Сделай Сам Свою Работу на 5

Физ-хим св-ва аммонийной селитры. Полиморфизм, гигроскопичность, слеживаемость, термическая устойчивость. Способы улучшения св-в аммонийной селитры

NH4NO3-твердое кристаллическое вещество с Тпл=169,60, содержит 35% N2. Это безбалластное удобрение, т.к. азот входит и в состав аниона и в состав катиона. Азот легко усваивается растениями. Аммонийная селитра в твердом виде от Тпл до Т=-170 склонна к полиморфным превращениям.

1→2 (интервал температур 169,6-125,20) – элементарный V крист-кой ячейки 85,2 Ао, кубическая структура

2→3(интервал температур 125,20-84,20) – элементарный V крист-кой ячейки 163,7 Ао, ромбическая структура

3→4(интервал температур 84,20-32,30) – элементарный V крист-кой ячейки 313,7 Ао, ромбическая моноклинная структура

4→5(интервал температур 32,30-(-170)) – элементарный V крист-кой ячейки 155,3 Ао, ромбическая бипирамидальная структура

5→6(интервал температур <-170) – элементарный V крист-кой ячейки 633,8 Ао, тетрагонольная структура

Полиморфные превращения могут происходить при плавлении расплава и всегда сопровождаются тепловым эффектом и изменением V элементарной ячейки и кристаллической структуры.=> значит, могут разрушаться гранулы → надо вести процесс так, чтобы ↓-ть процесс модификации. Чтобы ↓-ть деформацию гранул надо заменить последовательность 2→3→4 на 2→4, минуя 3. – V элем-ной ячейки 2≈4, тогда деформация незначительна.

Если полностью удалить воду из расплава, то 2→4, остаточное содержание влаги 0,05%=> в процессе выпарки надо полностью удалять влагу.

Влияние добавок различных солей: влияют (NH4)2SO4, смесь (NH4)2SO4 и NH4H2PO4,MgNO3. Количество этих добавок невелико(≈0,5% смеси и 1,2-2% MgNO3 ). При введении этих добавок остаточная влажность ↑-ся до 0,2-0,5%. Переход 2→4 осуществляется при Т=500, поэтому в башне гранулы охлаждают до 500. Такую же роль играет добавка NaNO3, при ее введении гранулы охлаждают до Т<500.

NH4NO3 сильно гигроскопичное вещество. При увеличении Т гигроскопичность увеличивается. При ↑ Т увеличивается растворимость NH4NO3 в воде. Сильная гигроскопичность и ↑-ая растворимость обуславливают слеживаемость. Можно испарить раствор и превратить его в расплав. Тогда нет стадии кристаллизации, фильтрации и сушки. Остаточное содержание влаги в расплаве 0,2-0,3%. В расплав вводятся добавки, чтобы 2→4.



NH4NO3 термически неустойчив. Вещество является окислителем, поэтому при резком увеличении Т или при детонаторе она имеет взрывчатые св-ва.

NH4NO3→(1100) NH3+HNO3-Q. С ↑-ем Т ύ реакции ↑-ся. При Т=1650≈Тпл происходят потери массы за счет разложения. В 1-ую очередь удаляется NH3, а HNO3 накапливается в расплаве.

2 HNO3=2NO2+H2O+0,5O2+Q. NO2является kat разложения NH4NO3:

NH4NO3+2NO2=N2+2HNO3+ H2O+Q. =>HNO3 является kat разложения NH4NO3. Значит надо, чтобы она не накапливалась. При резком нагревании NH4NO3 до Т=200-2200:

NH4NO3(200-2200)→N2O+2H2O+Q Если воздух детонирован, то взрыв:

NH4NO3=N2+0,5O2+2H2O+Q. → Нельзя хранить селитру вблизи легковоспламеняющихся веществ, органических (масло), бумаги, т.к. выделяется О2, селитра разогревается.

