Номер 2, страница 20, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Опишите технологический процесс производства аммиачной селитры.

Решение

Аммиачная селитра (нитрат аммония, $NH_4NO_3$) – одно из самых массовых азотных удобрений. Технологический процесс ее производства включает несколько ключевых стадий, основанных на реакции нейтрализации аммиака азотной кислотой.

1. Получение исходных веществ

Исходными компонентами для синтеза являются газообразный аммиак ($NH_3$) и концентрированная азотная кислота ($HNO_3$). На современных химических предприятиях эти производства часто объединены в единый комплекс.

• Аммиак получают по процессу Габера-Боша из атмосферного азота и водорода (который, в свою очередь, получают обычно из природного газа).
• Азотную кислоту (обычно 55-60% концентрации) получают каталитическим окислением аммиака с последующей абсорбцией оксидов азота водой (процесс Оствальда).

2. Нейтрализация аммиака азотной кислотой

Это центральная стадия процесса. Газообразный аммиак и раствор азотной кислоты подаются в специальный аппарат – нейтрализатор. Протекает бурная экзотермическая реакция с выделением большого количества тепла ($\text{Q}$):

$NH_3(газ) + HNO_3(раствор) \rightarrow NH_4NO_3(раствор) + Q$

Реакция проводится в аппаратах типа ИТН (использующих теплоту нейтрализации). Выделяющееся тепло приводит к интенсивному кипению и испарению воды из образующегося раствора нитрата аммония. Это позволяет совместить стадию реакции и стадию частичного концентрирования раствора.

3. Упаривание раствора аммиачной селитры

Раствор, полученный после нейтрализатора, имеет концентрацию около 85-90%. Для получения твердого продукта необходимо удалить почти всю оставшуюся воду. Раствор направляется в выпарные аппараты, где под вакуумом (для снижения температуры кипения и предотвращения разложения селитры) его концентрация доводится до 95–99,8%. В результате образуется горячий концентрированный расплав аммиачной селитры.

4. Гранулирование или приллирование плава

Для получения товарного продукта в виде гранул расплав подается на стадию формирования частиц. Используются два основных метода:

• Приллирование. Расплав разбрызгивается через форсунки (душирующее устройство) в верхней части специальной полой башни (башни приллирования) высотой 40-60 м. Падая вниз, капли расплава охлаждаются встречным потоком воздуха и застывают, превращаясь в шарообразные гранулы – приллы.
• Гранулирование. Расплав распыляется на мелкие "зародышевые" частицы селитры во вращающихся барабанах-грануляторах или в аппаратах с кипящим слоем. Частицы послойно наращиваются, образуя более крупные и прочные гранулы.

5. Охлаждение, кондиционирование и упаковка

Горячие гранулы с температурой 80-110 o C поступают на охлаждение в аппараты с кипящим слоем или барабанные охладители. Затем для предотвращения слеживания при хранении гранулы обрабатывают специальными кондиционирующими добавками (поверхностно-активными веществами или тонкодисперсными порошками, например, тальком или каолином). Готовый продукт просеивается для отделения фракций нужного размера и направляется на упаковку в мешки или на склад для отгрузки насыпью.

Ответ:

Технологический процесс производства аммиачной селитры состоит из следующих основных стадий: 1) получение исходных реагентов – аммиака и азотной кислоты; 2) экзотермическая реакция нейтрализации аммиака азотной кислотой с образованием водного раствора нитрата аммония; 3) выпаривание раствора до получения концентрированного плава (95-99,8%); 4) гранулирование или приллирование плава для формирования твердых частиц; 5) охлаждение гранул, их обработка кондиционирующими добавками против слеживания и последующая упаковка готового продукта.