硝酸铵的生产工艺与操作课件
- 格式:doc
- 大小:401.00 KB
- 文档页数:192
硝铵工艺流程及原理培训讲义生产技术部硝铵装置的主要任务是生产合格的多孔硝铵和工业硝铵,本套装置的生产力量为20 万吨/年。
本装置工艺中承受加压管式反响器,管式反响器出口硝铵浓度取决于硝酸浓度和操作条件〔压力和温度〕。
硝酸铵生产过程中所用原料为液氨和浓度约为60%的硝酸。
氨是一种无色有刺激恶臭的气体,易燃易爆,有毒,主要对人体上呼吸道等潮湿的地方产生刺激,严峻者可使人皮肤灼伤或死亡。
硝酸是一种强酸,具有强氧化性,能够与大多数金属〔金、铂等除外〕和很多非金属发生氧化复原反响。
硝铵对呼吸道、眼及皮肤有刺激性,大量接触可引起高铁血红蛋白血症,影响血液的携氧力量。
硝酸铵不稳定,受热易分解,在温度到达220℃时猛烈分解,伴随微弱火花,放出氧气。
在引爆剂作用下,常温下也能爆炸。
熔融的硝酸铵在铜、锌、锑、镍等作用下会转化成不稳定的亚硝酸铵,简洁引起爆炸。
掺有有机杂质的不纯品能增加爆炸起火的危急性。
硝酸铵具有多晶性、吸湿性、结块性、爆炸性。
由于硝铵具有以上的特别性质,打算了硝铵生产、储存、装车和运输过程中必需严格遵守本操作规程。
1.工艺指标及质量要求1.1.原料分析指标(1)液氨〔参考 GB536-88 一级品〕纯度≥99.8%〔wt〕水份≤0.2%〔wt〕油含量〔mg/kg〕10〔质量法〕铁含量〔mg/kg〕≤1进界区压力 1.2~1.4MPa〔g〕温度~18℃(2)硝酸浓度60%~62%(wt)温度40℃压力0.7Mpa(a)〔进反响器前的压力〕氯离子(Cl-) ≤1ppm) ≤100ppm亚硝酸〔HNO2SiO含量≤1ppm2(3)添加剂:SK FERA EXP〔生产厂家:西班牙花王)颜色:淡黄色粉末体积密度:390kg/m3水份;<7%包装:20kg /袋添加剂必需用工艺冷凝液或脱盐水稀释成25%的溶液,在造粒前加到硝铵溶液中(4)包裹剂:SK FERT FA 80N〔生产厂家:西班牙花王)。
颜色:20℃时为桔黄色的糊状、80℃时为液态桔黄色的糊状。
硝酸铵生产工艺硝酸铵生产工艺是指将硫酸和氨水进行反应得到硝酸铵的过程。
硝酸铵是一种重要的氮肥和工业原料,在农业、矿产、爆炸物等领域有广泛的应用。
下面将介绍硝酸铵的生产工艺。
硝酸铵生产工艺主要包括硫酸制备、氨水制备及硝酸铵合成三个步骤。
首先是硫酸制备。
硫酸是硝酸铵生产的主要原料之一,常用的硫酸制备方法为硫矿石氧化法。
在这个方法中,将硫矿石经过破碎、焙烧等过程得到二氧化硫,再通过氧化反应得到二氧化硫水溶液。
最后将二氧化硫水溶液与空气中的氧气反应生成二氧化硫,再与水反应生成硫酸。
其次是氨水制备。
氨水是硝酸铵生产的另一个主要原料。
常见的氨水制备方法是氮气与氢气在催化剂的作用下进行氨气合成反应得到氨水。
具体工艺为将氮气与氢气按一定比例通入反应器中,在催化剂的催化下,氮气和氢气进行反应生成氨气,再与水反应生成氨水。
最后是硝酸铵合成。
硝酸铵的合成通常使用连续流动法。
在这个方法中,将硫酸和氨水按一定比例混合进入反应器中,通过反应生成硝酸铵。
反应过程中需要控制反应温度、反应压力和反应时间等参数,以保证硝酸铵的产率和质量。
同时,还需要对产生的硝酸铵溶液进行蒸发浓缩,去除多余的水分,最终得到硝酸铵产品。
在硝酸铵生产工艺中,还需要注意环境保护和安全生产。
硝酸铵是一种强氧化剂,具有爆炸性,因此在生产过程中需要严格控制反应条件,防止意外事故发生。
同时,在生产过程中还需要采取措施,控制废气、废水、废渣的排放,减少对环境的污染。
综上所述,硝酸铵生产工艺主要包括硫酸制备、氨水制备及硝酸铵合成三个步骤。
在生产过程中需要控制反应条件,保证产品质量和产量,同时注重环境保护和安全生产。
这样才能实现硝酸铵的高效生产和应用。
硝酸铵的生产工艺与操作:目录第一节硝酸铵的性质2一、多晶现象3二吸湿性3三、结块性3四、爆炸危险性和起火危险性4第二节硝酸铵生产的几种方法:7一、常压中和造粒法7二、加压中和一段蒸发造粒法8三、加压中和无蒸发沸腾造粒法8四、常压中和二段蒸发真空蒸发结晶生产硝酸铵9第三节氨和硝酸的中和过程10硝酸铵的生产可以分为下列几个主要过程10一、中和反应原理10二·中和过程流程11三·中和主要设备11四,正常操作管理12第四节硝酸銨溶液的蒸发16一蒸发过程原理16二、蒸发流程19三.蒸发主要设备21一.二段蒸发结构如图75所示。
