осадка CaCO3 получают раствор сульфата аммония, который перерабатывают в готовый продукт выпаркой и кристаллизацией.

Данный процесс может осуществляться и газовым методом с использованием вместо карбоната аммония газообразных аммиака и СО2 по реакции

CaSO4 + 2NH3 + CO2 + H2 O = CaCO3 + (NH4 )2 SO4 .

Однако оба эти метода не нашли промышленного применения из-за низких технико-экономических показателей.

ПРОИЗВОДСТВО НИТРАТА АММОНИЯ

Свойства нитрата аммония. Нитрат аммония NH 4 NO 3 (тех-

ническое название – аммиачная или аммонийная селитра) представляет собой бесцветное кристаллическое вещество с температурой плавления 169,6°С. Он содержит 35% азота в аммонийной и нитратной формах и является безбалластным азотным удобрением. Твердый нитрат аммония в области температур от 169,6°С до –50°С существует в виде пяти полиморфных модификаций, различающихся кристаллической структурой, плотностью кристаллов и объемом кристаллической решетки. Характеристика этих модификаций представлена в табл. 23.

Таблица 23

Кристаллографические характеристики модификаций нитрата аммония

	Температурная		Элементарный объем
Модификация		Вид симметрии	кристаллической
	существования, °С		решетки, Å3
		Кубическая
		Тетрагональная
		Ромбическая
		Бипирамидальная
	(–17)–(–50)	Тетрагональная

Каждая модификация существует в определенном интервале температур и переход одной модификации в другую сопровождается изменением структуры и объема кристаллической решетки. Эти превращения являются обратимыми и сопровождаются выделением (или поглощением тепла) и скачкообразным изменением удельного объема. При охлаждении расплава аммонийной селитры происхо-

дят последовательные превращения первой модификации во вторую, второй в третью, третей в четвертую и четвертой в пятую.

В точках перехода одной модификации в другую в образовавшихся кристаллах возникают сильные деформационные усилия, которые приводят к их разрушению. Наибольшие деформации испытывают кристаллы NH4 NO3 при последовательном превращении модификаций II → III → IV, так как элементарный объем кристаллической решетки третьей модификации примерно в два раза больше, чем второй, в то время как объемы второй и четвертой модификаций практически одинаковы. Превращение второй модификации в третью происходит при температуре 84,2°С, а третьей в четвертую – при 32,3°С. Во избежание разрушения кристаллов нитрата аммония при охлаждении возникает необходимость заменить последовательные превращения модификаций II → III → IV на метастабильное превращение второй модификации в четвертую, минуя третью. В этом случае деформации кристаллов NH4 NO3 будут минимальными, так как объем кристаллической решетки второй модификации составляет 163,7 Å3 , а четвертой – 155,4 Å3 . Для

решения этой проблемы был выполнен большой объем исследований по определению влияния различных примесей на характер и последовательность модификационных превращений нитрата аммония. Установлено, что характер и последовательность модификационных превращений зависит от содержания влаги в расплаве и примесей сульфата аммония, фосфатов аммония и нитрата магния. Так, при охлаждении плава нитрата аммония, содержащего 0,04– 0,08% Н2 О, происходит замена последовательных превращений модификаций II → III → IV на метастабильный переход II → IV, который осуществляется при температуре 50°С.

Аналогичное влияние на характер и последовательность модификационных превращений нитрата аммония оказывают примеси сульфата аммония, фосфатов аммония и нитрата магния. При содержании этих примесей в расплаве NH4 NO3 0,5–2,0% в процессе охлаждения стабилизируется переход второй модификации в четвертую, минуя третью при температуре 50°С. При наличии этих добавок содержание влаги в расплаве может быть увеличено до 0,2–0,3%.

Это свойство аммонийной селитры широко используется в промышленной практике. При производстве гранулированной аммонийной селитры в состав ее растворов перед выпаркой вводят

соответствующие добавки, выпарку растворов проводят до концентрации 99,7–99,8%, гранулирование расплава осуществляют в грануляционных башнях, а охлаждение гранул – в аппаратах с кипящим слоем до температуры 40–50°С.

Аммонийная селитра хорошо растворима в воде, причем с повышением температуры растворимость резко возрастает. Влияние температуры на растворимость NH4 NO3 характеризуется данными, представленными в табл. 24.

Таблица 24

Влияние температуры на растворимость NH4 NO3
Температура, °С
Концентрация
NH4 NO3 , %

Таким образом, при выпарке водные растворы NH4 NO3 могут быть превращены в расплав, что существенно упрощает технологию ее получения за счет исключения стадий кристаллизации из растворов, фильтрации и сушки.

Аммонийная селитра обладает высокой гигроскопичностью, которая характеризуется данными, представленными в табл. 25.

Таблица 25

Зависимость гигроскопичности аммонийной селитры от температуры

Температура, °С
Гигроскопическая

При относительной влажности воздуха выше гигроскопической точки аммонийная селитра поглощает влагу из воздуха и увлажняется. При изменении температуры происходит кристаллизация NH4 NO3 из поверхностного раствора, благодаря чему частицы NH4 NO3 сращиваются друг с другом, превращаясь из порошкообразного состояния в монолитную массу. Это явление называется слеживаемостью. Для борьбы со слеживаемостью необходима глубокая сушка продукта, упаковка во влагонепроницаемую тару и обработка поверхности частицантислеживающимигидрофобнымидобавками.

Отрицательными свойствами аммонийной селитры являются низкая термическая устойчивость, пожаро- и взрывоопасность.

Производство азотных удобрений

При нагревании выше 110°С аммонийная селитра медленно разлагается на аммиак и азотную кислоту по реакции

NH4 NO3 = NH3 + HNO3 + 144,9 кДж.

При 165°С потеря массы селитры не превышает 6 %/сут. При этом аммиак удаляется в газовую фазу, а азотная кислота накапливается в твердой и жидкой фазе и разлагается с выделением NO2 , который вступает во взаимодействие с NH4 NO3 по реакции

NH4 NO3 + 2NO2 = N2 + 2HNO3 + H2 O + 232 кДж.

Эта реакция сильно экзотермична и приводит к образованию новых порций азотной кислоты и к разогреву массы. Таким образом, азотная кислота является катализатором разложения NH4 NO3 , поэтому нельзя допускать ее накопления в массе селитры. При нагревании селитры до температуры 200–270°С протекает слабоэкзотермическая реакция

NH4 NO3 = N2 O + 2H2 O + 36,8 кДж.

