Ammiakli selitra ishlab chiqarishning fizik-kimyoviy asoslari

TEXNOLOGIK QISM

Ammiakli selitra ishlab chiqarish texnologik jarayoni

Nitrat kislotasini ammiak gazi bilan neytrallash natijasida ammoniy nitrat, ya’ni ammiakli selitra hosil qilinadi:

NH_3(g) + HNO₃(s) =NH₄NO₃(k) + 144,9 kj

Bu geterogen sistema ekzotermik jarayon bo‘lib, katta tezlik bilan boradi va ko‘p miqdordagi issiqlik ajralib chiqadi. Sanoatda bu issiqlikdan reaksiya natijasida hosil qilingan eritmaning konsentratsiyasini oshirishda unumli foydalaniladi.

47-60% li nitrat kislotasini ammiak gazi bilan neytrallash natijasida ammoniy nitrat eritmasi hosil bo‘ladi. Bu eritmani bug‘latishda neytrallanish issiqligidan foydalaniladi. Bunda ajralib chiqadigan issiqlik miqdori nitrat kislotasining konsentratsiyasiga to‘g‘ri proporsional ravishda bog‘liq bo‘ladi. Olinadigan eritmadagi ammoniy nitrat miqdori reaksiya uchun olingan nitrat kislotasi konsentratsiyasiga proporsional o‘zgaradi hamda neytrallanish issiqligidan foydalanilganda uning eritmadagi miqdori oshib boradi (2.1.1 - rasm).

Reaksiya muxitidan issiqlikni chiqarib turish faqatgina undan unumli foydalanishgina emas, balki reaksiyadan unumli foydalanish uchun ham zarurdir.

Chunki, issiqlik oshib borgan sayin nitrat kislotasi va ammoniy nitratning parchalanish jarayonlari sodir bo‘lib, azotning yo‘qotilishiga sabab bo‘ladi. Bu esa issiqlikdan neytrallash jarayonida foydalanishni murakkablashtiradi. Natijada yangi texnologik sharoit va jixozlarni yaratish majburiyatini tug‘diradi. Ilk bora ma’lum bo‘lgan usullarda reaksiya issiqligidan foydalanilmas va ammoniy nitrat eritmasi suvli sovutgich orqali o‘tib, neytrallash jixozi (reaktor) va ammiak yutgich (absorber) oralig‘ida aylanar edi. Keyinchalik bu usul o‘rnini boshqasi egalladi, ya’ni eritma neytrallash jixozidan vakuum-bug‘latgichga beriladigan bo‘ldi. Bu usulda neytrallash 180-200°S harorat va 0,35-0,6 MPa bosimda olib boriladi. Bug‘latish esa atmosfera bosimida yoki undan pastroq bosimda o‘tkaziladi. Bunda hosil bo‘lgan bug‘latiladigan ammoniy nitrat eritmasining konsentratsiyasini 75-80% dan 95-99% gacha vakuum-jixozida bug‘latish uchun ishlatiladi. Bu usullarning barchasi eritmani reaksiya muxitida qaynab ketishdan saqlaydi.
Bizda qo‘llaniladigan usullarda reaksiya issiqligidan foydalanishda neytrallash jixozining o‘zi ishlatiladi. Bunda neytrallanish bilan bir paytda eritma qaynaydi va bo‘g‘lanadi.
Bunday jixozni neytrallanish issiqligidan foydalanuvchi (NIF) deb ataladi (4 -rasm).
Ilgarilari sanoatda 47-57% li nitrat kislotasi ishlab chiqarilar edi. NIF da neytrallash natijasida 62-83% NH₄NO₃ eritmasi olinar va undan 98,7% li ammoniy nitrat suyuqlanmasini hosil qilish uchun uch bosqichli vakuum-bo‘g‘latgichdan foydalanilgan. Bu jarayonda NIF da hosil bo‘lgan bug‘ va qo‘shimcha bug‘dan samarali foydalanilgan.
Suyuqlanmani donadorlash jarayoni esa diametri 12-16 m va balandligi 30-35 m bo‘lgan kislotabardosh g‘isht bilan qoplangan, sovuq xavoning qarama-qarshi oqimidan foydalanuvchi temir-betonli minorada amalga oshiriladi.
Ishlab chiqarish quvvati sutkasiga 450-600 tonna ammiakli selitra bo‘lgan, eskirgan bunday qurilmalar xozirda ham ayrim korxonalarda ishlatilmoqda.
XX asrning oltmishinchi yillaridan boshlab 58-60% li nitrat kislotasi ishlab chiqarish yo‘lga qo‘yilgan. So‘tkasiga 1360-1575 tonna mahsulot ishlab chiqariladigan ammiakli selitra (AS) qurilmalari ishlab kelmoqda.
Bunday qurilmalar AS-67, AS—72 va AS-72M (takomillashgan) yuqori texnik darajada ishlangan, avtomatlashgan, samarali usul va sharoitlar barpo qilingan bo‘lib, yuqori sifatli mahsulot ishlab chiqarish imkonini beradi. Ular jixozlarining joylashishi, tuzilishi, texnologik tartibi bilan o‘zaro farqlanadi.
AS-67 qurilmasida sulfat qo‘shimcha (eritmaga sulfat kislota) qo‘shish, AS-72 da — sulfat-fosfat qo‘shimcha qo‘shish va AS-72M da esa magnezial (magniy nitrat) qo‘shish bilan amalga oshiriladi.
Texnologiyada asosiy jixoz NIF xisoblanadi (4-rasm). NIF -72 OZX18H11 va 12XH10T markali zanglamaydigan po‘latdan tayyorlangan bo‘lib, ikkita silindrik qismdan: ostki reaktor sismi (f= 1,6 m) va ustki seperatsiya qismi (F= 3,8 m) dan iborat. Umumiy balandligi 10 m ni tashkil etadi.

