Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Сернокислотное разложение фосфатов позволяет получать простые удобрения. Азотнокислое разложение фосфатов дает вытяжку, содержащую кальций, азот и фосфор, которая может быть переработана на концентрированные н сложные удобрения, в частности с добавкой калийных солей на тройное удобрение — нитрофоску.
5. азотные удобрения
Большинство азотных удобрений получают синтетически: нейтрализацией кислот щелочами. Исходными материалами для получения азотных удобрений служат серная и азотная кислоты, Двуокись углерода, жидкий или газообразный аммиак, гидроокись кальция и т. п. Азот находится в удобрениях или в форме катиона ^H4, т. е. в аммиачной форме, в виде NH2 (амидные), или аниона NO3, т. е. в нитратной форме; удобрение может содержать и аммиачный и нитратный азот. Все азотные удобрения водорастворимы и хорошо усваиваются растениями, но легко выносятся в глубь п°чвы при обильных-дождях или орошении. Наиболее распростра-
ненным в СССР азотным удобрением является нитрат аммония или аммиачная селитра.
Производство аммиачной селитры. Аммиачная селитра — безбалластное удобрение, содержащее 35% азота в аммиачной и нитратной форме, вследствие чего она с успехом используется на любых почвах и для любых культур. Однако это удобрение обладает неблагоприятными для его применения физическими свойствами. Кристаллы аммиачной селитры расплываются на воздухе или слеживаются в крупные агрегаты в результате их гигроскопичности, значительной растворимости в воде и высокого температурного коэффициента растворимости. Кроме того, при изменении темпера-
1 туры во время хранения аммиачной селитры могут происходить превращения одной кристаллической формы в другую, т. е. перекристаллизация, что также способствует слеживаемо-сти. Для уменьшения слеживаемости применяется припудривание частиц аммиачной селитры тонкоизмельчен-ными малогигроскопичными добавками: известковой, фосфоритной или костяной мукой, гипсом, каолином, а также гранулирование аммиачной селитры с добавками нитратов кальция и магния или фосфатов кальция. В настоящее время аммиачная селитра, применяемая как удобрение, выпускается только в гранулированном виде.
Огнеопасность и взрывоопасность аммиачной селитры осложняет ее производство и применение в качестве удобрения. Аммиачную селитру производят на заводах, вырабатывающих синтетический аммиак и азотную кислоту. Производственный процесс складывается из стадий нейтрализации слабой азотной кислоты газообразным аммиаком, упарки полученного раствора и гранулирования аммиачной селитры. Стадия нейтрализации основана на реакции
NH3+ HNO3 = NH4NO3+148,6 кДж
Этот хемосорбционный процесс, при котором поглощение газа жидкостью сопровождается быстрой химической реакцией, идет в диффузионной области и сильно экзотермнчен. Тепло нейтрализации рационально используется для испарения воды из растворов нитрата аммония. Из рис. 32 видно, что, применяя азотную кислоту высокой концентрации и подогревая исходные реагенты, можно непосредственно получить плав аммиачной селитры (концентрацией выше 95—96% NH4NO3) без применения выпаривания.
44 46 4850 525456 58 60 6264 Концентрация HNO3, %
Рис 32 Зависимость концентрации растворов NH4NOg от концентрации азотной кислоты при различных температурах
/ — 70° С 2 — 50° С, 3 — 20° С, 4 — без использования тепла реакции
В настоящее время наиболее распространены схемы с частичным упариванием раствора за счет тепла нейтрализации (рис. 33). Основная масса воды упаривается в нейтрализаторе ИТН (исполь-зователь тепла нейтрализации). Этот аппарат (рис. 33) представляет собой цилиндрический сосуд, выполненный из нержавеющей стали, внутри которого находится другой цилиндр. В цилиндр непрерывно вводятся газообразный аммиак и азотная кислота, которая поступает через разбрызгиватель. Движение реагентов в нейтрализаторе осуществляется, следовательно, по принципу прямотока при режиме вытеснения. Внутреннее пространство цилиндра служит нейтрализационной частью аппарата, а кольцевое
Пар
Рис 33 Схема производства аммиачной селитры с применением аппарата ИТН
и выпаркой раствора
/ — корпус нейтрализатора, 2 — внутренний цилиндр, 3 — устройство для распределения азотной кислоты, 4 — устройство для подачи аммиака, 5 — гидравлический затвор, 6 — донейтрализатор, 7 — выпарной аппарат второй ступени, 8 — сепаратор, 9 — гра нуляцнонная башня, іО — транспортер аммиачной селитры // — барометрический кон денсатор, 12 — барометрический ящик
пространство между внешними и внутренними цилиндрами —испарительной частью. Отвод тепла из зоны реакции осуществляется через стенки внутреннего цилиндра. Образовавшийся раствор аммиачной селитры переливается через верхние края цилиндра в испарительную часть, где испарение воды происходит за счет теплообмена между нейтрализационной и испарительной частями аппарата. Отвод тепла из^зоны нейтрализации необходим не только для выпарки раствора, но и во избежание перегрева и разложения азотной кислоты и аммиачной селитры.
Соковый пар удаляется из нейтрализатора и используется затем как греющий агент. Раствор аммиачной селитры (60—80% NH4NO3 в зависимости от концентрации азотной кислоты) через гидравлический затвор поступает в бак с мешалкой — донейтрализатор, а затем в систему многокорпусных вакуум-выпарных аппаратов. В донейтрализаторе слабокислый раствор дополнительно нейтрализуется аммиаком; в этот же аппарат обычно вводятся