При резком повышении температуры, а также под воздействием детонаторов происходит взрывное разложение селитры по уравнению

NH4 NO3 = N2 + 0,5O2 + 2H2 O +118 кДж.

Таким образом, аммонийная селитра является слабым взрывчатым веществом и на ее основе производят взрывчатые вещества – аммониты и аммонолы, представляющие собой смеси селитры с органическими веществами или с порошкообразным алюминием.

Все эти свойства необходимо учитывать при производстве аммонийной селитры, строго соблюдая технологический регламент, и не допускать нарушений правил хранения и транспортировки готового продукта.

Способы получения нитрата аммония. Основным способом получения нитрата аммония является нейтрализация азотной кислоты аммиаком по реакции

HNO3 + NH3 = NH4 NO3 + 144,9 кДж.

Сырьем для получения аммонийной селитры является азотная кислота 47–60%-ной концентрации и аммиак или аммиаксодержащие газы. В результате нейтрализации образуются водные растворы нитрата аммония, которые для получения твердого продукта

подвергаются выпарке. В процессе нейтрализации выделяется большое количество тепла, которое используется для выпарки растворов. Количество выделяющегося тепла зависит от концентрации азотной кислоты. При использовании чистых 100%-ных веществ тепловой эффект реакции составляет 144,9 кДж/моль. При использовании водных растворов азотной кислоты величина теплового эффекта уменьшается на теплоту разбавления 100%-ной азотной кислоты и теплоту растворения аммонийной селитры.

Зависимость теплоты нейтрализации от концентрации азотной кислоты представлена на рис. 38.

q , кДж на 1 моль NH4 NO3

Рис. 38. Зависимость теплоты нейтрализации от концентрации азотной кислоты

С увеличением концентрации азотной кислоты количество выделяющегося тепла на единицу объема раствора возрастает, что позволяет испарять большее количество воды и получать более концентрированные растворы аммонийной селитры.

Зависимость концентрации растворов NH4 NO3 , образующихся в нейтрализаторе при использовании теплоты нейтрализации на выпарку воды, от концентрации HNO3 приведена на рис. 39.

Представленные данные показывают, что при использовании азотной кислоты с концентрацией выше 60% и подогреве исходных реагентов до 100°С и выше количество выделяющегося тепла достаточно для полного испарения воды и получения расплава селитры, что создает предпосылки для организации безупарочного

Производство азотных удобрений

процесса производства аммонийной селитры. Однако в этих условиях в реакционной зоне развиваются температуры выше 200°С, что приводит к разложению азотной кислоты и селитры, а также к потерям связанного азота. Поэтому безупарочные процессы практически не используются.

CNH 4 NO 3 , %

CHNO 3 , %

Рис. 39. Зависимость концентрации растворов NH4 NO3 от концентрации азотной кислоты:

1 – температура компонентов 70°С;

2 – температура компонентов 20°С; 3 – без использования теплоты реакции

Отвод теплоты нейтрализации из реакционной зоны необходим не только для выпарки раствора, но и с целью предотвращения чрезмерного повышения температуры. Для решения этой проблемы был разработан реактор-нейтрализатор типа ИТН (использователь теплоты нейтрализации), в котором нейтрализация азотной кислоты осуществляется под атмосферным давлением в режиме кипения раствора. Конструкция аппарата ИТН представлена на рис. 40.

		HNO3

Рис. 40. Аппарат ИТН:

1 – корпус аппарата;2 – реакционный стакан;3 – барботер азотной кислоты;4 – барботер аммиака;

5 – циркуляционные окна;6 – завихритель;

7 – гидрозатвор;8 – сепаратор;

9 – штуцер сокового пара

Аппарат ИТН представляет собой цилиндрический сосуд 1 , в котором установлен реакционный стакан2 . Азотная кислота и аммиак подаются в барботеры3 и4 , расположенные друг над другом. Барботеры обеспечивают встречную подачу реагентов в диспергированном состоянии.

При соприкосновении азотной кислоты с аммиаком происходит мгновенная реакция нейтрализации, сопровождающаяся большим выделением тепла. В результате этого раствор селитры

Производство азотных удобрений

вскипает, в нем образуются пузырьки пара, создающие большую подъемную силу, под действием которой раствор селитры поднимается вверх и через крышку-завихритель 6 попадает в сепарационное пространство, где происходит отделение сокового пара от раствора. Раствор селитры по зазору между корпусом аппарата и реакционным стаканом опускается вниз и засасывается через отверстия5 внутрь реакционного стакана, благодаря чему осуществляется интенсивная циркуляция раствора. Часть нейтрализованного раствора непрерывно выводится из аппарата ИТН через гидрозатвор7 и сепаратор8 и направляется на выпарку. Соковый пар под давлением 15–20 кПа выводится через штуцеры9 . Разработанный аппарат позволяет осуществлять процесс нейтрализации непрерывно в режиме кипения с максимальным использованием теплоты нейтрализации на выпарку воды, не опасаясь перегрева реакционной массы. С целью уменьшения потерь связанного азота с соковым паром процесс нейтрализации проводят с избытком азотной кислоты (2–3 г/л), так как давление паров HNO3 над раствором NH4 NO3 при ее избытке будет значительно меньше, чем давление паров NH3 при избытке аммиака. При нейтрализации 47– 49%-ной азотной кислоты в аппарате ИТН получают раствор NH4 NO3 с концентрацией 62–65%. При использовании 54–57%-ной HNO3 концентрация раствора NH4 NO3 возрастает до 72–80%, а при концентрации HNO3 58–60% образуется раствор NH4 NO3 c концентрацией 89–92%. При этом температура сокового пара составляет соответственно 120, 130 и 160°С. Это позволяет использовать соковый пар в качестве греющего агента при выпарке раствора NH4 NO3 в вакуум-выпарных аппаратах, благодаря чему достигается двукратное использование теплоты нейтрализации на выпарку воды.

Технологическая схема нейтрализации азотной кислоты с двукратным использованием теплоты нейтрализации представлена на рис. 41. По этой схеме азотная кислота с концентрацией 47– 54% поступает в напорный бак 1 , откуда через автоматический регулятор расхода направляется в аппарат ИТН4 .