21第五节硝酸銨溶液的结晶31二、结晶流程33三、主要设备维护33四、正常操作管理34第六节硝酸銨成品的包装、贮存及运输38第一节化学分析38第二节自控简介48临沂远博化工有限公司曹守印第一节硝酸铵的性质57安全文件H2O×二氧化硫SO2+ 纯硝酸铵(含35%的氮)为白色结晶。
其中的氮以铵基及硝酸基两种形态存在。
分子量为80.04,纯硝酸铵的熔点为169.1℃,即使含微量的水,其熔点也会降低。
比重介于1.4~1.79克/厘米3之间。
比热(在20~28℃)0.422卡/克、度或87.2千卡/克分子,熔融热16.2卡/克。
硝酸铵在水中的溶解度很大,并随温度的升高而急剧增加,见表32表32 NH4NO3在水中的溶解度硝酸铵溶液的沸点和比重,随浓度的增加而增大。
见表33 表33不同浓度下NH 3NO 3的沸点和比重硝酸铵还具有下列特殊性质。
一、多晶现象硝酸铵具有五种不同的结晶体,每一种晶体,都只有在一定的温度范围内才是稳定的。
硝酸铵的五种晶形如表34所示 表34 硝酸铵的晶体形态34将硝酸铵缓慢加热或冷却时,它可以连续地从一种晶形转化为另一种晶形,并伴随着表34所示的热效应。
如果突然从高温冷却至低温,即可以从一种晶形直接转化为另一种晶形,而不经过中间的晶形。
例如把处于125.2℃的硝酸铵迅速冷却至32.3℃,即可以从晶形Ⅱ直接转化为晶形Ⅲ。
硝酸铵工艺流程
《硝酸铵工艺流程》
硝酸铵是一种重要的氮肥,广泛应用于农业生产中。
其工艺流程主要包括原料准备、硝化反应、吸收提纯和结晶干燥等环节。
首先是原料准备。
硝酸铵的生产原料主要是铵硝化合物和氨气。
铵硝化合物经过挤压、研磨后,与氨气进行反应生成硝酸铵。
此外,生产过程中还需要使用一定量的蒸馏水和冷却水。
接着是硝化反应。
在反应釜内,铵硝化合物和氨气按一定比例混合,通过加热反应生成硝酸铵。
反应过程中要控制温度和压力,以确保反应的顺利进行,并避免产生不良反应物。
随后是吸收提纯。
硝酸铵溶液通入吸收塔内,进行进一步处理。
在吸收塔内,通过喷淋蒸馏水,将硝酸铵溶液中的杂质去除,使得产物的纯度提高。
最后是结晶干燥。
经过吸收提纯后的硝酸铵溶液,经过结晶器结晶成固体硝酸铵晶体,然后通过干燥设备进行脱水处理,使得硝酸铵晶体达到规定的水分含量。
通过以上工艺流程,硝酸铵得以高效生产,使得氮肥的制备更加简单和可控。
同时,在生产过程中,需要严格控制各个反应环节的温度、压力和物料比例,以保证生产过程的安全和稳定性。
硝酸铵生产工艺与操作硝酸铵是一种重要的化学品和常用的氮肥,其生产工艺与操作需要谨慎和严谨。
下面是一个关于硝酸铵生产工艺与操作的详细介绍。
硝酸铵的生产工艺主要包括以下几个步骤:氨浸硝化、浓缩结晶、干燥、筛选、包装。
1.氨浸硝化:硝酸铵的生产首先需要将尿素或氨气通过反应器进入氨浸槽,并通过进料量控制器控制尿素或氨气的供应量。
然后,将硝酸注入氨浸槽中,并保持槽内温度在60-70摄氏度之间。
这个过程需要持续进行,并保持槽内混合物的pH值在7.5-8之间。
氨浸硝化反应的产物是硝酸铵溶液。
2.浓缩结晶:硝酸铵溶液需要通过浓缩结晶来提高浓度。
这一步骤通常使用多效蒸发器进行,将硝酸铵溶液加热并从多个效应器中连续蒸发,直到溶液浓缩至一定浓度。
通常,硝酸铵溶液的浓度控制在96-99%之间。
3.干燥:浓缩后的硝酸铵溶液需要进行干燥,以去除其中的水分。
通常,可以使用旋转圆床干燥器或干燥器来完成此过程。
在干燥器中,硝酸铵溶液在高温下进行蒸发,进而变为固体颗粒状的硝酸铵。
4.筛选:干燥后的硝酸铵颗粒需要经过筛选,以分离出不符合要求的颗粒。
常见的筛分设备有振动筛、气流筛等。
通过调整筛网的孔径,可以实现对不同粒径硝酸铵颗粒的筛分,从而得到满足要求的硝酸铵颗粒。
5.包装:最后,将筛分合格的硝酸铵颗粒进行包装。
通常使用装有内衬塑料袋的编织袋来包装硝酸铵。
在包装过程中,要注意防潮、防火和防爆,确保操作安全。
在硝酸铵的生产过程中,还需要注意以下几点操作事项:1.防爆安全:由于硝酸铵是易燃易爆品,操作人员需要严格控制各个操作环节的温度和压力,并采取相应的防爆措施,如使用防爆设备和耐爆工具。
2.防潮防湿:硝酸铵具有吸湿性,容易受潮受湿,因此在操作过程中要注意加强封闭和密封,避免与湿气接触,特别是在输入氨气和硝酸的过程中。
3.严格控制pH值:氨浸硝酸铵反应的过程中需要严格控制槽内混合物的pH值,以确保反应的顺利进行。
此外,在浓缩结晶过程中,也需要注意控制pH值,避免出现过高或过低的情况。
硝酸铵生产工艺与操作工业上输送气氨时,常采用中压管道,且管外壁加有保温层,以减少外界温度差的影响。
氨与空气混合式,当氨的浓度达到17.1%-26.4%(体积)时,遇高温或明火即发生爆炸。
