Kirish. Hom-ashyo mahsulotlar tavsifi 4

2. Hom-ashyo mahsulotlar tavsifi

Ammoniy nitrat NH₄NO₃ ni ammiakli selitra deb ham yuritiladi. Ma’lumki, ammoniy nitrat – ammiak va nitrat kislotasining o‘zaro ta’sirlashuv jarayonida hosil bo‘ladi.

Ammiak (NH₃) - rangsiz, o‘tkir hidli gaz, suyuqlanish temperaturasi -33^oC. Suvda erib, ammoniy gidroksid (NH₄OH) hosil qiladi. Ammiak 900^oC dan yuqori temperaturada qizdirilganda havo kislorodi ta’sirida oksidlanib suv bug‘i bilan elementar azotga parchalanadi. Katalizatorlar ishtirokida 800^oC temperaturada oksidlanib, suv bug‘i bilan azot (I)-oksid hosil (N₂O) qiladi.
Ammiak yoki uning suvdagi eritmasining kislotalar bilan reaksiyaga kirishishi natijasida ammoniy tuzlari hosil bo‘ladi:
NH₃ + HNO₃  NH₄NO₃ — ammoniy nitrat yoki ammiakli selitra
2NH₄OH + H₂SO₄  (NH₄)₂SO₄ + 2H₂O ammoniy sulfat
NH₃ + HCl  NH₄Cl — ammoniy xlorid
Ammiak xalq xo‘jaligining turli sohalarida ko‘p ishlatiladi.
Suyuq texnik ammiak GOST 6221-90 ga ko’ra quyidagi ko’rsatgichlarga ega:

Ko‘rsatgichlar nomi	A	Ak	B
Ammiakning massa ulushi %, kamida	99.9	99.6	99.6
Azotning massa uushi %, kamida	-	82	82
Suvning massa ulushi (bug’latilgandan keyin qoldiq) %	-	0.2-0.4	0.2-0.4
Suvning massa ulushi (Fisher usulida) %, ko’p emas	0.1	-	-
Moyning massa ulushi, mg/dm^3, ko’p emas	2	2	8
Temirning massa ulushi, mg/dm^3, ko’p emas	1	1	2
Umumiy xlorning massa ulushi, mln^-1(mg/kg), ko’p emas	-	0.5	-
Uglerod (IV) - oksidning massa ulushi, mln^-1(mg/kg)	-	40	-

Nitrat kislota (HNO₃) - zichligi 1,53 g/sm³, qaynash temperaturasi +86°C ga teng rangsiz suyuqlik. U suv bilan har qanday nisbatda aralashadi. Odatda tarkibida 68% HNO₃ bo‘lgan, zichligi 1,4 g/sm³ ga teng konsentrlangan nitrat kislota ishlatiladi. Nitrat kislota tutunsiz porox, portlovchi moddalar, mineral o‘g‘itlar, organik bo‘yoqlar, sellyuloza laklari, kinoplyonkalar va sulfat kislota ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Suyuq nitrat kislota, asosan azotli o‘g‘itlar, azotli tuzlar olishda, po‘lat buyumlarni xromlashda, poligrafiya sanoatida ishlatiladi. Azot oksidlarining HNO₃ dagi eritmasi nitrooleum deyiladi. Nitrat kislota kuchli kislotalar jumlasiga kiradi. U oksidlash xossalari nihoyatda kuchliligi bilan ajralib turadi.
Konsentrlangan nitrat kislota metallar bilan o‘zaro ta’sir ettirilganda aytarilib NO₂ ga aylanadi, suyultirilgan nitrat kislota qaytarilib NO ga, juda suyultirilgan nitrat kislota esa Zn yoki Mg kabi aktiv metallar ta’sirida qaytarilib N₂ ga aylanadi.
Sanoatda GOST 53789-2010 ga ko‘ra konsentrlanmagan nitrat kislotaning 3 xil sorti ishlab chiqariladi.
Konsentrlanmagan nitrat kislota quyidagi talablarga javob berishi kerak:

