Fra CaCO3-bunnfallet oppnås en løsning av ammoniumsulfat, som bearbeides til det ferdige produktet ved fordampning og krystallisering.
Denne prosessen kan også utføres ved bruk av gassmetoden ved bruk av gassformig ammoniakk og CO2 i stedet for ammoniumkarbonat i henhold til reaksjonen
CaSO4 + 2NH3 + CO2 + H2O = CaCO3 + (NH4)2SO4.
Begge disse metodene har imidlertid ikke funnet industriell anvendelse på grunn av lave tekniske og økonomiske indikatorer.
PRODUKSJON AV AMMONIUMNITRAT
Egenskaper til ammoniumnitrat. Ammoniumnitrat NH 4 NO 3 (teknisk
nic navn - ammonium eller ammoniumnitrat) er et fargeløst krystallinsk stoff med et smeltepunkt på 169,6 ° C. Den inneholder 35 % nitrogen i ammonium- og nitratform og er en ballastfri nitrogengjødsel. Fast ammoniumnitrat i temperaturområdet fra 169,6 °C til –50 °C eksisterer i form av fem polymorfer, som er forskjellige i krystallstruktur, krystalltetthet og krystallgittervolum. Egenskapene til disse modifikasjonene er presentert i tabellen. 23.
Tabell 23
Krystallografiske egenskaper ved modifikasjoner av ammoniumnitrat
Temperatur | Elementært volum |
||
Modifikasjon | Type symmetri | krystallinsk |
|
eksistens, °C | rist, Å3 |
||
Kubisk | |||
Tetragonal | |||
Rombisk | |||
Bipyramidal | |||
(–17)–(–50) | Tetragonal |
Hver modifikasjon eksisterer i et visst temperaturområde, og overgangen fra en modifikasjon til en annen er ledsaget av en endring i strukturen og volumet til krystallgitteret. Disse transformasjonene er reversible og er ledsaget av frigjøring (eller absorpsjon av varme) og en brå endring i spesifikt volum. Ved avkjøling av ammoniumnitratsmelten,
Det er suksessive transformasjoner av den første modifikasjonen til den andre, den andre til den tredje, den tredje til den fjerde og den fjerde til den femte.
Ved overgangspunktene fra en modifikasjon til en annen oppstår sterke deformasjonskrefter i de dannede krystallene, noe som fører til deres ødeleggelse. NH4 NO3-krystaller opplever den største deformasjonen under den sekvensielle transformasjonen av modifikasjoner II → III → IV, siden det elementære volumet til krystallgitteret til den tredje modifikasjonen er omtrent dobbelt så stort som den andre, mens volumene til den andre og fjerde modifikasjonen er nesten det samme. Transformasjonen av den andre modifikasjonen til den tredje skjer ved en temperatur på 84,2 °C, og den tredje til den fjerde - ved 32,3 °C. For å unngå ødeleggelse av ammoniumnitratkrystaller under avkjøling, blir det nødvendig å erstatte de påfølgende transformasjonene av modifikasjoner II → III → IV med en metastabil transformasjon av den andre modifikasjonen til den fjerde, utenom den tredje. I dette tilfellet vil deformasjonen av NH4 NO3-krystaller være minimal, siden volumet av krystallgitteret til den andre modifikasjonen er 163,7 Å3, og den fjerde - 155,4 Å3. Til
For å løse dette problemet er det utført en stor mengde forskning for å bestemme påvirkningen av forskjellige urenheter på arten og sekvensen av modifikasjonstransformasjoner av ammoniumnitrat. Det er fastslått at arten og sekvensen av modifikasjonstransformasjoner avhenger av fuktighetsinnholdet i smelten og urenheter av ammoniumsulfat, ammoniumfosfater og magnesiumnitrat. Ved avkjøling av en ammoniumnitratsmelte som inneholder 0,04–0,08 % H2O, erstattes de påfølgende transformasjonene av modifikasjoner II → III → IV av den metastabile overgangen II → IV, som skjer ved en temperatur på 50 °C.
Urenheter av ammoniumsulfat, ammoniumfosfater og magnesiumnitrat har en lignende effekt på arten og sekvensen av modifikasjonstransformasjoner av ammoniumnitrat. Når innholdet av disse urenhetene i NH4NO3-smelten er 0,5–2,0 % under kjøleprosessen, stabiliseres overgangen av den andre modifikasjonen til den fjerde, og forbigår den tredje ved en temperatur på 50 °C. Med disse tilsetningsstoffene kan fuktighetsinnholdet i smelten økes til 0,2–0,3 %.
Denne egenskapen til ammoniumnitrat er mye brukt i industriell praksis. Når du produserer granulert ammoniumnitrat, tilsettes det til sammensetningen av løsningene før fordampning.
passende tilsetningsstoffer, oppløsninger fordampes til en konsentrasjon på 99,7–99,8 %, smelten granuleres i granuleringstårn, og granulene avkjøles i fluidisert sjiktapparat til en temperatur på 40–50°C.
Ammoniumnitrat er svært løselig i vann, og løseligheten øker kraftig med økende temperatur. Effekten av temperatur på løseligheten av NH4NO3 er karakterisert av dataene presentert i tabellen. 24.
Tabell 24
Effekt av temperatur på løseligheten av NH4NO3 | ||||||||||
Temperatur, °C | ||||||||||
Konsentrasjon | ||||||||||
NH4 NO3, % | ||||||||||
Under fordampning kan vandige løsninger av NH4 NO3 således omdannes til en smelte, noe som betydelig forenkler produksjonsteknologien ved å eliminere stadiene av krystallisering fra løsninger, filtrering og tørking.
Ammoniumnitrat har høy hygroskopisitet, som er preget av dataene presentert i tabellen. 25.
Tabell 25
Temperaturavhengighet av ammoniumnitrats hygroskopisitet
Temperatur, °C | |||||
Hygroskopisk | |||||
Ved relativ luftfuktighet over det hygroskopiske punktet absorberer ammoniumnitrat fuktighet fra luften og blir fuktig. Når temperaturen endres, krystalliserer NH4NO3 fra overflateløsningen, på grunn av hvilken NH4NO3-partikler vokser sammen med hverandre, og går fra en pulveraktig tilstand til en monolittisk masse. Dette fenomenet kalles kaking. For å bekjempe kakedannelse er det nødvendig å tørke produktet dypt, pakke det i fuktsikre beholdere og behandle overflaten av partiklene med anti-kaking hydrofobe tilsetningsstoffer.
De negative egenskapene til ammoniumnitrat er lav termisk stabilitet, brann- og eksplosjonsfare.
Produksjon av nitrogengjødsel |
Ved oppvarming over 110°C spaltes ammoniumnitrat sakte til ammoniakk og salpetersyre i henhold til reaksjonen
NH4NO3 = NH3 + HNO3 + 144,9 kJ.
Ved 165°C overstiger ikke vekttapet av nitrat 6 %/dag. I dette tilfellet fjernes ammoniakk inn i gassfasen, og salpetersyre akkumuleres i fast og flytende fase og brytes ned med frigjøring av NO2, som interagerer med NH4NO3 i henhold til reaksjonen
NH4NO3 + 2NO2 = N2 + 2HNO3 + H2O + 232 kJ.