因此,氨通过的管道容器及设备等,动火前必须严格进行置换和分析。
液氨中含有少量的水和溶解在其中的氢、氮、甲烷及惰性气体等,当其蒸发时也进入气氨中,这些惰性气体的存在,会增加中和过程的固定氮损失和降低中和蒸发蒸汽的热焓,在利用中和蒸汽作为硝铵一段蒸发器加热时,中和蒸汽中惰性气体增加会降低蒸发器的传热效率,因此要求氨的纯度在99.5%以上。
氨气内不允许夹带液氨,气氨的输送压力一般为3个绝对压力左右,如果温度太低,管道内一部分气氨就会凝结成液氨,液氨进入中和器后,体积迅速膨胀,反应时产生的热量也急剧增加,这就会造成中和器内剧烈超压,有损于设备,同时还导致氨的损失增加,操作也很难稳定,因此,氨气中更不允许夹带大量液氨。
第二节硝酸硝酸中氮氧化物(折算成N2O4)含量应低于0.15%,氮氧化物含量过高,生成的亚硝酸盐会促进硝铵的分解,造成中和过程中固定氮损失增加。
硝酸中不允许含有氯离子和三价铁离子,因为有氯离子的存在会使不锈钢的腐蚀增强,同时氯离子对硝铵的稳定性也有不利的影响。
铁离子的存在会使硝酸成品的外观呈现棕红色。
为了使原料硝酸不致影响硝铵成品的纯度(或含氮量),要求硝酸灼烧后固体沉淀物含量不应超过0.07%第三节添加剂(防止结块)防水添加剂,一般为有机无二致,通常有石蜡、石蜡重油、凡士林等,它们都有防水性。
(除生产特殊抗水硝铵外,很少采用此类添加剂)惰性无机添加剂,这类添加剂具有不溶于水,不与硝铵反应及粉碎度高的特点。
无机盐添加剂在硝铵中加入少量的无机盐添加剂,可以大大改善硝铵的结块性。
目前我国工业上常用的无机盐添加剂有:石灰石硝酸溶液、白云石硝酸溶液、硼镁矿综合利用的副产品硝酸镁溶液。
但是实际上硝酸钙无机盐添加剂的存在,对改变硝铵的结块性影响是不大的。
硝酸铵生产工艺一、硝酸铵产品及简介硝酸铵,简称硝铵,化学分子式NH4NO3,相对分子质量80.04。
硝铵是一种高效氮素固体化肥,其中氮素以硝态氮(NO3ˉ)和铵态氮(NH4+)两种形式存在,硝酸铵含氮量35%。
硝铵发挥对作物的有效作用比尿素或硫铵更快。
大多数的作物主要是以硝酸盐的形式摄取氮,这种铵态氮在发挥作用之前,必须在土壤中转化为硝酸盐。
硝铵适用于各种土壤,其中的氮素被作物吸收后,不会在土壤中残存有损土壤肥力的物质。
应用造粒技术制成粒状硝铵以后,其物理性能,尤其是吸湿性有明显改善,施用更为方便。
1、物理化学性质硝铵为无色无臭的透明结晶或呈白色的小颗粒,熔点为169.6 ℃,当含水量不同时,熔点会有所不同,即使含微量水,其熔点也会降低。
硝铵的结晶体,由于其结构不同,它的密度在1.44~1.49g/cm3之间,摩尔热容(20~28℃)为362.3J/(mol·℃)[1.68 J/(g·℃)],熔融热为67.78J/g。
当温度在20~100℃之间时,相对密度为0.68~0.78的固体硝铵平均热导率为0.858KJ/(m·h·℃), 硝铵的热导率随温度的不同而改变,当温度介于0~100℃之间时,其数值变动不超过5%~6% 。
硝铵易溶于水、乙醇、丙酮、氨水,不溶于乙醚。
硝铵还具有以下特殊性质:多晶性、吸湿性、结块性、爆炸性。
硝酸铵球棍模型硝酸铵颗粒2、生产原料及理化性质:(1)氨:无色气体,有刺激性气味。
分子式NH3。
分子量17.03。
相对密度0.7714g/l。
熔点-77.7℃。
沸点-33.35℃。
自燃点651.11℃。
蒸气密度0.6。
蒸气压1013.08kPa(25.7℃)。
蒸气与空气混合物爆炸极限16~25%(最易引燃浓度17%)。
氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。
硝酸铵的生产工艺与操作:目录第一节硝酸铵的性质2一、多晶现象3二吸湿性3三、结块性3四、爆炸危险性和起火危险性4第二节硝酸铵生产的几种方法:7一、常压中和造粒法7二、加压中和一段蒸发造粒法8三、加压中和无蒸发沸腾造粒法8四、常压中和二段蒸发真空蒸发结晶生产硝酸铵9第三节氨和硝酸的中和过程10硝酸铵的生产能够分为下列几个要紧过程10一、中和反应原理10二·中和过程流程11三·中和要紧设备11四,正常操作治理12第四节硝酸銨溶液的蒸发16一蒸发过程原理16二、蒸发流程19三.蒸发要紧设备21一.二段蒸发结构如图75所示。
21第五节硝酸銨溶液的结晶31二、结晶流程33三、要紧设备维护33四、正常操作治理34第六节硝酸銨成品的包装、贮存及运输38第一节化学分析38第二节自控简介48临沂远博化工有限公司曹守印第一节硝酸铵的性质57安全文件H2O×二氧化硫SO2+ 纯硝酸铵(含35%的氮)为白色结晶。
