Дипломная работа (ВКР) — колледж, техникум на тему Аналитический контроль исходного сырья в производстве аммиачной селитры

Содержание:

Введение 3

1. Литературный обзор 6

1.1. Сырье для производства аммиачной селитры 6

1.2. Технологический процесс производства аммиачной селитры 8

1.3. Значение и особенности аналитического контроля исходного сырья в производстве аммиачной селитры 9

2. Технологическая часть 12

2.1. Выбор и обоснование методики аналитического контроля исходного сырья в производстве аммиачной селитры 12

2.2. Проведение измерений по выбранному методы 14

2.3. Оценка полученных результатов 22

3. Автоматизация технологического процесса 23

4. Охрана труда и окружающей среды 25

5. Экономическая часть 30

Заключение 32

Список использованных источников 34

Введение:

Актуальность темы исследования связана, прежде всего, с тем, что ам-миачная селитра (нитрат аммония NH4NO3) широко применяется в сельском хозяйстве как простое азотное удобрение и является перспективным компо-нентом для приготовления комплексных удобрений. Для нормального раз-вития растений требуются многие химические элементы. Особенно большая роль принадлежит азоту. Без него не может нормально развиваться ни одно растение. При выращивании высокоурожайных культур значение азотных удобрений резко возрастает.

Аммиачная селитра является самым распространенным видом азотных удобрений. Ее применяют практически под все технические культуры (хлоп-чатник, сахарная свекла, лен, чай и др.), а также под зерновые и овощные культуры. Аммиачная селитра имеет ряд преимуществ перед другими азот-ными удобрениями. Она содержит 34,5% азота и в этом отношении уступает только карбамиду CO(NH2)2, содержащему 46% азота. Однако каждое из азотных удобрений содержит азот только в одной форме — аммонийной или нитратной.

Аммиачная селитра является универсальным азотным удобрением, так как содержит одновременно и аммонийную и нитратную формы азота. Она эффективна во всех зонах, почти под все сельскохозяйственные культуры.

Согласно ГОСТ 2-85 аммиачную селитру выпускают двух марок:

марка А — гранулированная аммиачная селитра для промышленности;

марка Б — гранулированная аммиачная селитра для сельского хозяй-ства.

Характеристика товарной гранулированной аммиачной селитры не-сколько изменяется в зависимости от области её применения. При оценке внешнего вида селитры учитывается только загрязнение продукта какими-либо посторонними механическими примесями, которые могли бы затруд-нять её использование. Содержание нитратного и аммиачного азота норми-руется только для селитры марки А.

Для сельскохозяйственного потребителя важно знать суммарное со-держание действующего вещества — азота в этом удобрении. Допустимое со-держание влаги для обеих марок одинаково. Этот показатель очень важен для характеристики физико-химических свойств продукта с различными до-бавками и прогнозирования его поведения при длительном хранении.

В настоящее время рыночная экономика заставляет снижать себестои-мость аммиачной селитры, повышать качество готового продукта до миро-вых стандартов с целью повышения конкурентоспособности продукции на мировом рынке.

Главные требования, предъявляемые к гранулированным удобрениям:

— высокое содержание полезного компонента в продукте;

— постоянство гранулометрического состава;

— высокая прочность гранул;

— неслеживаемость продукта при длительном хранении.

Для выполнения этих требований, а также требований, связанных с необходимостью обеспечения охраны окружающей среды и экономии энер-горесурсов, необходимо совершенствовать технологию получения аммиач-ной селитры, проводить модернизацию основного оборудования, оснащать производство передовой техникой, а также контролировать как качество го-тового продукта, так и качество сырья, поскольку от него во многом зависит и качество аммиачной селитры на выходе.

Сказанное выше определило актуальность выбранной темы и позволи-ло сформулировать цель работы – определить роль и особенности аналити-ческого контроля исходного сырья в производстве аммиачной селитры.

Объект исследования – процесс производства аммиачной селитры.

Предмет исследования – аналитический контроль исходного сырья как важная часть производственного процесса.

Достижение цели потребовало решения следующих задач:

— провести литературный обзор по теме исследования;

— выбрать и обосновать методику аналитического контроля исходного сырья в производстве аммиачной селитры;

— провести измерения и сделать выводы;

— рассмотреть возможности автоматизация технологического процесса;

— раскрыть особенности охраны труда и окружающей среды в произ-водственных процессах;

— представить расчеты по проведенному исследованию.

Цель и задачи исследования определили структуру работы, которая представлена введением, пятью разделами основной части, заключением и списком использованных источников. 

Заключение:

Химическая промышленность выпускает широкий ассортимент азот-ных удобрений, которые различаются содержанием азота, также получают кальциевую и натриевую селитры. Азотная промышленность нашей страны развивается высокими темпами, превышающими темпы прироста продукции всей промышленности страны в 2-2,1 раза. Темпы роста отечественной азот-ной промышленности значительно выше темпов роста мировой азотной промышленности.

Основными азотными удобрениями, выпускаемыми нашей промыш-ленностью, являются аммиачная селитра и карбамид. В настоящее время производство последнего развивается более высокими темпами, чем произ-водство аммиачной селитры. Весьма быстро растет производство комплекс-ных удобрений и, следовательно, получение их азотсодержащих компонен-тов. Развитие производства сульфата аммония, основанного на использова-нии аммиака из коксового газа и растворов, получаемых при производстве капролактама, зависят в значительной степени от развития коксохимической промышленности и промышленности синтетического капронового волокна. Твердые азотные удобрения выпускаются только в гранулированном виде. В связи с ростом производства аммиака увеличивается и объем выпускаемых жидких азотных удобрений.

Подавляющая часть продукции мировой азотной промышленности ис-пользуется в сельском хозяйстве в виде удобрений, для промышленных це-лей потребляется примерно 15-20% вырабатываемых соединений азота. Азотные удобрения, выпускаемые промышленностью, содержат питательный элемент — азот в виде аммиака, ионов аммония NH4+, ионов NО3- и амино-группы NH2-. Все соли аммония и аммиак относятся к физиологически кис-лым удобрениям.

Минеральные соли поглощаются (сорбируются) корнями растений из разбавленных почвенных растворов, в которых соли диссоциированы на ио-ны. Корни растений быстрее усваивают щелочные ионы аммония, чем кис-лые нитрат-ионы, вследствие чего повышается кислотность почвенного рас-твора. Подкисление почвы объясняется также способностью некоторых поч-венных бактерий окислять аммиак до азотной кислоты. Этот процесс носит название нитрификации, обусловливающей биологическую кислотность удобрений.

Наибольшее подкисление почвы наблюдается при внесении в нее суль-фата аммония. Под влиянием почвенных бактерий карбамид в течение 2-3 суток превращается в карбонат аммония, который постепенно нитрифициру-ется, т.е. превращается в нитрат.

В связи с этим карбамид тоже относится к физиологически и биологи-чески кислым удобрениям. Кальциевая и натриевая селитра увеличивают почвенную щелочность и, следовательно, являются физиологически щелоч-ными удобрениями.

Применение минеральных удобрений в сельском хозяйстве не только повышает урожайность культур, но и улучшает качество сельскохозяйствен-ной продукции. Тем самым повышается рентабельность сельскохозяйствен-ного производства и сокращается потребность в рабочей силе.

В работе были рассмотрены основы технологии производства, а также применение широко распространенного азотного удобрения — аммиачной се-литры. Особое внимание уделено сырью и методам производства аммиачной селитры, техническим требованиям к готовой продукции.

Представлена характеристика исходного сырья и готового продукта, приведены физико-химические свойства аммиачной селитры, особенно важ-ными из которых являются слеживаемость и меры ее предотвращения, а так-же термическое разложение NH4NO3, огне- и взрывоопасность.