Denne reaksjonen er svært eksoterm og fører til dannelse av nye deler av salpetersyre og til oppvarming av massen. Således er salpetersyre en katalysator for dekomponering av NH4NO3, så dens akkumulering i massen av nitrat bør ikke tillates. Når nitrat varmes opp til en temperatur på 200–270°C, oppstår en svak eksoterm reaksjon
NH4NO3 = N20 + 2H20 + 36,8 kJ.
Med en kraftig økning i temperaturen, så vel som under påvirkning av detonatorer, skjer den eksplosive dekomponeringen av nitrat i henhold til ligningen
NH4NO3 = N2 + 0,5O2 + 2H20 +118 kJ.
Således er ammoniumnitrat et svakt sprengstoff, og på grunnlag av det produseres eksplosiver - ammonitter og ammonoler, som er blandinger av nitrat med organiske stoffer eller med pulverisert aluminium.
Alle disse egenskapene må tas i betraktning når du produserer ammoniumnitrat, strengt overholdelse av de teknologiske forskriftene og unngå brudd på reglene for lagring og transport av det ferdige produktet.
Metoder for å oppnå ammoniumnitrat. Hovedmetoden for å produsere ammoniumnitrat er nøytralisering av salpetersyre med ammoniakk i henhold til reaksjonen
HNO3 + NH3 = NH4NO3 + 144,9 kJ.
Råstoffet for produksjon av ammoniumnitrat er salpetersyre med 47–60 % konsentrasjon og ammoniakk eller ammoniakkholdige gasser. Som et resultat av nøytralisering dannes vandige løsninger av ammoniumnitrat, som brukes til å oppnå et fast produkt
er utsatt for fordampning. Nøytraliseringsprosessen genererer en stor mengde varme, som brukes til å fordampe løsningene. Mengden varme som genereres avhenger av konsentrasjonen av salpetersyre. Ved bruk av rene 100 % stoffer er den termiske effekten av reaksjonen 144,9 kJ/mol. Når du bruker vandige løsninger av salpetersyre, reduseres størrelsen på den termiske effekten av fortynningsvarmen av 100% salpetersyre og oppløsningsvarmen av ammoniumnitrat.
Avhengigheten av nøytraliseringsvarmen av konsentrasjonen av salpetersyre er vist i fig. 38.
q, kJ pr. 1 mol NH4NO3
Ris. 38. Avhengighet av nøytraliseringsvarmen på konsentrasjonen av salpetersyre
Med økende konsentrasjon av salpetersyre øker mengden varme som genereres per volumenhet løsning, noe som gjør det mulig å fordampe mer vann og få mer konsentrerte løsninger av ammoniumnitrat.
Avhengigheten av konsentrasjonen av NH4NO3-løsninger dannet i nøytralisatoren når nøytraliseringsvarmen brukes til å fordampe vann på konsentrasjonen av HNO3, er vist i fig. 39.
De presenterte dataene viser at når man bruker salpetersyre med en konsentrasjon over 60 % og oppvarmer de innledende reagensene til 100°C og over, er mengden varme som genereres tilstrekkelig til å fullstendig fordampe vann og oppnå en smelte av nitrat, noe som skaper forutsetninger for organisere ikke-fordamping
Produksjon av nitrogengjødsel |
produksjonsprosessen for ammoniumnitrat. Under disse forholdene utvikles imidlertid temperaturer over 200°C i reaksjonssonen, noe som fører til nedbrytning av salpetersyre og nitrat, samt tap av bundet nitrogen. Derfor brukes ikke-fordampningsprosesser praktisk talt ikke.
CNH4NO3,%
CHNO3,%
Ris. 39. Avhengighet av konsentrasjonen av NH4NO3-løsninger på konsentrasjonen av salpetersyre:
1 – komponenttemperatur 70°C;
2 – komponenttemperatur 20°C; 3 – uten å bruke reaksjonsvarme
Fjerning av nøytraliseringsvarme fra reaksjonssonen er nødvendig ikke bare for fordampning av løsningen, men også for å forhindre for høy temperaturøkning. For å løse dette problemet ble det utviklet en reaktor-nøytralisator av ITN-typen (bruk av nøytraliseringsvarme), der nøytraliseringen av salpetersyre utføres under atmosfærisk trykk i løsningens kokemodus. Utformingen av ITN-apparatet er vist i fig. 40.
HNO3 |
||||
Ris. 40. ITN-apparat:
1 - apparatkropp 2 - reaksjonsglass 3 - salpetersyrebobler;
5 - sirkulasjonsvinduer 6 - virvler;
7 - vannforsegling 8 - separator;
9 – juice damp fitting
ITN-apparatet er et sylindrisk kar 1 der et reaksjonsglass er installert2. Salpetersyre og ammoniakk mates inn i boblerne 3 og 4 plassert over hverandre. Bobler gir en motmating av reagenser i dispergert tilstand.
Når salpetersyre kommer i kontakt med ammoniakk, oppstår en øyeblikkelig nøytraliseringsreaksjon, ledsaget av en stor frigjøring av varme. Som et resultat, nitratløsningen
Produksjon av nitrogengjødsel |
koker, dannes dampbobler i den, som skaper en stor løftekraft, under påvirkning av hvilken nitratløsningen stiger opp og gjennom virvelhetten 6 kommer inn i separasjonsrommet, hvor juicedampen skilles fra løsningen. Nitratløsningen faller ned gjennom spalten mellom apparatkroppen og reaksjonsglasset og suges gjennom hull 5 inn i reaksjonsglasset, på grunn av dette oppstår intensiv sirkulasjon av løsningen. En del av den nøytraliserte løsningen fjernes kontinuerlig fra ITN-apparatet gjennom en vannforsegling7 og en separator8 og sendes til fordampning. Juicedamp under et trykk på 15–20 kPa slippes ut gjennom armaturer9. Det utviklede apparatet gjør at nøytraliseringsprosessen kan utføres kontinuerlig i kokemodus med maksimal bruk av nøytraliseringsvarmen for å fordampe vann, uten frykt for overoppheting av reaksjonsmassen. For å redusere tapet av bundet nitrogen med juicedamp, utføres nøytraliseringsprosessen med et overskudd av salpetersyre (2–3 g/l), siden damptrykket til HNO3 over en løsning av NH4NO3 med dets overskudd vil være betydelig mindre enn damptrykket til NH3 med et overskudd av ammoniakk. Ved nøytralisering av 47–49 % salpetersyre i et ITN-apparat oppnås en løsning av NH4NO3 med en konsentrasjon på 62–65 %. Ved bruk av 54–57 % HNO3 øker konsentrasjonen av NH4NO3-løsningen til 72–80 %, og når HNO3-konsentrasjonen er 58–60 %, dannes en NH4NO3-løsning med en konsentrasjon på 89–92 %. I dette tilfellet er temperaturen på juicedampen henholdsvis 120, 130 og 160°C. Dette gjør det mulig å bruke juicedamp som oppvarmingsmiddel ved inndamping av NH4NO3-løsning i vakuumfordampere, og oppnår dermed dobbel bruk av nøytraliseringsvarmen til vannfordampning.