Газообразный аммиак под давлением 200–300 кПа проходит сепаратор3 и подогреватель2 для предотвращения попадания в нейтрализатор жидкого аммиака и направляется в аппарат ИТН4 . Расход аммиака автоматически регулируется по величине рН раствора NH4 NO3 на выходе из нейтрализатора так, чтобы

концентрация HNO3 в нейтрализованном растворе составляла 2–3 г/л. Нейтрализованный раствор направляется на выпарку в ва- куум-выпарной аппарат6 , где в качестве греющего агента используется соковый пар. Соковый пар на выходе из аппарата ИТН загрязнен брызгами раствора аммонийной селитры, аммиаком или парами азотной кислоты. Поэтому он подвергается очистке в промывателе5 с тремя ситчатыми тарелками, на которых уложены змеевики, охлаждаемые водой. При этом часть сокового пара конденсируется и на тарелках создается слой конденсата, барботируя через который соковый пар очищается от примесей. После выпарки в вакуум-выпарном аппарате концентрация раствора NH4 NO3 возрастает до 82–92%, после чего он направляется на окончательную выпарку до состояния плава с концентрацией 99,7–99,8%, которая осуществляется свежим паром. Перед окончательной выпаркой раствор NH4 NO3 проходит донейтрализатор7 , где осуществляется полная нейтрализация HNO3 аммиаком и поддерживается избыток аммиака 0,1 г/л, так как на стадии окончательной выпарки наличие свободной азотной кислоты недопустимо.

			Соковый пар
			к конденсатору
HNO3
					Конденсат
	Конденсат
					NH4 NO3 на
					доупаривание
				NH4 NO3

Рис. 41. Схема нейтрализации азотной кислоты

с двукратным использованием теплоты нейтрализации:

1 – напорный бак азотной кислоты; 2 – подогреватель аммиака;3 – сепаратор;4 – аппарат ИТН;5 – промыватель сокового пара;6 – вакуум-выпарной аппарат;7 – донейтрализатор

Производство азотных удобрений

Описанная схема используется в том случае, если концентрация азотной кислоты не превышает 54%.

В современных схемах производства аммонийной селитры используется азотная кислота с концентрацией 58–60%. При этом

в аппарате ИТН образуется раствор NH 4 NO3 с концентрацией 89– 92%, поэтому использовать соковый пар для окончательной выпарки раствора невозможно, после очистки он выбрасывается в атмосферу. Использовать соковый пар в качестве греющего агента

в других производствах также не представляется возможным, так

как он загрязнен брызгами раствора NH4 NO3 и парами азотной кислоты, что приводит к коррозии оборудования.

При использовании в качестве нейтрализующего агента не 100%-ного аммиака, а аммиаксодержащих газов соковый пар содержит большое количество неконденсирующихся инертных газов, поэтому применение его в качестве греющего агента также невозможно, после очистки от примесей он тоже выбрасывается в атмосферу.

Выпарка растворов аммонийной селитры. Для получения высококачественной аммонийной селитры на стадии выпарки необходимо добиться полного испарения воды так, чтобы остаточное содержание влаги в расплаве не превышало 0,2–0,3%. Эта задача не может быть решена в выпарных аппаратах с восходящей пленкой, так как в них упариваемый раствор и образовавшийся вторичный пар движутся прямотоком в виде парожидкосной смеси, имеющей кольцевую структуру: сплошная жидкая пленка на стенках труб (восходящая пленка), а в центре паровой «стержень», несущий большое количество брызг. По мере движения парожидкосной смеси по высоте труб происходит выравнивание концен-

траций NH4 NO3 в паровой и жидкой фазе, поэтому движущаяся сила процесса уменьшается.

Для полного испарения воды необходимо обеспечить более организованное протекание массобмена при выпарке, что может быть достигнуто в выпарных аппаратах с падающей пленкой и противоточным движением жидкой и паровой фаз.

Для решения этой задачи разработана конструкция комбинированного выпарного аппарата, работающего под атмосферным давлением (рис. 42).

Комбинированный выпарной аппарат состоит из трех частей: очистной I, трубчатой II и концентрационной III.

Паровоздушная смесь

20%-ный раствор						Конденсат
NH4 NO3
NH4 NO3 4
NH4 NO3 Пар
	Конденсат

Конденсат

Рис. 42. Комбинированный выпарной аппарат: I – очистная часть; II – трубчатая часть;

III – концентрационная часть; 1 – сетчатый отбойник;2 – штуцер для ввода конденсата;3 – очистные тарелки;4 ,5 – змеевики;6 – ситчатые провальные тарелки

Раствор аммонийной селитры с концентрацией не ниже 87% по обогреваемому коллектору поступает в трубчатую часть выпарного аппарата и стекает вниз по трубкам в виде тонкой пленки. В межтрубное пространство подается водяной пар под давлением 1,4 МПа и с температурой 180–185°С. В трубчатой части концентрация раствора возрастает до 99%. Для окончательного испарения воды плав NH4 NO3 поступает в нижнюю концентрационную

Производство азотных удобрений

часть аппарата, где установлено пять ситчатых тарелок провального типа. Под нижнюю тарелку вентилятором нагнетается воздух, нагретый в теплообменнике до 185°С. Горячий воздух барботирует через слой расплава на тарелках, захватывает влагу и попадает в трубчатую часть, где поднимается вверх противотоком стекающему раствору.

В концентрационной части образуется плав, содержащий 99,7–99,8% NH4 NO3 , который направляется на гранулирование. Паровоздушная смесь из трубчатой части аппарата содержит большое количество брызг раствора селитры, пары азотной кислоты и аммиак, поэтому она направляется на очистную часть аппарата, в которой установлено две-три ситчатые тарелки. На верхнюю тарелку подается паровой конденсат, а с нижней тарелки отводится раствор NH4 NO3 с концентрацией ~20%, который подается на выпарку. Очищенная паровоздушная смесь выбрасывается в атмосферу. Описанные аппараты имеют производительность от 15 до 60 т/ч, работают стабильно и позволяют получать плав селитры с остаточным содержанием влаги 0,2–0,3%.

Во избежание возникновения аварийных ситуаций при выпарке нельзя допускать повышения температуры в трубчатой и концентрационной частях выше 180°С.

Гранулирование плава аммонийной селитры. В настоящее время все минеральные удобрения выпускаются только в гранулированном виде с размером гранул от 1 до 4 мм. Основным промышленным методом гранулирования аммонийной селитры является разбрызгивание плава NH 4 NO 3 в виде мелких капель навстречу потоку охлаждающего воздуха в грануляционных башнях различной конструкции. Схема процесса гранулирования представлена на рис. 43.