Подробно рассмотрены теоретические основы производства и различ-ные схемы получения аммиачной селитры с использованием тепла нейтрали-зации, из которых выбрана и описана наиболее эффективная технологиче-ская схема крупнотоннажного агрегата АС-72, а также рассмотрена основная температура технологического процесса.

Также изложены данные о контроле и автоматизации технологического процесса, технико-экономические показатели и техника безопасности в про-изводстве аммиачной селитры.

Фрагмент текста работы:

1.3. Значение и особенности аналитического контроля исходного сырья в производстве аммиачной селитры

Контроль производства аммиачной селитры осуществляется с помо-щью контрольно-измерительных приборов (измерение температур, давле-ний, расходов реагентов, уровней жидкостей в аппаратах) и посред-ством лабораторного анализа проб. 

Химические производства относятся к крупным машин-ным производствам, в которых производственный процесс протекает в условиях разделения труда и применения системы машин и аппаратов (технических агрегатов, установок) [10]. Производственные процес-сы подразделяются на химических предприятиях на основные технологиче-ские (химические, механические, физические и физико-химические измене-ния исходного сырья и материалов для получения готовой продукции), вспомогательные (ремонт оборудования, зданий, сооружений, изготовление инструмента и др.), обслуживающие (контроль качества парамет-ров процесса и продукции, транспортировка сырья, полуфабрика-тов, готовой продукции и др.) и подсобные (изготовление тары, упаковка продукции и др.). Технологический процесс состоит из стадий и операций. Стадия – часть процесса, включающая изготовление полуфабрика-тов или готовой продукции [12]. Например, в производстве аммиачной се-литры технологический процесс заключается в последовательной переработ-ке аммиака и азотной кислоты по следующим стадиям  

ИК-спектр раствора нитрата аммония обнаруживает интенсивные по-лосы поглощения в области 2,19 2,15 Г,56 1,42 мкм (4570, 4670, 6420 и 7050 см->). Однако полоса при 2,19 мкм смещается при изменении концентрации, а полоса при 1,56 см проявляется лишь при концентрациях выше 60% (масс.). Наиболее стабильными по положению в спектре являются полосы при 1,42 и 2,15 мкм.

На измерении оптической плотности при этих полосах поглоще-ния основана методика анализа, и на ее принципе – многопредельный анали-затор концентрации аммиачной селитры для контроля в производстве амми-ачной селитры на стадии выпарки. 

Одним из богатых азотом (до 35 /о) удобрений является аммиачная се-литра, которую используют и для производства взрывчатых веществ.

Систематически проводится аналитический контроль производства. В процессе нейтрализации контролируется кислотность раствора в нейтра-лизаторе и донейтрализаторе, содержание аммиачной селитры в соковом па-ре, количество инертных газов в аммиаке и окислов азота в азотной кисло-те, концентрация азотной кислоты и раствора аммиачной селитры [8].

Контроль на стадии выпарки в производстве аммиачной селитры ведут по поглощению в ИК-спектре при 2,14 мкм. Определить массовую долю (%) NH4NO3 по следующим данным, полученным методом базовой линии для стандартных и исследуемых растворов.

В производстве аммиачной селитры наблюдаются большие потери ам-миака и азотной кислоты вследствие недостаточно совершенного контроля и управления процессом.

Говоря о средствах стабилизации, мы прежде всего будем иметь в виду производство и дальнейшее использование азотнокислого амдюния. Одним из условий предотвращения самовозгорания селитры является достаточная чистота служащих для ее изготовления веществ и самого готового продукта. Установлено [9], что содержание, например, масла не должно превышать 24 мг/м в газообразно.м аммиаке и 7 мГ кг в плаве нитрата аммония или гото-вой селитре. В идущей на получение аммиачной селитры азотной кисло-те допускается не более 30 мг/л ионов хлора.

Очевидно, что контроль за соблюдением этих показателей – это одно нз условий, помогающих обеспечить устойчивость селитры к термическому разложению.