ChSTU repository

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
КАФЕДРА ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ВОДООЧИЩЕННЯ 
 
Реєстраційний №________ На правах рукопису 
УДК _____________ 
 
«Допущено до захисту» 
Завідувач  кафедри ХТВ ЧДТУ 
___________________________ 
                                                       «___»   ______________2021р. 
 
 
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА БАКАЛАВРА 
на тему 
Технологічна схема та апаратурне оформлення виробництва 
амонійної селітри. Стадія випарки. 
 
за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія» 
 
 
Науковий керівник: Виконав здобувач вищої освіти: 
Тетяна КЛІМЕНКО 4 курсу 
_____________________________ Назар ПРОКОПЕНКО 
_________________________________ 
 
2021 
 
 
1 ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ ТА АНАЛІЗ СТАНУ ДІЮЧИХ ПРОМИСЛОВИХ  
СПОСОБІВ ВИРОБНИЦТВА 
 
1.1 Аналіз існуючих промислових способів виробництва. 
 
Створення агрегатів великої одиничної потужності з'явилося 
відображенням загальної тенденції різкого укрупнення агрегатів, що проявилася в 
60-і роки минулого століття в СРСР.  
Технологія виробництва аміачної селітри включає в себе нейтралізацію 
азотної кислоти газоподібним аміаком з використанням теплоти реакції 
(145кДж / моль) для упарювання розчину селітри. Після утворення розчину, 
зазвичай з концентрацією 83%, зайва вода випаровується до стану розплаву, в 
якому вміст нітрату амонію становить 95-99,7% залежно від сорту готового 
продукту. Для використання в якості добрива розплав гранулюється в 
розпилювальних апаратах, сушиться, охолоджується і покривається розчинами 
для запобігання злежування. Колір гранул варіюється від білого до безбарвного. 
Нітрат амонію для застосування в хімії зазвичай зневоднюється, так як він дуже 
гігроскопічний, то повністю безводний його отримати практично неможливо. 
У виробництві аміачної селітри використовують азотну кислоту з 
концентрацією понад 45% (45-58%), вміст оксидів азоту не повинна 
перевищувати 0,1%. У виробництві аміачної селітри можуть бути використані 
також відходи аміачного виробництва, наприклад аміачна вода і танкові чи 
продувні гази, що відводяться зі сховищ рідкого аміаку і отримані при 
продувках систем синтезу аміаку. Крім того, у виробництві аміачної селітри 
використовуються також гази дистиляції з виробництва карбаміду. 
При раціональному використанні тепла, що виділяється при нейтралізації 
можна отримати за рахунок випаровування води концентровані розчини і навіть 
плав аміачної селітри. Відповідно до цього розрізняють схеми з отриманням 
розчину аміачної селітри з подальшим випарюванням (багатостадійний процес) 
і з отриманням плаву (одностадійний або безупарочний процес). 
У промисловій практиці знайшли широке застосування як найбільш 
ефективні установки, що працюють при атмосферному тиску, з використанням 
тепла нейтралізації і частково установки з вакуум-випарником. 
Загальними рисами схем АС–67 і АС–72 є: 
– використання у якості сировини 58 – 60%-ї азотної кислоти і газоподібного 
аміаку, надлишковий тиск якого не перевищує 0,3 МПа; 
– нейтралізація азотної кислоти газоподібним аміаком під 
атмосферним тиском в апаратах з використанням тепла реакції на 
випарювання води з розчину (в апаратах ВТН утворюється 88–92%-й 
розчин аміачної селітри); 
– випарювання 88–92%-го розчину в одну ступінь під атмосферним тиском до 
стану висококонцентрованого плаву (99,6–99,8%-го) в апараті з падаючою плівкою 
протитоком до гарячого повітря; 
– часткове  використання сокової  пари,  що утворюється  в  
апаратах ВТН, на під ігрівання азотної кислоти до 80 –90 °С і 
повітря перед апаратом охолодження гранул у киплячому шарі;  
– основну масу сокової пари не. використовують, а направляють на 
змішування з повітрям, що викидається з грануляційної башти;  
– інтенсивне гранулювання плаву в башті (з високою швидкістю 
протиточного повітря і високою щільністю зрошення плавом); 
– охолодження гранул в апараті з киплячим шаром;  
– промивання пароповітряної суміші розведеним розчином аміачної 
селітри в тарілчастому скрубері.  
Особливістю агрегату АС-67 є розміщення основного технологічного 
устаткування (від стадії нейтралізації до стадії одержання плаву) на 
грануляційній башті каскадом, без проміжних операцій перекачування 
розчинів аміачної селітри. Інша особливість агрегату АС – 67 полягає в 
тому, що повітря не відсмоктують з башти, як зазвичай в техніці 
баштового гранулювання мінеральних добрив, а нагнітають у вежу 
знизу під реї киплячого шару одним потужним вентилятором, тобто 
башта працює під напором.  
Принципова схема агрегату АС – 67 зображена на рисунку 1.1. 
 
 
 
1, 2 – теплообмінники; 3 – апарати ВТН; 4 ,6 – донейтралізатори; 7 –
випарний апарат; 8 – промивний скрубер; 9 – комбінований випарний апарат; 10,  
19 – підігрівані повітря; 11 – фільтр плаву; 12 – гідрозатвор-донейтралізатор; 
13, 25 – ємкості для розчину селітри; 14,24 – насоси відцентрові; 15 – 
гранулятор; 16 – грануляційна башта; 17 – апарат КШ; 18, 20, 21 – 
вентилятори; 22 –нагнітач повітря; 23 – конвейєр; 26 – апарат для обробки 
гранул. 
 