Rasm: NIF jixozi: (H-10 m):

1-pastki neytrallagich qobig‘i (f-1,6 m); 2-reaksiya stakani (F=1.2 m); (H=4.3 m); 3-titanli ammiak purkagich; 4-nitrat kislota purkagich; 5-girdoblagich; 6-reaktor kobigi; 7-qalpokli tarelka; 8-to‘rli tomchi tutgich.
Reaktor qismida qobiq 1 ning ichida reaksiya stakani 2 (F=1,2 m, H = 4,3 m) bo‘lib, ostida teshiklari bo‘ladi. Reaktor ostiga titan purkagich 3 va 4 orqali ammiak va nitrat kislotasi purkaladi. Purkagich teshigida ammiak oqimining tezligi 30-50 m/sek bo‘ladi (3 mm diametli 6650 ta teshik bor). Nitrat kislotasining oqim tezligi esa 2-3 m/sek ga etadi (purkagichda 1,5 mm diametrli 2160 ta teshik bor).
Hosil bo‘lgan NH₄NO₃ eritmasidagi ma’lum miqdor suv reaksiya issiqligi ta’sirida bug‘lanadi. Natijada ko‘taruvchi kuch hosil bo‘ladi va bug‘-suyuq, emulsiya girdoblagich 5 orqali reaksiya stakani yuqorisiga sochiladi. Buning natijasida bug‘-suyuq aralashma o‘zaro ajraladi. Ajralgan suyuqlik jixoz qobig‘i va reaksiya stakani orasidagi tirqish orqali reaktor tubiga tushadi. Stakanga uning ostki teshigidan kiradi (tirqishda ham bug‘lanish davom etadi). Reaksiya muxitida reagentlar juda qisqa muddat (0,5-1 sek) bo‘lishi sababli nitrat kislotasi va ammoniy nitratning parchalanishi hamda ularning erkin azot xolatida yo‘qolishi juda oz bo‘ladi.