Nomlanishi	Oliy	1-nav	2-nav
Tashqi ko’rinishi	Mexanik qo’shimchalarsiz bo’lgan rangsiz yoki biroz sarg’ish suyuqlik
HNO3 ning minimal miqdori, %	57	56	46
Azot oksidlarining (N2O4 hisobida) maksimal miqdori, %	0.07	0.10	0.20
Kuydirishdan keyin qattiq qoldiqning maksimal miqdori	0.004	0.020	0.050

Nitrat kislota – kuchli oksidlovchi. Konsentrlangan nitrat kislota metallarning ko‘p qismini ularga muvofiq keladigan oksidlar va nitratlarga aylantiradi. Ayrim metallar, masalan Al, Fe, Cr nitrat kislota bilan ta’sirlashganda metall sirtida kislotaning ta’siriga chidamli oksid qatlamlari hosil qiladi. Ko‘pgina organik birikmalar nitrat kislota ta’sirida parchalanadi, ulardan ayrimlari konsentrlangan nitrat kislotada yonishi ham mumkin. Konsentrlangan nitrat kislota siklik organik birikmalar bilan ta’sirlashganda ulardagi vodorod atomlari o‘rnini nitroguruh oladi va nitroorganik birikmalar hosil qiladi. Gidroksil guruhli organik birikmalar bilan efirlar hosil qiladi.

Nitrat kislota sanoatda ham, xalq xo‘jaligining boshqa tarmoqlarida ham keng ko‘lamda ishlatiladi. Ishlab chiqarish hajmi bo‘yicha u sulfat kislotadan keyingi ikkinchi o‘rinni egallaydi. Ishlab chiqariladigan nitrat kislotaning ko‘p qismi o‘g‘itlar, portlovchi moddalar, raketa yoqilg‘ilari ishlab chiqarishga sarflanadi. Bundan tashqari u sulfat kislota (nitroza usuli), sintetik bo‘yoqlar, turli xil plastmassalar, nitrosellyuloza, sintetik tolalar ishlab chiqarishda ishlatiladi.

3. Tayyor mahsulot tavsifi

Ammoniy nitrat NH₄NO₃ ni ammiakli selitra deb ham yuritiladi. Ma’lumki, ammoniy nitrat – ammiak va nitrat kislotasining o‘zaro ta’sirlashuv jarayonida hosil bo‘ladi.