Рисунок 1.1 – Технологічна схема агрегату АС – 67  
 
Азотну, кислоту (58–60% HNO3) попередньо підігрівають в 
кожухотрубному теплообміннику 2 соковою парою з апаратів ВТН до 70 –             
80 °С, а газоподібний аміак – до 120 – 130 °С в теплообміннику паровим 
конденсатом. Нагріті компоненти надходять у нижню реакційну частину 
апаратів ВТН. 88 – 92% плав аміачної селітри, що утворився в результаті реакції 
та випарювання частини води містить 2 – 4  г/дм3 вільної азотні кислоти, яка 
послідовно нейтралізується аміаком в донейтралізаторі 4, а на випадок 
проскакування кислоти – у контрольному донейтралізаторі 5, з якого 
розчин самопливом надходить у випарний апарат 9. Тут плав упарюється до 
вмісту в ньому аміачної селітри – 99,6–99,8%. Після донейтралізації 
аміаком в апараті 12 плав самопливом надходить на розбризкування в 
лійкові гранулятори 15. Застиглі в польоті гранули попадають на решітки 
апарата 17, де в киплячому шарі охолоджуються, і після обприскування 
диспергатором НФ в апараті 26, надходять на упаковку. 
Охолодження гранул у киплячому шарі регулюється в залежності від 
вологості і температури зовнішнього повітря, яке підігрівають паром у 
теплообміннику 19 і подають на змішування з основним потоком повітря, що 
нагнітається у башту вентиляторами 20 і 21. Пара з реакційної частини 
апаратів ВТН надходить у промивний скрубер оснащений чотирма 
тарілками і бризковідбійником. На нижніх тарілках іде відмивання сокової 
пари від аміаку 20–25%-м кислим розчином аміачної селітри, на верхніх – 
конденсатом сокової пари від бризок селітри. Далі сокову пару направляють 
частково на підігрів азотної кислоти, а основну масу – у промивний скрубер 
8; на вході якого сокова пара змішується з повітрям з грануляційної башти. 
Сюди ж подається пароповітряна суміш з випарного апарата 9. На тарілках 
промивного скрубера, зрошуваних підкисленим розчином селітри, 
пароповітряна суміш очищається від аміаку і пилу селітри. Розведений 20 – 25%-
і розчин із промивного скрубера 8 направляють у промивну частину апарата ВТН, із 
промивної – у його реакційну частину. 
Кондиціонуюча сульфатна добавка утворюється при введенні сірчаної 
кислоти. У первинній схемі 92%-у сірчану кислоту в невеликих кількостях 
подавали в змішувачі азотної і сірчаної кислот, що встановлені перед апаратами ВТН, 
згодом з метою підвищення вибухонебезпеки процесу змінили місце подачі  сірчаної 
кислоти, і в даний час її вводять після апаратів ВТН у 88–92%-і розчин селітри (в 
донейтралізатор 4). Тут вона нейтралізується газоподібним аміаком. 
Розміщення всього основного технологічного устаткування на 
грануляційній башті, як відзначалося, спростило схему через відмову від 
перекачування концентрованих розчинів селітри. У той же час таке рішення 
привело до певних ускладнень процесів будівництва та експлуатації агрегату: 
– основа башти несе велике навантаження, внаслідок чого вона виконана із 
залізобетону з внутрішньою футеровкою кислототривкою цеглою, що 
приводить до значних капітальних витрат, підвищенню трудомісткості і 
тривалості будівництва; 
– надбудова з технологічним устаткуванням розташована на великій 
висоті, тому повинна бути цілком закрита, опалювальна і вентильована; 
– монтаж устаткування може бути початий тільки після зведення башти, 
така послідовність робіт подовжує цикл будівельно-монтажних робіт; 
– розташування устаткування на великій висоті викликає підвищення вимог до 
працездатності підйомно-транспортного устаткування (пасажирського і 
вантажного ліфтів); 
– експлуатація вежі під напором ускладнює обслуговування апарата 
охолодження продукту в киплячому шарі, що вмонтований у башту; 
– застосування вмонтованого охолоджуючого апарату приводить до 
збільшення витрат енергії на подачу повітря у башту, оскільки відсутня 
можливість у холодний час року зменшувати подачу повітря щоб уникнути 
«посадки» киплячого шару, тому доводиться витрачати пару на підігрів великих 
кількостей повітря. 
Критична оцінка перерахованих особливостей агрегату АС-67 збіглася з 
періодом пошуків рішень по досягненню такої якості аміачної селітри, що 
дозволило б зберігати і перевозити її без тари. 