其中的氮以铵基及硝酸基两种形态存在。
分子量为80.04,纯硝酸铵的熔点为169.1℃,即使含微量的水,其熔点也会降低。
比重介于1.4~1.79克/厘米3之间。
比热(在20~28℃)0.422卡/克、度或87.2千卡/克分子,熔融热16.2卡/克。
硝酸铵在水中的溶解度专门大,并随温度的升高而急剧增加,见表32表32 NH4NO3在水中的溶解度硝酸铵溶液的沸点和比重,随浓度的增加而增大。
见表33表33 不同浓度下NH3NO3的沸点和比重硝酸铵还具有下列专门性质。
一、多晶现象硝酸铵具有五种不同的结晶体,每一种晶体,都只有在一定的温度范围内才是稳定的。
硝酸铵的五种晶形如表34所示表34 硝酸铵的晶体形态34将硝酸铵缓慢加热或冷却时,它能够连续地从一种晶形转化为另一种晶形,并伴随着表34所示的热效应。
假如突然从高温冷却至低温,即能够从一种晶形直接转化为另一种晶形,而不通过中间的晶形。
例如把处于125.2℃的硝酸铵迅速冷却至32.3℃,即能够从晶形Ⅱ直接转化为晶形Ⅲ。
硝酸铵工艺流程硝酸铵是一种重要的化工产品,广泛应用于农业、爆破、医药和化肥等领域。
其生产工艺流程包括硝酸铵的合成、结晶、干燥和包装等环节。
本文将详细介绍硝酸铵的生产工艺流程。
一、硝酸铵的合成。
硝酸铵的合成通常采用硝酸和铵盐的中和反应。
硝酸通常采用浓硝酸,铵盐通常采用氨水或尿素。
反应方程式如下:NH3 + HNO3 → NH4NO3。
CO(NH2)2 + 2HNO3 → (NH4)2CO3。
合成反应通常在反应釜中进行,将硝酸和铵盐按一定的摩尔比例加入反应釜中,控制反应温度和压力,通常在较低的温度下进行,避免硝酸铵的分解。
反应结束后,通过过滤或者结晶的方式分离出硝酸铵的晶体。
二、硝酸铵的结晶。
硝酸铵的结晶是将合成得到的硝酸铵溶液进行结晶,得到硝酸铵的晶体。
结晶过程通常采用真空结晶或者自然结晶的方式。
在结晶过程中,控制结晶温度和速度,可以得到不同形态和纯度的硝酸铵晶体。
结晶后,通过离心或者过滤的方式将硝酸铵晶体和母液分离。
三、硝酸铵的干燥。
硝酸铵的晶体通常含有一定的结晶水,需要进行干燥处理,降低晶体中的水分含量。
干燥通常采用气流干燥或者回转干燥的方式,通过加热和通入干燥空气,将硝酸铵晶体中的水分蒸发掉,得到干燥的硝酸铵晶体。
四、硝酸铵的包装。
硝酸铵干燥后,需要进行包装,通常采用塑料袋或者编织袋进行包装。
在包装过程中,需要严格控制包装的重量和密封性,避免硝酸铵的潮解和吸湿。
包装后,进行质量检验和贴标签,确保产品的质量和安全。
五、硝酸铵的储存和运输。
硝酸铵是一种易爆品,需要在干燥通风的仓库中储存,避免阳光直射和潮湿。
在运输过程中,需要采取防潮防晒的措施,避免硝酸铵的潮解和吸湿,同时避免与易燃易爆品混装混运,确保运输安全。
综上所述,硝酸铵的生产工艺流程包括合成、结晶、干燥和包装等环节,需要严格控制反应条件和操作参数,确保产品的质量和安全。
同时,在储存和运输过程中,也需要采取相应的措施,确保产品的安全和稳定。
硝酸铵生产工艺硝酸铵是一种重要的化肥,在农业生产中起着关键作用。
它富含氮元素,可作为植物的主要营养来源之一,能够促进植物的生长和发育。
本文将介绍硝酸铵的生产工艺,包括原料准备、反应过程、产品处理等内容。
硝酸铵的主要原料是氨气和硝酸。
氨气是一种易燃易爆的气体,必须在密闭的设备中储存和运输,同时要注意其气味对人体的刺激作用。
硝酸是一种强酸,对人体和环境有一定的腐蚀性。
在原料准备过程中,必须采取严格的安全措施,确保操作人员的安全。
硝酸铵的生产过程主要是通过氨气与硝酸的中和反应实现的。
在一个密闭的反应釜中,首先将硝酸注入,再逐渐将氨气通入,反应釜内会产生大量的热量和气体。
这个过程需要控制反应温度和压力,以避免发生危险的反应。
同时,还需要有足够的搅拌来促进反应的进行。
反应结束后,得到的产物是含有固体硝酸铵和少量未反应的硝酸的混合物。
需要将混合物进行处理,将其中的固体硝酸铵单独提取出来。
通常,可以通过冷却、结晶或蒸发等方法将硝酸铵结晶出来。
结晶后的硝酸铵需要通过干燥装置去除水分,确保产品的质量。
在硝酸铵生产工艺中,安全是最重要的要求。
以下是一些需要注意的安全事项:2.硝酸是强酸,对皮肤和眼睛有腐蚀性。
操作人员在操作过程中应佩戴化学防护手套、护目镜等个人防护设备。
3.反应过程中产生的气体需要妥善处理,避免对环境造成污染和危害。
4.在设备操作和维护过程中,必须按照相关规定进行定期检查和维护,确保设备的安全性能。