Ammiakli selitra (NH₄)NO₃ asosan o‘simliklar uchun mineral ozuqa sifatida ishlatiladi. U atmosfera bosimida va –50°C dan 169,6°C gacha xarorat oralig‘ida besh xil kristallik shaklida bo‘ladi. U 169,6°C da suyuqlanadi va V-shakli esa –16,9°C dan quyi xaroratdagina turg‘oq bo‘ladi. Kristall shakllarining o‘zgarish chegarasi hamda xarorati ammiakli selitraning namligi va tarkibidagi qo‘shimchalar miqdoriga bog‘liq bo‘ladi. Ammoniy nitrat suvda yaxshi eriydi. Uning 100°C xaroratdagi eruvchanlik koeffitsenti 1000 ga tengdir. Ammoniy nitratning suvli eritmasini kristallanish xaroratidan yuqoriroqda bug‘latilsa, tamoman suvsiz suyulgan tuzga aylanadi. U o‘ta gigroskopik modda hisoblanadi. 30°C xaroratda to‘yingan eritmasi (70,2% li) ning yuzasidagi bug‘ bosimi 2,46 KPa (yoki 18,5 mm.sim.ust.) atrofida, gigroskopik nuqtasi esa 60% atrofida bo‘ladi. Bunda havoning nisbiy namligi 60% dan yuqori bo‘lganda u namlanib qoladi. Ammoniy nitrat gigroskopikligi va uni havodan nam tortish tezligi unga eruvchan noorganik tuzlar qo‘shilganda ortib boradi. Masalan, 1,2% magniy nitrat qo‘shilsa, ammoniy nitratning gigroskopik nuqtasi 8-12% gacha pasayadi, nam tortish tezligi esa oshadi.
Suvda yaxshi eruvchanligi, eruvchanlik koeffitsenti yuqoriligi, gigroskopikligi va polimorf o‘zgaruvchanligi sababli ammoniy nitrat kristallari o‘zaro yopishib, qattiqlashib qoladi. Sepiluvchanligi yo‘qolib, uni ishlatish qiyinlashadi.
Ammoniy nitratning yopishqoqligini kamaytirish uchun:
1. Mahsulot tarkibida juda oz miqdorda (0,2%) suv qolguncha bug‘latiladi, donadorlanadi va sovutiladi. Bunda 32,3°C dan quyi xaroratda turg‘oq (stabil) bo‘lgan uning IV-shakli hosil bo‘ladi.
2. Mahsulot kristallanguncha turli qo‘shimchalar qo‘shiladi. Bunday qo‘shimchalar sifatida magnezit yoki dolomitni nitrat kislotada parchalash yo‘li bilan olingan magniy nitrat, kalsiy va magniy nitratlari, fosforit yoki apatitni nitrat kislotada parchalash orqali hosil qilingan mahsulotlar, diammoniyfosfat, ammoniy sulfat, shuningdek tuproq, talk, diatomit, vermikulit va boshqalardan foydalaniladi. Bunda magniy nitrat Mg(NO₃)₂*6H₂O kristallogidratini hosil qilib, ammoniy nitratning II-shaklini III-ga o‘tishini sekinlashtiradi va II-shaklini IV-ga metastabil o‘tishini ta’minlaydi. Qotmagan mahsulotga erimaydigan moddalarni qo‘shish esa donalarning mayda kristall struktura holida qotishiga, zichligi oshishi va mustahkam bo‘lishiga yordam beradi.
3. Maxsulot donalariga sirtaktiv moddalar bilan ishlov berilib, gidrofob qatlam hosil qilinadi. Buning uchun naftalin-formaldegid (NF) ning 40% li eritmasi ishlatiladi. Mahsulot polietilen yoki qog‘oz qoplarga solinib, og‘zi mahkam tikiladi.
Ammoniy nitrat 110°C xaroratdan yuqorida parchalana boshlaydi:
NH₄NO₃ = NH₃ + HNO₃ – 174,4 kj
Bu reaksiya sekin sodir bo‘ladi. Masalan, 165°C xaroratda bir sutka davomida massa jihatdan 6% miqdori parchalanadi. Namlik ortishi bilan parchalanish tezligi ham ortadi. Xarorat 200-270°C da parchalanish tezligi yanada ortadi:
NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O - 36,8 kj

Xarorat 400-500°C gacha tez ko‘tarilsa, parchalanish reaksiyasi portlash bilan sodir bo‘ladi:

NH₄NO₃ = N₂ + H₂O + O₂ - 118 kj
Amalda 300°C xarorat portlashga sabab bo‘ladi.
NH₄NO₃ ning mineral kislotalar va engil oksidlanuvchi (moylovchi va boshqa organik moddalar kabi) qo‘shimchalar ishtirokida portlashi tezlashadi. Toza holatda esa zarbaga chidamli, lekin yopiq muhitda qizdirish natijasida portlashi mumkin. Portlash xususiyatini kamaytirish maqsadida unga karbamid (0,05-0,1%), kalsiy karbonat, magniy karbonat va boshqa qo‘shimchalar qo‘shilishi mumkin.
Ammoniy nitratdan portlovchi moddalar ishlab chiqarish xom ashyosi sifatida ham foydalaniladi. Bunda yog‘och kukuni va organik materiallar, ammonallar (alyuminiy kukunli aralashmalari) va boshqalar qo‘shiladi. Bunday aralashmalar detonator ishtirokida portlatiladi.
Ammiakli selitra GOST 2-2013 ga ko’ra B markasi quyidagi ko’rsatgichlarga ega:

Nomlanishi	Oliy	1-nav	2-nav
Quruq moddadagi azotning massa ulushi %, kam emas	34.4	34.4	34
Suvning massa ulushi %, ko’p emas: kalsiy va magniy nitrat qo’shimchalari bilan	0.6	0.6	0.6
10 % li suvli eritmasining pH ko’satkichi: kalsiy va magniy nitrat qo’shimchalari bilan	5	5	5
Granulometrik tarkibi: 1-3 mm dagi granulalar %, kam emas	Normalashtirilmagan
1-4 mm dagi granulalar %, kam emas	80	50	Normalashtirilmagan
1 mm dan kichik granulalar %, ko’p emas	3	3	4
6 mm dan katta granulalar %	0	0	0
Granulaning statik mustahkamligi MPa (kg k/sm^2), kam emas N(kgk)	16.3 -	14.3 7(0.7)	10.2 5(0.5)
Sochiluvchanligi %, kam emas	100	100	100