Плав аммонийной селитры, содержащий 99,5–99,7% NH4 NO3 , с температурой 175–180°С из выпарного аппарата поступает в буферный бак1 , фильтруется от механических примесей в фильтрах2 , после чего с помощью коллектора3 направляется в грануляторы4 , установленные в верхней части башни5 и разбрызгивающие плав в виде мелких капель. Башня имеет цилиндрическую или прямоугольную форму и конусное разгрузочное днище. Наибольшее применение получили круглые железобетонные башни диаметром 12–16 м и высотой 30–35 м, а также металлические башни прямоугольного сечения с размером в плане 11×8 м и высотой 50 м.

Через башни с помощью хвостовых вентиляторов просасывается охлаждающий воздух со скоростью 1,5–2,0 м/с.

NH4 NO3

Воздух 3

Рис. 43. Схема процесса гранулирования: 1 – буферный бак;2 – фильтры плава;3 – коллектор-распределитель плава;

4 – грануляторы;5 – грануляционная башня

Основными аппаратами, определяющими форму и размер получаемых гранул, являются грануляторы. В современных схемах производства гранулированной аммонийной селитры используются статические грануляторы леечного и трубчатого типа, конструкция которых представлена на рис. 44.

Принцип действия леечного гранулятора заключается в следующем. Плав из коллектора поступает в гранулятор по патрубку 1 , проходит направляющий конус2 и сетчатый фильтр3 , затем разбрызгивается с помощью перфорированного донышка5 с диаметром отверстий ~1 мм.

Производство азотных удобрений

А Пар

Конденсат 3

		Конденсат

Рис. 44. Типы статических грануляторов: а – леечный:1 – патрубок для подачи плава;

2 – направляющий конус;3 – корпус гранулятора;4 – сетчатый фильтр;5 – перфорированное днище;б – трубчатый с внешним обогревом:1 – изоляция;2 – корпус гранулятора;3 – обогревающая труба;

в – трубчатый с внутренним обогревом:1 – изоляция;2 – корпус гранулятора;3 – греющая труба;4 – патрубок для подвода пара

Под действием силы тяжести плав вытекает из отверстий в виде струй. Вытекающие струи приобретают волновой характер, амплитуда которого быстро нарастает, и струя распадается на капли диаметром 2–3 мм, которые падают вниз навстречу охлаждающему воздуху. За время полета по высоте башни капли расплава кристаллизуются и охлаждаются до температуры 90–125°С. Окончательное охлаждение гранул до температуры 40–45°С осуществляется воздухом в аппаратах с кипящим слоем, расположенным в нижней части грануляционных башен.

Температура охлаждения гранул в кипящем слое определяется температурой фазового перехода второй кристаллической модификации в четвертую, которая в присутствии кондиционирующих добавок происходит при 50°С.

Для уменьшения слеживаемости охлажденные гранулы подвергаются поверхностной обработке антислеживающими добавками, в качестве которых используются высокомолекулярные органические соединения гетерополярной структуры – органические кислоты и их соли, органические амины с длиной углеводородного радикала С12 –С20 . Механизм действия этих добавок заключается в том, что они адсорбируются на поверхности гранул полярной головкой, а аполярный углеводородный радикал обволакивает поверхность гранул тонкой пленкой и делает ее гидрофобной. Поверхностная обработка гранул осуществляется во вращающихся барабанах путем напыления водных растворов ПАВ на поверхность гранул с помощью форсунок. Расход ПАВ составляет 300– 500 г/т продукта.

Технологическая схема производства аммонийной селитры.

Аппаратурно-технологическое оформление производства аммонийной селитры зависит от концентрации применяемой азотной кислоты. В старых схемах, использующих азотную кислоту с концентрацией 47–49%, нейтрализация кислоты осуществлялась в аппаратах ИТН, а выпарка растворов производилась в три ступени с использованием на первой стадии в качестве греющего агента сокового пара из аппарата ИТН. Схема была весьма громоздкой, а единичная мощность установки составля-

ла 150–250 тыс. т/год.

В 60–70-х гг. XX в. были разработаны и внедрены в промышленную практику крупнотоннажные агрегаты синтеза аммиака и азотной кислоты, позволяющие повысить концентрацию получае-

Производство азотных удобрений

мой азотной кислоты до 58–60%. Это создало благоприятные предпосылки для разработки крупнотоннажных агрегатов производства аммонийной селитры АС-67 и АС-72 с единичной мощностью 450–500 тыс. т/г. При разработке и внедрении этих агрегатов были учтены последние достижения науки и техники в области повышения качества аммонийной селитры, что позволило выпускать практически неслеживающийся продукт с минимальным загрязнением окружающей среды. В обоих агрегатах в качестве исходного сырья используется азотная кислота с концентрацией 58– 60%, выпарка растворов осуществляется в одну ступень в комбинированных выпарных аппаратах. Для повышения качества продукта предусмотрено введение в его состав кондиционирующих добавок, а для уменьшения загрязнения окружающей среды – глубокая очистка промышленных выбросов. Эти агрегаты отличаются друг от друга только компоновкой оборудования. Наиболее совершенным из них является агрегат АС-72, технологическая схема которого представлена на рис. 45.

Раствор азотной кислоты с концентрацией 58–60% подогревается соковым паром в подогревателе1 до температуры 70–80°С, смешивается с кондиционирующими добавками (серной и фосфорной кислотой) и направляется в аппарат ИТН-72 3 . Газообразный аммиак подогревается в подогревателе2 до температуры 120– 130°С и также направляется в аппарат ИТН, где происходит нейтрализация азотной кислоты при температуре 155–165°С. Образовавшийся раствор нитрата аммония с концентрацией NH4 NO3 89– 92% и концентрацией HNO3 2–5 г/л подвергается донейтрализации аммиаком в донейтрализаторе5 и направляется в комбинированный выпарной аппарат6 , в нижнюю часть которого при помощи воздуходувки27 подается воздух, подогретый в подогревателе4 до 185°С. В комбинированном выпарном аппарате осуществляется полное испарение воды с получением плава селитры, содержащего

99,7–99,8% NH4 NO3 .

Плав нитрата аммония проходит донейтрализатор 7 , фильтры8 и поступает в бак9 , откуда погружным насосом10 перекачивается в напорный бак13 , установленный наверху грануляционной башни18 . Из напорного бака13 плав поступает в три леечных виброгранулятора14 , установленных в верхней части прямоугольной (8×11 м) грануляционной башни18 высотой 50–55 м.