На початку 70-х років у США ця проблема була вирішена за 
допомогою добавки «Нукло». Цю порошкоподібну добавку, що не 
розчиняється, можна вводити тільки у висококонцентрований плав; отже, при 
розташуванні устаткування для одержання плаву у верхній частині башти 
потрібно спорудження транспортної лінії подачі порошку на висоту приблизно 
70м. Завдання полегшується, якщо перекачувати висококонцентрований плав з 
добавкою «Нукло» спеціальним насосом; саме така схема була реалізована в 
США. Перекачування висококонцентрованого плаву не тільки розширює 
можливість використання різних добавок, але і дозволяє різко зменшити масу 
грануляційної башти. 
Додатково з метою усунення перерахованих вище недоліків схеми АС – 67 і 
підвищення якості продукту в схемі АС – 72 прийняті наступні технічні рішення: 
– замість сульфатної добавки застосована більш ефективна сульфатно-
фосфатна добавка; збережено обприскування гранул поверхнево-активними 
речовинами; 
– передбачено одержання гранул більш рівномірного складу (не менш 
70–80% фракції 2–3 мм) за рахунок застосування віброгрануляторів; 
– передбачено підвищення міцності гранул як результат впливу трьох 
факторів: .застосування сульфатно-фосфатної добавки, одержання більш великих 
гранул (зменшення фракції менше 2 мм), регулювання темпу охолодження 
гранул, для чого був застосований секційований виносний апарат з киплячим шаром 
і роздільною подачею повітря в кожну секцію; 
– устаткування розміщене внизу на окремій етажерці; для перекачування 
плаву застосований насос. 
В агрегаті АС –72 застосовані насос вітчизняної конструкції і трубопровід зі 
спеціальною антидетонаційною вставкою, що відповідають вимогам безпечного 
перекачування плаву, схильного до термічного розкладання. Науково-дослідні 
роботи підтверджують можливість безпечної експлуатації вузла перекачування 
плаву при дотриманні технологічного режиму і правил техніки безпеки. 
Розміщення всього технологічного устаткування, включаючи випарний 
апарат, внизу дозволяє застосувати полегшену конструкцію грануляційної 
башти, зокрема металеву башту при ощадливих витратах металу. Застосування 
металу для спорудження башти замість монолітного залізобетону з футерівкою 
кислототривкою цеглою дозволяє: 
– виготовляти вузли вежі індустріальним способом; спорудження вежі на 
місці будівництва звести до монтажу цих вузлів; 
– істотно скоротити термін будівництва вежі; 
– прийняти прямокутну форму вежі, що є кращою при використанні 
монодисперсних грануляторів, тому що дозволяє мінімізувати перетин вежі і 
застосовувати монодисперсні гранулятори простої конструкції. 
В агрегаті АС – 67 твердий зв'язок між апаратом охолодження гранул у 
киплячому шарі, власне з грануляційною баштою і промивним скрубером 
викликає в холодний час року підвищені витрат електроенергії і пара, яких 
можна уникнути за умов розриву цього твердого зв'язку. 
В агрегаті АС – 72 застосований виносний апарат охолодження гранул у 
киплячому шарі, тому подача повітря у башту не пов'язана з цим апаратом. 
Промивний скрубер, встановлений нагорі, секціонований, кожна секція 
оснащена індивідуальним витяжним вентилятором. Таке технічне рішення 
дозволяє регулювати подачу повітря в башту, ощадливо витрачаючи 
електроенергію, в залежності від навантаження і часу року, що в цілому 
підвищує технологічну надійність агрегату. Одночасно досягається і більш 
стабільне очищення повітря, що викидається в атмосферу. Більш гнучкою 
схема АС – 72 є й у частині регулювання ступеню і інтенсивності 
охолодження гранул. 
Технологічний процес виробництва аміачної селітри за схемою АС – 72 
складається з тих же стадій, що і за схемою АС – 67. Додатковою є стадія 
перекачування висококонцентрованого плаву аміачної селітри на верх 
грануляційної башти. Технологічна схема агрегату АС – 72 представлений на 
рисунку 1.2. 
Принципових відмінностей у технологічному процесі на стадіях 
нейтралізації і випарки в схемі АС – 72 у порівнянні з описаною вище схемою 
АС – 67 немає. Відмінністю є підігрів азотної кислоти в двох підігрівниках 2 
індивідуально для кожного апарата ВТН 3, що дозволило встановити 
автоматичні регулятори витрати на лінії подачі азотної кислоти на підігрів. 
 
