Глава 5. Производство нитрата аммония

Производство нитрата аммония.

Нитрат аммония находит широкое применение в сельском хозяйстве в качестве удобрения.

Производство нитрата аммония основано на реакции нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком с последующим упариванием полученного раствора нитрата аммония.

Нейтрализация. Нейтрализация азотной кислоты аммиаком – это необратимый гетерогенный процесс, протекающий с выделением теплоты по уравнению:

HNO₃ + NH₃ =NH₄NO₃ (5.1.)

Реакция идет в диффузионной области. Скорость процесс лимитируется диффузией аммиака к поверхности жидкости.

Количество тепла, выделяющееся при нейтрализации складывается из теплового эффекта реакции и теплоты растворения образовавшегося нитрата аммония.

Подогрев компонентов (азотной кислоты и газообразного аммиака) улучшает перемешивание системы, ускоряет процесс нейтрализации и повышает концентрацию NH₄NO_3.

Упаривание. В результате нейтрализации образуется водный раствор нитрата аммония. При этом за счет теплового эффекта реакции нейтрализации часть воды испаряется в виде пара. Интенсивность испарения зависит от величины теплового эффекта и температуры процесса. Поэтому концентрация образующегося раствора определяется как концентрацией азотной кислоты, так и температурой.

С ростом концентрации азотной кислоты возрастает концентрация образующегося раствора NH₄NO₃ и увеличивается количество выделяющегося пара.

Для испарения воды и концентрирования раствора нитрата аммония можно использовать как внешнее тепло, подводимое к системе, так и теплоту нейтрализации, выделяющуюся в самом процессе.

Использование теплоты нейтрализации для упаривания раствора позволяет: снизить затрату внешнего тепла, обеспечить за счет отвода тепла из системы оптимальный температурный режим процесса нейтрализации и избежать опасных перегревов, исключить применение сложных охладительных установок.

В промышленности для получения для получения раствора нитрата аммония используют азотную кислоту с концентрацией 60-65% и поддерживают температуру около 70⁰С.