Аммиачная селитра получается путем непосредственной нейтрализации азотной кислоты аммиаком с последующим выделением продукта в виде сухой соли. При нейтрализации выделяется значительное количество тепла (24,7 ккал/г-моль), которое частично используется для выпаривания полученных растворов. Использование тепла нейтрализации для упаривания раствора нитрата аммония представляет известные трудности, так как температура кипения азотной кислоты ниже температуры кипения концентрированных растворов нитрата аммония. Испарение азотной кислоты при нейтрализации аммиака удается предупредить, использовав нейтрализатор особой конструкции и проводя концентрирование раствора соли в две стадии — сначала в нейтрализационном, а затем в выпарном аппарате. Нейтрализацию проводят в нейтрализационном аппарате 1 из нержавеющей стали, во внутреннюю часть которого (реакционная камера) подается газообразный аммиак и через разбрызгиватель — в небольшом избытке против теоретического количества раствор азотной кислоты. В реакционной камере имеются керамические кольца, увеличивающие поверхность соприкосновения кислоты и аммиака. Получаемый слабокислый раствор нитрата аммония благодаря выделяющемуся теплу закипает и частично испаряется. Затем раствор (вместе с парами воды) поступает в наружную часть нейтрализатора, откуда после дополнительного испарения воды он переводится в донейтрализатор. Пары воды, выходящие из нейтрализатора, обычно содержат увлеченные капли раствора селитры. Для их улавливания служит ловушка 3. Дальнейшее концентрирование раствора NH4NO, проводится в вакуумном выпарном аппарате, состоящем из кипятильников и испарителя. Необходимо отметить исключительно высокую растворимость нитрата аммония в воде, что создает дополнительные трудности выделения этого вещества из раствора. Нагрев выпариваемого раствора проводится в кипятильниках при помощи пара, подаваемого в аппарат по трубам, между которыми циркулирует раствор. Обогрев горячими газами не применяется ввиду легкой разлагаемости нитрата аммония. Испарение влаги и дальнейшее концентрирование раствора происходит в испарителе, где вода выкипает из горячего раствора благодаря наличию в испарителе вакуума. Получающийся при этом раствор селитры называется сплавом; концентрация NH4N03 в нем составляет примерно 98%. Кристаллизация нитрата аммония из сплава происходит в кристаллизаторе. Наиболее распространенными являются барабанные кристаллизаторы, а также башенные грануляторы, позволяющие получить продукт в виде гранул. Барабанные кристаллизаторы представляют собой полые вращающиеся барабаны, охлаждаемые изнутри проточной водой. Барабан погружен в корыто сплавом селитры. При вращении барабана нитрат аммония кристаллизуется на его поверхности и образующаяся корка счищается ножом 10, укрепленным неподвижно по длине барабана. Кристаллики нитрата аммония с ножа попадают в алюминиевый желоб, а оттуда по трубе — на ленточный транспортер, передающий его на упаковку или на дополнительное высушивание в сушильном барабане 11. Сушка нитрата аммония проводится горячим воздухом с температурой 120° во вращающихся сушильных барабанах. Ввиду огнеопасности и взрывчатости нитрата аммония непосредственная сушка его топочными газами не применяется. Кристаллизация в башнях для гранулирования позволяет получить нитрат аммония в форме, удобной для применения его в сельском хозяйстве. Башня для гранулирования (высотой до 30 м) имеет цилиндрическую форму и делается из железобетона. Горячий плав нитрата, аммония поступает в верхнюю часть башни и выливается в разбрызгиватель — вращающуюся стальную корзинку, имеющую большое количество отверстий. Навстречу брызгам в башню вентилятором подается мощный поток холодного воздуха, за счет которого и происходит охлаждение и кристаллизация капель нитрата аммония. Кристаллы нитрата аммония падают в нижнюю часть башни, представляющую собой бункер; из бункера нитрат аммония выгружается ленточным транспортером на упаковку или подсушку в барабанные сушилки. После отсева гранул пылевидный продукт возвращается на повторную грануляцию. Нитрат аммония обладает свойством так называемой слеживаемости, т. е. способностью превращаться при хранении в плотные куски, трудно поддающиеся раздроблению. Процесс слеживания особенно ускоряется, если нитрат аммония, загружаемый в тару, имеет температуру выше +32°, так как при охлаждении он переходит в другую кристаллическую форму, и образующиеся кристаллики прочно сцепляются между собой, что затрудняет его дальнейшее употребление.
Карбамид( мочевина) – диамид угольной или карбаминовой кислот CO(NH2)2. Карбамид представляет твердое кристаллическое вещество с температурой плавления 132,70С. Хорошо растворим в воде, этаноле и жидком аммиаке, что используется для получения аммиакатов.
Физико- химические основы процесса синтеза.
В основе получения карамида лежит взаимодействие аммиака с оксидом углерода (IV) с последующей дистилляцией продуктов синтеза и переработкой полученных растворов. При синтезе карамида последовательно протекают две обратимые реакции: образование карамата аммония: 2NH3 +CO2 = CO(NH2)(ONH4) и дегидратации карбамата аммония до карамида: CO(NH2)(ONH4) + H2O. Процесс синтеза описывается суммарным уравнением: 2NH3 + CO2 = CO(NH2)2 + H2O - ∆H ∆H= 110,1 кДж. Он протекает в гетерогенной системе, состоящей из газообразной фазы и жидкой фазы, включающей расплавленные и растворенные компоненты. Наибольшее влияние на выход карбамида оказывает избыток NH3 смещает равновесие реакции 1, а также вследствие своего дегидрирующего действия связывает реакционную воду, удаляя ее из сферы реакции и смещает вправо равновесие реакции 2.