Пути увеличения св-в аммонийной селитры:1) для ↓ слеживаемости надо осуществлять глубокую сушку продукта. Остаточное содержание влаги должно быть <0,2-0,3% Применяются доупарочные аппараты

2)Введение добавок, которые связывают влагу.Наиболее эффективная добавка Mg(NO3)2- сильно гигроскопическое вещество, связывает влагу: Mg(NO3)2+6H2O= Mg(NO3)2*6H2O. Добавки вводят перед выпаркой – 0,2-0,3% воды связываются в виде гексагидрата, т.к. в расплаве селитре имеется безаодный Mg(NO3)2; изменяется модификация 2→4. Также эффективной добавкой является смесь (NH4)2SO4 и NH4H2PO4: 0,2-0,3%(NH4)2SO4 и 0,3-0,4% Р2О5.Она обеспечивает увеличение прочности гранул и стабилизирует переход 2→4.Наиболее дешевая добавка -(NH4)2SO4-менее эффективная.

Чтобы ↓ слеживаемость, обрабатывают гранулы селитрв ВМВ с гетерополярной структурой(орган-кие кислоты RCOOH и их соли, сульфокислоты и соли, орган-кие амины RNH2) ПАВ адсорбируется на поверхности гранул гигроскопичность↓→слеживаемость↓.После обработки ПАВ осуществляют опудривание гранул-нанесение тонкодисперсных материалов(известняк, мел и др). При этом, даже если есть увлажнение, то не слеживается, т.к. нет поверхности контакта.

 


34 Физико-химические основы нейтрализации азотной кислоты аммиаком. Аппаратурное оформление процесса. Устройство оборудования.

Основной способ получения NH4NO3: NH3+HNO3=NH4NO3 + Q(≈140 кДж)

При использовании разбавленной азотной кислоты (47%-60%) и 100% аммиака тепловой эффект реакции уменьшается.

В промышленности сначала получают растворы селитры, а потом их выпаривают до состояния расплава, а затем гранулируют.

После нейтрализации необходимо проводит выпарку, чтобы уменьшить расход энергии нужно максимально использовать теплоту реакции. Величина теплового эффекта зависит от температуры исходных реагентов, концентрации HNO3. При увеличении концентрации HNO3 выделяется большее количество тепла, и испаряется больше воды. Если использовать 60% HNO3 подогретую до 100°С, то можно полностью испарить воду, но температура поднимается до 200°С, и начинается разложение кислоты и селитры. В настоящее время используют метод, где за счет теплоты реакции происходит частичное испарение воды и температура повышается до180°С. Аппарат ИТН (использование теплоты нейтрализации)

ИТН(1-корпус;2-реакционный стакан;3-барботер HNO3;4-барботер NH3;5-штуцер для сокового пара;6-донейтрализатор)

Процесс нейтрализации ведут с избытком HNO3 для избежания потерь NH3. После нейтрализации раствор селитры выводиться через гидрозатвор в донейтрализатор где нейтрализуется свободная азотная кислота.

47%-49% HNO3 – 62%-65% NH4NO3 t=120°C.

54%-56% HNO3 – 72%-80% NH4NO3 t=120°C.

58%-60% HNO3 – 89%-92% NH4NO3t=120°C.

Чтобы уменьшить затраты пара на выпарку используют на первой ступени выпарки соковый пар, т.е. происходит двухкратное использование теплоты нейтрализации.

Технологическая схема нейтрализации HNO3 аммиаком с двухкратным использованием теплоты нейтрализации(1-напорный бак HNO;2-подогреватель HNO3;3-подогреватель NH3;4-ИТН;5-донейтрализатор;6-промыватель сокового пара;7-насос;8-вакуум выпарной аппарат;9-брызгоуловитель;10-барометрический конденсатор;11-сборник конденсата;12-вакуум насос.)

Используется 47-54% HNO3 и 100% NH3.

 



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.