硝酸铵生产工艺会产生一定数量的废水和废气,对环境有一定的影响。
为了减少环境污染的程度,可以采取以下措施:2.废气处理:对于产生的废气,可以采用物理吸附、化学吸收等方法进行处理,以减少有害气体的排放。
3.合理规划:在建设硝酸铵生产工艺设备时,充分考虑环境因素,并合理规划工艺流程,减少对环境的不良影响。
硝酸铵生产工艺是一个复杂而关键的过程,需要在严格的安全措施和环保要求下进行。
通过合理的原料准备、反应过程和产品处理,可以生产出高质量的硝酸铵产品。
硝酸铵的生产工艺与操作:目录第一节硝酸铵的性质 2一、多晶现象 3二吸湿性 3三、结块性 3四、爆炸危险性和起火危险性 4第二节硝酸铵生产的几种方法: 7一、常压中和造粒法 7二、加压中和一段蒸发造粒法 8三、加压中和无蒸发沸腾造粒法 8四、常压中和二段蒸发真空蒸发结晶生产硝酸铵 9第三节氨和硝酸的中和过程 10硝酸铵的生产可以分为下列几个主要过程 10一、中和反应原理 10二·中和过程流程 11三·中和主要设备 11四,正常操作经管 12第四节硝酸銨溶液的蒸发 16一蒸发过程原理 16二、蒸发流程 19三.蒸发主要设备 21一.二段蒸发结构如图75所示。
21第五节硝酸銨溶液的结晶 31二、结晶流程 33三、主要设备维护 33四、正常操作经管 34第六节硝酸銨成品的包装、贮存及运输 38第一节化学分析 38第二节自控简介 48临沂远博化工有限公司曹守印第一节硝酸铵的性质57安全文件H2O×二氧化硫SO2+ 纯硝酸铵(含35%的氮)为白色结晶。
其中的氮以铵基及硝酸基两种形态存在。
分子量为80.04,纯硝酸铵的熔点为169.1℃,即使含微量的水,其熔点也会降低。
比重介于1.4~1.79克/厘M3之间。
比热(在20~28℃)0.422卡/克、度或87.2千卡/克分子,熔融热16.2卡/克。
硝酸铵在水中的溶解度很大,并随温度的升高而急剧增加,见表32表32 NH4NO3在水中的溶解度硝酸铵溶液的沸点和比重,随浓度的增加而增大。
见表33 表33 不同浓度下NH 3NO 3的沸点和比重硝酸铵还具有下列特殊性质。
一、多晶现象硝酸铵具有五种不同的结晶体,每一种晶体,都只有在一定的温度范围内才是稳定的。
硝酸铵的五种晶形如表34所示 表34 硝酸铵的晶体形态34将硝酸铵缓慢加热或冷却时,它可以连续地从一种晶形转化为另一种晶形,并伴随着表34所示的热效应。
如果突然从高温冷却至低温,即可以从一种晶形直接转化为另一种晶形,而不经过中间的晶形。
硝酸铵的合成剖析硝酸铵的合成原理和实验操作硝酸铵的合成剖析硝酸铵,化学式为NH4NO3,是一种重要的氮肥和爆炸物。
其合成过程涉及到一系列化学反应和实验操作。
本文将对硝酸铵的合成原理和实验操作进行详细的剖析。
一、硝酸铵的合成原理硝酸铵的合成主要基于两个反应:硝酸和铵盐的反应以及硝酸和铵盐的中和反应。
1. 硝酸和铵盐的反应:硝酸(HNO3)和铵盐(NH4X)反应时,氨根离子(NH3-)从铵盐中解离出来,与硝酸中的氢离子结合形成硝酸铵。
反应可以用以下方程式表示:HNO3 + NH4X -> NH4NO3 + HX其中,X为阴离子。
2. 硝酸和铵盐的中和反应:硝酸铵可以通过硝酸和氨气的中和反应得到。
此反应需要在适当的温度和压力下进行,反应生成的氨气被收集并溶于水中形成硝酸铵。
反应方程式如下所示:HNO3 + NH3 -> NH4NO3综上所述,硝酸和铵盐的反应以及硝酸和氨气的中和反应是硝酸铵合成的主要原理。
二、硝酸铵的实验操作硝酸铵的合成可以通过两个实验操作完成:硝酸和铵盐的反应、硝酸和氨气的中和反应。
1. 硝酸和铵盐的反应操作:首先将适量的硝酸加入容器中,然后慢慢加入铵盐。
在反应过程中,要保持良好的通风条件,以避免有毒气体的积聚。
反应后,生成的硝酸铵可以通过过滤、结晶等方法进行分离和纯化。
2. 硝酸和氨气的中和反应操作:将氨气通入硝酸溶液中,同时不断搅拌。
反应进行时,会有氨气逸出,需要进行恰当的排放和处理。
反应结束后,可以通过浓缩和结晶等方法得到纯净的硝酸铵。
在实验操作中,需要注意以下几点:- 安全措施:硝酸铵是一种易爆炸物品,实验过程中需要戴上防护眼镜、手套等安全装备,严禁与有机物、还原剂等易燃易爆物质接触。
- 通风条件:由于硝酸铵合成过程中会产生有毒气体,实验室应保持良好的通风条件,以确保实验人员的安全。
- 温度和压力控制:硝酸和氨气的中和反应需要在适当的温度和压力下进行,需要掌握合适的实验条件。
常压中和法硝酸铵生产工艺在常压中和法中,硝酸铵的生产工艺可谓是一门妙趣横生的科学。
想象一下,这就像在厨房里烘焙美味的蛋糕,只不过这里的“材料”是氨水和硝酸。
