Способ получения водоустойчивого нитрата аммония (аммиачной селитры)

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении промышленных взрывчатых веществ и пролонгированных удобрений. Нитрат аммония измельчают одновременно при перемешивании совместно с гидрофобобизаторами - солями стеариновой кислоты в количестве не менее 0,1 мас.% и соединениями железа (III) в количестве не менее 0,03 мас.% в пересчете на железо. В качестве солей стеариновой кислоты используют стеарат натрия, или стеарат аммония, или стеарат цинка, или стеарат кальция, или их смесь. В качестве соединений железа (III) используют железоаммонийные квасцы, или хлорид железа, или сульфат железа, или оксид железа. Изобретение позволяет получить водоустойчивый нитрат аммония, соответствующий требованиям ГОСТ 14702-79, снизить энергоемкость и длительность процесса. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к производству водоустойчивого нитрата аммония (аммиачной селитры), используемой для получения промышленных взрывчатых веществ и пролонгированных удобрений.

Известно, что при обработке нитрата аммония для получения водоустойчивой формы, используют смесь, содержащую 75% парафина, 20% алкиламина и 5% битума №4, названной ПБА-2 (авт.свид. СССР 197535, 18.07.1967) (аналог). Однако при этом невозможно снизить начальную влажность NH4NO3, а также полностью высушить его (М.Е.Позин, «Технология минеральных солей», т.II, стр.1184) (аналог).

Также известен способ производства водоустойчивого нитрата аммония путем обработки его гидратом окиси металла и карбоновыми кислотами или их смесью с неокисленными или частично окисленными парафиновыми углеводородами, причем вводят их в количестве 0,05-0,1% (в расчете на Fe) и 0,15-0,40% от массы нитрата аммония.

Получение нитрата аммония осуществляют следующим образом.

Щелоки нитрата аммония концентрации 63-70% подают в выпарные аппараты и после упарки под вакуумом до концентрации 96,5-97% направляют на кристаллизацию. По пути в плав гидрозатвором вводят через тройник раствор, например, окисного сернокислого железа концентрацией около 120 г/л (в расчете на железо) и газообразный аммиак. Далее плав охлаждают и частично кристаллизуют на охлажденном барабане и направляют в шнек-докристаллизатор. Одновременно в шнек впрыскивают распыляемую воздухом жирную кислоту или ее смесь с парафином. Горячий нитрат аммония с температурой 108°С в шнеке перемешивают с жирной кислотой, подсушивают, охлаждают и далее транспортером подают на укупорку (Авт.свид. СССР №109465 по заявке №566050 от 3.02.1957 г.). Процесс отличается многоступенчатостью, длительностью, энергоемкостью. Кроме того, введение окисного сернокислого железа и газообразного аммиака для получения гидрата окиси металла будет приводить к маловоспроизводимым результатам, т.к. окисное сернокислое железо Fe2(SO4)3 в водной среде подвержено гидролизу. При этом образуются различные гидроксокомплексы (аналог) (Общая и неорганическая химия / Т.Х.Карапетьянц, С.И.Дракин, стр.568).

Известен способ получения водоустойчивого нитрата аммония путем обработки его гидрофобной добавкой, состоящей из натуральной карбоновой кислоты - стеарина, содержащего до 93 мас.% стеариновой кислоты (остальное - пальмитиновая и олеиновая кислоты) в смеси с парафином в количестве 0,2-0,4% от массы продукта. Процесс получения водоустойчивого нитрата аммония (в гранулированном виде) состоит в следующем. Азотная кислота нейтрализуется газообразным аммиаком в аппарате с использованием тепла нейтрализации (ИТН). При этом получается раствор нитрата аммония концентрацией 85-90% NH4NO3, который после донейтрализации аммиаком направляется на упаривание с получением высококонцентрированного плава селитры. Плав далее ожелезняют, путем введения сернокислого окисного железа и газообразного аммиака с таким расчетом, чтобы содержание железа находилось в пределах 0,06-0,09 мас.% (в пересчете на Fe3+) и общая кислотность плава поддерживается на уровне не более 0,5 г/дм3 HNO3. Это предотвращает образование хлопьев гидроокиси железа и позволяет провести грануляцию продукта. Гранулы охлаждаются в кипящем слое до температуры 70°С и направляются во вращающийся барабан, где обрабатываются гидрофобной добавкой, в качестве которой используется натуральный стеарин в смеси с парафином, например в соотношении 1:1, в количестве 0,2-0,4% от массы продукта. После охлаждения на второй ступени кипящего слоя водоустойчивый нитрат аммония поступает на упаковку (Патент РФ №2227121 от 20.04.2004 г по заявке 2002134667/15 от 23.12.2002 г.). Испытания нитрата аммония на водоустойчивость проводили на гидродинамическом приборе по ГОСТ 14839.13-69, согласно которому она не должна быть ниже 24 см вод.ст. (в отдельных случаях - не ниже 22 см вод.ст.).

