5-Мавзу: Аммиакли селитра ишлаб чиқариш усуллари ускуналари ва ишлаш қоидалари

5-Мавзу: Аммиакли селитра ишлаб чиқариш усуллари ускуналари ва ишлаш қоидалари

Режа.

1. 
   Умумий тушунчалар
   
2. 
   Аммоний нитрат ишлаб чиқариш
   
3. 
   Натрий нитрат ( Чили селитраси ).
   

Таяч иборалар ва сўзлар: азотли ўғитлар, кальций нитрат, чиқинди фосфат, аппатит, суюқ, газсимон, аппарат, суюқланма, амоний сульфид, кокс, гипс
Азотли ўғитлар таркибидаги азот турли бирикмалар: эркин аммиак, NH₄⁺, NO₃^- ионлари ва аминогуруҳ-NH₂ шаклларида бўлиши мумкин. Қаттиқ азотли ўғитлар сифатида аммоний нитрат, аммоний сульфат ва аммоний фосфатлари, кальций нитрат, натрий нитратлар холида улар асосида олинадиган аралаш ва мураккаб ўғитлар ишлатилади. Суюқ азотли ўғитлар сифатида эса суюқ аммиак, аминлар, тузларнинг сувдаги эритмалари, карбамид, аммоний фосфатлари ишлатилади. Азотли ўғитлар сувда яхши эрувчи бўлиб, ўсимликлар осон ўзлаштиради. Айниқса NO₃^- ионидаги азот ўсимлик томонидан тез ва осон ўзлаштирилади. Азотли ўғитлар олиш учун нитрат кислота, сульфат кислота, аммиак, углерод (IV) оксиди, кальций гидроксиди ҳамда кучсиз нитрат кислота заводининг чиқинди газлари (атмосферага чиқариб юбориладиган) хом ашё ҳисобланади.
Аммоний нитрат ишлаб чиқариш
Аммоний нитрат таркибида бекорчи жинс сақламаган қаттиқ ўғитдир. Унинг таркибида 35% азот бор. У гигроскопик бўлганлиги учун ёпишиб қолишини олдини олиш мақсадида унинг эритмасига (криссталланишдан илгари) турли моддалар қўшилади. Унга магний нитрат, ,кальций нитрат, аммоний сульфат, диаммоний фосфат, аппатит ёки фосфорит уни, қаттиқ эримайдиган моддалар (тупроқ, талк, диатамит ва бошқалар) қўшилади. Қўшилган қўшимчаларнинг таъсир механизми ҳар хил. Масалан, магний нитрат кристаллогидрат ҳосил қилганлиги учун намликни ўзига бириктириб олади. (Mg(NO₃))₂ ·6H₂O. ёки доначаларининг сирти актив, гидрофоблигини оширувчи моддлар билан қопланади. Аммоний нитрат нитрат кислотани аммиак билан нейтраллаб олинади:
NH₃+HNO₃=NH₄NO₃+145kJ
Суюқ нитрат кислотани (47-60% ли) нейтралланганда суюқ аммоний нитрат ҳосил бўлади, ундан қаттиқ NH₄NO₃ олиш учун уни буғлатиш зарур. Реакция экзотермик бўлганлиги учун уни иссиқлигидан фойдаланилади. Кислота концентрацияси қанчалик юқори бўлса нейтралланиш реакциясида шунчалик кўп иссиқлик чиқади.
Аммоний нитрат ишлаб чиқариш жараёни уч босқични: нитрат кислотани аммиак билан нейтраллаш, олинган эритмани буғлатиш сувсизлантириш ва аммоний нитратни грануллаш-донадор ҳолга келтириш босқичларини ўз ичига олади. Нейтралланиш реакцияси натижасида ажралиб чиққан иссиқликдан аммоний нитрат эритмасини буғлантириш учун унумли фойдаланилади.
Илгари 47-55% ли нитрат кислотаси ишлатилиб НИФ (нейтралланиш иссиқлигидан фойдаланиш) аппаратларида 62-83% ли NH₄NO₃ олинар эди. Бу эритма сўнгра вакуумли-буғлантиргич аппаратларида уч босқичда ҳам шарбатли буғ (таркибида NH₄NO₃ сақловчи буғ шундай деб аталади) ҳам иссиқ сув билан буғлантириш орқали NH₄NO₃ нинг концентрацияси 98,7% гача оширилар эди. Олинган суюқланма ичи кислотага чидамли, ичиннинг диаметри 12м, баландлиги 30-35 м ли миноралардан ҳаво оқимида гранулланар эди. Бундай аппаратларнинг махсулдорлиги 450-600т/с га тенг эди. Ҳозир ҳам бундай типдаги эски қурилмаларда ишловчи цехлар айрим заводларда ишлаб турибди. Ҳозирги пайтда янги типдаги, қудратли, 58-60%ли NH₃ билан ишловчи, маҳсулдорлиги 1575 т/суткага тенг бўлган йирик заводлар қурилмоқда.
Ана шундай янги типдаги заводда НИФ ва курама буғлантиргич аппарати ўрнатилган. Бу реактор иккита цилиндрсимон остки реакцион (диаметри 1,6м) ва устки сепаратор (диаметри 3,8м) қисмлардан тузилган. Аппаратнинг умумий узунлиги 11,6м. Остки реакцион цилиндрда нейтралланиш реакцияси боради. Реакция иссиқлигидан NH₄NO₃ таркибидаги бир қисми буғланиб, NH₄NO₃ эритмаси билан эмульсия ҳосил қилиб, юқорига кўтарилади. Суюқлик буғ эмульсияси реакцион цилиндрнинг тепа қисмидан завихрителдан (завихрител чир-чир айланиб қуюн ҳосил қилувчи аппарат бўлиб у буғни суюқликдан ажратади ) юқорига чиқариб ташланади. Суюқлик (NH₄NO₃ эритмаси) реакцион цилиндр билан реактор корпуси оралиғидаги бўшлиққа тушади. У ерда реакцион цилиндр девори орқали чиққан иссиқликда қайнаб буғланишда давом этади ва остки қисмидаги тешикдан реакцион цилиндрга киради. Шундай қилиб айланади (циркуляцияланади). Реакторнинг юқори қисми сепараторлик вазифасини ўтайди. Қайсиким, унда рекцион цилиндрдан чиққан шарбатли буғ тўртта қалпоқчали токчаларда ювилади. Остки иккита токчада буғ 20-25%ли озроқ нитрат кислота қўшилган NH₄NO₃ эритмаси билан аммиакдан ювилиб тозаланади. Юқоридаги иккита токчаларда буғ шарбатли буғ конденсати билан ювилиб NH₃ буғлари ва NH₄NO₃ эритмасининг томчилари ушлаб қолинади. Томчилардан тўлиқ тозалаш отбойникда (қайтаргичда) амалга оширилади. Ювилиб бўлгач, NH₄NO₃ эритмаси нейтрализаторнинг ён томонидан чиқиб донейтрализаторга тўлиқ нейтраллаш аппаратига боради. (технологик схемага қаранг).