这种工艺有点像“锅碗瓢盆”之间的默契合作,氨水和硝酸相遇时,化学反应就像两位舞者在舞台上翩翩起舞,互相吸引、相互配合,最终形成了硝酸铵。
这个过程可不是简单的“加水搅拌”,而是要精准把握各种条件,温度、浓度、反应时间,这些都得妥妥的,才能让化学反应顺利进行。
听上去可能有点儿复杂,但其实它的原理不难理解。
氨水就像是“农民工”,默默无闻但非常重要,而硝酸则是“城市精英”,带着自己的光环。
这两者相遇,经过一番“磨合”,最后成功组成了硝酸铵。
你可以想象一下,硝酸铵就像是一个新生儿,刚刚出生的它既有氨水的坚韧,又有硝酸的活泼,真是让人爱不释手。
接下来就是要把这个“新生儿”好好照顾了,反应完毕后,我们得将多余的硝酸和氨水清理干净,就像清理厨房一样,不能让杂乱的东西影响美食的呈现。
这个过程也不是一帆风顺。
就像烤蛋糕时,温度控制得不好可能会导致蛋糕塌掉,反应条件如果不够理想,可能会影响最终的产品质量。
咱们得小心翼翼,确保每一步都做到位。
反应后的混合液就像是一团“麻团”,接下来要进行分离和纯化。
这就像是在挑剔食材,挑出那些不合格的“杂质”,留下最纯粹的成分。
硝酸铵的应用也可真是广泛,尤其是在农业领域,作为肥料可以促进作物生长,简直就是农民的“救命稻草”。
在炸药制造中,它又成了“炸药之王”,这种多面手的角色让硝酸铵的市场需求一直很高。
想象一下,农田里绿油油的作物,再想想矿区里轰隆隆的爆炸声,硝酸铵就像是那位无所不能的超级英雄,随时准备出击。
有趣的是,硝酸铵的生产工艺还特别讲究环保。
用常压中和法,这样的生产过程不仅高效,还相对环保,避免了高压下的风险,减少了能耗。
就像是“保护环境,人人有责”,在生产的同时,也得照顾好咱们的地球,做到可持续发展,真是符合现代社会的潮流。
多孔硝酸铵生产原理及工艺流程简介多孔硝酸铵生产原理及工艺流程简介1多孔硝酸铵生产原理本装置生产硝酸铵是用纯度≥99.5%的气氨和浓度约60%的硝酸在管式反应器内加压中和生成78%硝酸铵溶液,硝酸铵溶液经过真空蒸发至95.5%—97.5%高浓度,加入添加剂至造粒塔造粒,然后再经干燥、筛分、涂层得到多孔硝铵产品。
中和反应方程式 NH3 HNO3=NH4NO3 Q2工艺流程简介2.1氨蒸发流程:原料液氨由氨库送来,压力为0.7—1.4MPa,温度约22℃,通过由LIC101操控的控制阀LV101从氨槽上部进入氨储槽F101,并保持一定液位,由F101底部在重力作用下分二路分别进入二台蒸发器E102、E103进行蒸发。
第一路由底部进入氨空气冷却器E103,与经过空气过滤器S101过滤的空气换热,液氨被蒸发为气氨,由E103上部返回到F101中部,空气被冷却至14℃,S102分离的水份排至地沟,空气在E104加热至23℃,空气相对湿度由100%降至60%,由鼓风机G403A/B送往沸腾冷却床作为冷却介质。
第二路从氨蒸发器E102底部进入,由40℃的循环水作为加热介质进行蒸发,气氨从E102B上部回到F101中部。
液氨中少量的油、水,在F101底部和E102、E103积存,排放至氨液滴蒸发器E101蒸发,油、水须定期除去,以保证系统压力,蒸发好的气氨回到F101中部,油水排放至地槽。
系统的压力由氨槽出口PIC104测量,并用分程调节器使压力保持在0.55MPa(表压),该压力下氨的沸点为10.9℃。
2.2中和、工艺蒸汽洗涤流程:氨贮槽F101的气氨,经过F101顶部的液滴分离器分离掉液滴,经气氨精虑器S103A/B过滤掉油后进入氨预热器E201,与工艺蒸汽换热,使气氨温度升至120℃,进一步除掉氨液滴,然后分为主路与旁路进入管式反应器F201。
原料硝酸由界外来,压力为1.1 MPa,温度为30℃,由调节阀FV202控制进入F201,另有小量硝酸被送往工艺蒸汽处理塔F203和未处理冷凝液槽F302调节PH值。
硝酸铵的生产工艺与操作:目录第一节硝酸铵的性质2一、多晶现象3二吸湿性3三、结块性3四、爆炸危险性和起火危险性4第二节硝酸铵生产的几种方法:7一、常压中和造粒法7二、加压中和一段蒸发造粒法8三、加压中和无蒸发沸腾造粒法8四、常压中和二段蒸发真空蒸发结晶生产硝酸铵9第三节氨和硝酸的中和过程10硝酸铵的生产能够分为下列几个要紧过程10一、中和反应原理10二·中和过程流程11三·中和要紧设备11四,正常操作治理12第四节硝酸銨溶液的蒸发16一蒸发过程原理16二、蒸发流程19三.蒸发要紧设备21一.二段蒸发结构如图75所示。