Наиболее близким к заявленному изобретению являются способы получения водоустойчивой аммиачной селитры для изготовления взрывчатых веществ, изложенные в патенте RU №2318726 от 10.03.2008 г. (прототип). Способ по варианту 1 включает обработку гранул минерально-органической эмульсией, состоящей из минеральной фазы, которая содержит железоаммонийные квасцы и получена из аммиачной селитры, раствора сульфата трехвалентного железа и раствора гидроксида натрия, органической фазы, содержащей парафин и природный стеарин, и стабилизатора эмульсии, сушку и измельчение. Способ по варианту 2 включает обработку гранул аммиачной селитры раствором железоаммонийных квасцов, полученным из сульфата трехвалентного железа, аммиачной селитры и гидроксида натрия и имеющим кислотность среды рН от 1,5 до 2,5, сушку, последующую обработку гранул органическим гидрофобизатором, содержащим парафин и природный стеарин, сушку и измельчение. Способ по варианту 3 включает обработку гранул аммиачной селитры минерально-органической смесью, содержащей жезезоаммонийные квасцы, полученной путем смешения аммиачной селитры, раствора сульфата трехвалентного железа, раствора гидроксида натрия, парафина и природного стеарина с последующей сушкой, после обработки гранулы аммиачной селитры измельчают. Способ позволяет получить водоустойчивую аммиачную селитру с высоким показателем водостойкости 70-90 см вод.ст.

Общими недостатками всех известных способов является энергоемкость, многоступенчатость, длительность процесса и, как следствие, высокая стоимость технологии.

Задачей настоящего изобретения является получение водоустойчивого нитрата аммония путем обработки его гидрофобизаторами, причем, в качестве гидрофобных добавок используют соли стеариновой кислоты не менее 0,1% от массы продукта и соединения железа (III) не менее 0,03% от массы продукта (в пересчете на железо). Гидрофобизаторы вводят в процессе измельчения нитрата аммония одновременно при перемешивании, что способствует взаимодействию частиц нитрата аммония и гидрофобизаторов на молекулярном уровне. Измельчение компонентов переводит их в мелкодисперсное состояние, а одновременное перемешивание приводит к равномерному распределению гидрофобизаторов в массе нитрата аммония за счет возникновения между ними Ван-дер-ваальсовых сил. Это приводит к тесному взаимодействию частиц и удержанию молекул гидрофобизаторов на поверхности нитрата аммония.

В качестве солей стеариновой кислоты используют или стеарат натрия, или стеарат аммония, или стеарат цинка, или стеарат кальция, или их смесь.

В качестве соединений железа (III) применяют железоаммонийные квасцы (ЖАК) или хлорид железа, или сульфат железа, или оксид железа.

Предлагаемая технология позволит снизить энергоемкость процесса и его длительность, увеличив при этом показатели водоустойчивости получаемого продукта.