Рис. 45. Схема производства аммиачной селитры в агрегате АС-72:

1 – подогреватель азотной кислоты;2 – подогреватель аммиака;3 – аппарат ИТН;4 – подогреватель воздуха;5 ,7 – донейтрализатор;6 – комбинированный выпарной аппарат;8 – фильтр плава;9 – бак плава;

10 – погружной насос;11 – насос;12 – сборник раствора NH4 NO3 ;13 – напорный бак плава;14 ,15 – грануляторы;16 – хвостовой вентилятор;17 – промывные скрубберы;18 – грануляционная башня;19 – кондиционер гранул;20 – транспортер;21 – элеватор;22 – охладитель гранул;23 – подогреватели воздуха;24 – вентиляторы;

25 – дренажный сборник плава;26 – насос;27 – воздуходувка;28 – буферная емкость

Производство азотных удобрений

Охлаждающий воздух в количестве 500 тыс. м3 /ч засасывается в башню через зазоры в конической части башни с помощью хвостовых вентиляторов16 и после очитки от пыли в скрубберах17 выбрасывается в атмосферу. За время полета гранулы охлаждаются до 90–120°С. Гранулированный нитрат аммония из грануляционной башни конвейером20 подается в выносной охладитель кипящего слоя22 , состоящий из трех секций с независимой подачей воздуха в каждую секцию с помощью вентиляторов24 . В каждой секции предусмотрено регулирование температуры охлаждающего воздуха с помощью теплообменников23 .

Охлажденные гранулы с помощью элеватора 21 поступают во вращающийся барабан19 , где с помощью форсунок опрыскиваются антислеживающими добавками. Обработанные гранулы нитрата аммония подаются на упаковку.

В агрегате АС-72 установлено два аппарата ИТН-72 производительностью по готовому продукту 30 т/ч каждый. Аппараты состоят из реакционной и сепарационной частей. Диаметр реакционной части составляет 1,6 м; диаметр реакционного стакана – 1,2 м; высота – 4,2 м; диаметр сепарационной части – 3,8 м; общая высота аппарата – 10 м. В сепарационной части установлены четыре колпачковые тарелки и брызгоуловитель. На верхнюю тарелку подается конденсат сокового пара, на вторую снизу – 20–25%-ный кислый раствор NH4 NO3 , образующийся в промывном скруббере17 . В сепарационной части осуществляется очистка сокового пара от аммиака, брызг раствора NH4 NO3 и азотной кислоты. Окончательная очистка сокового пара осуществляется в скрубберах17 , установленных в верхней части грануляционной башни.

Комбинированный выпарной аппарат имеет производительность 60 т/ч. Он состоит из трех частей – трубчатой, концентрационной и сепарационной. Диаметр трубчатой части 2,8 м; высота – 6,4 м, поверхность теплообмена – 710 м2 ; диаметр концентрационной части – 2,8 м; высота – 6 м. В концентрационной части установлено пять ситчатых тарелок, обогреваемых глухим паром. Под нижнюю тарелку нагнетается горячий воздух с температурой 185°С.

Верхняя очистная часть имеет диаметр 3,8 м и высоту 3,5 м. В ней установлены две ситчатые тарелки, которые орошаются па-

ровым конденсатом и раствором NH4 NO3 из скрубберов17 . В сепарационной части происходит предварительная очистка паровоздушной смеси от брызг раствора NH4 NO3 , аммиака и паров азотной кислоты. Окончательная очистка происходит в скрубберах17 совместно с запыленным воздухом, выделяющимся из грануляционных башен. Все технологическое оборудование изготавливается из стали марки 08Х22Н6Т.

Производство аммонийной селитры оказывает минимальное техногенное воздействие на окружающую среду. Твердые и жидкие отходы в этом производстве отсутствуют. Единственным источником загрязнениям окружающей среды являются газообразные отходы – соковый пар из аппаратов ИТН, паровоздушная смесь из комбинированного выпарного аппарата и охлаждающий воздух из грануляционных башен. Они содержат в своем составе брызги раствора NH4 NO3 , пары азотной кислоты, аммиак, пыль и аэрозольные частицы NH4 NO3 . Объем этих отходов весьма велик. Так, количество воздуха, подаваемого в выпарной аппарат, составляет 25 тыс. м3 /ч, в грануляционную башню – 500–550 тыс. м3 /ч.

Поэтому основным способом очистки выхлопных газов является абсорбционный способ, основанный на поглощении вредных примесей водой или слабыми растворами NH4 NO3 . Соковый пар и паровоздушная смесь проходят предварительную очистку в сепарационных частях аппарата ИТН и выпарного аппарата, после чего объединяются с отработанным воздухом, выходящим из грануляционной башни, и направляются в промывные скрубберы17 , которые орошаются паровым конденсатом. Образовавшийся слабый раствор NH4 NO3 собирается в сборниках12 и циркуляционными насосами11 возвращается на орошение скрубберов.

Часть этого раствора подается на орошение в сепарационные части аппарата ИТН и выпарного аппарата, а затем на выпарку. С учетом большого объема отходящих газов в верхней части башни установлено шесть промывных скрубберов, снабженных хвостовыми вентиляторами, которые просасывают воздух через грануляционную башню.

Для более глубокой очистки отходящих газов от аэрозолей в современных схемах дополнительно устанавливаются тонковолокнистые фильтры. После такой очистки отходящие газы выбрасываются в атмосферу.

Нитра́т аммо́ния, или аммонийная (аммиачная) селитра - соль азотной кислоты и аммиака, проявляющего основные свойства. Химическая формула - NH₄NO₃. Была получена еще в семнадцатом веке немецким химиком Глаубером. Аммиачная селитра используется для производства азотных удобрений и .

По своим характеристикам NH₄NO₃ представляет белое вещество, которое плавится при 169,6 °C. Выше этой температуры вещество медленно разлагается, а при 210 °C наблюдается полная деструкция. Скорость детонации 2570 м/с.

Растворение вещества сопрвождается сильным поглощением тепла (является эндотермическим), что значительно замедляет процесс. Чтобы избежать этого и быстро приготовить концентрированный раствор нитрата аммония, рекомендуется его предварительно нагреть. Засыпать кристаллизованное вещество следует небольшими порциями.

Кроме воды, это соединение можно растворить в , пиридине, метиловом и .

Основные методики синтеза аммиачной селитры

Метод c применением безводного аммиака и концентрированной азотной кислоты

Уравнение реакции:

NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃

Эта реакция является , то есть протекает с выделением теплоты. Из-за токсичности реагентов проводить такой синтез дома не рекомендуется.

вы найдете безопасные и зрелищные эксперименты по химии, которые можно проводить дома.