 
 
1, 2, 23, 24–підігрівачі; 3–апарат ВТН; 4, 5–донейтралізатори;                                
6–комбінований випарний апарат; 7–скрубер-промивач пароповітряної суміші;  
8, 18 – промивні скрубери; 9 – гідрозатвор-донейтралізатор; 10 – фільтр плаву;            
14 – баки; 12 – насос погружний; 13 – насос відцентровий; 15 – напірний бак;               
16 – гранулятор; 17 – грануляційна башта; 19, 22, 25 – вентилятори; 20 – 
конвейєр; 21 –апарат для охолодження гранул. 
 
Рисунок 1.2 - Технологічна схема агрегату АС-72 
 
У схемі АС – 72 замість двох донейтралізаторів швидкісного типу був 
застосований один загальний для двох апаратів ВТН об'ємний донейтралізатор 4, що 
підвищує точність регулювання надлишку аміаку в донейтралізованому розчині 
перед випарним апаратом і відповідно зменшує забруднення аміаком повітря на виході з 
випарного апарату. 
Надалі було визнано доцільним додати контрольний донейтралізатор 5, щоб 
надійно запобігти влученню кислих розчинів у випарний апарат 6, тому що після 
рішення про подачу сірчаної і фосфорної кислот не в апарати ВТН, а в 
донейтралізатор 4 така небезпека підвищилася. Це технологічне рішення 
поширене і на агрегати АС – 67. 
У схемі АС – 72 застосовані безупинно діючі автоматичні аналізатори рН 
середовища розчину на виході з апарату ВТН 3, донейтралізаторів 4 до 
гідрозатвора 5, що підвищило стабільність технологічного режиму нейтралізації і 
донейтралізації розчинів і (у сполученні з застосуванням в апараті ВТН 
ковпачкових тарілок у промивній частині замість сітчастих) привело до 
зниження забруднення сокової пари на виході з ВТН і пароповітряної суміші з 
випарного апарату аміаком і аміачною селітрою. Випарний апарат 6 у 
схемі АС – 72 оснащений промивачем повітря, що додатково знижує 
надходження забруднень у промивний скрубер 8. 
Висококонцентрований плав на виході з випарного апарату 6 проходить 
децентралізацію в гідрозатворі 9, потім через фільтри 10 надходить у бак 11, 
на якому встановлений погружний насос 12, що перекачує плав на верх вежі 
в напірний бак грануляторів. 
Гранули охолоджують у виносному апараті 22, що розділений на 3 секції, 
у кожну секцію подають повітря окремим вентилятором 23 через підігрівачі 24.  
 
1.2 Перспективи вдосконалення існуючих технологій 
 
В ході освоєння і експлуатації агрегати АС – 67 і АС – 72 постійно 
удосконалювалися, найбільше – апарати ВТН, донейтралізатори, апарати 
охолоджування селітри в киплячому шарі, система контролю і управління з 
метою підвищення безпеки технологічного процесу і зручності обслуговування.  
Розроблено спосіб підвищення агрохімічних властивостей аміачної селітри 
шляхом використання  як добавки до неї, адсорбенту мінерального 
походження, чим забезпечується підвищення її агрохімічних властивостей, 
ефективності використання азоту добрива та продуктивності 
сільськогосподарських культур. Поставлена задача вирішується тим , що в 
способі підвищення агрохімічних властивостей аміачної селітри який включає 
використання азоту в аміачній та нітратній формах,  в гранулах розміром 1– 3 
мм відповідно до винаходу як добавку до них використовують мінерал-
адсорбент трепел в кількості 2 % від маси готової продукції.[19] 
 Розроблено спосіб одержання міцної аміачної селітри. Для стабілізації 
температурного режиму при введенні сульфатної кислоти до плаву аміачної 
селітри  після доупарювального апарату вводять гранульовану аміачну селітру 
у вигляді ретура, взятого після киплячого шару, з температурою 40 – 500 С в 
кількості, необхідній для зниження температури на 8 – 100 С. Відмінними 
ознаками способу є застосування гранульованої аміачної селітри у вигляді 
ретура, точка його введення і його кількісне співвідношення з плавом. 
Застосування аміачної селітри у вигляді ретура при одночасному введенні 
сульфатної кислоти стабілізує роботу грануляційної башти, забезпечує 
відсутність налипань  на конуси башти перед киплячим шаром, підвищує якість 
гранул аміачної селітри і знижує вміст пилу в охолоджуваному повітрі після 
грануляції.[20] 
Розроблено спосіб підвищення всмоктуючої здатності гранул аміачної 
селітри. Спосіб згідно винаходом відрізняється тим, що гранульовану аміачну 
селітру з великою механічною міцністю піддають охолодженню до 
температури нижче – 170С, потім довільним способом нагрівають до 
температури понад 32,30С. Отримана таким способом пориста аміачна селітра 
має всмоктуючу здатність мінімум 6 – 7% і підвищену механічну  міцність. 
Вихід процесу перевищує 95%.[21] 
Розроблено спосіб отримання водостійкої аміачної селітри полягає в 
обробці аміачної селітри гідрофобізатором,  в якості якого використовують 
гелеподібні суміші мінеральних кислот або солей мінеральних кислот з рідким 
склом при масовому співвідношенні кислота або сіль: рідке скло, рівному 1:5 – 
40. Обробку ведуть при механічному перемішуванні аміачної селітри і 
гидрофобізатору при їх масовому співвідношенні, рівному 1:0,05 –  0,1, 
протягом часу, достатнього для повного покриття гранул, але не менше 10 хв, з 
подальшою сушкою, переважно, не менше 20 хв, при температурі, що 
забезпечує стабільність гелю, переважно, не нижче 20°С. Пропонований спосіб 
забезпечує значне підвищення водостійкості аміачної селітри, зниження її 
розчинності і злежування.[22] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ТА ВИБІР СПОСОБУ 
ВИРОБНИЦТВА І ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ 
 