Процесс получения водоустойчивого нитрата аммония осуществляют следующим образом. Гранулированный нитрат аммония (по ГОСТ 2-85) измельчают вместе с солями стеариновой кислоты (или стеаратом натрия, или стеаратом аммония, или стеаратом цинка, или стеаратом кальция, или их смесью) и соединениями железа (III) в мельнице, что обеспечивает высокую степень измельчения и однородность помола; сушат в сушильном шкафу до постоянного веса и охлаждают в эксикаторе. Обработанный таким образом нитрат аммония выдерживает испытания на водоустойчивость не менее 24 см в.ст. Испытания на водоустойчивость проводят на гидродинамическом приборе по ГОСТ 14839.13-69.

В таблице 1 представлены результаты испытаний нитрата аммония.

Из таблицы 1 следует, что опыты, проведенные по разработанному способу, позволяют получить нитрат аммония, способный выдерживать испытание на водоустойчивость не менее 24 см в.ст.(опыты 3-21).

В опытах 10 и 11 изменили содержание стеарата натрия. Уменьшение его содержания привело к снижению водоустойчивости образца нитрата аммония (не менее 25 против 45 см в.ст.). Увеличение содержание данного гидрофобизатора не привело к существенному повышению результатов водоустойчивости (не менее 45 см в.ст.), следовательно, повышение содержания данного компонента приводит к излишним материалозатратам.

В опытах 12-15 кроме стеарата натрия (1%) в качестве гидрофобизатора использовали ЖАК. Результаты по водоустойчивости нитрата аммония при его содержании менее 0,05% совпали с результатами опыта 3 (не менее 45 см в.ст.), в котором ЖАК не использовали. При содержании ЖАК 0,05-0,075% водоустойчивость нитрата аммония увеличилась (не 60 см в.ст.). Однако дальнейшее увеличение содержания данного гидрофобизатора (до 0,1%) также приводит к излишним материалозатратам.

В опытах 16-21 ЖАК заменили оксидом железа (III). При содержании стеарата натрия 0,3% и содержании Fe2O3 0,9% от массы нитрата аммония результат по водоустойчивости совпал с результатами опытов 4-6 и 9-10 (не менее 30 см в.ст.). Применение 0,9% стеарата натрия с оксидом железа (III) способствовало повышению водоустойчивости нитрата аммония до 55 см в.ст., что совпадает с результатами опыта 13. Значения по водоустойчивости нитрата аммония с меньшим содержанием оксида железа (III) (опыты 18-20) также соответствуют требованиям ГОСТ 14702-79 (не менее 24 см в.ст.) и согласуются с результатами опыта 2 (не менее 40 см в.ст.). При увеличении содержания гидрофобизатора - стеарата натрия - до 1% (опыт 21) водоустойчивость нитрата аммония при том содержании оксида железа (III) (0,03%) составила не менее 110 см в.ст.

Необходимо учесть, что соли железа (III) гигроскопичны (Н.Л.Глинка. Общая химия: уч. пособие для вузов. - Л.: Химия, 1983. - С.669) или легко гидролизуются (М.Х.Карапетьянц, С.И.Дракин. Общая и неорганическая химия. Учебное пособие для Вузов. - М.: Химия, 1981, с.566), вследствие чего их содержание в аммиачной селитре нежелательно. Об этом свидетельствуют и более низкие значения водоустойчивости образцов селитры с ЖАК (опыты 12-15).

Среди всех изученных стеаратов металлов максимальные значения водоустойчивости отмечены у образцов АС, полученных с использованием стеарата натрия. Преимущества данного катиона очевидно. Ион натрия (Na+) обладает меньшими размерами (0,098 нм) по сравнению с катионом аммония (NH4+: 0,143 нм), и катионами двухзарядных ионов (Са2+ Ва2+: 0,104 нм и 0,120 нм), меньшим зарядом, и как следствие является более подвижным и активным (коэффициент активности однозарядных ионов выше, чем многозарядных: f=0,8 против 0,1…0,2. Н.Л.Глинка. Общая химия: уч. пособие для вузов. - Л.: Химия, 1983. - С.233), что позволяет ему легче проникать на поверхность нитрата аммония и закрепляться на ней, образуя на поверхности нитрата аммония оболочку из гидрофобных частиц.