Det teknologiske opplegget for nøytralisering av salpetersyre med dobbel bruk av nøytraliseringsvarmen er vist i fig. 41. I henhold til denne ordningen kommer salpetersyre med en konsentrasjon på 47–54% inn i trykktanken 1, hvorfra den sendes gjennom en automatisk strømningsregulator til ITN4-apparatet.
Gassformig ammoniakk under et trykk på 200–300 kPa passerer gjennom en separator3 og en varmeovn2 for å forhindre at flytende ammoniakk kommer inn i nøytralisatoren og sendes til ITN4-apparatet. Ammoniakkforbruket justeres automatisk i henhold til pH-verdien til NH4 NO3-løsningen ved utløpet av nøytralisatoren slik at
konsentrasjonen av HNO3 i den nøytraliserte løsningen var 2–3 g/l. Den nøytraliserte løsningen sendes for fordampning til en vakuumfordamper6, hvor juicedamp brukes som oppvarmingsmiddel. Saftdampen ved utløpet av varmeapparatet er forurenset med sprut av ammoniumnitratløsning, ammoniakk eller salpetersyredamp. Derfor rengjøres den i en vaskemaskin5 med tre siktebrett som spoler avkjølt med vann legges på. I dette tilfellet kondenserer en del av juicedampen og det dannes et lag med kondensat på platene som bobler gjennom som juicedampen renses for urenheter. Etter fordampning i en vakuumfordamper øker konsentrasjonen av NH4NO3-løsningen til 82–92 %, hvoretter den sendes til endelig fordampning til en smeltetilstand med en konsentrasjon på 99,7–99,8 %, som utføres med fersk damp. Før den endelige fordampningen passerer NH4NO3-løsningen gjennom en nøytralisator7, hvor fullstendig nøytralisering av HNO3 med ammoniakk utføres og et overskudd av ammoniakk på 0,1 g/l opprettholdes, siden tilstedeværelsen av fri salpetersyre er uakseptabel ved den endelige fordampningen scene.
Juicedamp | |||||
til kondensatoren | |||||
HNO3 | |||||
Kondensat |
|||||
Kondensat | |||||
NH4 NO3 på |
|||||
ytterligere fordampning |
|||||
NH4 NO3 | |||||
Ris. 41. Opplegg for nøytralisering av salpetersyre
Med dobbel bruk av nøytraliseringsvarme:
1 – trykktank for salpetersyre; 2 - ammoniakkvarmer; 4 - ITN-apparat 6 - vakuumfordamper
Produksjon av nitrogengjødsel |
Det beskrevne skjemaet brukes hvis konsentrasjonen av salpetersyre ikke overstiger 54%.
Moderne ordninger for produksjon av ammoniumnitrat bruker salpetersyre med en konsentrasjon på 58–60%. Hvori
V i ITN-apparatet dannes en løsning av NH 4 NO3 med en konsentrasjon på 89–92 %, derfor er det umulig å bruke juicedamp for den endelige fordampningen av løsningen etter rensing, den slippes ut i atmosfæren. Bruk juicedamp som varmemiddel
V andre produksjoner er heller ikke mulig, så
hvordan det er forurenset av sprut av NH4 NO3-løsning og salpetersyredamper, noe som fører til korrosjon av utstyret.
Ved bruk av ikke 100% ammoniakk som nøytraliserende middel, men ammoniakkholdige gasser, inneholder juicedamp en stor mengde ikke-kondenserbare inerte gasser, så bruken som oppvarmingsmiddel er også umulig etter rensing fra urenheter inn i atmosfæren.
Fordampning av ammoniumnitratløsninger. For å oppnå høykvalitets ammoniumnitrat på fordampningstrinnet, er det nødvendig å oppnå fullstendig fordampning av vann slik at gjenværende fuktighetsinnhold i smelten ikke overstiger 0,2–0,3%. Dette problemet kan ikke løses i fordampere med stigende film, siden den fordampede løsningen og den resulterende sekundære dampen beveger seg i en direkte strøm i form av en damp-væskeblanding med en ringstruktur: en kontinuerlig væskefilm på veggene til rør (stigende film), og i midten av dampen "stang" som bærer en stor mengde spray. Når damp-væske-blandingen beveger seg langs høyden av rørene, jevner konsentrasjonene ut.
trasjon av NH4NO3 i damp- og væskefasen, derfor avtar prosessens drivkraft.
For fullstendig fordampning av vann er det nødvendig å sikre en mer organisert masseutveksling under fordampning, noe som kan oppnås i fordampere med fallende film og motstrømsbevegelse av væske- og dampfasen.
For å løse dette problemet er designet til en kombinert fordamper som opererer under atmosfærisk trykk utviklet (fig. 42).
Den kombinerte fordamperen består av tre deler: rensing I, rørformet II og konsentrasjon III.
Damp-luft blanding
20% løsning | Kondensat |
|||||
NH4 NO3 | ||||||
NH4 NO3 4 | ||||||
NH4 NO3 Damp | ||||||
Kondensat |
||||||
Kondensat
Ris. 42. Kombinert fordamper: I – rensedel; II - rørformet del;
III - konsentrasjonsdel; 1 – mesh baffel; 2 – beslag for innføring av kondensat;
En ammoniumnitratløsning med en konsentrasjon på minst 87 % kommer inn i den rørformede delen av fordamperen gjennom en oppvarmet samler og strømmer ned i rørene i form av en tynn film. Vanndamp tilføres ringrommet ved et trykk på 1,4 MPa og en temperatur på 180–185°C. I den rørformede delen øker konsentrasjonen av løsningen til 99%. For den endelige fordampningen av vann går NH4NO3-smelten inn i den lavere konsentrasjonen
Produksjon av nitrogengjødsel |
en del av apparatet hvor fem sviktende siktplater er installert. Luft oppvarmet i varmeveksler til 185°C pumpes under bunnplaten av en vifte. Varmluft bobler gjennom smeltelaget på platene, fanger opp fuktighet og kommer inn i den rørformede delen, hvor den stiger oppover i motstrøm til den flytende løsningen.
I konsentrasjonsdelen dannes det en smelte som inneholder 99,7–99,8 % NH4NO3, som sendes til granulering. Damp-luftblandingen fra den rørformede delen av apparatet inneholder en stor mengde sprut av nitratløsning, salpetersyredamp og ammoniakk, så den ledes til rengjøringsdelen av apparatet, der to eller tre silplater er installert. Dampkondensat tilføres den øvre platen, og en NH4NO3-løsning med en konsentrasjon på ~20% fjernes fra den nedre platen, som tilføres for fordampning. Den rensede damp-luftblandingen slippes ut i atmosfæren. De beskrevne enhetene har en kapasitet på 15 til 60 t/t, fungerer stabilt og gjør det mulig å oppnå nitratsmelte med et restfuktighetsinnhold på 0,2–0,3 %.
For å unngå nødsituasjoner under fordampning, må temperaturen i rør- og konsentrasjonsdelene ikke tillates å stige over 180°C.