Ammiakli selitra yong‘in xavfli bo‘lib, isitgichlardan holi bo‘lgan xonalarda saqlanadi. Boshqa moddalar bilan birgalikda saqlanmaydi va bir joydan boshqa joyga tashilmaydi

4. Jarayonning fizik kimyoviy asoslari.

Ammoniy selitra suyuq nitrat kislatasini gaz holdagi ammiak bilan neytrallash usuli bilan olinadi.

NH₃[g]=HNO₃[s]-NH₄NO₃[s] + 144.9 kj
Bu geterogen sistema ekzotermik jarayon bo’lib , katta tezlikda boradi va ko’p miqdordagi issiqlik ajralib chiqadi. Bu chiqayotgan issiqlik miqdori nitrat kislata konsentratsiyasiga bog’liq bo’ladi. Sanoatda bu issiqlikdan HNO₃ temperaturasini oshirish uchun ishlatiladi. 57-60 %li HNO₃ni ammiak gazi bilan reaksiyaga kirishishi natijasida ammoniy nitrat eritmasi hosil bo’ladi. Bu eritmani bug’latishda katta issiqlikdan foydalaniladi. Olingan eritmadagi ammoniy nitrat miqdori reaksiya uchun olingan HNO₃ konsentratsiyasiga praportsional o’zgaradi xamda neytrallanish issiqligidan foydalinganda uning eritmadagi miqdori oshib boradi. Reaksiya muhitidan issiqlikni chiqarib turish, faqatgina undan unumli foydalanishga emas ,balki reaksiyadan unumli foydalanish uchun ham zarurdir. Chunki issiqlik oshib borgani sayin HNO₃ va NH₄NO₃ ning parchalanish jarayoni sodir bo’lib azotning yo’qotilishiga sabab bo’ladi. Bu esa issiqlikdan netrallish jarayonida foydalanishni murakkablashtiradi. Natijada yangi texnologik sharoit va jihozlarni yaratish majburiyatini tug’diradi. Neytralizatsiya bo’limida muhit kislotali bo’ladi. Bu kislotali muhit bug’latish uchun juda xavfli bo’lishi mumkin. Agar bug’latish apparatida muhit kislotali bo’lsa portlash havfiga olib kelishi mumkin. Bug’latish bo’limiga kirayotgan eritma muhitini o’zgartirish uchun bug’latish apparatidan oldin doneytraliztor va nazorat doneytralizatorlari joylashtirilgan. Bu apparatlar muhitini ishqoriy qilib beradi. Bug’latish apparati konsentratsiyasi oshirib berib eritma tarkibidagi suv miqdorini kamaytirib beradi.
Maxsulot donadorlash minorasiga kelgandan so’ng ammoniy nitrat eritmasi donador ya’ni granula holatga o’ta boshlaydi. Bu jarayonda fizik o’zgarish kuzatiladi, maxsulot agregat holati o’zgaradi.
Ammoniy nitratning salbiy tomonlaridan biri uning gigroskopikligi va yopishqoqligidir. Yopishqoqlikning asosiy sabablari ammoniyli selitrasi har hil kristall formulani hosil qiladi. Bir kristall holatdan 2- kristall holatga o’tganda uning zichligi va hajmi o’zgaradi. Ma’lum bir sharoitda u zichlanadi va yopishqoq bo’ladi. Yopishqoqlikni kamaytirish uchun ;
selitra tarkibidagi suv miqdorini kamaytirish;
selitrani donador holatda ishlab chiqarish;
selitrani nam va havo o’tkazmaydigan qoplarda saqlash;
qoplash oldidan selitra donalarini 40⁰C gacha sovutish.
Ammoniy selitra boshqa mineral o’g’itlardan yuqori darajada gigroskopikligi bnilan ajralib turadi. Havoning nisbiy namligi qancha yuqori bo’lsa ammoniy selitra gigroskopikligini kamaytirish kerak. Buning uchun selitra eritmasiga qo’shimcha moddalar qo’shiladi. Bunday qo’shimcha moddalarga sulfat , sulfat-fosfat, magniy nitrat kiradi. Bu aralashma shunday xossaga ega bo’lish kerakki, ikki tuzni to’yingan eritmasi suv bug’i partsial bosimidan yuqori bo’lishi kerak.
Bundan tashqari ammoniy nitratni donador holda ishlab chiqarilganda ham gigraskopik holatini oldini olish mumkin. Ammoniy selitra 400-500⁰C da yopiq parchalanishdan hosil bo’lgan gazlar havoga chiqib ketmasa ,selitra malum bir sharoitda portlaydi. Hozirgi paytda ammoniy nitratni portlash xususiyatini kamaytirish uchun selitrani tashqi yuzasini fosfor bilan himoyalanib qo’yilyapti.
NH₄NO₃→N₂+2H₂O+0.5O₂
Ammoniy selitrasini moyli lattalar bilan birga saqlash mumkin emas. Ammoniy selitra 200-270⁰C da N₂O va H₂O ga parchalanadi.
NH₄NO₃→N₂O[g]+2H₂O[g]
NIF apparatida hosil bo’lgan 89-92.7 % li ammoniy nitrat eritmasi kombinirlangan bug’latish apparatiga beriladi. Bu yerda eritma konsentrasiyasi 99.8 % ga yetkaziladi.