Отсюда следует, что применение именно стеарата натрия (соли жирной кислоты) и оксида железа (III) позволяет получить наиболее водостойкие образцы АС (опыт 21).

Нитрат аммония без обработки гидрофобизатором выдержал испытание на водоустойчивость всего 2-3 см в.ст. (опыт 1).

Таким образом, предлагаемый способ получения водоустойчивого нитрата аммония путем обработки его гидрофобизаторами - солями стеариновой кислоты не менее 0,1% от массы продукта и соединениями железа (III) не менее 0,03% от массы продукта (в пересчете на железо) позволяет получить водоустойчивый нитрат аммония в соответствии с требованиями ГОСТ 14702-79 «Селитра аммиачная водоустойчивая. Технические условия».

Благодаря использованию новых компонентов: солей стеариновой кислоты, в частности стеарата натрия, и оксида железа (III), технический результат - водоустойчивость аммиачной селитры по заявленному способу намного превосходит технический результат по известным способам: значение водоустойчивости аммиачной селитры составляет 110 см в.ст.

1. Способ получения водоустойчивого нитрата аммония (аммиачной селитры), включающий измельчение, смешение нитрата аммония с гидрофобизаторами и сушку, отличающийся тем, что нитрат аммония измельчают одновременно при перемешивании совместно с гидрофобной добавкой - солями стеариновой кислоты в количестве не менее 0,1% от массы продукта и соединениями железа (III) не менее 0,03% от массы продукта (в пересчете на железо).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве солей стеариновой кислоты применяют стеарат натрия, или стеарат аммония, или стеарат цинка, или стеарат кальция, или их смесь.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соединений железа (III) применяют железоаммонийные квасцы, или хлорид железа, или сульфат железа, или оксид железа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к агрегатам для получения аммиачной селитры с аппаратами использования теплоты нейтрализации (ИТН) при смешивании раствора азотной кислоты с газообразным аммиаком.
Изобретение относится к способу получения удобрения на основе нитрата и сульфата аммония и может найти применение в химической промышленности. .
Изобретение относится к технологии минеральных солей. .
Изобретение относится к технологии минеральных солей. .

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано при получении нитрата аммония (аммиачной селитры). .

Изобретение относится к способу производства гранулированной аммиачной селитры и фильтрующему элементу для тонкой очистки паровоздушной смеси перед выбросом в атмосферу от аммиачной селитры и аммиака.

Изобретение относится к технологии получения пористой гранулированной аммиачной селитры для приготовления взрывчатых веществ. .

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при производстве минеральных удобрений пролонгированного действия и водостойких промышленных взрывчатых веществ на основе аммиачной селитры.
Изобретение относится к способу окрашивания аммиачной селитры для технических целей, используемой для приготовления взрывчатых материалов, в частности к производству высокоплотной и пористой аммиачной селитры с характерной отличительной окраской гранул, может найти применение в производстве аммиачной селитры, используемой для приготовления эмульсионных и простейших взрывчатых веществ.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности при переработке фосфогипса - отхода производства экстракционной фосфорной кислоты. Для получения высокочистого углекислого кальция и азотно-сульфатного удобрения проводят конверсию фосфогипса раствором карбоната аммония с получением раствора сульфата аммония и фосфомела. Фосфомел растворяют в азотной кислоте, отделяют нерастворимый остаток фильтрацией от раствора нитрата кальция. Далее проводят взаимодействие раствора нитрата кальция с карбонатом аммония с получением продукционной пульпы углекислого кальция в растворе нитрата аммония, осаждение из нее высокочистого углекислого кальция и переработку раствора нитрата аммония в азотно-сульфатное удобрение. Продукционную пульпу разделяют на две части, одну из которых подают на фильтрацию для отделения осадка высокочистого углекислого кальция, а вторую - на предварительное смешение с раствором карбоната аммония до концентрации карбоната аммония в жидкой фазе, равной 4,0-8,0%. В процессе осаждения высокочистого углекислого кальция поддерживают температуру 40-45°С и концентрацию избыточного карбоната аммония в жидкой фазе пульпы 0,5-1,0%. Раствор нитрата аммония, полученный после отделения осадка углекислого кальция, смешивают с раствором сульфата аммония, полученным после конверсии фосфогипса, смесь упаривают, гранулируют и сушат. Изобретение позволяет повысить эффективность комплексной переработки фосфогипса, производительность фильтрации на стадии осаждения высокочистого углекислого кальция, выход нитрата аммония в жидкую фазу. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности и в области производства взрывчатых веществ. Способ получения водоустойчивого нитрата аммония включает одновременное измельчение и перемешивание нитрата аммония со смесью гидрофобизаторов, содержащих оксид железа (III) в количестве не менее 0,03% и соли стеариновой кислоты не менее 0,1% от массы продукта, и сушку. Гидрофобизатор содержит в качестве солей стеариновой кислоты стеарат лития, или стеарат магния, или их смесь. Дополнительно гидрофобизатор содержит олеаты металлов IIA группы или их смеси, взятые в количестве 0,1-1,0% от массы продукта при соотношении солей стеариновой кислоты к олеатам металлов IIA группы, равном 1:1. Изобретение позволяет получить нитрат аммония повышенной водоустойчивости. 1 табл.