1-расм. Аммонийли селитра ишлаб чиқариш технологик схемаси.
1-аммияк иситгич; 2-кислота иситгич; 3-ИТН реактори; 4,5-донейтрализатор; 6-комбинацияланган буғлатиш ускунаси; 7-буғ-ҳаво аралашмасини ювиш; 8,18-скруббер; 9-гидравлик затвор нейтрализаторгич олди; 10-эритма фильтри; 11-эритма учун бак; 12-насос; 13-марказдан қочма насос; 14-аммоний нитрат эритмаси учун бак; 15-сиқувчи бак; 16-акустик доналаштириш (гранулятор) 17-донадорлаш минораси; 19,22-вентилятор; 20-тасмали транспортёр; 21-қайновчи қатламдаги совутгич; 23,24-ҳаво иситгич; 25-ҳаво хайдаш:
Аммоний селитраси ишлаб чиқариш заводининг технологик схемаси берилган. Газсимон аммиак қиздирилганда 120-160⁰С гача қизиб, НИФ аппаратининг остки қисмига киради. У ерга 58-60% ли нитрат кислота ҳам 80-90⁰С гача қиздиргичда қизиб келади. Унда атмосфера босимига яқин босим сақланади. Бириккан азотни шарбатли буғ билан (NH₃, HNO₃, NH₄NO₃, NO₂ бирикмалари шаклида) йўқолишини олдини олиш учун реакция кучсиз кислота муҳитида олиб борилади. Чунки нитрат кислота ортиқча бўлганда аммоний нитрат эритмаси устидаги буғ таркибида NН₃ нинг буғ босими, эритмада аммиак кўп бўлганда эса аммиакнинг буғ босимидан кам бўлади. Нейтрализатор аппаратида (реакторда) ҳосил бўлган HNO₃ эритмаси 150-170⁰С ҳароратда 89-92% ли бўлиб донейтрализаторга (тўлиқ нейтраллаш аппарати) юборилади. Унга HNO₃ ни тўлиқ нейтраллаш учун газсимон аммиак юборилади. Нейтралланган таркибида ортиқча аммиак сақловчи эритмага ёпишиб қолишининг олдини олиш учун 30-40% ли Мg(NO₃)₂ эритмаси қўшилади. Сўнгра эритма қурама буғлантиргич аппаратига боради.
Аппаратнинг остидан чиққан NH₄NO₃ суюқланмаси гидрозатворли (NH₄NO₃ портловчи модда) нейтрализаторга (портлашни олини олувчи нейтрализатор) ва ундан филтьр орқали, қабул бакига ўтади. Бакка ботиб турувчи насос орқали донадорлаш минорасининг тепасида жойлашган босим ҳосил қилувчи чанга кўтариб берилади. Босим ҳосил қилувчи чандан суюқланма пурковчи виброакустик донадорлагич ёрдамида донадорлаш минорасига пуркалади. Миноранинг умумий баландлиги 63,5м бўлиб пўлатдан ясалган. Суюқланма томчисининг тушиш масофаси 50м. Миноранинг остидан суюқланмаган қарама-қарши оқимда совуқ ҳаво юборилади. Ҳавода қотиб шарчалар шаклида ҳосил бўлган доначалар ташувчи дентага тушади, ундан тушган NH₄NO₃ доначалари 90-100⁰С ҳароратда бўлиб, у қайновчи қаватли совутгичда қўшимча яна совутилади ва махсус халтачаларга жойланиб омборга юборилади. Тайёр NH₄NO₃ доначалари 99,8% ли бўлади. Ҳаво миноранинг юқори қисмидан колоннаси орқали NH₄NO₃ чанглари ювилиб қолингач насос билан атмосферага чиқариб юборилади. Шу ювгич калоннаси орқали реактордан ва буғлантиргичдан чиққан шарбатли буғ ҳам атмосферага чиқариб юборилади.