В полученном растворе аммиачной селитры NH₄NO₃ концентрация действующего вещества будет составлять 83 %, а лишняя вода испарится до состояния расплава (жидкого вещества вязкой консистенции). В нем процентное содержание нитрата аммония NH₄NO₃ будет составлять 95–99,5 % (в зависимости от того, какой сорт продукта необходимо получить). Если аммиачную селитру планируется использовать в качестве удобрения, нужно произвести грануляцию полученного состава в распылительных аппаратах. Далее селитру необходимо высушить, охладить и покрыть химическими составами, которые предотвращают слёживание. В итоге получаются белые или бесцветные гранулы.

Аммиачная селитра очень гигроскопична, поэтому если необходимо сухое вещество, ее предварительно нужно обезвоживать.

Нитрофосфатный метод (метод Одда)

Этот метод предполагает три стадии.

Первая стадия : природный минерал апатит (фосфат кальция) обрабатывают азотной кислотой

Ca₃(PO₄)₂ + 6H­NO₃ + 12H₂O → 2H₃PO₄ + 3Ca(NO₃)₂ + 12H₂O

Вторая стадия : полученный состав охлаждают до 0 °C, что приводит к кристаллизации . Образуется кристаллогидрат - Ca(NO₃)₂·4H₂O, после чего от него отделяется фосфорная кислота

2H₃PO₄ + 3Ca(NO₃)₂ + 12H₂O → 2H₃PO₄ + 3Ca(NO₃)₂·4H₂O

Третья стадия : нитрат кальция, образовавшийся в результате всех этих реакций, обрабатывается аммиаком. В результате удается синтезировать аммиачную селитру:

Ca(NO₃)₂ + 4 H₃PO₄ + 8 NH₃ → CaH­PO₄ + 2N­H₄NO₃ + 3(NH₄)₂H­PO₄

Применение аммиачной селитры

В чистом виде аммиачная селитра не применяется в качестве взрывчатого вещества, поскольку очень быстро впитывает воду из воздуха. Однако существуют примеры применения аммиачной селитры из удобрений для производства взрывчатки.

В некоторых регионах Пакистана действует запрет на производство таких удобрений. Американские ученые разработали удобрение на основе аммиачной селитры, которое нельзя использовать в качестве взрывчатки. Этот рецепт предполагает смешивание NH₄NO₃ с сульфатом железа. Сульфат-ион находится в связанном состоянии с NH₄NO₃, и реакция термического разложения аммиачной селитры (со взрывом) становится невозможной.

Нитра́т аммо́ния (аммонийная (аммиачная) селитра) - химическое соединение NH 4 NO 3 , соль азотной кислоты . Впервые получена Глаубером в 1659 году . Используется в качестве компонента взрывчатых веществ и как азотное удобрение .

Физические свойства [ | ]

Кристаллическое вещество белого цвета. Температура плавления 169,6 °C, при нагреве выше этой температуры начинается постепенное разложение вещества, а при температуре 210 °C происходит полное разложение. Температура кипения при пониженном давлении - 235 °C. Молекулярная масса 80,04 а. е. м. Скорость детонации 2570 / .

Растворимость [ | ]

При растворении происходит сильное поглощение тепла (аналогично нитрату калия), что значительно замедляет растворение. Поэтому для приготовления насыщенных растворов нитрата аммония применяется нагревание, при этом твёрдое вещество засыпается небольшими порциями.

Состав [ | ]

Методы получения [ | ]

Основной метод [ | ]

В промышленном производстве используется безводный аммиак и концентрированная азотная кислота :

N H 3 + H N O 3 → N H 4 N O 3 ↓ {\displaystyle {\mathsf {NH_{3}+HNO_{3}\rightarrow \ NH_{4}NO_{3}\downarrow }}}

Реакция протекает бурно с выделением большого количества тепла. Проведение такого процесса в кустарных условиях крайне опасно (хотя в условиях большого разбавления водой нитрат аммония может быть легко получен). После образования раствора, обычно с концентрацией 83 %, лишняя вода выпаривается до состояния расплава, в котором содержание нитрата аммония составляет 95-99,5 % в зависимости от сорта готового продукта. Для использования в качестве удобрения расплав гранулируется в распылительных аппаратах, сушится, охлаждается и покрывается составами для предотвращения слёживания. Цвет гранул варьируется от белого до бесцветного. Нитрат аммония для применения в химии обычно обезвоживается, так как он очень гигроскопичен и процентное количество воды в нём получить практически невозможно.

Метод Габера [ | ]

Применение [ | ]

Удобрения [ | ]

Бо́льшая часть нитрата аммония используется либо непосредственно как хорошее азотное удобрение , либо как полупродукт для получения прочих удобрений. Для предотвращения создания взрывчатых веществ на основе нитрата аммония в удобрения, доступные в широкой продаже, добавляют компоненты, снижающие взрывоопасность и детонационные свойства чистого нитрата аммония, такие как мел (карбонат кальция).

В Австралии, Китае, Афганистане, Ирландии и некоторых других странах свободная продажа нитрата аммония даже в виде удобрений запрещена или ограничена. После террористического акта в Оклахома-Сити ограничения на продажу и хранение нитрата аммония были введены в некоторых штатах США .

Взрывчатые вещества [ | ]

Наиболее широко в промышленности и горном деле применяются смеси аммиачной селитры с различными видами углеводородных горючих материалов, других взрывчатых веществ, а также многокомпонентные смеси:

Который не может быть использован для создания на его основе взрывчатых веществ. При разложении состава ион SO 4 2− связывается с ионом аммония, а ион железа - с нитрат-ионом, что предотвращает взрыв. Введение в состав удобрения сульфата железа может улучшить и технологические характеристики удобрения, особенно на закисленных почвах. Авторы отказались от защиты формулы удобрения патентом с тем, чтобы этот состав мог получить быстрое распространение в регионах с высокой террористической опасностью Литература [ | ]

• Технология аммиачной селитры , под ред. В. М. Олевского, М., 1978.
• Соли азотной кислоты , Миниович М. А., М., 1964.
• Олевский В. М., Ферд М. Л., «Ж. Всес. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева », 1983, т. 28, № 4, с. 27-39.
• Дубнов Л. В., Бахаревич Н. С., Романов А. И. Промышленные взрывчатые вещества. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1988. - 358 с.