Jixozning yuqori qismida separator 6 bo‘lib, tomchili bug‘ 0,6 m/sek tezlikda ko‘tarilib, to‘rtta barbotaj qalpoqli tarelkali 7 da yuviladi. pastidagi 2 ta tarelkada nitrat kislotasi bilan kislotaligi oshirilgan 20-25 % li hosil bo‘lgan NH₄NO₃ eritmasi yordamida bug‘ ammiakdan yuviladi. Yuqoridagi ikkita tarelkada esa tomchili bug‘ kondensati yordamida hosil bo‘lgan HNO₃ bug‘i va NH₄NO₃ eritmasi tomchilaridan yuviladi. Tomchilardan tamomila xoli bo‘lishni qaytargich 8 da amalga oshiriladi. YUvindilar NIF ga qaytariladi.

Rasm: Kombinatsiyalangan bug‘latgich jixozi H-16m (08X22H6T):
1-qobiq.-quvurli qism; 2-konsentratsiyalash qismi (F-2,8m, H-6m); 3-teshikli tarelkalar; 4- issiqlik kiritish quvurlari (F-28m, H-6,4m); 5-tozalash qismi; (F-3,81); 6-turli tomchi qaytargich; 7-teshikli tarelkalar.
NIF da olingan ammoniy nitratning konsentrlangan (-90%) eritmasini kombinatsiyalangan bug‘latgich jixozida bug‘latib bu tuzning suyuqlanmasi olinadi (5-rasm). Bu jixoz 08X22H6T markali po‘latdan tayyorlangan bo‘lib, uning umumiy balandligi 16 m tashkil etadi va asosiy qobiq-quvurli (F= 2,8 m, H = 6,4m) qismi NH₄NO₃ eritmasini bug‘latishga xizmat qiladi. Eritma unga quvurlarning ichki devoridan oqib tushadi. Issiqlik manbai sifatida foydalaniladigan 1,3-1,5 MPa bosimli bug‘ni quvurlararo bo‘shliqqa beriladi va issiq (180°C) xavo quvurlar ichida tomayotgan eritmaga qarshi yuboriladi. Xavo esa jixozning konsentratsiyalovchi qismi 2 (F=2,8 m, H-6 m) ostidan kiradi va unda joylashgan 5 ta teshikli (elakli) tarelkalar 3 dan o‘tib boradi. Konsentrlash qismining yuqorisidagi uchta tarelkalarida issiqlik beruvchi ilonizi quvurlar bo‘ladi. Bu jarayonni amalga oshirishda xavoning namligi 20 g/kg dan oshmasligi lozim. Konsentrlash qismidan xarorati 175-185°S bo‘lgan 99,7% li NH₄NO₃ suyuqlanmasi oqib tushadi.
Jixozning yuqori tozalovchi qismi 5 da (F=3,8m) ikkita teshikli (elakli) tarelka 7 lar bo‘lib, yuqorisidagi tarelka kondensat bilan, ostki tarelka esa ammoniy nitrat eritmasi bilan yuvilib turadi. Ular kirayotgan NH₄NO₃ eritmasini qisman

bug‘latish va bug‘-xavo aralashmasini yuvishga xizmat qiladi

Rasm: AS-72M qurilmasinnnng texnologik sxemasi

(F-11X8m; H-63,5m)

1-ammiak gazini isitgich; 2-nitrat kislotasini isitgich; 3-NIF jixozlari; 4,5 - qo‘shimcha neytrallagichlar; 6-kombinatsiyalangan bug‘latish jixozi; 7-bug‘-xavo aralashmani yuvgich; 8,18-skrubberlar; 9-gidrotutqich-neytrallagich; 10-suyuqlanma filtri; 11-suyuqlanma baki; 12- botirma nasos; 13-markazdan qochma nasos; 14- ammoniy nitrat eritmasi uchun bak; 15-yuqoridagi bak. 16-akustik granulyator. 17- donalashtiruvchi minora. 19.22 ventilyatorlar. 20-lentali transporter. 21-donalarni qaynovli qatlamli sovitgich . 23.24-xavo isitgich, 25-xavo puflagich.

Gaz xolatidagi ammiak isitgich 1 dan o‘tib, 120-160°C gacha qiziydi. Nitrat kislota (58-60% lir esa isitgich 2 dan o‘tib, harorati 80-90°C gacha ko‘tariladi. Ular ikkita parallel ishlaydigan NIF jixoziga tushadi. Azotni bug‘-tomchi bilan (NH₃, HNO₃, NN₄NO₃, NO₂ xolida) yo‘qotilishini kamaytirish uchun nitrat kislota meyoridan ortiqroq bo‘ladi. Chunki ammoniy nitrat eritmasi yuzasida HNO₃ bug‘ bosimi ammiaknikiga nisbatan kamroq bo‘ladi. Jixozdan chiqayotgan HNO₃ konsentratsiyasi (2-5 g/l) avtomatik boshqarib turiladi. Bu eritmaning harorati 150- 170°C, NH₄NO₃ miqdori esa 89-92% bo‘ladi. Bu eritma asosiy 4 va nazoratchi 5 neytrallagichlarda ammiak bilan neytrallanadi. Bularga 30-40% li Mg(NO₃)₂ eritmasi beriladi. Konsentratsiyasi 0,1-0,5 g/l ammiakli NH₄NO₃ eritmasi kombinatsiyalangan bug‘latgich jixozi 6 ga tushadi. Undan suyuqlanma gidroto‘sqich — neytrallagich 9 va filtr 10 orqali yig‘uvchi bak 11 ga tushadi.

Bakdan nasos 12 yordamida bak 15 ga yuboriladi. Bu bak esa donadorlovchi minora 17 ustida joylashgan bo‘ladi. Yuqoridagi bak 15 dan suyuqlanma uchta vibroakustik (tebranma akulstik) donadorlagich 16 orqali minoraga sochiladi (bundan tashqari yana uchta donadorlagich zaxirada — navbatda turadi). Donadorlovchi minora 17 kesimi to‘g‘ri burchakli 11x8 m, kalinligi 2 mm li 08X17T markadagi po‘latdan yasalgan va uning balandligi 63,5 m ga teng. Minoraning tashqi tomoni uglerodli po‘lat bog‘lamlar bilan maxkamlangan.

Hosil qilingan suyuqlanma tebranma akustik donadorlagich (6.7- rasm) da plastika 3 ga o‘rnatilgan soplodan tushadi va plastinkadan ostki teshikli tebratgichdan kelayotgan akustik tebranishni singdirib sochiladi.

Selitra suyuqlanmasi 0,2% namlikda 167°C atrofidagi haroratda kristallana boshlaydi, 140°C haroratda esa to‘la qotadi. Minora ostidan berilayotgan xavo miqdori yoz oylarida 500 ming m³/soat, qish faslida esa 300-400 ming m³/soat bo‘ladi. Minoraning ostki konussimon qismidan donador mahsulot lentali transportyor 20 ga tushadi. Undan uch seksiyali sovutgich 21 ga tushadi va xavo yordamida «qaynovchi qatlam» da sovutiladi.

Rasm: Akustik donadorlagich:

1-korpusi; 2-soplo; 3- plastinka; 4-turli filtr; 5-teshikli tebranuvchi taglik.

Sovutgichdan o‘tgan mahsulotning harorati yoz faslida 40-50°C, qish faslida esa 20-30°C bo‘ladi. Donadorlash va sovutish jarayonlarida selitraning namligi yana 0,1­0,15% ga kamayadi. Tayyor mahsulotda 99,8% NH₄NO₃ bo‘ladi. Agar atmosfera xavosining namligi 60% dan yuqori bo‘lsa, uni isitgichlar 23 orqali yuboriladi. Mahsulot polietilen yoki 3-4 qavatli qog‘oz qoplarga joylashtirilib tiqiladi va omborga yuboriladi. Minoraning yuqori qismidan xavo oltita skrubber 18 ga tushadi. Unda NH₄NO₃ changlari va ammiak 20% li ammoniy nitrat eritmasi bilan yuviladi va ventilyator 19 yordamida atmosferaga chiqariladi. Bundan tashqari bu skrubberlar orqali bug‘latgich jixozidan yuvgich 7 orqali o‘tgan gazlar va neytralizator skrubberi 8 dan o‘tgan gazlar ham o‘tadi.