Изобретение относится к способу получения нитрата аммония. Способ производства нитрата аммония включает воздействие условий на газообразный сырьевой материал установки окисления, состоящий по меньшей мере по существу из аммиака, пара и окисляющего газа, в результате которых аммиак окисляется с получением реакционной смеси, включающей монооксид азота и водяной пар, с последующим охлаждением реакционной смеси в теплообменнике, в результате которого монооксид азота окисляется, водяной пар конденсируется; продукты окисления монооксида азота взаимодействуют с конденсированной водой и абсорбируются этой водой; и по существу весь монооксид азота в реакционной смеси преобразуется в азотную кислоту с последующим взаимодействием потока азотной кислоты с потоком аммиака с образованием нитрата аммония. Изобретение позволяет получить нитрат аммония без использования абсорбционной колонны. 25 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к способу получения нитрата аммония, объединяющему получение азотной кислоты с получением нитрата аммония. Газообразный сырьевой материал установки окисления, состоящий из аммиака, водяного пара и окисляющего газа, подвергают воздействию условий, при которых аммиак окисляется с образованием реакционной смеси, содержащей монооксид азота и водяной пар. Затем реакционную смесь охлаждают в теплообменнике, в результате чего монооксид азота окисляется, водяной пар конденсируется, а продукты окисления монооксида азота реагируют с конденсированной водой и абсорбируются ею с образованием потока азотной кислоты. Поток азотной кислоты реагирует с потоком аммиака на стадии получения нитрата аммония с образованием нитрата аммония. По меньшей мере 80% пара в составе сырьевого материала установки окисления происходит со стадии получения нитрата аммония. По меньшей мере 10% аммиака в составе сырьевого материала установки окисления происходит и доставляется паром со стадии получения нитрата аммония. Изобретение обеспечивает уменьшение размера реактора для получения нитрата аммония и снижение требования к точности перемешивания для реакции азотной кислоты. 20 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к химической промышленности. Способ включает получение раствора аммиачной селитры, введение в полученный раствор первой части стабилизирующей добавки, в качестве которой используют смесь аммонийных солей фосфорной и серной кислот или самих кислот при одновременной нейтрализации их аммиаком, выпаривание полученного раствора до состояния плава, введение в полученный плав поверхностно-активного вещества, порообразующей добавки и второй части стабилизирующей добавки, в качестве которой используют нитраты магния, кальция или железа, с последующим гранулированием. Первая и вторая часть компонентов стабилизирующей добавки, взятые в стехиометрическом соотношении, в процессе гранулирования образуют в результате обменной реакции нерастворимый носитель и аммиачную селитру. Изобретение обеспечивает повышение статической прочности, снижение слеживаемости и остаточной влажности, повышение устойчивости гранул к термическим циклам нагрев-охлаждение. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 13 пр.
Наверх