Страница 1

Нитрат аммония (аммонийная селитра) NH4NO3 – кристаллическое вещество с температурой плавления 169,6ºС, хорошо растворимое в воде. Растворимость при 20ºС равна 0,621 мас. долей, при 160ºС – 0,992 мас. долей. Нитрат аммония сильно гигроскопичен и легко поглощает влагу из атмосферы, в зависимости от температуры может существовать в пяти кристаллических модификациях, различающихся плотностью и структурой кристаллов. Вследствие высокой растворимости в воде, гигроскопичности и полиморфных превращений, сопровождающихся выделением тепла, нитрат аммония легко слеживается. Для уменьшения слеживаемости, которая затрудняет использование продукта, в промышленности используют следующие меры:

Перед складированием полученный продукт охлаждают до температуры ниже 32ºС, так как именно в интервале от 32,3ºС до -17ºС нитрат аммония находится в стабильной ромбической модификации;

Выпускают товарный продукт в гранулированном виде, обрабатывая поверхность гранул ПАВ, образующими на них гидрофобную пленку;

Вводят в состав продукта кондиционирующие добавки в виде нитрата магния и других солей, которые связывают свободную воду и препятствуют переходу одной модификации в другую.

Нитрат аммония в твердом состоянии или в виде высококонцентрированного раствора (плава) при нагревании выше 180 - 200 ºС разлагается:

NH4NO3 = N2O + 2H2O – DH, где DH = 36,8 кДж.

При быстром нагревании в замкнутом пространстве до 400 - 100ºС или инициировании нитрат аммония разлагается со взрывом по уравнению

NH4NO3 = N2 + 2H2O + 0,1O2 – 118 кДж.

Разложение ускоряется в присутствии минеральных кислот и органических веществ. На этом основано использование нитрата аммония в качестве компонента аммонийно-селитровых взрывчатых веществ – аммонитов (смеси с органическими веществами), аммотолов (смеси со взрывчатыми веществами) и аммоналов (смеси, содержащие аллюминий).

Нитрат аммония является безбалластным азотным удобрением и содержит 34,8% азота, из них 17,4% - в аммиачной (NH4+) и 17,4% - в нитратной (NO3-) форме. Поэтому стоимость транспортировки содержащегося в нем азота значительно ниже, чем при перевозке других балластных удобрений (например, сульфата аммония).

Производство нитрата аммония основано на реакции нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком с последующим упариванием полученного раствора нитрата аммония.

Нейтрализация.

Нейтрализация азотной кислоты аммиаком – это необратимый гетерогенный процесс хемосорбции, протекающий с выделением тепла по уравнению

HNO3 + NH3 = NH4NO3 – DH.

Реакция идет в диффузионной области, и ее скорость лимитируется диффузией аммиака из газа к поверхности жидкости. Количество тепла, выделяющегося при нейтрализации, складывается из теплового эффекта реакции и теплоты растворения образовавшегося нитрата аммония в воде:

Qå = Q1 – (Q2 + Q3),

Таким образом, тепловой эффект процесса зависит от концентрации азотной кислоты, взятой для нейтрализации.

Подогрев компонентов (азотной кислоты и газообразного аммиака) улучшает перемешивание системы, ускоряет процесс нейтрализации и повышает концентрацию раствора нитрата аммония.

Упаривание раствора нитрата аммония.

В результате нейтрализации образуется водный раствор нитрата аммония. При этом за счет теплового эффекта реакции нейтрализации часть воды испаряется в виде сокового пара. Интенсивность испарения зависит от величины теплового эффекта и температуры процесса. Поэтому концентрация образующегося раствора определяется как концентрацией азотной кислоты, так и температурой.

Длительный опыт производства и применения аммиачной се­литры показал, что при соблюдении установленных правил аммиач­ная селитра безопасна 57~66. Чистая аммиачная селитра не чувстви­тельна к толчкам, ударам или трению. Однако при определенных условиях нитрат аммония обладает взрывчатыми свойствами. На этом основании его используют и как сырье в производстве амми - ачно-селитренных взрывчатых веществ. Они взрывают только от детонатора. Взрывы чистой аммиачной селитры могут быть вы­званы в основном или воздействием детонаторов, или термическим разложением соли в замкнутом пространстве.

Взрывоопасность нитрата аммония возрастает в присутствии минеральных кислот л легко окисляющихся материалов, таких как органические вещества и некоторые металлы, особенно в порошко­образном состоянии (например, алюминий, цинк, свинец, сурьма, висмут, никель, медь, кадмий). В большинстве случаев в присут­ствии этих металлов (особенно кадмия и меди) образуется неустой­чивый, легко разлагающийся нитрит аммония.

При увеличении размера частиц и повышении влажности взры­воопасность аммиачной селитры значительно уменьшается. Влаж­ная соль, содержащая более 3% воды, не взрывает даже при взрыве детонатора 58"5Э.

При нагревании нитрат аммония начинает разлагаться согласно уравнению:

NH 4 N 03 = NH 3 + HN 03 - 41,7 ккал

Это разложение становится заметным выше 150°, но, даже при 165°, потеря в весе аммиачной селитры не превосходит 6% за сутки. При более высоких температурах нитрат аммония разлагается ин­тенсивно по следующим реакциям 67: при 200-270"

NH 4 NO 3 = N 2 0 + 2Н20 + 8,8 ккал При быстром нагревании до высокой температуры NH 4 N 03 = N 2 + 2Н20 + "/202 + 28,5 ккал

(Теплоты этих реакций даны для 18° и для газообразного состояния продуктов реакции.) Последнее уравнение соответствует взрывному разложению NH4N03. Термическое разложение NH4N03 может про­исходить одновременно по нескольким реакциям, причем одна из них может доминировать над другими. Термический распад азотной кислоты обусловливает появление в газообразных продуктах разложения аммиачной селитры N0 и NO2. По-видимому, выделяю­щиеся в результате термического распада азотной кислоты N02 и Н20 являются катализаторами дальнейшего разложения NH4NO368. Термическое разложение расплавленной аммиачной селитры уско­ряется также в присутствии соединений Сг6+, Сг3+, Сг2+ и др. 69. Та­ким образом, чистую аммиачную селитру следует безусловно от­нести к классу потенциально взрывчатых веществ.

Нитрат аммония, хранящийся в открытых складах, не взрывает­ся даже в случае сильного пожара. Пожары же аммиачной селит­ры, которые имели место в закрытых помещениях, например, в ко­рабельных трюмах, контейнерах и т. п., кончались, как правило, сильным взрывом. Предполагают, что термическое разложение ни­трата аммония при атмосферном давлении протекает иначе, чем под повышенным давлением, при котором скорость разложения мо­жет быть большей и быстро образуются большие объемы газооб­разных продуктов. Было показано 64 существование «предельного» давления (около 6 ат) после достижения которого при соответ­ствующей температуре наступает взрывное разложение аммиачной селитры.