В 67 – 70 роках була розроблена технологічна схема і був виконаний 
проект великотоннажного агрегату АС – 67 з середньодобовою потужністю 
1400 тонн, в якому в порівнянні зі старими виробництвами амонійної селітри 
(одинична потужність обладнання 400 – 600 тонн на добу) були досягнуті 
істотно вищі технологічні та економічні показники: 
– знижені капітальні вкладення за рахунок укрупнення обладнання, 
виключення водообігового циклу і установок на очищенні сокової пари; 
– підвищено якість продукту (практично ліквідована злежуваність) за 
рахунок використання в якості кондиціонуючих –  магнезіальні добавки на 
основі нітрату магнію; 
Вдосконалений агрегат під індексом АС – 72 почав широко впроваджуватися 
з 1975 року.  
Особливістю агрегату АС – 67 є розміщення всього основного 
технологічного обладнання на грануляційній вежі каскадом, без проміжних 
операцій перекачування розчинів амонійної селітри. Інша особливість 
агрегату полягає в тому, що повітря не відсмоктується з вежі, як зазвичай в 
техніці баштового гранулювання мінеральних добрив, а нагнітають у вежу 
знизу під грати киплячого шару, тобто вежа працює під тиском. Розміщення 
основного технологічного обладнання на грануляційній башті, як 
зазначалося, спростило схему зважаючи на відмову від перекачування 
концентрованих розчинів селітри. У той же час таке рішення призвело до 
певних ускладнень процесів будівництва та експлуатації агрегатів. 
 
 
 
 
 
3 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИЙНЯТОГО МЕТОДУ ВИРОБНИЦТВА.  
ХІМІЗМ ТА ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ  ОБГРУНТУВАННЯ НОРМ 
ТЕХНОЛОГІЧНИХ РЕЖИМІВ.  
 
 У виробництві аміачної селітри використовується газоподібний аміак і 
азотна кислота концентрацією не менше 56%. Основною реакцією у 
виробництві аміачної селітри є реакція нейтралізації азотної кислоти 
газоподібним аміаком: 
 
NНз + НNОз = NН 4 NОз + Q Дж                            (3.1) 
 
Ця реакція є практично незворотною і протікає з великою швидкістю без 
утворення побічних продуктів. В процесі нейтралізації виділяється велика 
кількість тепла, яке визначається тепловим ефектом реакції, концентрацією 
азотної кислоти і температури реагентів. 
Тепловий ефект реакції нейтралізації азотної кислоти може бути 
розрахований по теплотам утворення речовин, що беруть участь у реакції, з 
простих речовин при температурі 18ºС і нормальному тиску: 
Для NНз (газ) –  45795 Дж / моль 
Для НNОз (рід.) –  177344 Дж / моль 
Для NН4NОз (тв.) –  368075 Дж / моль 
Відповідно з відомим законом Гесса, тепловий ефект реакції нейтралізації 
чистих речовин при стандартних умовах дорівнює: 
 
368075 –  177344 –  45795 = 144936 Дж / моль 
 
 Звичайно застосовують азотну кислоту концентрацією 47-60%; в 
результаті її нейтралізації аміаком утворюється розчин нітрату амонія, який 
для отримання твердого продукту необхідно випарювати. В процесі 
випарювання використовується теплота нейтралізації. Кількість теплоти, що 
виділяється при реакції, залежить від концентрації початкової азотної кислоти: 
чим слабкіша кислота, тим менше виділяється теплоти (рис. 3.1).  
 
 
 
Рисунок 3.1 – Теплота нейтралізації q азотної кислоти газоподібним 
аміаком (при атмосферному тиску і 180С). 
 
 Як видно з рисунку 3.1  при відповідній організації виробничого процесу 
за рахунок теплоти реакції можна випарювати основну масу води, що 
вводиться з азотною кислотою, і отримувати висококонцентрований розчин і 
навіть плав нітрату амонія. 
Так як кінцевою метою виробництва є отримання твердого нітрату 
амонію, то на стадії нейтралізації прагнуть отримати, можливо, більш 
концентровані розчини амонійної селітри, щоб надалі спростити і здешевити 
стадію випарювання розчину до стану плаву. Для отримання 
висококонцентрованих розчинів необхідно застосовувати азотну кислоту 
високої концентрації, підігріти реагенти. 
Можна застосувати азотну кислоту такої високої концентрації і так 
підігріти вихідні компоненти, що в процесі нейтралізації буде отримано 
практично безводний плав, наприклад, при використанні азотної кислоти 
концентрацією приблизно 63% і температурою в межах 100 – 1200 ºС. Однак 
доцільність такого процесу обмежується високою температурою, яка 
розвивається в нейтралізаторі. З підвищенням температури нейтралізації 
збільшуються втрати азоту через деякого розкладання азотної кислоти і 
амонійній селітри. Крім того, при високих температурах внаслідок помітного 
збільшення тиску пари нітрату амонію створюються умови для її віднесення з 
соковим паром у вигляді важковловимий аерозолю. З ростом температури 
процесу нейтралізації зростають вимоги до корозійної стійкості матеріалу, з 
якого виготовлений нейтралізатор. 
Температура в зоні реакції залежить від тиску, при якому проходить 
процес нейтралізації, тому з точки зору доцільності зниження температури в 
зоні реакції, що є корисним через викладених вище міркувань, доцільно 
проводити процес нейтралізації при низькому тиску і навіть під вакуумом. 
 Відведення теплоти нейтралізації з реакційної зони необхідне не тільки з 
метою її використання для випаровування розчину, але і для того, що надмірне 
підвищення температури розчину небажане, і це призвело б до розкладання 
азотної кислоти і нітрату амонію, тобто до втрати азоту. Останнє ускладнює 
утилізацію теплоти реакції в самому нейтралізаторі. Пошук шляхів розв'язання 
цієї задачі сприяв розробці різних способів виробництва нітрату амонію, які 
розрізняються технологічним режимом і апаратурним оформленням. В 
найстаріших способах теплота реакції взагалі не використовувалась, а 
відводилася у водяному холодильнику, через який розчин нітрату амонію 
проходив циркулюючи між нейтралізатором і абсорбером аміаку. 
 В інших способах розчин з нейтралізатора подавали у вакуум – 
випарники, де він  закіпав, виявляючись перегрітим. Цей же принцип 
покладений  в основу способів, в яких нейтралізація проводиться    при   180 – 
2000С під тиском 0,35 – 0,6 МПа, а самовипарюння розчину – при  меншому 
або при атмосферному тиску.  
При цьому соковий пар використовують для подальшого випарювання 
розчину від 75 – 80  до 95 – 99% NH4NO3  у вакуум – апаратах. Всі ці способи 
виключають кипіння розчину в зоні реакції. В поширеному у нас способі 
виробництва нітрату амонія відведення теплоти реакції здійснюють в самому 
нейтралізаторі де одночасно з нейтралізацією відбувається кипіння і 
упарювання розчину. Реакційний апарат названий ВТН (використання теплоти 
нейтралізації). Працює він під атмосферним тиском.  
В основі процесу отримання аміачної селітри лежить реакція 
нейтралізації азотної кислоти газоподібним аміаком, яка є простою 
незворотною реакцією: 
 
