Аммиачная селитра

Многолетний опыт упаковки аммиачной селитры в бумажную тару показал, что многослойные битумированные мешки из крафт – целлюлозы  обладают достаточной влагонепроницаемостью. С этой точки зрения они оказались  лучшими, чем джутовые мешки, пропитанные битумом. По механической прочности битумированные бумажные мешки не уступают различным типам джутовых мешков, которые стоят значительно дороже бумажных.

Следует отметить, что  многослойные бумажные мешки с двумя  пропитанными битумом слоями обладают 1,5 – 2 раза большей влагонепроницаемостью, чем джутовые мешки с одним битумированным слоем.

Для упаковки аммиачной  селитры и других видов удобрений  наибольшее применение получили четырех  – и пяти слойные бумажные мешки  вместимостью 35 – 40 кг.

На влагонепроницаемость тары влияет также температура загружаемого продукта. В заводской практике температура аммиачной селитры при заполнении ею мешков приближается к точке плавления пропиточного материала, что снижает влагонепроницаемость тары.

Особые требования предъявляются к таре для перевозки аммиачной селитры смешанным транспортом (водным и железнодорожным путями). В этом случае тара должна быть приспособлена для хранения и перевозки продукта в различных метеорологических и температурных условиях.

Следует отметить, что многослойные битумированные бумажные мешки не полностью отвечают всем требованиям, предъявляемым к хорошей и прочной таре для хранения и перевозки аммиачной селитры, поэтому работы по получению высококачественной и дешевой тары продолжаются [4].

 

4.2 Упаковка

Весьма важным является вопрос механизации засыпки и  зашивки мешков.

Для этого имеются  следующие способы:

1 механизированная засыпка удобрения в мешок;

2 машинная зашивка мешков через клапанное отверстие при помощи пневматической установки;

3 завязка заполненного солью мешка мягкой проволокой посредством дрели.

 

4.3 Хранение и перевозка

Условия хранения и перевозки  аммиачной селитры являются решающим фактором в деле сохранения удобрения  в хорошем рассыпчатом состоянии.

Складские помещения, отведенные для хранения аммиачной селитры, должны быть закрытого типа и тщательно защищены от атмосферных осадков. Пол склада должен быть снабжен деревянным настилом и покрыт водонепроницаемым гудронированным слоем бумаги. Помещение должно быть сухим и абсолютно чистым. Нельзя допускать соприкосновение селитры с углем, колчеданом, серой, медью, цинком, оловом, свинцом, кадмием, нитритом натрия и любыми органическими и горючими веществами.

Бумажные битумированные мешки с солью укладывают вертикальными  штабелями по 10 мешков с определенными промежутками между отдельными партиями и на некотором расстоянии от стен склада.

Согласно существующим нормам на складах, расположенных на территории завода, допускается хранение не более 300 т аммиачной селитры.

В складах, где хранится аммиачная селитра, категорически запрещается курение и применение открытых ламп. Склады должны иметь осветительную арматуру закрытого типа и должны быть оборудованы противопожарным водопроводом. При тушении пожара следует применять только воду, но отнюдь не пар. Люди, занятые тушением пожара, должны быть обязательно в противогазах, защищающих от окислов азота.

Для хранения больших  количеств аммиачной селитры  должны быть сооружены специальные  базисные склады вне территории завода.

Транспортировка аммиачной селитры навалом, разгрузка и хранение ее под открытым небом не должны иметь места.

Аммиачную селитру обычно перевозят в железнодорожных  вагонах. Последние перед погрузкой  должны быть полностью очищены от загрязнений, оставшихся от прежних  грузов (угля, серного колчедана, извести и т. п.).

Перед погрузкой аммиачной  селитры пол и внутренние стены  вагона до уровня так называемой «воинской  доски» желательно выложить слоем водонепроницаемой  гудронированной бумаги.

Погрузку и разгрузку  мешков нужно вести осторожно во избежание излишних потерь продукта из-за разрыва мешков.

Если транспортируется аммиачная селитра, обработанная различными добавками, на таре должна быть соответствующая  маркировка.

В отдельных случаях  практикуется перевозка аммиачной  селитры в контейнерах, в которые селитра загружается и направляется близлежащим потребителям в радиусе около 500 км [4].

Известный интерес представляет изготовление брикетов аммиачной селитры  на прессах без применения вяжущих  веществ. Изготовление брикетов аммиачной селитры могло бы частично сократить расход тары при перевозках на близкое расстояние.

Проведенными в России опытами по брикетированию аммиачной  селитры на прессах при различных  давлениях была установлена возможность  получения брикетов соли с объемным весом от 1,2 до 1,8. Брикеты имеют размеры нормального кирпича.

Однако полученные брикеты  аммиачной селитры при хранении теряли механическую прочность.

Уменьшение прочности  брикетов при хранения, очевидно, объясняется  гигроскопичностью аммиачной селитры  и отсутствием связующего вещества.

Способ получения механически  прочных брикетов селитры требует  дальнейшего изучения [4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Практическая часть

Составить материальный и тепловой баланс процесса нейтрализации  в производстве аммиачной селитры. Расчет происходит по таблице 1.