21第五节硝酸銨溶液的结晶31二、结晶流程33三、要紧设备维护33四、正常操作治理34第六节硝酸銨成品的包装、贮存及运输38第一节化学分析38第二节自控简介48临沂远博化工有限公司曹守印第一节硝酸铵的性质57安全文件H2O×二氧化硫SO2+ 纯硝酸铵(含35%的氮)为白色结晶。
其中的氮以铵基及硝酸基两种形态存在。
分子量为80.04,纯硝酸铵的熔点为169.1℃,即使含微量的水,其熔点也会降低。
比重介于1.4~1.79克/厘米3之间。
比热(在20~28℃)0.422卡/克、度或87.2千卡/克分子,熔融热16.2卡/克。
硝酸铵在水中的溶解度专门大,并随温度的升高而急剧增加,见表32表32 NH4NO3在水中的溶解度硝酸铵溶液的沸点和比重,随浓度的增加而增大。
见表33表33 不同浓度下NH3NO3的沸点和比重硝酸铵还具有下列专门性质。
一、多晶现象硝酸铵具有五种不同的结晶体,每一种晶体,都只有在一定的温度范围内才是稳定的。
硝酸铵的五种晶形如表34所示表34 硝酸铵的晶体形态34将硝酸铵缓慢加热或冷却时,它能够连续地从一种晶形转化为另一种晶形,并伴随着表34所示的热效应。
假如突然从高温冷却至低温,即能够从一种晶形直接转化为另一种晶形,而不通过中间的晶形。
例如把处于125.2℃的硝酸铵迅速冷却至32.3℃,即能够从晶形Ⅱ直接转化为晶形Ⅲ。
在晶形转化的同时,晶体的结构、密度、比容也随之发生变化,并放出热量。
二吸湿性硝酸铵与其它含氨盐类不同的地点,是具有相当高的吸湿性,这是一个专门大的缺点。
吸湿性是指物质由空气中汲取水分的能力。
在某一温度下,当周围大气中水蒸汽压力超过该物质饱和溶液面上的水蒸汽压力时,该物质即吸湿。
反之,则物质将减湿,两者相等时物质即不吸湿也不减湿,而成平衡状态。
由此可见,硝酸铵饱和溶液上面的水蒸汽压力越小,吸湿性就越强。
吸湿性的强弱用吸湿点来衡量。
所谓吸湿点,确实是硝酸铵饱和溶液上面的水蒸汽压力与同温度下空气的饱和水蒸汽压力之比,用百分数表示。
空气的温度越高,相对湿度越大,硝酸铵愈易吸湿。
例如30℃时,吸湿点为59.4%,而在10℃时,则为75.3%。
可见,热和潮湿对硝酸铵的储存不利。
三、结块性硝酸铵的结块性,确实是当成品硝酸铵储存时,会失去其疏散的性质,而成为固结的产品——硬块。
这使得在工业上及农业上使用硝酸铵时产生困难。
引起硝酸铵结块的要紧缘故为:(1)硝酸铵能以几种晶体形态存在。
当从一种晶形变成另一种晶形时,晶体形态及其密度和体积都会发生变化。
如此,在一定的条件下,就会使得硝酸铵颗粒间紧密结合,并促成结块。
将硝酸铵制成大颗粒,是减弱其结块的方法之一。
(2)硝酸铵在冷却、干燥条件下,会从它的饱和溶液中析出结晶。
一般在生产中,硝酸铵是在80~90℃和含水分0.2~1.5%时进行包装的。
硝酸铵的温度及水分愈高,溶解于此水分中的硝酸铵也就愈多。
当硝酸铵缓慢冷却时,其溶解度逐渐降低,并从饱和溶液中析出结晶,使硝酸铵颗粒互相结块。
(3)细粒硝酸铵受到专门大压力时会由于颗粒互相挤压,引起结块。
(4)硝酸铵的吸湿性。
在储存期间确实是没有结块的硝酸铵,也会由于本身具有吸湿性,逐渐汲取水分,而后在干燥或冷却时,也能结块。
因为在此情况下,从硝酸铵的饱和溶液中析出了新的结晶。
用造粒的方法能够减弱硝酸铵的结块性。
在包装之前冷却(至32.3℃以下)硝酸铵,并使成品水分含量尽量减少,也是减低结块的方法。
此外,在硝酸铵中加入添加剂或制成复合肥料,也能够减弱其结块。
成品硝铵经干燥的冷空气冷却,在15℃以下用塑料袋密封包装或造粒加填料都可幸免结块。
图57包装时硝铵温度对其结晶性的阻碍1-含水分为1.3%;2-含水分1.1%;3-含水分0.5%;4-含水分0.9%。
四、爆炸危险性和起火危险性硝酸铵关于震动,冲击或摩擦是不敏感的,也没有自燃地性能。
因此,使用和生产硝酸铵时,只要遵守一定的安全规程,一般讲来是比较安全的。
硝酸铵的爆炸要紧是由下列缘故引起的:(1)纯硝酸铵的热分解;(2)足够猛烈的引信作用;(3)有机物质存在时的热分解;(4)某些无机杂质和金属粉末的阻碍。
硝酸铵的热分解:在110℃时不断加热纯硝酸铵,则按下式分解:NH4NO3=HNO3+NH3-41300卡(1)此热效应是属于固体盐的。
熔融状硝酸铵的分解过程吸热37.0千卡。
在185~200℃下分解时,生成一氧化二氮和水:NH4NO3=N2O+2H2O+30300卡(2)自230℃或更高的温度开始,分解的速度加快,同时有弱的闪光发生。
现在按下式分解为氮及氧:2NH4NO3=2N2+O2+4H2O(气体)+30700卡(3)熔融状态的硝酸铵按此式分解时,放热量是35千卡。
