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

NH₄NO₃-твердое кристаллическое вещество с Т_пл=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 Т_пл до Т=-17⁰ склонна к полиморфным превращениям.

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

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

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

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

5→6(интервал температур <-17⁰) – элементарный V крист-кой ячейки 633,8 А^о, 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≈Т_пл 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.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: