Файл: Миниович, М. А. Производство аммиачной селитры.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 86

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

меньше 0,3% влаги, переход III—>-lV протекает при 42—46 °С; при большей влажности температура этого перехода снижается до 28—29 °С.

Подтверждено, что наличие влаги в частицах аммиачной селит­ ры не оказывает влияния на ее кристаллическую решетку; изме­ няются скорость роста и огранка кристаллов.

Кристаллы тетрагональной формы V имеют вид четырехгран­ ных призм, пирамид и др. (рис. 1, а и б); они существуют при

низких температурах и могут переходить в ромбические

кристаллы

 

Расплавленная соль

 

 

 

 

 

 

 

 

0,05

 

 

 

 

 

 

 

|

 

§0.67

 

 

 

 

'3 |

 

 

 

 

 

 

 

 

1 "

 

 

0221 *

 

 

 

0,59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г77|

1

1

!

 

 

•50

 

I SO

100

150

200

 

-17,0 3Z,3

84,1 125,8 169,6

 

 

Температура, "С

 

Рис. 1. Формы кристаллов аммиач­

Рис. 2. Зависимость

удельного

объема

ной селитры.

кристаллов

аммиачной селитры от тем­

 

 

 

пературы:

 

 

 

/ — кубическая

модификация

(правильная);

 

// — тетрагональная;

/ / / — ромбическая или

 

моноклинная;

IV — ромбическая

бипирами-

 

дальная;

V — тетрагональная.

(рис. 1, д и е) плотностью

1,725 г/см3 . Эта

форма

кристаллов

устойчива до 32,3 °С и характерна для неслеживающегося

продук­

та, что особенно важно при

использовании

аммиачной

селитры

в качестве удобрения.

 

 

 

 

 

 

 

При температуре выше 32,3 °С ромбические

кристаллы

способ­

ны увеличиваться в объеме на 3—3,6% и разрушаться,

превраща­

ясь в мелкокристаллический порошок. Мелкие

кристаллы имеют

тоже ромбическую форму, но иную плотность

(1,66 г/см3 ). В при­

сутствии влаги такие кристаллы быстро твердеют и превращаются в трудноразбиваемый монолит.

При 84,1 °С образуются кристаллы селитры с трехгранными углами и с гранями в форме ромбов (рис. 1,е). Процесс образо­ вания этих кристаллов сопровождается сокращением их объема и значительным уплотнением.

При 125,8°С кристаллы селитры приобретают кубическую фор­ му (рис. 1,г), такие кристаллы могут слипаться. Зависимость'

13

удельного объема кристаллических модификаций NH4NO3 от тем­ пературы видна из рис. 2.

Аммиачная селитра является сильным окислителем ряда не­

органических и органических соединений. С расплавами

некоторых

веществ она бурно реагирует вплоть до взрыва

(например, с нит­

ритом натрия

ЫаЫОг).

 

 

 

 

 

Если над твердой аммиачной селитрой пропускать

газообраз­

ный аммиак, то быстро образуется

весьма

подвижная жидкость —

аммиакат 2NH 4 N0 3 - 2NH 3 или NH4 'N03 -3NH3 .

в воде,

этиловом

Аммиачная

селитра

хорошо

растворяется

и метиловом

спиртах,

пиридине,

ацетоне

и в

жидком

аммиаке.

С повышением температуры растворимость аммиачной селитры

значительно возрастает

(табл. 4).

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

4. Растворимость

аммиачной

селитры

в воде

 

 

 

Растворимость

 

 

 

 

 

Растворимость

 

Температура,

 

 

 

Температура,

 

 

 

 

 

°С

кг/кг

 

г/100 г

°С

 

 

кг/кг

г/100 г

 

воды

 

раствора

 

 

 

воды

раствора

0

1,198

 

54,49

85,1

 

 

6,808

87,34

5

1,343

 

57,31

90

 

 

 

7,718

88,53

10

1,497

 

59,96

95

 

 

8,748

89,74

15

1,676

 

62,63

100

 

 

 

9,942

90,86

20

1,872

 

62,18

105

 

 

11,470

91,98

25

2,085

 

67,59

ПО

 

 

13,300

93,01

30

2,333

 

70,00

115

 

 

15,700

94,01

32,5

2,443

 

70,96

120

 

 

18,880

94,97

35

2,557

 

71,88

125

 

 

23,390

95,90

40

2,802

 

73,70

125,6

 

24,450

96,07

45

3,077

 

75,48

130

 

 

28,400

96,61

50

3,388

 

77,21

135

 

 

33,130

97,07

55

3,727

 

78,84

140

 

 

40,500

97,59

60

4,107

 

80,42

145

 

 

52,180

98,11

65

4,536

 

81,94

150

 

 

64,360

98,47

70

5,006

 

83,35

155

 

 

94,230

98,95

75

5,558

 

87,74

160

 

 

148,300

99,33

80

6,155

 

86,08

165

 

 

365,100

99,72

85

6,989

 

87,34

169,1

 

 

—

100,00

При

растворении

аммиачной

селитры

в

воде поглощается

большое

количество

тепла

(табл.

5). Например, при растворении

1 моль кристаллической

N H 4 N 0 3 в 220—400 моль воды и темпера­

туре 10—15 °С происходит поглощение 6,4 ккал

тепла.

 

 

Т а б л и ц а 5. Теплота растворения

1 моль NH4 N03 в воде (при 18°С)

 

 

Показатели

 

 

 

 

Число молей воды

 

 

 

 

 

2,5

3

5

 

10

20

25

200

 

 

 

 

 

Концентрация раствора NH4 N03 ,

64,0

59,7

47,1

30,7

18,15

15,05

2,17

%

 

 

 

—3730 —4130 —4440 —5070 —5500 —5570 —6320

Теплота растворения, кал/моль

 

14

При растворении 1 объема

аммиачной селитры в 1 объеме во­

ды температура снижается примерно на 5 "С.

 

 

Некоторые

данные,

характеризующие

свойства

систем*

N H 4 N 0 3 — Н 2 0

и NH4 N03 —HNO3—Н2 0, приведены в табл. 6, 7, 8.

 

 

Т а б л и ц а

6.

Система

NH4 N03 —Н2 0

 

 

 

Твердая

фаза

 

 

 

 

 

Твердая фаза

Температура,

содержание,

 

 

 

 

Температура,

содержание,

 

"С

состав

 

 

 

"С

состав

 

 

вес. %

 

 

 

 

вес. %

—3,8

 

9

Лед

 

 

—5,5

50,0

NH4 N03

- 7 , 0

 

16,6

»

 

 

 

+4,6

56,6

>

—9,3

 

23,0

»

 

 

 

 

10,5

60,0

»

—13,5

 

33,3

 

 

 

 

 

16,0

63,0

»

—15,3

 

37,5

»

 

 

 

 

21,2

65,8

»

—16,8

 

41,3

»

 

 

 

 

26,2

68,0

»

—13,2

 

44,6

NH4 N03

 

 

 

29,8

70,4

 

—9,4

 

47,4

»

 

 

 

 

 

 

 

* Объяснение термина система см. стр. 29.

 

 

 

 

Т а б л и ц а

7.

Характеристика

насыщенных

растворов

в системе NH4 N03 —Н2 0

 

 

 

(твердая фаза—NH4 N03 )

 

 

Температура,

Содержание

Плотность,

Температура,

Содержание

Плотность,

°С

NHaNOs, вес. %

г/смЗ

 

 

°С

NHiNOs,

г/см3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вес. %

 

40

 

73,3

 

1,3415

 

 

120

94,7

1,4260

60

 

80,2

 

1,3519

 

 

140

97,4

1,4320

80

 

85,9

 

1,3940

 

 

160

99,4

1,4360

100

 

91,0

 

1,4145

 

 

170

100

1,4370

 

 

Т а б л и ц а 8.

Система

N H 4 N 0 3 — H N 0 3 — Н 2 0

 

Температура,

Содержание

вес. %

Плотность,

Твердая

фаза

 

 

 

 

-С .

NH4NO3

HNO3

 

г/см?

 

 

 

 

 

 

 

 

—10

 

43,12

3,38

 

 

 

 

NH4 N03

 

 

30,90

16,73

 

 

—

 

»

 

 

 

39,33

48,16

 

 

—

 

»

 

 

 

41,41

49,00

 

 

—

NH4 N03 + NH4 N03 -2HN03

 

 

50,81

37,39

 

 

—

 

NH4 N03 -2HNOs

 

 

75,37

13,81

 

 

—

 

To же

0

 

33,34

23,47

 

1,3482

 

NH4 N03

 

 

59,64

45,44

 

1,5413

 

»

 

 

 

38,93

51,61

 

 

—

 

NH4 N03 -2HN03

 

 

23,85

64,97

 

 

—

 

To же

25

 

45,69

35,16

 

1,4531

 

NH4 N03

55

 

59,04

23,37

 

 

—

 

»

 

100

 

76,07

21,09

 

 

—

 

 

 

130

 

92,72

4,45

 

 

—

 

 

 

 

 

90,07

8,64

 

 

—

 

 

 

15

Аммиачная

селитра

обладает

свойством

сублимироваться, что,

в частности, видно по возрастанию

давления пара NH4NO3 с по­

вышением температуры

(табл. 9).

 

 

 

 

Т а б л и ц а

9. Зависимость давления

пара NH4 N03 от температуры

 

 

 

и агрегатного

состояния

 

 

Температура,

Давление

Агрегатное

Температура,

Давление

Агрегатное

пара

NH.1NO3,

пара NH4NO3,

°С

состояние

 

°С

состояние

 

мм рт. ст.