                                 NH 3 + NHО3 = NH4 NО3   + Q кДж/моль                 (3.2) 
  
В звичайних умовах вона протікає, майже без утворення побічних 
продуктів з тепловим ефектом 144,936 кДж/моль при взаємодії 100% 
початкових продуктів. 
 У прийнятій схемі для процесу нейтралізації застосовується азотна 
кислота з масовою часткою азотної кислоти 57%, тому тепловий ефект цієї 
реакції відповідно зменшується на підсумкову величину теплоти розбавлення 
азотної кислоти і теплоти розчинення аміачної селітри. 
 Тепло, що виділяється у процесі нейтралізації використовується на 
випарювання більшої частини води із утворюваного розчину аміачної селітри. 
Процес нейтралізації здійснюється в апаратах ВТН під тиском 5 кПа (0,05 
кгс/см2 ), тобто близьким до атмосферного, з утворенням розчину аміачної 
селітри з масовою долею аміачної селітри не менше 88%. 
 Процес нейтралізації протікає при температурі 140 – 170 ºС. 
 Для поліпшення механічних властивостей аміачної селітри перед 
випарюванням  розчину у випарному апараті здійснюється введення 
сульфатної або магнезіальнлї добавок шляхом дозування сірчаної кислоти або 
азотнокислої магнезитової витяжки в апарат ВТН і їх нейтралізації в процесі 
реакції: 
                          МgO + 2HNO3 = Mg(NO3)2 +H 2O                        (3.3) 
 
                        H2SO4 + 2NН3 = (NН4)2 SO4 + Q кДж                      (3.4) 
Випарювання отриманих в апаратах ВТН розчинів аміачної селітри 
здійснюється під тиском, близьким до атмосферного, у випарному апараті з 
подаючою плівкою з допомогою насиченої пари тиском 1,2 – 1,4 МПа           
(12 – 14 кгс/см2) і зустрічною продувкою гарячим повітрям. 
 Гріюча пара подається в міжтрубний простір кожухотрубної частини 
апарату і в змійовики на ситових тарілках і забезпечує подачу тепла, 
необхідного для випарювання води із розчину. 
 Гаряче повітря, що проходить через ситові тарілки і трубки апарату, 
дозволяє здійснити процес масообміну. Останній забезпечується шляхом 
відведення маси водяної пари із розчину аміачної селітри в потоках сухого 
повітря, що подається у випарний апарат. 
 Попередній підігрів до температури процесу у апараті дозволяє 
виключити значний відвід тепла від плівки випарювального розчину до 
повітря, що продувається. За рахунок різниці парціальних тисків парів води 
над випарювальним розчином і в сухому повітрі, що містить в собі домішки 
селітри, останній зволожується. 
Фізична суть процесу випарювання розчинів полягає в частковому або 
майже повному перетворенні розчинника в пару. Оскільки у виробництві 
амонійної селітри випаровуються в основному водні розчини, далі як 
розчинник розглядається вода. 
При кипінні перетворення води в пару відбувається не тільки на поверхні, 
а головним чином усередині парових пухирців, що утворюються усередині 
самої рідини. Пухирець пари, у міру випарювання з нього води, збільшується в 
розмірах, його виштовхувальна сила при цьому зростає, і він спливає вгору, де 
і лопається, а замість нього утворюється новий; таким чином здійснюється 
безперервне перенесення пари, що утворюється усередині рідини, в паровий 
простір. Парові пухирці зароджуються переважно на стінках теплообмінної 
поверхні, де є шорсткість; їх утворенню сприяють також гази, що містяться в 
рідині, яка виділяються при нагріві і створює великі кількості газових 
пухирців, в які випаровується вода. 
Температура кипіння розчину вище за температуру кипіння води при 
тому ж тиску. Наскільки вони розрізняються – залежить від властивостей 
розчиненої речовини. Різниця температур кипіння розчину і води при 
однаковому тиску називається температурною депресією Δ/ : 
 
                                             Δ/  = tкнп. р-ра – tкип. води                                 (3.5) 
 
У розчинів з однаковою концентрацією температурна депресія при 
підвищенні загального тиску над розчином дещо підвищується, а при 
розрідженні знижується. 
Підвищення температури кипіння розчину визначається не тільки 
температурою, але також гідростатичної і гідравлічної депресіями. 
Гідростатична депресія викликається тим, що нижні шари рідини в апараті 
закипають при більш високій температурі, ніж верхні (в наслідок 
гідростатичного тиску верхніх шарів). З підвищенням рівня рідини в апараті 
гідростатична депресія зростає. В середньому вона складає 1 – 3 °С. 
Гідравлічна  депресія враховує пониження тиску вторинної пари в наслідок 
гідравлічного опору в паропроводах між корпусами установки. При 
розрахунках гідравлічну депресію приймають 1,0 – 1,5°С. 
Повна депресія Δ рівна сумі температурної Δ/, гідростатичної Δ// і 
гідравлічної депресій Δ///: 
 
/// /// ///
                                         123                                     (3.6) 
 
Випарювання ведуть як при атмосферному, так і при зниженому або 
підвищеному тиску. При випарюванні розчину під атмосферним тиском так 
звана вторинна (сокова) пара, що утворюється, випускається в атмосферу. Це 
найпростіший спосіб випарювання. 
При випарюванні під зниженим тиском (при розрідженні) в апараті 
створюється вакуум. Для цього вторинна пара конденсується в спеціальному 
конденсаторі, а гази, що не конденсуються, відсмоктуються вакуумом-насосом. 
Температура кипіння розчину визначається за формулою: 
 
                                     t / //
кнп. р-ра  = tнас. в. п  + Δ  + Δ                                    (3.7) 
 
де tнас. в. п  – температура насичення вторинної пари. 
При розрідженні температура кипіння розчинів знижується. Тому вакуум-
випарювання застосовують для чутливих до високої температури розчинів, а 
також для висококиплячих розчинів, коли температура нагріваючого агента не 
дозволяє вести процес під атмосферним тиском. Використовування вакууму 
дозволяє також збільшити різницю температур між нагріваючим агентом і 
киплячим розчином, а отже, зменшити поверхню теплообміну. Проте вакуум-
випарні установки дорожчі через додаткові витрати на конденсаційні пристрої 
і їх обслуговування. 
При випарюванні під підвищеним тиском вторинна пара може бути 
використана як нагріваючий агент в підігрівачах, для опалювання і т. п., а 
також для різних технологічних потреб. Випарювання під тиском пов'язано з 
підвищенням температури кипіння розчину, тому вживання даного способу 
обмежено властивостями розчину і температурою нагріваючого агента. 
Корисна різниця температур – різниця між температурою гріючої пари і 
температурою кипіння розчину у випарних установках – визначається по 
загальній різниці температур і температурним втратам. Загальною різницею 
температур Δtзаг у випарних установках називають різницю між вищою і 
нижчою температурою пари, тобто між температурою гріючої пари tг.п і 
температурою вторинної пари при вході в конденсатор tв.п: 
 
                                             Δtзаг = tг.п – tв.п                                  (3.8) 
 
Корисна різниця темератур менше загальній різниці температур на 
сумарну величину температурних втрат: 
 
                                                    Δtпов = Δtобщ – ΣΔ                                      (3.9) 
 
Виробництво амонійної селітри проходить в дві стадії, де при 
випарюванні кожної стадії температури кипінь збільшуються. Абсолютний 
тиск в апараті складає 0,21 МПа. 
 Процес гранулювання і охолодження гранул, здійснюється в 
порожнистому об’ємі грануляційної башти в результаті кристалізації і 
охолодження крапель плаву. Охолодження здійснюється за рахунок 
тепловіддачі від гранул зустрічному потоку повітря, швидкість якого 1,8 м/с. 
Подальше охолодження  гранул відбувається в апараті охолодження аміачної 
селітри в «киплячому шарі». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДУКЦІЇ, СИРОВИНИ, ДОПОМІЖНИХ 
МАТЕРІАЛІВ ТА ЕНЕРГЕТИЧНИХ НОСІЇВ 
 
Характеристику вхідної сировини, матеріалів і напівпродуктів наведено 
в таблиці 4.1. 
 
Таблиця 4.1 – Характеристика вхідної сировини, матеріалів і 
напівпродуктів і енергоносіїв. 
 
Позначення та 
Назва та 
(або) назва 
хімічна Норми 
нормативного 
формула (для показників, що 
документа, Показники, обов’язкові 
хімічних ре- регламенту-
якому повинні для перевірки (назва і 
човин) сиро- ються з 
відповідати одиниця вимірювання) 
вини, мате- допустимими 
сировина, ма-
ріалів, напів- відхиленнями 
теріали, напів-
продуктів 
продукти 
1 2 3 4 
Аміак Технологічні 1 Тиск, МПа (кгс/см2) 0,15-0,33 (1,5-
регламенти  3,3) 
газоподібний 
№ 5, 16, 42 2 Масова концентрація  
масла, мг/кг (млн-1),   
не більше ніж 2 (2) 
3 Масова частка  
інертів, %,   
не більше ніж 0,4 
Кислота ТУ У 1 Зовнішній вигляд безкольорова 
00203826.021-  або жовта 
азотна 
2000 рідина без 
неконцентро-  механічних 
домішок 
вана марки А 
2 Масова частка азотної  
кислоти, %, не менше ніж  57,0 
3 Масова частка оксидів 
азоту ( у перерахунку на  
тетраоксид азоту  
N2O4), %,   
не більше ніж 0,07 
 