Таблица 2 – Исходные данные

Наименование продукта	Величина	Значение
концентрация исходной азотной кислоты НNO3	%	60
концентрация исходного  аммиака NH3	%	100
концентрация получаемого  раствора NH4NO3	%	80
потери аммиака и  азотной кислоты	%	1
начальная температура  азотной кислоты	оС	40
начальная температура  аммиака	оС	70

 

Расчет ведем применительно  к  .

 

5.1 Материальный баланс

Теоретический расход (в  кг) реагентов согласно реакции

NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃

Молекулярные массы:

 

100 % HNO₃:           (1)

  ;

100 % NH₃:             (2)

          .

Практический расход (в кг) с учетом 1 % потерь HNO₃ и NH₃ в производстве:

-  расход веществ;

100 % HNO₃:           (3)

;

60 % HNO₃:             (4)

;

100 % NH₃:            (5)

.

Потери, кг:

100 % HNO₃:          (6)

;

100 % NH₃:           (7)

.

Общее количество реагентов, поступающих в нейтрализатор:

     (8)

.

Получается 80 % раствора NH₄NO₃:

- количество раствора аммиачной  селитры (NH₄NO₃);

.

       (9)

.

При нейтрализации испаряется воды:

   (10)

.

Составим материальный баланс в производстве аммиачной  селитры:

Таблица 3 – Материальный баланс

Приход	КГ	Расход	КГ
аммиак	214,6	80 % раствора NH4NO3	1250
азотная кислота	1325,7	соковый пар	280,3
в том числе		потери
100 % HNO3	795,4	100 % HNO3	7,9
Н2О	795,4	100 % NH3	2,1
всего	1540,3	всего	1540,3

 

5.2 Тепловой баланс

Приход теплоты.

Теплота, вносимая азотной  кислотой

       (11)

  

;

где С₁ = 2,763 – теплоемкость азотной кислоты, кДж/(кг.К).

Теплота, поступающая  с газообразным аммиаком

       (12)

.

где С₂ = 2,186 – теплоемкость аммиака, кДж/(кг.К).

При образовании аммиачной  селитры в растворе согласно реакции

NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃

выделяется теплота, которую  с достаточной для практических целей точностью можно определить графически (рисунок 2).

По  этому графику находим, что для 60 %

При нейтрализации выделяется:

        (13)

;

 

 

Рисунок 2 – Тепловой эффект нейтрализации  азотной кислоты

Общий приход теплоты  равен:

        (14)

.

Расход теплоты.

Раствор аммиачной селитры  уносит

        (15)

где - теплоемкость 80 % раствора NH₄NO₃, кДж/(кг.К).

t_кип – температура кипения этого раствора.

Температура кипения 80 % раствора NH₄NO₃ определяют при давлении в нейтрализаторе 117,68 кПа (1,2 кгс/м²); при этом давлении температура (t_п) насыщенного водяного пара равна 117,7^оС. При атмосферном давлении температура кипения 80 % раствора NH₄NO₃ равна 137^оС, а температура кипения воды 100^оС.

Температурная депрессия  равна:

          (16)

   ;

Следовательно, температура  кипения 80 % раствора NH₄NO₃ при давлении 117,68 кПа (1,2 кгс/м²)

                (17)

;

где - коэффициент температурной депрессии (при )

        (18)

Зная температуру кипения  раствора, находим по формуле (15):

;

Теплота, расходуемая  на испарение воды

          (19)

.

где - энтальпия водяного пара при давлении 117,68 кПа (1,2 кгс/м²), кДж/кг.

Теплопотерями, обусловленными потерями аммиака и азотной кислоты, пренебрегаем.

Итак, общий расход тепла (без теплопотерь):

          (20)

;

Теплопотери могут быть подсчитаны, как разность между приходом и расходом теплоты:

          (21)

;

что составляет к приходу  теплоты

         (22)

  .

 

Составляем тепловой баланс нейтрализации:

Таблица 4 – Тепловой баланс

Приход	МДж	Расход	МДж
теплота азотной кислоты	146,52	теплота, уносимая раствором аммиачной  селитры	531,01
теплота газообразного аммиака	32,84	теплота, пошедшая на испарение пара	744,3
теплота реакции	1387,50	теплопотери	291,57
всего	1566,85	всего	1566,85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Техника безопасности

В производстве аммиачной  селитры при неисправности аппаратуры, отклонении от нормального технологического режима и авариях возможно выделение  вредных газов и паров (аммиак, пары азотной кислоты, окислы азота). Предельно допустимые концентрации токсичных газов и паров в воздухе производственных помещений в цехах аммиачной селитры составляют не более 0,02 мг/л NH₃ и не свыше 0,005 мг/л окислов азота (в пересчёте на N₂O₅). Кроме того, при повышении температуры или в присутствии некоторых примесей (свободная кислота, хлориды, органические вещества) может произойти термическое разложение аммиачной селитры и её растворов, протекающее также с выделением вредных газов и паров даже со взрывом.