假如现在分解是在定容下进行的,则温度和压力可达550℃和4500㎏/㎝2。
在快速加热的情况下,反应亦可按下式进行:2NH4NO3=2NO+N2+4H2O+9200卡(4)熔融状态的硝酸铵放热量为13.0千卡。
当温度高于400℃,按下列反应式分解并发生爆炸:4NH4NO3=3N2+2NO2+8H2O +29500卡(5)熔融态硝酸铵按此式分解时放热33.5千卡。
在此温度下也可能发生下列的反应:3NH4NO3=N2O3 +2N2+ 6H2O (气体)+23300卡(6)熔融态硝酸铵分解时放热27.0千卡。
当有海棉状的铂存在时,反应进行如下:5NH4NO3=2HNO3+4H2+9H2O +33400 卡 (7)熔融态硝酸铵的反应放出热量37.5千卡。
当爆炸时,硝酸铵分解的总反应最可能是按下式进行的:8NH4NO3=2NO2+4NO +5N2+16H2O (8)总的来讲,上述诸方程式在硝酸铵分解时都可能发生。
但实际上分解反应并非同时按照所有的方程式进行。
由于条件的不同,可能某一个反应是要紧的,而其它几个反应是进行得较少的副反应。
燃着不含杂质的硝酸铵,会专门快地停止燃烧,这是因为分解反应所需要的大量的热比燃烧所放出的热量要多(在温度低于260℃时,硝酸铵的分解总过程是吸热的),从而使得热量的供应不足的缘故。
当包装在袋内的硝酸铵燃烧时成品会熔融并有一部分烧掉。
当在足够的高温下,由有机可燃物引起的火灾因硝酸铵的存在而加剧。
值得提出的关于硝酸铵热分解的概念,人们常常把硝酸铵开始生成气体那个概念同开始分解那个概念混为一谈,这是不精确的,因为严格地讲,硝酸铵在温度大大低于开始生成气体的温度时,就以相当的速度进行离解,而离解过程也确实是分解过程。
如在生产过程中的一、二段蒸发器中的硝酸铵溶液,在负压下仅90 ~130℃,当蒸发之前的硝酸铵溶液呈中性时,经加热蒸发后,硝酸铵溶液即成酸性。
在蒸发过程中,在一定的温度下延长加热时刻,或在一定的加热时刻不变的情况下提高加热温度,则经蒸发加热后的硝酸铵溶液的酸度加大。
这是由于硝酸铵离解时氨的扩散速度大于硝酸蒸气的扩散速度。
硝酸铵的分解过程在反应初期,是自动催化反应。
在硝酸铵分解过程中生成的硝酸是起催化剂的作用,分解开始以后,催化作用专门快便消逝。
关于硝酸铵分解过程中的作用,下面还要讨论到。
引信的阻碍:干燥的硝酸铵仅在爆炸力强的引信作用下才发生爆炸,含水分高于3%的硝酸铵即使有明显的引爆物作用,有时也专门难爆炸。
一般来讲,硝酸铵爆炸所需的引暴力比现今一般爆炸物所需的引爆力要大。
文献中记载的硝酸铵爆炸,大多是由于其中含有爆炸物(如:三硝基甲苯等)或是促进硝酸铵分解爆炸的物质(有机物和无机物杂质及金属等)。
有机物质的阻碍:在一定的压力和温度范围内,硝酸铵含有有机杂质时,它的爆炸和起火危险性会增加。
如硝酸铵浸渍过的有机物,在常温下,遇到二氧化氮气体时,便专门容易达到自燃。
在生产过程中,常有条帚、油毡、棉纱、破布等,因接触硝酸铵溶液而自燃。
了解这一点是专门重要的。
生产过程中,经常碰到硝酸铵成品水分超过指标,包装后,湿硝酸铵又从牛皮纸内渗析出,而引起着火,专门容易造成火灾,严峻时产生爆炸。
硝酸铵的粉末中混有有机物质时,使硝酸铵的爆炸危险性增大。
一般认为,包装好的水分较高的硝酸铵,比干的硝酸铵安全。
使用含水分大于1.0%的湿硝酸铵,比使用含水分0.1%或更低的干燥硝酸铵更安全。
但在实际情况下也常见湿度较大的硝酸铵着火,那个地点做如下解释,有待进一步研究。
(1)由于稀湿造成包装纸等有机物受到浸渍而自燃。
(2)由于水解热稳定降低产生亚硝酸铵类不稳定物比干燥时易燃烧爆炸。
(3)温度高加速分解放热。
(4)产生游离酸放出原子氧使助燃和自燃加剧。
(5)混入有机杂质。
(6)混入金属物质。
(7)流入易于引燃引爆的物质。
(8)有NO2'产生和存在。
因而单纯认为硝酸铵含水分大就安全也不符合事实。
而且从改善化肥的物理性质,亦即从降低结块性和提高松散性来看,硝酸铵的水分愈小愈有利。
从参考文献中报道的许多事例证明在中和蒸发及结晶过程中,近管水分含量专门高,也依旧发生过多次的爆炸事故。
近几年来,我国有些小型硝酸铵工厂发生的爆炸事故,大多数差不多上硝酸铵含量较少、水分较大的系统中产生的。
这些事故专门可能与亚硝铵的存在和N2O4等不稳定物质的产生有关,需进一步研究。
无机杂质和金属的阻碍:熔融的硝酸铵不与铝、铁、水银和锡起反应;但与铋、镉、铜、鎂、铅、镍和锌相互作用,其中尤以镉和铜最爽朗。
这些金属促使生成亚硝酸铵,而亚硝酸铵是不稳定的能增加爆炸性能的物。