Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком

Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком является простой реакцией:

NH3 + HNO3 → NH4NO3,

Образование аммиачной селитры протекает обратимо и сопровождается выделением тепла. Количество тепла, выделяющегося при реакции нейтрализации,  зависит от концентрации применяемой азотной кислоты и ее температуры, а также от температуры газообразного аммиака.     Чем выше концентрация азотной кислоты, тем больше выделяется тепла. При этом происходит испарение воды, что позволяет получать более концентрированные растворы аммиачной селитры. Для получения растворов аммиачной селитры применяют 42-58% азотную кислоту.

На рис.4.1 показан тепловой эффект реакции нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком. Из приведенных данных видно, что

при использовании для нейтрализации аммиака 45% азотной кислоты выделяется значительное количества тепла-свыше 353 ккал/кг NH4NO3.

Зависимость теплового эффекта реакции получения аммиачной селитры от концентрации HN03 и NH4NO3
Зависимость теплового эффекта реакции получения аммиачной селитры от концентрации HN03 и NH4NO3
  1. теплота образования NH4NO3 с учетом     разбавления     азотной    кислоты;
  2. теплота      растворения      аммиачной селитры

Применение азотной кислоты концентрацией выше 58% для получения растворов аммиачной селитры не целесообразно, так как в этом случае в аппаратах — нейтрализаторах развивается температура, значительно превышающая температуру кипения азотной кислоты, что может привести к ее разложению с выделением оксидов азота.

Зависимость  между концентрацией применяемой  азотной кислоты, выходом сокового пара и концентрацией получаемых растворов аммиачной селитры видна из табл. 4.1.

Табл. 4.1

Концентрация, % Выход сокового пара на 1 т селитры, кг Концентрация, % Выход

сокового пара на 1 т селитры, кг

HNO3    ‘ NH4NO3 HNO3 NH4NO3
43 58,3 328 50 71,1 381
44 60,0 337 52 75,3 397
45 61,9 346 54 79,6 414
46 63,5 353 55 81,8 422
47 65,4 360 56 84,0 427
48 67,1 367 57 86,1 432
49 69,1 374 58 88,3 437

При получении растворов аммиачной селитры максимально возможной концентрации требуется относительно небольшие теплообменные поверхности выпарных аппаратов, и на дальнейшее упаривание растворов расходуется малое количество свежего пара. В связи с этим вместе с исходным сырьем стремятся подводить в нейтрализатор дополнительное количества тепла, для чего подогревают соковым паром аммиак до 70 0С и азотную кислоту до 60 0С (при более высокой температуре азотной кислоты происходит значительное ее разложение, и трубы подогревателя подвергаются сильной коррозии).

Потери аммиака и азотной кислоты с соковым паром сильно зависят от интенсивности циркуляции растворов селитры в нейтрализаторах. Нейтрализацию в большинстве случаев проводят  под абсолютным давлением 1,2 ат. Такое давление позволяет использовать соковые пары в качестве греющего пара для производственных нужд.

Растворы аммиачной селитры получают в слабокислой среде. Практика показывает, что при нейтрализации в слабокислой среде потери аммиака, азотной кислоты и селитры с соковым паром меньше, чем в слабощелочной среде. Объясняется это тем, что при избытке азотной кислоты давление паров азотной кислоты над растворами селитры меньше давления паров аммиака.

Применяемая в производстве аммиачной селитры азотная кислота должна содержать не более 0,20 % растворенных оксидов азота.

В соковом паре содержатся примеси аммиака, азотной кислоты и аммиачной селитры. Количество этих примесей сильно зависит от стабильности давлений, при которых должны подаваться в нейтрализатор аммиак и азотная кислота. Для поддержания заданного давления азотную кислоту подают из напорного бака, снабженного переливной трубой, а газообразный аммиак – с помощью регулятора давления.

Получаемые в нейтрализаторах растворы аммиачной  селитры накапливаются в промежуточных емкостях с мешалками, донейтрализуются аммиаком или азотной кислотой, после чего направляются на упаривание.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector