Отчет по практике в ОАО «Азот»

        Реакция (1) идет слева направо при сравнительно низких температурах (25—60°). Реакция (2) легко обратима, начинается при низких температурах; при 100° равновесие сдвинуто почти нацело в сторону NOC1 и С12.

Образованию хлористого нитрозила способствует повышение концентрации кислот в растворе. При большой концентрации кислот и высокой температуре давление паров НС1 и HN03 над раствором увеличивается, что приводит к образованию больших количеств хлористого нитрозила и хлора. При применении 30—40%-ной азотной кислоты и температуре ниже 60° потери азота в виде хлористого нитрозила невелики, и хлор накапливается в растворе в виде НС1. При охлаждении раствора из него выделяется значительная доля KN03, а маточный раствор может быть возвращен в цикл. В дальнейшем, при накоплении значительных количеств соляной кислоты, перед возвратом раствора в процесс необходимо' отгонять из него часть хлористого водорода. Отгоняемые пары конденсируются в виде соляной кислоты.

          Нитрат калия можно получать из хлорида калия и азотной кислоты 224'251 и при повышенной температуре по схеме, изображенной на рис. 2. В стальной реактор 1, футерованный диабазовыми плитками, подают азотную кислоту, маточный раствор от предыдущей операции и загружают твердый хлорид калия. Реакционный раствор перемешивают сжатым воздухом и нагревают острым паром До 75—85°. Вначале реакция протекает бурно, затем замедляется. Образующиеся газы и водяные пары направляют воздушным 
эжектором в абсорбер. С газами удаляется и часть хлористого водорода. По окончании реакции раствор, содержащий в среднем 520 г/л KN03, 35—65 г/лHN03 и 120—140 г/л HCI, поступает на кристаллизацию. Выделяющийся при охлаждении раствора до 25—30° нитрат калия отделяют на центрифуге 5, промывают и высушивают. Маточный раствор в смеси с промывными водами частично возвращают в реактор. Приблизительный состав возвращаемого раствора: 90—110 г/л KN03, 20—40 г/л HN03 и 70—80 г/л НС1.

Рис.2. «Схема получения нитрата калия из хлористого калия и азотной кислоты»

1 — реактор; 2 — центробежный насос; 3 —сборник маточных растворов;

4 — кристаллизатор; 5 —  центрифуга; 6 — сушильный барабан; 7— холодильник для воздуха; 8 — компрессор.

       Часть маточного раствора нейтрализуют раствором едкого кали и направляют на выпаривание (на схеме не показано), из выпаренного раствора кристаллизуют нитрат калия, который может быть использован в качестве продукта 3-то сорта.

Выход нитрата калия по азотной кислоте при использовании части маточного раствора составляет ~70%. На производство 1 т Продукта расходуется только 4 т пара вместо 11 т по методу конверсии КС1 и NaN03.

Получение KN03 по реакции (1) можно осуществить с помощью жидких экстрагентов — бутилового, изоаминового спиртов и т. п. — с последующей их регенерацией 252.

         Интересен метод получения KN03, основанный на осуществлении топохимической реакции между твердым хлоридом калия и газообразной или жидкой двуокисью азота:

KCl + 2N02 = KN03 + NOC!

         Эта реакция каталитически ускоряется в присутствии ничтожных количеств воды и идет с большой скоростью при низких температурах (—10, —12°). Скорость реакции, лимитируемая скоростью диффузии, возрастает при применении тонкоизмельченного хлорида калия и при увеличении скорости жидкого или газового потока, омывающего твердые частицы.

Реакция с жидкой двуокисью азота может проводиться в автоклаве, а с газообразной — в шаровых или трубчатых мельницах.

Себестоимость калиевой селитры, полученной взаимодействием жидких окислов азота с хлоридом калия, должна быть приблизительно такой же, как при получении ее методом катионного обмена253'254. (Последний метод, однако, дает более чистый нитрат калия.)

         Получение нитратов калия и натрия взаимодействием хлоридов с N02 или с азотной кислотой является одним из экономичных путей производства этих продуктов при условии использования хлора, выделяющегося в газовую фазу в виде С12, НС1 и NOC1. Особенно важно использование хлористого нитрозила, так как в противном случае потеря содержащегося в нем азота делает производство нерентабельным Хлористый нитрозил может быть окислен до N02 и С12 кислородом воздуха в присутствии концентрированной азотной кислоты или в присутствии катализаторов: МпОг, Fe203 и др. Хлористый нитрозил может быть использован также для хлорирования окислов и других веществ; освобождающаяся при этом N0 может быть переработана в азотную кислоту. Существуют и другие методы переработки хлористого нитрозила. В последнее время интерес к этому способу привлекает внимание еще и потому, что хлористый нитрозил, ранее не находивший применения, может быть использован для получения полупродуктов, применяемых в производстве полиамидных смол.

