CC BY
47
УДК 661.525.3 : 001.891.53
И. Ю. Сахаров, И. А. Махоткин, А. Ф. Махоткин, Ю. Н. Сахаров
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ АММИАЧНОЙ
СЕЛИТРЫ В РАСТВОРЕ
Ключевые слова: аммиачная селитра, раствор, аэрозоль.
На основе экспериментального исследования термического разложения раствора аммиачной селитры в процессе упаривания раствора определена принципиальная возможность эффективной очистки отходящих газов фильтрами.
Keywords: ammonium nitrate, solution, spray.
Based on the experimental study of thermal decomposition of ammonium nitrate solution in the process of evaporating the solution is determined in principle the possibility of efficient flue gas cleaning filters.
В условиях производства аммиачной селитры получаются концентрированные горячие растворы аммиачной селитры. Растворы упаривания поступающие на стадию гранулирования практически нейтральны, имеют концентрацию 70-94%[1].
При нагревании растворов аммиачной селитры происходит реакция термического разложения аммиачной селитры согласно уравнению:
1\1Н41\Ю3= ЫН3 + Н1\Ю3 -41,7 ккал/моль. (1)
Десорбция образующихся по реакции (1)паров азотной кислоты и аммиака из раствора в газовую фазуприводит к протеканию газофазной реакциинейтрализации с образованием
мелкодисперсного аэрозоля аммиачной селитры[2]:
NH3+HNO3=NH4NC>3
(2)
Этот аэрозоль трудно уловим, вместе с ним теряется продукционная селитра, он загрязняет газовые выбросы, приводя к ухудшению экологической обстановки.
Для исследования явления термического разложения аммиачной селитры в
растворе,разработанаэкспериментальная установка позволяющая практически полностью улавливать образующийсяпри термическом разложении растворов аммиачной селитры мелкодисперсный аэрозоль и таким образом определять концентрации аэрозоля в газовой фазе над кипящимиконцентрированнымирастворами аммиачной селитры.
Установка представлена на рис. 1. Принцип работы установки следующий. В колбу 2 наливается раствор аммиачной селитры заданной концентрации. После нагрева раствора с помощью плитки - 1 до температуры кипения, через растворпродувается воздух при помощи воздуходувки - 4.Расход воздухарегулируется при помощи лабораторного трансформатора - 5 и измеряется при помощи расходомера - 6. Воздух
после барботажа через раствор аммиачной селитры поступает на фильтры АФА- 3, где происходит практически полное улавливание образующегося аэрозоля. Для исключения влияния брызгоуноса, между колбой - 2 и патронами фильтра АФА - 3 установлен брызгоотбойник- 7.
Рис. 1 - Экспериментальная установка исследования термического разложения аммиачной селитры в растворе: 1 -электроплитка; 2 - колба с раствором аммиачной селитры; 3 - патроны с фильтрами АФА; 4 - воздуходувка; 5 - лабораторный трансформатор; 6 - расходомер; 7 -брызгоотбойник
Количество уловленного аэрозоля на фильтрах АФАопределялипо методике [3].
Численноезначениеколичества уловленного аэрозоля аммиачной селитры вычисляликак отношение массы уловленного на фильтрах аэрозоляк времени проведения процесса:
W= (m-i + m2)/T, мг/мин
(3)
где т1 - масса ЫН4ЫО3 на первом АФА, мг;т2 -масса ЫН4ЫО3 на втором АФА, мг;Т - время проведения эксперимента, мин.
Результаты экспериментального
исследованияпроцесса разложения 70% аммиачной селитрыв растворепри температуре кипения, представлены на рис. 2.
Из рис. 2 видно, что расход продуваемого воздуха не влияет на количество улавливаемого тумана в единицу времени.
3
х
I 2,5
I 2
1,5 1
0,5 ♦
0 2 4 6 8
Р, л/мин
Рис. 2 - Зависимость количества улавливаемого фильтрами аэрозоля аммиачной селитры в единицу времени от расхода воздуха
При нулевом расходе движение газовой фазы через фильтры АФА обеспечивается за счет образующегося пара. Дальнейшее увеличение расхода парогазовой смеси с помощью подачи воздуха показывает, что количество улавливаемого фильтрами аэрозоля аммиачной селитры в единицу
времени от расхода воздуха практически постоянно.
На основе выполненного исследования определено, что над раствором 70% аммиачной селитры при температуре кипения существует определенная концентрация аэрозоля аммиачной селитры. Это явление следует учитывать при проектировании технологической схемы производства аммиачной селитры.
Литература
1. Технология аммиачной селитры. Под ред. докт. техн. наук проф. В. М. Олевского. - М. Химия 1978. - 312 с.
2. Махоткин И. А., Сахаров И. Ю., Махоткин А. Ф., Сахаров Ю. Н.Закономерности кинетики абсорбции аммиака азотной кислотой в условиях производства аммиачной селитры Стр. 74 - 75. Вестник Казанского технологического университета Т. 16 №14. - Казань: Издательство КНИТУ 2013. - 323с.
3. Махоткин И. А., Сахаров И. Ю., Махоткин А. Ф., Сахаров Ю. Н., Касимов М. Р.Экспериментальное исследование эффективности улова тумана аммиачной селитры волокнистыми фильтрами Стр. 71 - 73. Вестник Казанского технологического университета Т. 16 №14. - Казань: Издательство КНИТУ 2013. - 323с.
© И. Ю. Сахаров - аспирант кафедры ОХЗ, КНИТУ, wisefellow@mail.ru; И. А. Махоткин - к. т. н., доцент кафедры ОХЗ КНИТУ, oxzkstu@kstu.ru; А. Ф. Махоткин - д. т. н., профессор, зав. кафедрой ОХЗ КНИТУ, oxzkstu@kstu.ru; Ю. Н. Сахаров -к. т. н., стар. преп. кафедры ОХЗ ФГБОУ ВПО КНИТУ, usacharas@mail.ru.
© 1 Y. Sakharov - graduate student of Equipment chemical plants KNRTU, wisefellow@mail.ru; I. A. Makhotkin - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Equipment chemical plants KNRTU, oxzkstu@kstu.ru; A. F. Makhotkin - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Department equipment chemical plants KNRTU, oxzkstu@kstu.ru; Y. N. Sakharov -Candidate of Technical Sciences, Senior Lecturer of Equipment chemical plants KNRTU usacharas@mail.ru.