Granulering av ammoniumnitratsmelte. For øyeblikket produseres all mineralgjødsel kun i granulær form med granulstørrelser fra 1 til 4 mm. Den viktigste industrielle metoden for ammoniumnitratgranulering er NH-smeltesprøyting 4 NO 3 i form av små dråper mot strømmen av kjøleluft i granuleringstårn av ulike utforminger. Granuleringsprosessdiagrammet er vist i fig. 43.
Ammoniumnitratsmelten, inneholdende 99,5–99,7 % NH4NO3, med en temperatur på 175–180°C fra fordamperen kommer inn i buffertanken1, filtreres fra mekaniske urenheter i filtrene2, hvoretter den ved hjelp av en oppsamler3 sendes til granulatorer4 installert i de øvre delene av tårnet5 og sprøyting smelte i form av små dråper. Tårnet har en sylindrisk eller rektangulær form og en konisk utløpsbunn. De mest brukte er runde armerte betongtårn med en diameter på 12–16 m og en høyde på 30–35 m, samt rektangulære metalltårn med en planstørrelse på 11 × 8 m og en høyde på 50 m.
Kjøleluft trekkes gjennom tårnene ved hjelp av bakvifter med en hastighet på 1,5–2,0 m/s.
NH4 NO3 | |
Luft 3
Ris. 43. Opplegg for granuleringsprosessen: 1 - buffertank 2 - smeltefiltre 3 - smeltesamler-fordeler;
4 – granulatorer; 5 – granuleringstårn
De viktigste enhetene som bestemmer formen og størrelsen på de resulterende granulatene er granulatorer. I moderne ordninger for produksjon av granulert ammoniumnitrat brukes statiske granulatorer av helle- og rørform, hvis utforming er vist i fig. 44.
Driftsprinsippet til vanningsgranulatoren er som følger. Smelten fra oppsamleren kommer inn i granulatoren gjennom rør 1, passerer gjennom en ledekjegle 2 og et nettfilter 3, og sprøytes deretter ved hjelp av en perforert bunn 5 med en hulldiameter på ~1 mm.
Produksjon av nitrogengjødsel |
A Par
Kondensat 3 | ||||||
Kondensat | ||||
Ris. 44. Typer statiske granulatorer: a – helling: 1 – rør for tilførsel av smelte;
2 – styrekjegle 3 – granulatorhus 5 – perforert bunn: 1 – isolasjonsrør;
c – rørformet med innvendig oppvarming: 1 – isolasjon 2 – granulatorlegeme 3 – varmerør 4 – damptilførselsrør;
Under påvirkning av tyngdekraften strømmer smelten ut av hullene i form av stråler. De strømmende strålene får en bølgekarakter, hvis amplitude raskt øker, og strålen brytes opp i dråper med en diameter på 2–3 mm, som faller ned mot kjøleluften. Under flyturen langs høyden av tårnet krystalliserer smeltedråpene og avkjøles til en temperatur på 90–125°C. Den endelige avkjølingen av granulene til en temperatur på 40–45°C utføres med luft i fluidisert sjiktapparat plassert i den nedre delen av granuleringstårnene.
Avkjølingstemperaturen til granuler i et fluidisert sjikt bestemmes av temperaturen for faseovergangen til den andre krystallinske modifikasjonen til den fjerde, som, i nærvær av kondisjoneringsadditiver, skjer ved 50°C.
For å redusere kakedannelse, blir avkjølte granuler utsatt for overflatebehandling med antiklumpetilsetningsstoffer, som er høymolekylære organiske forbindelser med heteropolar struktur - organiske syrer og deres salter, organiske aminer med en hydrokarbonradikallengde på C12 -C20. Virkningsmekanismen til disse tilsetningsstoffene er at de adsorberes på overflaten av granulene av et polart hode, og det apolare hydrokarbonradikalet omslutter overflaten av granulene med en tynn film og gjør den hydrofob. Overflatebehandling av granuler utføres i roterende tromler ved å sprøyte vandige oppløsninger av overflateaktive stoffer på overflaten av granulene ved hjelp av dyser. Forbruk av overflateaktive stoffer er 300–500 g/t produkt.
Teknologisk ordning for produksjon av ammoniumnitrat.
Maskinvaren og den teknologiske utformingen av produksjonen av ammoniumnitrat avhenger av konsentrasjonen av salpetersyren som brukes. I gamle ordninger ved bruk av salpetersyre med en konsentrasjon på 47–49 %, ble nøytralisering av syren utført i ITN-apparater, og fordampning av løsninger ble utført i tre trinn, ved bruk av juicedamp fra ITN-apparatet som varmemiddel kl. den første etappen. Opplegget var svært tungvint, og enhetskraften til installasjonen var
la 150–250 tusen tonn/år.
På 60–70-tallet. XX århundre storskala enheter for syntese av ammoniakk og salpetersyre ble utviklet og introdusert i industriell praksis, noe som gjorde det mulig å øke konsentrasjonen av den resulterende
Produksjon av nitrogengjødsel |
min salpetersyre er opptil 58–60 %. Dette skapte gunstige forutsetninger for utvikling av storskala enheter for produksjon av ammoniumnitrat AS-67 og AS-72 med en enhetskapasitet på 450–500 tusen tonn/år. Under utviklingen og implementeringen av disse enhetene ble de siste prestasjonene innen vitenskap og teknologi innen forbedring av kvaliteten på ammoniumnitrat tatt i betraktning, noe som gjorde det mulig å produsere et praktisk talt ikke-kakingsprodukt med minimal miljøforurensning. I begge enhetene brukes salpetersyre med en konsentrasjon på 58–60 % som råstoffløsninger fordampes i ett trinn i kombinerte fordampere. For å forbedre kvaliteten på produktet er det planlagt å introdusere ki sammensetningen, og for å redusere miljøforurensning - dyp rensing av industrielle utslipp. Disse enhetene skiller seg bare fra hverandre i utstyrsoppsettet. Den mest avanserte av dem er AC-72-enheten, hvis teknologiske diagram er vist i fig. 45.
En løsning av salpetersyre med en konsentrasjon på 58–60 % varmes opp med juicedamp i en varmeovn1 til en temperatur på 70–80 °C, blandes med k(svovelsyre og fosforsyre) og sendes til ITN-72 3-apparatet . Gassformig ammoniakk varmes opp i en varmeovn2 til en temperatur på 120–130°C og sendes også til varmepumpeapparatet, hvor salpetersyre nøytraliseres ved en temperatur på 155–165°C. Den resulterende ammoniumnitratløsningen med en NH4NO3-konsentrasjon på 89–92 % og en HNO3-konsentrasjon på 2–5 g/l utsettes for nøytralisering med ammoniakk i en nøytralisator5 og sendes til en kombinert fordamper6, inn i den nedre delen av denne, vha. en vifte27, luft tilføres, oppvarmet i varmeren4 til 185°C . I en kombinert fordamper utføres fullstendig fordampning av vann for å oppnå saltpetersmelte som inneholder
99,7–99,8 % NH4NO3.
Ammoniumnitratsmelten passerer gjennom nøytralisatoren 7, filtrerer 8 og kommer inn i tanken 9, hvorfra den pumpes av en nedsenkbar pumpe 10 inn i en trykktank 13 installert på toppen av granuleringstårnet 18. Fra trykktanken13 kommer smelten inn i tre vibrerende granulatorer14 installert i den øvre delen av et rektangulært (8x11 m) granuleringstårn18 med en høyde på 50–55 m.