Разработаны также способы получения KN03 из КС1 и азотной кислоты без образования NOC1. Например, в среде расплавленного KN03 (или других солей) в отличие от водной среды, реакция идет согласно уравнению:

KCI - f 2HN03 = KNOs + V2C12 + N02 + H20

       Вследствие того, что в систему с азотной кислотой вводится вода, точка плавления KN03 понижена и процесс осуществляется при 200—250° при давлении ~20 ат. Часть плава возвращают на растворение в нем КС! перед обработкой азотной кислотой, а другую (меньшую) продувают азотом для удаления газов, гранулируют и выпускают в качестве продукта. Из отходящего газа извлекают конденсацией и сорбцией хлор и двуокись азота, которую направляют на производство азотной кислоты 255.

2.3.Получение нитрата калия нейтрализацией щелочей азотной кислотой

        Вследствие необходимости затраты дорого сырья — едкого кали или поташа и азотной кислоты — этот способ осуществляют довольно редко. Для нейтрализации берется 30-35% раствора КОН и 50%-ная кислота или сухой поташ, содержащий 85-87% К2С03 и около 5% КНС03, и 25-30%-ная азотная кислота. Полученный раствор, содержащий около 30% KNO3, выпаривают при 110-120.°С, отфильтровывают от примесей на фильтрпрессе и направляют на кристаллизацию. Кристаллы отфутовывают и высушивают.

 

2.4.Получение нитрата калия абсорбцией калиевыми щелочами

нитрозных газов

         Этот способ также применяется в ограниченных масштабах из-за дефицитности едкого кали и особенного поташа. Процесс аналогичен процессу получения нитрата натрия. При подаче на абсорбцию раствора едкого кали, отбираемый из первой абсорбционной башни щелок содержит 350-400 г/л КNO2. 80-100 г/л KNQ3 и 2-3 г/л КОН. Инверсия проводится при 70-80°С с избытком азотной кислоты до 30 г/л.

3.Краткое описание  основного оборудования

       1. Кристаллизаторы. Для кристаллизации калиевой селитры применяют вакуумные кристаллизаторы с двойным циркуляционным контуром. Кристаллизатор выполнен из нержавеющей стали, имеет высоту 11,65 м и диаметр 2,8 м. На второй стадии кристаллизации применяют аналогичные по конструкции классифицирующие вакуумные кристаллизаторы с двумя отстойными зонами. Применяют также кристаллизаторы барабанного типа (длина 13 м, диаметр 1,2), охлаждаемые водой, которую подают в рубашку.

       2.Выпарные аппараты. В периодических схемах применяют выпарные аппараты с естественной циркуляцией суспензии, с внутренней греющей камерой поверхностью 180 м2. Высота таких аппаратов 9,2 м, диаметр 2,4 м. В непрерывных производствах применяют более эффективные, выполненные из титана аппараты такой же конструкции и размеров, как кристаллизатор Во внешнем контуре аппарата раствор циркулирует через выносную греющую камеру — горизонтальный кожухотрубчатых теплообменник поверхностью 200 м2. Теплообменник имеет 510 трубок диаметром 0,038 м и длиной 4 м.

      3.Друкфильтры, центрифуги. В периодических схемах шлам NaCl отделяют на друкфильтрах диаметром 2,2 м и высотой 3,2 м. Друкфильтр по высоте разделен решеткой на две части, фильтрование идет через металлическую сетку с мелким плетением. В непрерывных схемах для отделения NaCl применяют автоматические фильтрующие горизонтальные центрифуги с ножевой выгрузкой осадка типа ФГН-1253Т-1. Диаметр ротора 1,25 м, наибольшая частота вращения 1000 об/мин, наибольшая загрузка 400 кг.Для отделения кристаллов KN03 применяют непрерывные фильтрующие горизонтальные центрифуги с двухкаскадиым ротором и пульсирующей выгрузкой осадка типов 1/2ФГП-801К-6 и 1/2ФГП-801К-7. Диаметр ротора 0,8 м, наибольшая частота вращения 1200 об/мин.