Minoradagi qotish jarayonida kristallar 1-shakldan 11-ga, sovitgichdagi qotish jarayonida esa II —> III —> IV o‘tish yuz beradi. Natijada mahsulotning solishtirma xajmi o‘zgaradi (III da II va IV dan kata, donachalar mustaxkam emas). Kristallarning II dan IV ga o‘tishini ta’minlovchi eng samarali usul eritmaga magniy nitrat (0,3-0,6%) qo‘shish yo‘li bilan amalga oshiriladi. Bunda suyuqlanmadagi namlik 0,25% dan oshmasligi lozim. Natijada 50,8°C haroratda II ^ IV o‘tishni ta’minlash mumkin. Bu o‘tish tufayli mahsulotning solishtirma xajmi kichik bo‘lib, donachalarning mustaxkamligi oshadi.

Jarayonning texnologik sharoiti material va issiqlik oqimlarini avtomatik boshqarish orqali yaratiladi. Bunda maxsuldorligi 56,8 t/soat bo‘lgan qurilmalarda 1 t donador ammiakli selitra (34,5% ) ishlab chiqarish uchun 0,213 t ammiak (100% li), 0,793 t nitrat kislotasi (100% li), 0,96 kDj bug‘ va 28,3 kvt/soat elektr energiyasi sarf bo‘ladi.

Ko‘pincha texnik maqsadlarda kristallik xolatidagi ammiakli selitra ishlatiladi. Bunday kristallik xolatidagi ammiakli selitra barabanli kristallizatorlarda hosil

kilinadi. Buning uchun 97,5-98,5% li NHNO₃ suyuqlanmasi ichki qismi suv oqimida sovutiladigan barabanli kristallizator yuzasida kristallanib, mahsulot qirg‘ich yordamida qirib olinadi.
Xulosa

Xulosa qilib shuni aytishim mumkinki azotli o‘g‘itlar ishlab chiqarish yo‘lga qo‘yilguncha faqatgina Chili selitrasi — NaNO₂ qishloq xo‘jaligida 0‘simliklar uchun mineral ozuqa sifatida ishlatib kelingan ekan.

Hozirgi paytda kimyo sanoati korxonalarida turli xildagi azotli o‘g‘itlar ishlab chiqarilmoqda ekan.

Azotli o‘g‘itlarning asosiy turlari: ammiakli (ammiak), ammoniyli (ammoniy tuzlari — fosfat, sulfat, xlorid va boshqalar), ammoniy nitratli, nitratli (nitrat kislotaning kalsiyli, kaliyli, natriyli selitralari) va amidli (karbamid — (NH₂)₂CO, kalsiy sianamid — Ca(CN)₂ va boshqalar) o‘g‘itlar hisoblanadi ekan.

Bundan tashqari bu tuzlar asosida aralash va murakkab o‘g‘itlar, suyuq azotli o‘g‘itlar — ammiak va ammiakli suv, aminlar va boshqa tuzlarning suvli eritmalari ishlatiladi ekan.

Ushbu bobda ozuqa sifatida faqatgina bir komionentli — azotli o‘g‘itlar haqida so‘z yuritiladi. Ammmoniyli va nitratli tuzlarning ko‘pchiligi hamda karbamid suvda yaxshi eriydi. Ulardagi azot o‘simliklarga yaxshi o‘zlashadi (ayniqsa, NO₃^- ning tuproqda xarakatchanligi yuqori bo‘ladi). Ammoniyli o‘g‘itlar uchun xom ashyo sifatida ammiak, nitratli o‘g‘itlar uchun esa nitrat kislotasidan foydalaniladi. Ular esa atmosferadagi behisob miqdordagi azotdan olinishi menda juda ajoyib ta’surotlar qoldirdi