Ris. 45. Ordning for produksjon av ammoniumnitrat i AS-72-enheten:
1 - salpetersyrevarmer 3 - varmeveksler 5, 7 - kombinert fordamper;
10 – nedsenkbar pumpe 12 – NH4 NO3-oppsamler; transportør;21 – heis;22 – granulatkjøler;23 – luftvarmere;24 – vifter;
25 – dreneringsbasseng 26 – pumpe 28 – buffertank;
Produksjon av nitrogengjødsel |
Kjøleluft i mengden 500 tusen m3/t suges inn i tårnet gjennom spalter i den koniske delen av tårnet ved hjelp av halevifter16 og slippes ut i atmosfæren etter fjerning av støv i scrubbere17. Under flyturen avkjøles granulene til 90–120°C. Granulert ammoniumnitrat fra granuleringstårnet mates av en transportør20 inn i en ekstern fluidisert sjiktkjøler22, bestående av tre seksjoner med uavhengig lufttilførsel til hver seksjon ved hjelp av vifter24. Hver seksjon sørger for regulering av kjølelufttemperaturen ved hjelp av varmevekslere23.
Avkjølte granuler, ved bruk av en heis 21, går inn i en roterende trommel 19, hvor de sprayes med antiklumpningsadditiver ved bruk av dyser. Behandlet ammoniumnitratgranulat leveres til emballasje.
AS-72-enheten inneholder to ITN-72-enheter med en ferdig produktkapasitet på 30 t/t hver. Apparatene består av reaksjons- og separasjonsdeler. Diameteren til reaksjonsdelen er 1,6 m; diameter på reaksjonsglasset - 1,2 m; høyde - 4,2 m; diameter på separasjonsdelen - 3,8 m; Den totale høyden på apparatet er 10 m. Fire hetteplater og en sprutfelle er installert i separasjonsdelen. Juicedampkondensat tilføres toppplaten, og en 20–25 % sur løsning av NH4NO3, dannet i vaskeskrubberen, tilføres den andre platen fra bunnen17. I separasjonsdelen renses juicedamp fra ammoniakk, sprut av NH4NO3-løsning og salpetersyre. Den endelige rensingen av juicedampen utføres i skrubbere17 installert i den øvre delen av granuleringstårnet.
Den kombinerte fordamperen har en kapasitet på 60 t/t. Den består av tre deler - rørformet, konsentrasjon og separasjon. Diameteren på den rørformede delen er 2,8 m; høyde – 6,4 m, varmevekslerflate – 710 m2; diameter på konsentrasjonsdelen - 2,8 m; høyde – 6 m I konsentrasjonsdelen er det fem silplater oppvarmet med dyp damp. Varmluft med en temperatur på 185°C pumpes under den nedre platen.
Den øvre behandlingsdelen har en diameter på 3,8 m og en høyde på 3,5 m er installert to silplater som vannes av
grøftekondensat og NH4 NO3-løsning fra scrubbere17. I separasjonsdelen blir damp-luftblandingen forhåndsrenset fra sprut av NH4NO3-løsning, ammoniakk og salpetersyredamper. Sluttrengjøring skjer i scrubbere17 sammen med støvbelastet luft som slippes ut fra granuleringstårnene. Alt teknologisk utstyr er laget av stålkvalitet 08Х22Н6Т.
Produksjonen av ammoniumnitrat har minimal menneskeskapt påvirkning på miljøet. Det er ingen fast eller flytende avfall i denne produksjonen. Den eneste kilden til miljøforurensning er gassformig avfall - juicedamp fra ITN-enheter, damp-luftblanding fra en kombinert fordamper og kjøleluft fra granuleringstårn. De inneholder sprut av NH4 NO3-løsning, salpetersyredamper, ammoniakk, støv og aerosolpartikler av NH4NO3. Volumet av dette avfallet er veldig stort. Dermed er mengden luft som tilføres fordamperen 25 tusen m3 / t, til granuleringstårnet - 500–550 tusen m3 / t.
Derfor er hovedmetoden for å rense avgasser absorpsjonsmetoden, basert på absorpsjon av skadelige urenheter med vann eller svake løsninger av NH4 NO3. Saftdampen og damp-luftblandingen gjennomgår en forrensing i separasjonsdelene til varmepumpeapparatet og fordamperen, hvoretter de kombineres med avløpsluft som forlater granulasjonstårnet og sendes til vaskeskrubbere17, som vannes med dampkondensat. Den resulterende svake løsningen av NH4NO3 samles i samlere12 og returneres for å vanne skrubberne ved bruk av sirkulasjonspumper11.
En del av denne løsningen tilføres for vanning til separasjonsdelene av ITN-apparatet og fordamperen, og deretter for fordampning. Gitt det store volumet av avgasser, er seks skrubbere installert på toppen av tårnet, utstyrt med halevifter som trekker luft gjennom granuleringstårnet.
For dypere rensing av eksosgasser fra aerosoler, installerer moderne systemer i tillegg finfiberfiltre. Etter slik rensing slippes avgassene ut i atmosfæren.
Ammoniumnitrat, eller ammonium (ammonium)nitrat er et salt av salpetersyre og ammoniakk, som viser grunnleggende egenskaper. Kjemisk formel - NH₄NO₃. Det ble oppnådd på det syttende århundre av den tyske kjemikeren Glauber. Ammoniumnitrat brukes til å produsere nitrogengjødsel og.
I henhold til egenskapene er NH₄NO₃ et hvitt stoff som smelter ved 169,6 °C. Over denne temperaturen brytes stoffet sakte ned, og ved 210 °C observeres fullstendig ødeleggelse. Detonasjonshastighet 2570 m/s.
Oppløsningen av et stoff er ledsaget av sterk absorpsjon av varme (det er endotermisk), noe som reduserer prosessen betydelig. For å unngå dette og raskt tilberede en konsentrert ammoniumnitratløsning, anbefales det å forvarme den. Det krystalliserte stoffet bør tilsettes i små porsjoner.
I tillegg til vann kan denne forbindelsen oppløses i, pyridin, metyl og.
Grunnleggende metoder for syntese av ammoniumnitrat
Metode med vannfri ammoniakk og konsentrert salpetersyre
Reaksjonsligning:
NH3 + HNO3 = NH4NO3
Denne reaksjonen er, det vil si at den skjer med frigjøring av varme. På grunn av toksisiteten til reagensene, anbefales det ikke å utføre slik syntese hjemme.
du finner trygge og morsomme kjemieksperimenter du kan gjøre hjemme.
I den resulterende løsningen av ammoniumnitrat NH4NO3 vil konsentrasjonen av det aktive stoffet være 83%, og overskudd av vann vil fordampe til tilstanden til en smelte (flytende stoff med en viskøs konsistens). I den vil prosentandelen av ammoniumnitrat NH₄NO₃ være 95–99,5 % (avhengig av hvilken type produkt som må skaffes). Hvis ammoniumnitrat er planlagt brukt som gjødsel, er det nødvendig å granulere den resulterende sammensetningen i sprøyteinnretninger. Deretter må salpeteren tørkes, avkjøles og belegges med kjemiske forbindelser som forhindrer kaking. Resultatet er hvite eller fargeløse granulat.