     4.Сушилки. Для сушки и охлаждения KNO3 применяют сушилки КС, разделенные на зоны сушки и охлаждения регулируемой перегородкой. Сушилка снабжена питателем и выгрузочным устройством. Днище сушилки выполнено из шпальтовой сетки и имеет уклон 4° в сторону выгрузки продукта. Размеры сушилки: ширина 2 м, высота 2,5 м, длина 4,7 м. Применяют также сушильные барабаны диаметром 1,6 м и длиной 11 м, вращающиеся со скоростью 3 об/мни.

4.Рынок нитрата  калия

        Особенностью рынка нитрата калия является то,что эта продукция является необходимым сырьем в сельском хозяйстве и в стекольной промышленности.

В аграрной промышленности нитрат калия является необходимым удобрением для выращивания картофеля, свеклы, подсолнечника, винограда и других растений.

В стекольной промышленности нитрат калия используется в изготовлении, главным образом, изделий из стекла и хрусталя.

        В СНГ нитрат калия выпускается на двух предприятиях: в  Филиале «Азот» ОАО «ОХК «УРАЛХИМ»  (Березники) в России и ЗАО «Северодонецкое «Азот» на Украине. Предприятия, производящие калиевую селитру, на данный момент работают не на полную мощность, что объясняется невысоким потреблением продукции в сельском хозяйстве. Объемы производства нитрата калия в 2005 г. выросли на 22.4% по сравнению с 2004 г.

В производстве калиевой селитры используется хлорид калия и нитрат натрия. Производство калиевой селитры на Березниковском  Азоте практически не зависит от сырьевой базы. т.к. хлорид калия поставляется с соседнего предприятия ОАО «Уралкалий», а нитрат натрия производится самим предприятием. На ЗАО «Северодонецкое «Азот» хторид калия до 2004 г. поставлялся из России с ОАО «Сильвинит» (Соликамск), а в 2005 г. - из Белоруссии. Нитрат натрия производится также на самом предприятии.

Экспорт нитрата калия в РФ в 2007 г. вырос в 8.3 раза по сравнению с 2006 г. Импорт калиевой селитры в Россию довольно стабилен.

На Украине экспортно-импортные операции нестабильны, объемы экспорта-импорта колеблются в довольно широких пределах. Так. к примеру, в 2005 г. на Украину вообще не поставлялась импортная калиевая селитра.

В 2005 г. импортные цены на нитрат калия в РФ были намного ниже экспортных. Такая разница в ценах связана с качеством продаваемого продукта - в Россию поставляется нитрат калия марки В, предназначенный для сельского хозяйства. Из России экспортируется калиевая селитра в основном марок А и Б (используемая для электровакуумной промышленности оптического стекловарения).

         В России прогнозируется развитие аграрного сектора, что повлияет на динамику производства нитрата калия в стране. Исходя из темпов роста промышленного производства в сельском хозяйстве на уровне 2-4% в год, прогнозируется объем производства нитрата калия в 2012 г. около 10 тыс. т.

 

Заключение

       Итак, наибольшее промышленное распространение имеют конверсионные способы получения нитрата калия из хлорида калия и нитратов натрия, аммония, кальция.  
       Сухой нитрат калия, содержащий не более 0,1% влаги, просеивают на односитовом грохоте и упаковывают в пятислойные влагонепроницаемые мешки, пропитанные битум-автоловой смесью. 
На производство 1 т нитрата калия конверсионным методом расходуют: 0,93 т NaNO3, 0,92 т KC1, 0,5 т NH4NO3, 130 кВт. ч электроэнергии, 11 т пара и 103 м3 воды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1.А.А.Солоха,Г.Ф.Киселев «Справочник азотчика»,издательство «Москва-химия»,2-е издание переработанное.

2.http://sibhimneft.ru/catalog/item.php?SECTION_ID=15&ELEMENT_ID=936. 3.http://www.neboleem.net/nitrat-kalija.php

4. http://dobavkam.net/additives/e252

5. http://www.chempack.ru/chemistry/details/potassium_nitrate.html

6. «Химическая технология», курс лекций Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Новгородский государственный университет.

7.Демонстрационная версия «Обзор рынка нитрата калия в СНГ», созданная объединением независимых консультантов и экспертов в области минеральных ресурсов, металлургии и химической промышленности.