Технологическая схема производства нитрата аммония

Наиболее распространены технологические схемы с частичным упариванием раствора нитрата аммония за счёт теплоты нейтрализации с использованием 50-58% азотной кислоты (Рис. 6.6):

Рис. 6.6. Упрощённая схема производства аммиачной селитры: 1 - нейтрализатор ИТН; 2 - донейтролизатор; 3, 5, 6, 9 - сборники; 4 - выпарной аппарат первой ступени с пароотделтелем; 7 - выпарной аппарат второй ступени; 8 - пароотделитель; 10 - разбрызгиватель плава; 11 - грануляционная башня; 12 - барометрический конденсатор; 13 - центробежные насосы, 14 - ленточный транспортёр.

Нейтрализацию проводят в химическом реакторе, который называется - нейтрализатор ИТН (использование теплоты нейтрализации).

Нейтрализатор ИТН - цилиндрический сосуд, внутри которого находится другой цилиндр – реакционная камера, куда подают газообразный аммиак и 50% азотную кислоту. Внутренний цилиндр служит зоной нейтрализации (химической реакции образования NH₄NO₃), а кольцевое пространство между внешним и внутренним цилиндром – испарительной зоной.

1) Образовавшийся в зоне нейтрализации слабокислый раствор нитрата аммония, благодаря выделяющейся теплоте реакции закипает. Вода из него испаряется вследствие теплообмена между нейтрализационной и испарительной зонами через стенку внутреннего цилиндра.

2) Из нейтрализатора раствор, содержащий 92-93% NH₄NO₃, направляется в донейтрализатор, куда подаётся газообразный аммиак, с целью дополнительной нейтрализации слабокислого раствора.

3) Донейтрализованный раствор выпаривают в выпарном аппарате, обогреваемом паром под давлением, до содержания NH₄NO₃ – 99,8% (плав).

4) Гранулируют плав в грануляционной башне высотой до 55 м. Горячий плав поступает в её верхнюю часть и подаётся в разбрызгиватель.

Снизу навстречу каплям подаётся мощный поток холодного воздуха, за счёт которого происходит охлаждение и кристаллизация капель.

Образовавшиеся гранулы нитрата аммония из нижней части башни поступают на транспортёр и подаются в холодильник кипящего слоя для дополнительного охлаждения и сушки.

Производство карбамида или мочевины

Карбамид или мочевина CO(NH₂)₂ – ценное удобрение, содержащее 46% азота. Карбамид широко применяют в сельском хозяйстве как индивидуальное удобрение и как азотистую добавку к корму скота.

Химическая и принципиальная схемы производства мочевины.

Карбамид получают путём непосредственного синтеза из аммиака и оксида углерода (IV). Процесс протекает в две стадии:

1-я стадия - реакция образования карбамата аммония:

2NH₃ + CO₂ = NH₄O- CO- NH₂;

2-я стадия - дегидратация карбамата аммония с образованием карбамида:

NH₄O- CO- NH₂ = CO(NH₂)₂ + H₂O

Суммарная скорость синтеза карбамида лимитируется медленной химической реакцией дегидратации – отщепления воды от карбомата аммония.

Было установлено, что скорость лимитирующей стадии растёт при увеличении температуры до 180-200ºС. Однако, при этих температурах карбамат диссоциирует на аммиак и оксид углерода (IV), поэтому процесс необходимо проводить под давлением.