Ammoniumnitrat er veldig hygroskopisk, så hvis det trengs et tørt stoff, må det først dehydreres.
Nitrofosfatmetode (odd metode)
Denne metoden omfatter tre stadier.
Første etappe: naturlig mineralapatitt (kalsiumfosfat) behandles med salpetersyre
Ca3(PO4)2 + 6HNO3 + 12H2O → 2H3PO4 + 3Ca(NO3)2 + 12H2O
Andre trinn: den resulterende sammensetningen avkjøles til 0 °C, noe som fører til krystallisering. Et krystallinsk hydrat dannes - Ca(NO₃)₂·4H2O, hvoretter fosforsyre separeres fra det
2H3PO4 + 3Ca(NO3)2 + 12H2O → 2H3PO4 + 3Ca(NO3)2 4H2O
Tredje trinn: Kalsiumnitrat dannet som følge av alle disse reaksjonene behandles med ammoniakk. Som et resultat er det mulig å syntetisere ammoniumnitrat:
Ca(NO3)2 + 4 H3PO4 + 8 NH3 → CaHPO4 + 2NH4NO3 + 3(NH4)2HPO4
Påføring av ammoniumnitrat
I sin rene form brukes ikke ammoniumnitrat som eksplosiv fordi det veldig raskt absorberer vann fra luften. Det finnes imidlertid eksempler på bruk av ammoniumnitrat fra kunstgjødsel for å produsere eksplosiver.
I noen regioner i Pakistan er det forbud mot produksjon av slik gjødsel. Amerikanske forskere har utviklet en gjødsel basert på ammoniumnitrat, som ikke kan brukes som eksplosiv. Denne oppskriften innebærer å blande NH₄NO₃ med jernholdig sulfat. Sulfationet er i bundet tilstand med NH4NO3, og reaksjonen av termisk dekomponering av ammoniumnitrat (med eksplosjon) blir umulig.
Ammonium Nitrat(ammonium (ammonium) nitrat) er en kjemisk forbindelse NH 4 NO 3, et salt av salpetersyre. Først oppnådd av Glauber i 1659. Brukes som en komponent i eksplosiver og som nitrogengjødsel.
Fysiske egenskaper[ | ]
Hvit krystallinsk substans. Smeltepunktet er 169,6 °C når det varmes opp over denne temperaturen, begynner gradvis nedbrytning av stoffet, og ved en temperatur på 210 °C skjer fullstendig nedbrytning. Kokepunktet ved redusert trykk er 235 °C. Molekylvekt 80,04 a. e.m. Detonasjonshastighet 2570 / .
Løselighet [ | ]
Under oppløsning oppstår kraftig varmeabsorpsjon (i likhet med kaliumnitrat), noe som bremser oppløsningen betydelig. Derfor, for å tilberede mettede løsninger av ammoniumnitrat, brukes oppvarming, mens det faste stoffet helles i små porsjoner.
Sammensatt [ | ]
Kvitteringsmetoder[ | ]
Grunnleggende metode [ | ]
I industriell produksjon brukes vannfri ammoniakk og konsentrert salpetersyre:
N H 3 + H N O 3 → N H 4 N O 3 ↓ (\displaystyle (\mathsf (NH_(3)+HNO_(3)\høyrepil \ NH_(4)NO_(3)\nedoverpil )))Reaksjonen fortsetter raskt med frigjøring av en stor mengde varme. Å utføre en slik prosess under håndverksmessige forhold er ekstremt farlig (selv om ammoniumnitrat lett kan oppnås under forhold med stor fortynning med vann). Etter å ha dannet en løsning, vanligvis med en konsentrasjon på 83%, fordampes overskuddsvann til en smelte, der ammoniumnitratinnholdet er 95-99,5%, avhengig av kvaliteten på det ferdige produktet. For bruk som gjødsel granuleres smelten i sprøyter, tørkes, avkjøles og belegges med forbindelser for å forhindre kakedannelse. Fargen på granulatene varierer fra hvit til fargeløs. Ammoniumnitrat for bruk i kjemi er vanligvis dehydrert, siden det er veldig hygroskopisk og prosentandelen av vann i det er nesten umulig å oppnå.
Haber-metoden [ | ]
applikasjon [ | ]
Gjødsel [ | ]
Det meste av ammoniumnitrat brukes enten direkte som en god nitrogengjødsel eller som mellomprodukt for produksjon av annen gjødsel. For å forhindre dannelsen av ammoniumnitrateksplosiver inneholder kommersielt tilgjengelig gjødsel komponenter som reduserer eksplosiviteten og detonasjonsegenskapene til rent ammoniumnitrat, for eksempel kritt (kalsiumkarbonat).
I Australia, Kina, Afghanistan, Irland og noen andre land er fritt salg av ammoniumnitrat, selv i form av gjødsel, forbudt eller begrenset. Etter terrorangrepet i Oklahoma City ble det innført restriksjoner på salg og besittelse av ammoniumnitrat i noen amerikanske stater.
Sprengstoff[ | ]
De mest brukte i industri og gruvedrift er blandinger av ammoniumnitrat med forskjellige typer hydrokarbon brennbare materialer, andre eksplosiver, samt flerkomponentblandinger:
Som ikke kan brukes til å lage eksplosiver basert på det. Når sammensetningen brytes ned, binder SO 4 2− ionen til ammoniumionet, og jernionet binder seg til nitrationet, noe som forhindrer en eksplosjon. Innføring av jernsulfat i gjødselsammensetningen kan også forbedre de teknologiske egenskapene til gjødselen, spesielt på forsuret jord. Forfatterne nektet å beskytte gjødselformelen med et patent slik at denne sammensetningen raskt kunne spre seg i regioner med høy terrortrussel [ | ]
- Ammoniumnitratteknologi, red. V. M. Olevsky, M., 1978.
- Salpetersyre salter, Miniovich M. A., M., 1964.
- Olevsky V. M., Ferd M. L., " J. Vses. chem. øyer oppkalt etter D. I. Mendeleev", 1983, bind 28, nr. 4, s. 27-39.
- Dubnov L.V., Bakharevich N.S., Romanov A.I. Industrielle eksplosiver. - 3. utg., revidert. og tillegg - M.: Nedra, 1988. - 358 s.
Side 1
Ammoniumnitrat (ammoniumnitrat) NH4NO3 er et krystallinsk stoff med et smeltepunkt på 169,6ºC, svært løselig i vann. Løselighet ved 20ºС er 0,621 vekt. aksjer, ved 160ºС – 0,992 wt. aksjer Ammoniumnitrat er svært hygroskopisk og absorberer lett fuktighet fra atmosfæren avhengig av temperatur, det kan eksistere i fem krystallinske modifikasjoner, forskjellig i tetthet og krystallstruktur. På grunn av sin høye løselighet i vann, hygroskopisitet og polymorfe transformasjoner ledsaget av frigjøring av varme, kaker ammoniumnitrat lett. For å redusere kakedannelse, som gjør produktet vanskelig å bruke, bruker industrien følgende tiltak:
Før lagring avkjøles det resulterende produktet til en temperatur under 32ºС, siden det er i området fra 32,3ºС til -17ºС at ammoniumnitrat er i en stabil ortorhombisk modifikasjon;
Det kommersielle produktet produseres i granulær form ved å behandle overflaten av granulene med overflateaktive stoffer som danner en hydrofob film på dem;
Konditionerende tilsetningsstoffer tilsettes produktet i form av magnesiumnitrat og andre salter, som binder fritt vann og forhindrer overgangen fra en modifikasjon til en annen.
