคล้องกับกรดไนตริก

ผลกระทบทางความร้อน Q3 ของปฏิกิริยานี้พบได้จากปริมาณต่อไปนี้:

ก) ความร้อนของการละลายกรดไนตริกในน้ำ:

HNO3+3.95pO=HNO3*3.95pO (10)

b) ความร้อนของการก่อตัวของของแข็ง NH4NO3 จากกรดไนตริก 100% และแอมโมเนีย 100%:

HNO3 (ของเหลว) + Np (แก๊ส) = ​​NH4NO3 (ของแข็ง) (11)

c) ความร้อนของการละลายแอมโมเนียมไนเตรตในน้ำโดยคำนึงถึงการใช้ความร้อนของปฏิกิริยาสำหรับการระเหยของสารละลายผลลัพธ์จาก 52.5% (NH4NO3 *pO) ถึง 64% (NH4NO3 *2.5pO)

NH4NO3 +2.5pO= NH4NO3*2.5pO, (12)

โดยที่ NH4NO3*4pO สอดคล้องกับความเข้มข้น 52.5% NH4NO3

ค่าของ NH4NO3*4pO คำนวณจากอัตราส่วน

80*47.5/52.5*18=4pO,

โดยที่ 80 คือน้ำหนักโมลของ NH4NO3

47.5 - ความเข้มข้นของ HNO3, %

ความเข้มข้น 52.5 - NH4NO3, %

18 - น้ำหนักฟันกราม pO

ค่าของ NH4NO3*2.5pO คำนวณในทำนองเดียวกัน ซึ่งสอดคล้องกับสารละลาย 64% ของ NH4NO3

80*36/64*18=2.5pO

จากปฏิกิริยา (10) ความร้อนของการละลาย q ของกรดไนตริกในน้ำคือ 2594.08 J/mol ในการพิจารณาผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยา (11) จำเป็นต้องลบผลรวมของความร้อนของการก่อตัวของ Np (แก๊ส) และ HNO3 (ของเหลว) ออกจากความร้อนของการก่อตัวของแอมโมเนียมไนเตรต

ความร้อนในการก่อตัวของสารประกอบเหล่านี้จากสารธรรมดาที่อุณหภูมิ 18°C ​​​​และ 1 atm มีค่าดังต่อไปนี้ (เป็น J/mol):

Np(แก๊ส):46191.36

HNO3 (ของเหลว): 174472.8

NH4NO3:364844.8

ผลกระทบทางความร้อนโดยรวมของกระบวนการทางเคมีขึ้นอยู่กับความร้อนของการก่อตัวของสารที่มีปฏิกิริยาเริ่มต้นและผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเท่านั้น จากนี้ไปผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยา (11) จะเป็น:

q2=364844.8-(46191.36+174472.8)=144180.64 เจ/โมล

ความร้อน q3 ของการละลายของ NH4NO3 ตามปฏิกิริยา (12) เท่ากับ 15606.32 J/mol

การละลายของ NH4NO3 ในน้ำเกิดขึ้นจากการดูดซับความร้อน ในเรื่องนี้ ความร้อนของสารละลายจะถูกนำไปสมดุลพลังงานโดยมีเครื่องหมายลบ ความเข้มข้นของสารละลาย NH4NO3 จะเกิดขึ้นตามการปล่อยความร้อน

ดังนั้นผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยา Q3

HNO3 +*3.95pO(ของเหลว)+ Np(แก๊ส) =NH4NO3*2.5pO(ของเหลว)+1.45 pO(ไอ)

จะ:

Q3=q1+q2+q3= -25940.08+144180.64-15606.32=102633.52 เจ/โมล

เมื่อผลิตแอมโมเนียมไนเตรต 1 ตัน ความร้อนของปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางจะเป็น:

102633.52*1000/80=1282919 กิโลจูล

โดยที่ 80 คือน้ำหนักโมเลกุลของ NH4NO3

จากการคำนวณข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าความร้อนที่ได้รับทั้งหมดจะเป็น: ด้วยแอมโมเนีย 22699.25 โดยมีกรดไนตริก 42600.8 เนื่องจากความร้อนของการทำให้เป็นกลาง 1282919 และรวมเป็น 1348219.05 kJ

การใช้ความร้อน เมื่อทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยแอมโมเนีย ความร้อนจะถูกกำจัดออกจากอุปกรณ์โดยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตที่เกิดขึ้น ซึ่งใช้ในการระเหยน้ำออกจากสารละลายนี้และสูญเสียออกสู่สิ่งแวดล้อม

ปริมาณความร้อนที่ถูกพาออกไปโดยสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตคือ:

Q=(980+10)*2.55 tkip,

โดยที่ 980 คือปริมาณสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต, กิโลกรัม

10 - การสูญเสีย Np และ HNO3, กก

tboil - อุณหภูมิจุดเดือดของสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต, °C

จุดเดือดของสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตถูกกำหนดที่ความดันสัมบูรณ์ในตัวทำให้เป็นกลางที่ 1.15 - 1.2 atm ความดันนี้สอดคล้องกับอุณหภูมิของไอน้ำอิ่มตัว 103 °C ที่ความดันบรรยากาศ จุดเดือดของสารละลาย NH4NO3 คือ 115.2 °C ภาวะซึมเศร้าอุณหภูมิเท่ากับ:

T=115.2 - 100=15.2 องศาเซลเซียส

คำนวณจุดเดือดของสารละลาย 64% NH4NO3

tboil = ซท. ไอน้ำ+?t*з =103+15.2*1.03 = 118.7 °С,

เอกสารที่คล้ายกัน

ลักษณะของผลิตภัณฑ์ที่ผลิต วัตถุดิบ และวัสดุในการผลิต กระบวนการทางเทคโนโลยีในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต การทำให้กรดไนตริกเป็นกลางด้วยก๊าซแอมโมเนียและการระเหยจนกลายเป็นของเหลวที่มีความเข้มข้นสูง

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อวันที่ 19/01/2559


ระบบอัตโนมัติของการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตแบบเม็ด วงจรสำหรับรักษาแรงดันในท่อจ่ายไอน้ำของน้ำผลไม้ให้คงที่ และการควบคุมอุณหภูมิของไอน้ำคอนเดนเสทจากคอนเดนเซอร์บรรยากาศ การตรวจสอบแรงดันในท่อทางออกไปยังปั๊มสุญญากาศ

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 01/09/2014


แอมโมเนียมไนเตรตเป็นปุ๋ยไนโตรเจนทั่วไปและราคาถูก การทบทวนแผนงานทางเทคโนโลยีที่มีอยู่สำหรับการผลิต การปรับปรุงการผลิตแอมโมเนียมไนเตรตให้ทันสมัยด้วยการผลิตปุ๋ยไนโตรเจน-ฟอสเฟตเชิงซ้อนที่ OJSC Cherepovets Azot

วิทยานิพนธ์เพิ่มเมื่อ 22/02/2555


คำอธิบายของเครื่องบดย่อยสำหรับการบดและผสมวัสดุเทกอง ผงและเพสต์ชุบน้ำหมาด การผลิตปุ๋ยเชิงซ้อนโดยใช้แอมโมเนียมไนเตรตและยูเรีย การเสริมสร้างพันธะระหว่างอนุภาคโดยการทำให้แห้ง การทำความเย็น และการเกิดพอลิเมอไรเซชัน

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 03/11/2558


วัตถุประสงค์ การออกแบบ และแผนภาพการทำงานของหน่วยทำความเย็นแอมโมเนีย การสร้างวงจรในแผนภาพอุณหพลศาสตร์สำหรับโหมดที่กำหนดและเหมาะสมที่สุด การกำหนดความสามารถในการทำความเย็น การใช้พลังงาน และการใช้พลังงาน

ทดสอบเพิ่มเมื่อ 25/12/2556


สาระสำคัญของกระบวนการทำให้แห้งและคำอธิบายของโครงร่างทางเทคโนโลยี เครื่องอบแห้งบรรยากาศแบบดรัม โครงสร้างและการคำนวณพื้นฐาน พารามิเตอร์ของก๊าซหุงต้มที่จ่ายให้กับเครื่องทำลมแห้ง การควบคุมความชื้นอัตโนมัติ การขนส่งสารทำให้แห้ง

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 24/06/2555


ทบทวนวิธีการสมัยใหม่ในการผลิตกรดไนตริก คำอธิบายของโครงร่างเทคโนโลยีของการติดตั้งการออกแบบอุปกรณ์หลักและอุปกรณ์เสริม ลักษณะของวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ผลพลอยได้ และของเสียจากการผลิต

วิทยานิพนธ์เพิ่มเมื่อ 11/01/2013


วิธีการทางอุตสาหกรรมในการผลิตกรดไนตริกเจือจาง ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนีย องค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซ ปริมาณแอมโมเนียที่เหมาะสมที่สุดในส่วนผสมแอมโมเนีย-อากาศ ประเภทของระบบกรดไนตริก การคำนวณความสมดุลของวัสดุและความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 14/03/2558


กระบวนการทางเทคโนโลยี บรรทัดฐานทางเทคโนโลยี คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของไดแอมโมเนียมฟอสเฟต ระบบเทคโนโลยี การรับการกระจายของกรดฟอสฟอริก ขั้นตอนที่หนึ่งและสองของการวางตัวเป็นกลางของกรดฟอสฟอริก การทำแกรนูลและการอบแห้งของผลิตภัณฑ์

งานหลักสูตร เพิ่มเมื่อ 12/18/2551


ลักษณะของวัตถุดิบและวัสดุเสริมสำหรับการผลิตกรดไนตริก การคัดเลือกและเหตุผลของแผนการผลิตที่นำมาใช้ คำอธิบายของโครงร่างเทคโนโลยี การคำนวณสมดุลวัสดุของกระบวนการ ระบบอัตโนมัติของกระบวนการทางเทคโนโลยี