5. Texnologik sxema bayoni

Gaz hоlidagi ammiak isitgich (1) dan o’tadi, u еrda 120-160°C gacha isitiladi va nitrat kislоta isitgich (2) dan harоrati 80-90°C gacha isitilib, 2 ta parallеl ishlоvchi NIF apparati (3) ga bеriladi. NIF da hоsil bo’lgan NH₄NО₃ 2 ta dоnеytralizatоr (4) va (5) da nеytrallanadi. Bu еrda 30-40% Mg(NО₃)₂ qo’shimchasi qo’shiladi. So’ng Ammоniyli sеlitra eritmasi kоmbinirlangan bulatish apparati (6) ga bеriladi. Bu еrdan eritma gidrоzatvоr – dоnеytralizatоr (9) va filtr (10) оrqali yig’gich bak (11) ga bеriladi. Bug’latish apparatining yuqоri qismida bu-gaz aralashmasini yuvgich (7)ga bеriladi, u еrda havо bilan chiqib kеtayotgan aralashmadan tоzalanadi. Yig’gich bak (11) dan nasоs (12) оrqali napоr bak (15) ga хaydab bеradi. U dоnadоrlash minоrasi (17) ning yuqоri qismida jоylashgan napоr bakdan eritmani 3 ta akkustik granulyatоr (16) yordamida minоradan pastga sоchib bеradi. U еrda 3 ta yordamchi zapas granulyatоrlar bоr.

Minоrani kоrpusi 2 mm li po’lat 08Х17T dan yasalgan, balandligi 63,5 m. Minоrani pastki qismidan mavhum qaynash qatlami (21) dan havо оqimi bеriladi. Bunda yuqоridan tushayotgan sеlitra dоnadоr hоlatda qоta bоshlaydi. U 50 m balandlikdan tushadi. Sеlitra eritmasi 0,2 % namligi va 167°C bilan kristall hоlatga o’ta bоshlaydi, bеrilayotgan havоni hajmi yozda 500 ming, qishda esa 300 – 400 ming m³/sоatni tashkil etadi. Minоrani pastki qismidan dоnadоr sеlitra lеntali transpоrtyor (20) ga tushadi va 3 ta sеktsiyali mavhum qaynash qatlamli apparat (21) ga bеriladi, dоnalarning harоrati yozda 40-50°C , qishda esa 20-30°C bo’ladi. Tayyor mahsulоtda 99,8 % ammоniy nitrat bоr. Agar namligi 60 % bo’lsa uni (23) isitgichga bеriladi. Minоraning yuqоri qismidan havо 6 ta (18) chi skrubеrlarga bеriladi. U yеrda Ammоniyli sеlitra changlardan yuvilib (20 % ammiak eritmasida), (19) ventilator оrqali atmоsfеraga chiqarib yubоriladi. (7) va (8) chi apparatlardan chiqqan gazlar ham shu yеrda tоzalanadi. Tayyor mahsulоt lеntali transpоrtyor yordamida оmbоrga bеriladi. U yеrdan istе’mоlchilarga jo’natiladi.