С другой стороны, легкую воспламеняемость и взрываемость аммиачной селитры, находящейся в непроветриваемых закрытых помещениях, можно объяснить не повышением общего давления, что является вторичной причиной, а накоплением продуктов мед­ленного разложения селитры. Самопроизвольное разложение ам­миачной селитры в присутствии способных окисляться, например, органических веществ является автокаталитическнм. Такое разло­жение может привести к воспламенению и взрыву. Автокатализ вы­зывается главным образом образующейся при разложении NH4N03 двуокисью азота, а также, но в меньшей мере, водяным паром. По­следнее обстоятельство указывает на недопустимость тушения вос­пламенившейся селитры водяным паром.

Стабилизаторами, предотвращающими самопроизвольное разло­жение аммиачной селитры, могут быть вещества, связывающие образующиеся при ее разложении азотную кислоту и NO2, или вы­деляющие при взаимодействии с NH4N03 аммиак. Последний ней­трализует азотную кислоту и восстанавливает окислы азота до элементарного азота. Стабилизаторами являются, например, карб­амид (0,05-0,1% от веса селитры)70-73, карбонат кальция или маг­ния (5%), хлориды, уротропин и др.67.

Аммиачная селитра является одним из наиболее эффективных азотных удобрений. Впервые в чистом виде в качестве удобрения ее стали применять в СССР. Большое содержание азота позволяет осуществлять ее перевозки на значительные расстояния с меньшими затратами на тонну азота, чем при перевозках других азотных удо­брений (за исключением карбамида). Аммиачная селитра дешевле, чем другие азотные удобрения 74-75. Относительная стоимость азота в азотных удобрениях характеризуется следующими условными по­казателями:

TOC o "1-3" h z В аммиачной селитре................................ 1

сульфате аммония.................................. 1,3

кальциевой селитре................................ 1,5

Аммиачная селитра обладает потенциальной (физиологической) кислотностью. Физиологически нейтрализованную аммиачную се­литру получают сплавлением ее с известняком, доломитом и дру­гими материалами76. Взрывоопасность и слеживаемость аммиачной селитры сдерживали ее производство в капиталистических странах. Лишь в послевоенный период, на основе успешного опыта СССР, вначале в США, а затем и в других странах использование аммиач­ной селитры в качестве азотного удобрения получило широкое раз­витие.

Аммиачную селитру применяют для изготовления взрывчатых веществ - аммонитов (смесей аммиачной селитры с органическими материалами - древесная, жмыховая и другая мука с добавкой нн - тропродуктов), аммоналов (смесей, содержащих алюминиевый по­рошок) и др. Для этих целей выпускают водоустойчивую се­литру 77~79.

Состав аммиачной селитры приведен в табл. 89.

ТАБЛИЦА 89

Состав аммиачной селитры (в %)

Нитратного й аммиачного азота в сухом веществе в пересчете:

На NH4NO3, не менее. ............................................

На азот, не менее.........................................................

Добавок в сухом веществе:

Фосфатов (Р205), не Менее.......

Нлн нитратов Са н Mg (СаО), не менее

Влаги, ие более..................................................................

Не растворимых веществ:

В воде, не более...........................................................

В соляной кислоте, не более...............................

Гранул

В пределах 1-3 мм, не менее................................

Мельче 1 мм, не более.............................................

Жирных кислот и парафина........................................

Железа....................................................................................

Кислотность (на HNO3),Не более.............................

* Предприятиям, применяющим фосфорсодержащие добавки, разрешается вырабатывать аммиачную селитру марки В с содержанием NH4NO3Не меиеа 96К, азота ие менее 33,6Х.

При упаковке селитры температура должна быть не выше 50°.

Ее упаковывают в битумированные бумажные мешки (трех----------------

Пятнслойные), а также и в полиэтиленовые мешки80. Аммиачная селитра марки Б, используемая в сельском хозяйстве и промышлен­ности, должна быть рассыпчатой. Рассыпчатость определяют путем однократного сбрасывания любых пяти мешков с селитрой на пол плашмя с высоты 1 ж с последующим рассевом на сите 5 мм.

За время рассева селитра должна полностью пройти через сито; допускается остаток на сите отдельных комков легко измельчае­мых рукой.

Производство аммиачной селитры состоит из нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком81-84 и кристаллизации продукта. Аммиак не должен содержать более 1% влаги; в нем не допускается присутствие масла.

Азотную кислоту берут концентрацией более 45% HN0385; со­держание окислов азота в ней не должно превышать 0,1 %. Для по­лучения аммиачной селитры мо­гут быть использованы также от­ходы аммиачного производства- например, аммиачная и танковые и продувочные газы, от­водимые из хранилищ жидкого аммиака и получаемые при про­дувках систем синтеза аммиака. Состав танковых газов: 45-70% 27 NH3, 55-30% H2 + N2 (со следа -

Ми метана и аргона); состав про­дувочных газов: 7,5-9% NH3, 92,5-91% H2+N2 (со следами метана и аргона). s

Кроме того, для производства аммиачной селитры используются также газы дистилляции с производства карбамида; их примерный состав: 55-57% NH3, 18-24% С02, 15-20% Н20 86.

Тепловой эффект реакции NH3(r.) + НК03(ж.) ->NH4N03 со­ставляет 35,46 ккал/г-мол. При производстве аммиачной селитры обычно применяют 45-58%-ную кислоту. В этом случае тепловой эффект реакций нейтрализации соответственно уменьшается на величину теплоты разбавления азотной кислоты водой и на вели­чину теплоты растворения аммиачной селитры (рис. 341). При ра­циональном использований выделяющегося тепла нейтрализации можно получить за счет испарения воды концентрированные рас­творы и даже плав аммиачной селитры (рис. 342)87.

В соответствии с этим различают схемы с получением раствора аммиачной селитры с последующим выпариванием его (так назы­ваемый многостадийный процесс) и с получением плава (односта­дийный или безупарочный про­цесс).

Для выбора рациональной схе­мы нейтрализации в СССР были проверены четыре принципиально различные схемы получения аммиач­ной селитры с использованием теп­ла нейтрализации88"101:

установки, работающие при атмосферном давлении (избыточное давление сокового пара 0,15- 0,2 ат);

установки с вакуум-испарите­лем;

установки, работающие под давлением, с однократным исполь­зованием тепла сокового пара;

установки, работающие под давлением, с двукратным использо­ванием тепла сокового пара (по­лучение концентрированного плава).

В промышленной практике на­шли широкое применение как наи­более эффективные установки, рабо­тающие при атмосферном давлении, с использованием тепла ней­трализации и частично установки с вакуум-испарителем.