Ammoniumnitrat i fast tilstand eller i form av en høykonsentrert løsning (smelte) spaltes ved oppvarming over 180 - 200 ºС:
NH4NO3 = N2O + 2H2O – DH, hvor DH = 36,8 kJ.
Ved hurtig oppvarming i et begrenset rom til 400 - 100ºС eller initiert, spaltes ammoniumnitrat eksplosivt i henhold til ligningen
NH4NO3 = N2 + 2H2O + 0,1O2 – 118 kJ.
Nedbrytningen akselereres i nærvær av mineralsyrer og organisk materiale. Dette er grunnlaget for bruk av ammoniumnitrat som en komponent i ammoniumnitrateksplosiver - ammonitter (blandinger med organiske stoffer), ammotoler (blandinger med eksplosiver) og ammonaler (blandinger som inneholder aluminium).
Ammoniumnitrat er en ballastfri nitrogengjødsel og inneholder 34,8 % nitrogen, hvorav 17,4 % er i ammoniakk (NH4+) og 17,4 % i nitrat (NO3-). Derfor er kostnadene for å transportere nitrogenet som finnes i det betydelig lavere enn ved transport av annen ballastgjødsel (for eksempel ammoniumsulfat).
Produksjonen av ammoniumnitrat er basert på reaksjonen av nøytralisering av salpetersyre med ammoniakkgass etterfulgt av fordampning av den resulterende ammoniumnitratløsningen.
Nøytralisering.
Nøytralisering av salpetersyre med ammoniakk er en irreversibel heterogen kjemisorpsjonsprosess som skjer med frigjøring av varme i henhold til ligningen
HNO3 + NH3 = NH4NO3 – DH.
Reaksjonen skjer i diffusjonsområdet, og hastigheten er begrenset av diffusjonen av ammoniakk fra gassen til overflaten av væsken. Mengden varme som frigjøres under nøytralisering er summen av den termiske effekten av reaksjonen og oppløsningsvarmen av det resulterende ammoniumnitrat i vann:
Qå = Q1 – (Q2 + Q3),
Dermed avhenger den termiske effekten av prosessen av konsentrasjonen av salpetersyre tatt for nøytralisering.
Oppvarming av komponentene (salpetersyre og ammoniakkgass) forbedrer blandingen av systemet, fremskynder nøytraliseringsprosessen og øker konsentrasjonen av ammoniumnitratløsningen.
Fordampning av ammoniumnitratløsning.
Som et resultat av nøytralisering dannes en vandig løsning av ammoniumnitrat. I dette tilfellet, på grunn av den termiske effekten av nøytraliseringsreaksjonen, fordamper en del av vannet i form av juicedamp. Intensiteten av fordampningen avhenger av størrelsen på den termiske effekten og temperaturen på prosessen. Derfor bestemmes konsentrasjonen av den resulterende løsningen av både konsentrasjonen av salpetersyre og temperatur.
Langtidserfaring med produksjon og bruk av ammoniumnitrat har vist at ammoniumnitrat, med forbehold om etablerte regler, er trygt 57~66. Rent ammoniumnitrat er ikke følsomt for støt, sjokk eller friksjon. Men under visse forhold har ammoniumnitrat eksplosive egenskaper. På dette grunnlaget brukes det også som råstoff i produksjonen av ammoniumnitrateksplosiver. De eksploderer bare fra detonatoren. Eksplosjoner av rent ammoniumnitrat kan hovedsakelig forårsakes av enten virkningen av detonatorer eller termisk dekomponering av salt i et trangt rom.
Eksplosiviteten til ammoniumnitrat øker i nærvær av mineralsyrer og lett oksiderte materialer, som organiske stoffer og noen metaller, spesielt i pulverform (for eksempel aluminium, sink, bly, antimon, vismut, nikkel, kobber, kadmium). I de fleste tilfeller, i nærvær av disse metallene (spesielt kadmium og kobber), dannes ustabil, lett nedbrytende ammoniumnitritt.
Med økende partikkelstørrelse og økende luftfuktighet reduseres eksplosiviteten til ammoniumnitrat betydelig. Vått salt som inneholder mer enn 3 % vann eksploderer ikke selv om 58"5E-detonatoren eksploderer.
Ved oppvarming begynner ammoniumnitrat å dekomponere i henhold til ligningen:
N.H.4 N03 = N.H.3 + HN03 - 41,7 kcal
Denne nedbrytningen blir merkbar over 150°, men selv ved 165° overstiger ikke vekttapet av ammoniumnitrat 6% per dag. Ved høyere temperaturer spaltes ammoniumnitrat intensivt i henhold til følgende reaksjoner 67: ved 200-270 "
N.H.4 NEI3 = N2 0 + 2H20 + 8,8kcal Ved hurtig oppvarming til høy temperatur N.H.4 N03 = N2 + 2Н20 + "/202 + 28,5kcal
(Varmene til disse reaksjonene er gitt for 18° og for gasstilstanden til reaksjonsproduktene.) Den siste ligningen tilsvarer den eksplosive dekomponeringen av NH4N03. Den termiske nedbrytningen av NH4N03 kan skje samtidig gjennom flere reaksjoner, og en av dem kan dominere over de andre. Den termiske nedbrytningen av salpetersyre forårsaker oppkomsten av N0 og NO2 i de gassformige nedbrytningsproduktene av ammoniumnitrat. Tilsynelatende er NO2 og H20 frigjort som et resultat av termisk dekomponering av salpetersyre katalysatorer for videre dekomponering av NH4NO368. Den termiske nedbrytningen av smeltet ammoniumnitrat akselereres også i nærvær av forbindelsene Cr6+, Cr3+, Cr2+ osv. 69. Derfor bør rent ammoniumnitrat absolutt klassifiseres som et potensielt eksplosivt stoff.
Ammoniumnitrat som er lagret i åpne varehus eksploderer ikke selv ved en alvorlig brann. Ammoniumnitratbranner som fant sted i lukkede rom, for eksempel i skipsrom, containere osv., endte vanligvis med en kraftig eksplosjon. Det antas at den termiske nedbrytningen av ammoniumnitrat ved atmosfærisk trykk forløper annerledes enn ved forhøyet trykk, hvor nedbrytningshastigheten kan bli større og det raskt dannes store volumer av gassformige produkter. Det ble vist 64 at det er et "begrensende" trykk (ca. 6 på) etter å ha nådd hvilken ved passende temperatur, skjer eksplosiv nedbrytning av ammoniumnitrat.