6. Texnologik hisob

6.1. Moddiy va issiqlik xisobi

Quvvati 45760 kg/soat bo’lgan ammoniyli selitra ishlab chiqarish sexini moddiy va issiqlik hisoblarini bajaring. Asosiy qurilma bug’latish qurilmasi.

Neytralizatsiya bo’limining moddiy balansi.
Dastlabki ma‘lumotlar:
100% li ammoniyli selitra olish uchun qurilmaning quvvati, (kg/soat)............45760
Nitrat kislota konsentratsiyasi, (%)....................................................................58,0
Gaz holidagi ammiak konsentratsiyasi, (%).......................................................100
1000 kg ammoniyli selitra olish uchun yo’qotilishi,(kg):
Ammiak...........................................................................................................2,5
Nitrat kislota.....................................................................................................7,5
Neytrallanish jarayoniga asosan 1 tonna ammoniyli selitra NH₄NO₃ olish uchun ammiak va nitrat kislotaning nazariy sarfini hisoblaymiz.
Ammiak uchun nazariy sarf, kg:
(17 · 1000)/80 = 212,5
Nitrat kislota uchun nazariy sarf, kg:
63 · 1000/80 = 787,5
bu erda: 17, 63, 80 - ammiak, nitrat kislota va ammoniy nitratning molekulyar massalari.
Amaliy jihatdan reagentlarning yo‘qotilishini hisobga olinganda, ammiak va nitrat kislota sarfi albatta nazariy sarfga nisbatan yuqori bo‘ladi, kg.
Ammiak uchun amaliy sarf, kg:
212,5 + 2,5 = 215
Nitrat kislota uchun amaliy sarfi, kg:
787,5 + 7,5 = 795
45.6 t/soat bo‘lgan 100% li ammoniyli selitra olish uchun talab qilinadigan reagentlarning sarfi, kg/soat.
Ammiak sarfi, kg/soat:
45,76 · 215 = 9838,4
Nitrat kislota sarfi, kg/soat:
45,76 · 795 = 36379,2
Berilgan unumdorlik bo‘yicha reagentlarning yo‘qotilishi:
Ammiakning yo‘qotilishi, kg/soat:
9838,4– 212,5 · 45,76 = 114,4
Nitrat kislotaning yo‘qotilishi kg/soat:
36379,2 – 787,5 · 45,76 =343,2
58% li nitrat kislotaning sarfi, kg/soat:
36379,2/0,58 =62723
Kislota tarkibidagi suvning miqdori, kg/soat:
62723 - 36379 = 26344
Neytralizator qurilmasiga kelayotgan reagentlarning umumiy miqdori, kg/soat:
62723 + 9838 =72561
Apparatdan chiqayotgan 92% li ammoniyli selitra eritmasini miqdori, kg/soat:
45760/0,92 = 49739
92% li ammoniyli selitra eritmasining tarkibidagi suv miqdori, kg/soat:
49739 – 45760 = 3979
Neytrallanish jarayonida eritmadan bug‘lanayotgan sharbat bug‘ining miqdori, kg/soat:
26344 – 3979 = 22365
Neytralizatsiya bo‘limining moddiy balansi.

Kirish		Sarf
Nomi	kg/soat		Nomi	kg/soat
Ammiak Nitrat kislota (100% li) Kislota bilan kelayotgan suv	9838 36379 26344		Ammoniyli selitra (92%) li eritmasi Shundan: NH4NO3 suv Sharbat bug‘ Yo‘qotishlar: Ammiak Nitrat kislota	45760 3979 22365 114 343
Jami:	72921		Jami:	72561