 

 

 

мм рт. ст.

 

100

0,0154

Твердое

 

180

2,51

Жидкость

 

 

 

вещество

 

190

3,69

»

123

0,0733

То же

 

200

6,31

»

130

0,126

»

 

220

12,3

»

138

0,219

»

 

230

22,1

»

148

0,448

»

 

240

33,4

»

160

0,958

»

 

 

 

 

170

1,4

Жадность

 

 

 

 

При хранении аммиачной селитры в условиях повышенных температуры и влажности воздуха ее объем увеличивается при­ мерно вдвое, что обычно приводит к разрыву тары.

Под микроскопом на поверхности гранул аммиачной селитры отчетливо видны поры и трещины. Повышенная пористость гранул селитры весьма отрицательно сказывается на физических свойст­ вах готового продукта.

ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ

Аммиачная селитра отличается высокой гигроскопичностью. На открытом воздухе в тонком слое селитра весьма быстро увлаж­ няется, теряет кристаллическую форму и начинает расплываться. Степень поглощения солью влаги из воздуха зависит от его влаж­ ности и давления паров над насыщенным раствором данной соли при данной температуре.

Между воздухом и гигроскопичной солью происходит влагооб-

мен. Решающее влияние на этот процесс оказывает

относительная

влажность

воздуха.

 

 

 

 

 

Рассмотрим прежде всего понятия абсолютной

и относительной

влажности

воздуха.

Абсолютная

влажность

воздуха — масса

водяного

пара

в

единице

объема

воздуха — выражается в г/м3 или определяется давлением

(в мм. рт.

ст.) водяных

паров,

содержащихся

в воздухе. Относительная

влажность

возду­

ха — процентное отношение массы водяного пара, содержащегося в единице

объема

воздуха, к

максимальной

массе водяного пара

(насыщенный

водяной

пар) в том же объеме и при той же температуре.

Например,

при относительной

влажности

воздуха,

равной 70%, в воздухе

содержится

70% водяных

паров от

количества,

которое

требуется для полного

насыщения

его влагой

при данной

температуре.

 

 

 

 

 

 

 

 

При

понижении

температуры

относительная

влажность

воздуха

возрастает,

хотя содержание водяных паров в нем остается без изменений.

 

 

16

Аммиачная селитра (или другое гигроскопичное вещество) по­ глощает влагу из воздуха только в том случае, если при данной температуре давление паров в нем выше давления паров над на­ сыщенным раствором селитры (соли, вещества). Если же давле­ ние водяных паров в воздухе меньше, чем над насыщенным рас­ твором селитры, то последняя будет отдавать влагу воздуху, т. е. высыхать.

Давление водяных паров в воздухе может быть равно их дав­ лению над насыщенным раствором аммиачной селитры. В этом случае наступает так называемое равновесное состояние системы, в котором селитра при данной температуре не поглощает и не отдает влагу.

Относительную влажность воздуха х (в %) над насыщенным раствором вещества определяют по формуле:

 

 

 

 

Х = - 5 2 -

100

 

 

 

 

 

 

 

г р

 

 

 

где

Я„ — давление

водяных

паров над

насыщенным

раствором соли, мм рт. ст.;

Рр — равновесное

давление

водяных паров

в воздухе при той

же температуре,

мм

рт. ст.

 

 

 

 

 

 

 

Для оценки

степени

гигроскопичности

водорастворимой соли

при

данной температуре

часто

вместо

понятия

относительной

влажности воздуха над насыщенным раствором данной водорас­ творимой соли пользуются термином гигроскопическая точка. Гиг­ роскопическая точка указывает относительную влажность воздуха, при которой удобрение не поглощает и не теряет влагу.

Гигроскопические точки аммиачной селитры при разной тем­ пературе имеют (в %) следующие значения:

Температура, °С

10

15

20

30

40

50

Гигроскопическая точка, % . .

75,3

69,8

66,9

54,4

52,5

48,4

Из приведенных данных следует, что влажный и теплый кли­ мат весьма неблагоприятен для хранения аммиачной .селитры.

Скорость поглощения водяных паров существенно зависит от величины поверхности контакта соли с окружающей средой. Чем крупнее частицы соли, тем, как известно, меньше ее внешняя по­ верхность. Но, с другой стороны, наличие крупных частиц создает условия для проникания воздуха на большую глубину в толщу соли и, следовательно, в поглощении влаги участвует большая поверхность. (Этим и объясняется, что гранулированная селитра •более гигроскопична, чем негранулированная.) Суммарную по­ верхность можно значительно уменьшить, если частицы аммиачной селитры покрыть, например, гидрофобной пленкой.

Примеси или специально внесенные добавки оказывают неоди­ наковое влияние на физико-химические свойства аммиачной се­ литры, в частности на ее гигроскопическую точку, часто понижая последнюю.

2—2188

17

Смотрите также файлы