På den annen side kan den lette brennbarheten og eksplosiviteten til ammoniumnitrat lokalisert i uventilerte lukkede rom ikke forklares med en økning i generelt trykk, som er en sekundær årsak, men ved akkumulering av produkter med langsom nedbrytning av nitrat. Den spontane nedbrytningen av ammoniumnitrat i nærvær av organiske stoffer som er i stand til oksidasjon, er for eksempel autokatalytisk. Slik dekomponering kan føre til brann og eksplosjon. Autokatalyse er hovedsakelig forårsaket av nitrogendioksid dannet under dekomponeringen av NH4N03, og også, men i mindre grad, av vanndamp. Sistnevnte forhold indikerer at det ikke er tillatt å slukke antent nitrat med vanndamp.
Stabilisatorer som hindrer spontan nedbrytning av ammoniumnitrat kan være stoffer som binder salpetersyre og NO2 dannet under nedbrytningen, eller frigjør ammoniakk ved interaksjon med NH4N03. Sistnevnte nøytraliserer salpetersyre og reduserer nitrogenoksider til elementært nitrogen. Stabilisatorer er for eksempel urea (0,05-0,1 vekt% nitrat)70-73, kalsium- eller magnesiumkarbonat (5%), klorider, metenamin, etc.67.
Ammoniumnitrat er en av de mest effektive nitrogengjødselene. For første gang ble det brukt i sin rene form som gjødsel i USSR. Det høye nitrogeninnholdet gjør at det kan transporteres over lange avstander med lavere kostnader per tonn nitrogen enn ved transport av annen nitrogengjødsel (med unntak av urea). Ammoniumnitrat er billigere enn annen nitrogengjødsel 74-75. Den relative kostnaden for nitrogen i nitrogengjødsel er preget av følgende betingede indikatorer:
TOC o "1-3" h z I ammoniumnitrat................................... 1
ammoniumsulfat................................... 1.3
kalsiumnitrat................................... 1.5
Ammoniumnitrat har potensiell (fysiologisk) surhet. Fysiologisk nøytralisert ammoniumnitrat oppnås ved å smelte det sammen med kalkstein, dolomitt og andre materialer76. Eksplosiviteten og kakeegenskapene til ammoniumnitrat hindret produksjonen i kapitalistiske land. Bare i etterkrigstiden, basert på den vellykkede erfaringen fra USSR, først i USA og deretter i andre land, ble bruken av ammoniumnitrat som nitrogengjødsel vidt utviklet.
Ammoniumnitrat brukes til produksjon av eksplosiver - ammonitter (blandinger av ammoniumnitrat med organiske materialer - tre, kake og annet mel med tilsetning av NN - landbruksprodukter), ammonaler (blandinger som inneholder aluminiumspulver), etc. For disse formålene, vannbestandig nitrat produseres 77~79 .
Sammensetningen av ammoniumnitrat er gitt i tabell. 89.
TABELL 89
Sammensetning av ammoniumnitrat (i%)
Nitrat og ammoniakk nitrogen i tørrstoff i form av:
For NH4NO3, ikke mindre. ................................................
For nitrogen, ikke mindre........................................... ............................
Tilsetningsstoffer i tørrstoff:
Fosfater (P205), ikkeMindre.......
Nln av nitrater Ca n Mg (CaO), ikke mindre
Fuktighet og mer................................................... ....................................
Uløselige stoffer:
I vann, ikke mer........................................................... ............................
I saltsyre, ikke mer...................................
Granulat
I innen 1-3mm, ikke mindre...................................
Mindre enn 1 mm, ikke mer........................................... ........ .
Fettsyrer og parafin................................................... .....
Kjertel................................................. ...................................
Surhet (pr HNO3), Ikke mer.............................
* Bedrifter som bruker fosforholdige tilsetningsstoffer har lov til å produsere ammoniumnitratkvalitet I som inneholder NH4NO3 Ikke mindre enn 96K, nitrogen mindre enn 33,6X.
Ved pakking av salpeter bør temperaturen ikke overstige 50°.
Den er pakket i bitumenpapirposer (tre-----------------
Flekk-lag), samt i plastposer80. Ammoniumnitrat klasse B, brukt i landbruk og industri, må være sprø. Sprøhet bestemmes ved å enkelt slippe fem poser med salpeter på gulvet flatt fra en høyde på 1 m, etterfulgt av sikting på en sil 5 mm.
Under sikting må salpeteren passere helt gjennom silen; Individuelle klumper som lett kan knuses for hånd får ligge på silen.
Produksjonen av ammoniumnitrat består av nøytralisering av salpetersyre med ammoniakkgass81-84 og krystallisering av produktet. Ammoniakk bør ikke inneholde mer enn 1 % fuktighet; tilstedeværelsen av olje er ikke tillatt i den.
Salpetersyre tas i en konsentrasjon på mer enn 45% HN0385; innholdet av nitrogenoksider i den bør ikke overstige 0,1%. For å oppnå ammoniumnitrat kan avfall fra ammoniakkproduksjon også brukes - for eksempel ammoniakk og tank- og rensegasser som fjernes fra lagringsanlegg for flytende ammoniakk og oppnås ved å rense ammoniakksyntesesystemer. Sammensetning av tankgasser: 45-70% 27 NH3, 55-30% H2 + N2 (fra spor -
Metan og argon); sammensetning av rensegasser: 7,5-9% NH3, 92,5-91% H2+N2 (med spor av metan og argon). s
I tillegg brukes destillasjonsgasser fra ureaproduksjon også for å produsere ammoniumnitrat; deres omtrentlige sammensetning: 55-57% NH3, 18-24% CO2, 15-20% H20 86.
Den termiske effekten av reaksjonen NH3(r.) + NK03(l.) ->NH4N03 er 35,46 kcal/g-mol. Ved produksjon av ammoniumnitrat brukes vanligvis 45-58 % syre. I dette tilfellet reduseres den termiske effekten av nøytraliseringsreaksjoner tilsvarende av fortynningsvarmen av salpetersyre med vann og av oppløsningsvarmen av ammoniumnitrat (fig. 341). Ved rasjonell bruk av den frigjorte nøytraliseringsvarmen er det mulig å oppnå konsentrerte løsninger og til og med smeltet ammoniumnitrat gjennom fordampning av vann (fig. 342)87.
I samsvar med dette er det ordninger for å produsere en ammoniumnitratløsning med dens påfølgende fordampning (den såkalte flertrinnsprosessen) og for å produsere smelte (en ett-trinns eller ikke-fordampningsprosess).
For å velge en rasjonell nøytraliseringsplan i USSR, ble fire fundamentalt forskjellige ordninger for produksjon av ammoniumnitrat ved bruk av nøytraliseringsvarmen testet88"101:
installasjoner som opererer ved atmosfærisk trykk (overtrykk av juice damp 0,15- 0,2 på);
installasjoner med en vakuumfordamper;
installasjoner som opererer under trykk med en enkelt bruk av juice dampvarme;
installasjoner som opererer under trykk, bruker dobbel varme fra juicedamp (produserer konsentrert smelte).
I industriell praksis er de mye brukt som de mest effektive installasjonene som opererer ved atmosfærisk trykk, ved bruk av nøytraliseringsvarme og delvis installasjoner med en vakuumfordamper.