Продовження таблиці 4.1 
 
1 2 3 4 
  4 Масова частка залишку  
після прожарювання, %,   
не більше ніж 0,004 
 
Кислота сір- ГОСТ 2184-77 1 Масова частка моногід-  
 рату сірчаної кислоти, %  
чана технічна 
- поліпшеної 92,5 -94,0 
- 1-й і 2-й сорти, не  
92,5 
менше ніж 
 
Розчин Технологічний 1 Зовнішній вигляд Прозора рідина 
регламент № 
магнезіальної 2 Масова частка нітрату 30-40 
44 цеху М-9 
магнію, % 
добавки 
3 Водневий показник, рН:  
- марок ПМК-87 або  
6,5-7,5 
DTMR 87 
- брусит молотий 1-2 
Натр їдкий ГОСТ 2263-79 1 Зовнішній вигляд: Лускована маса 
технічний  білого кольору 
марки ТР Дозволяється 
(твердий слабке 
ртутний) забарвлення 
2 Масова частка гідрок-
сиду натрію, %, не менше 98,5 
ніж 
Сода ГОСТ 5100-85 1 Зовнішній вигляд Порошок білого 
  
кальцинована кольору 
2 Масова частка  
карбонату натрію  
(Na2CО3), %, не менше  
ніж:  
- вищий сорт 99,4 
- 1-й сорт 99,0 
- 2-й сорт 99,0 
 
Пара водяна Режимна кар- 1 Тиск, МПа (кгс/см2) 1,2-1,55              
та котельного (12-15,5) 
цеху 2 Температура, ºС 180-205 
Продовження таблиці 4.1 
 
1 2 3 4 
 
Стиснуте ГОСТ 17433- 1 Розмір твердих части-
80 нок, мкм, не більше ніж 5 
повітря 
1 клас 2 Масова концентрація 
забруднення, твердих частинок, мг/м3 , 
технологічний не більше ніж 1 
регламент №2 3 Масова концентрація Не 
цехуК-3 води (у рідкому стані), допускається 
мг/м3  
4 Масова концентрація Не 
мастила (у рідкому стані), 
3 допускається 
мг/м  
5 Відносна атомна маса, 28,97 
а.с.м. 
6 Щільність при  
температу-рі 0 ºС та під  
тиском 101,3 кПа  
(1,013 кгс/см2), кг/м3  1,292 
7 Питомий об’єм при  
температурі 0 ºС та під  
тиском 101,3 кПа  
(1,013 кгс/см2), кг/м3, не  
більше ніж 0,774 
8 Критична температура,  
ºС, не більше ніж мінус 140,7 
9 Температура початку 
конденсації, ºС, не більше  
ніж мінус 191,8 
10 Тиск, МПа (кгс/см2 ) 0,35-0,8 (3,5-8) 
Повітря Технологіч- 1 Тиск, МПа (кгс/см 2 ), не  
ний регламент більше ніж 0,8 (8) 
технологічне 
№ 28 2 Температура, ºС, не  
цеху І-1 більше ніж 40 
Електроене- Надходить з 1 Частота мережі живле- 50 ± 1 
головної під- ння змінного струму, Гц  
ргія 
станції № 03 2 Напруга мережі живле- 6000 ± 300 
на цехові КТП- ння змінного струму, В  
59,60,61 3 Напруга мережі живле- 380 ± 19 
ння змінного струму, В  
4 Напруга мережі живле- 220 ± 11 
ння змінного струму, В  
Характеристика готової продукціїнаведено в таблиці 4.2. 
 
Таблиця 4.2 – Фізико-хімічні показники селітри аміачної згідно з ТУ У 
24.-00203826-041:2009 
 
1Зовнішній вигляд            Сірі, білі чи слабко забарвлені гранули, 
зруйновані гранули або грудки розміром до 50 
мм, забруднені механічними домішками. 
Допускаються окремі грудки розміром до 200 
мм, які легко руйнуються при натисканні 
2 Сумарна масова частка 34,0 
нітратного та амонійного  
азоту в перерахунку на 
азот у сухій речовині, %,   
не менше 
3 рН 10 %-ного водного 5,0 
розчину, не менше 
4 Масова частка води, %,   
не більше:  
 - з сульфатною добавкою    1,0 
- з добавками нітратів 1,0 
кальцію та магнію 
 
Характеристика готової продукції – селітри аміачної гранульованої 
наведені в таблиці 4.3. 
 
 Таблиця 4.3 – Основні фізико-хімічні властивості селітри аміачної 
гранульованої 
 
Значення фізич-
Назва властивості (кон-
ної величини з Джерело інформації 
станти) та одиниця вимі-
граничними від-  
рювання 
хиленнями 
                        1             2                   3 
1 Молекулярна вага, а.о.м. 80,043 Справочник азотчика. 
  М.:Химия,1987, стр.142. 
2 Динамічна в’язкість, мПа·с,   Сорина Г.А., Бурми-
при температурах : 100 ºС 3,24 строва Т.В., Цеханская 
                                  110 ºС 2,97 Ю.В. Вязкость водных 
                                  120 ºС 2,725 растворов нитрата аммо-
                                  130 ºС 2,5 ния. М., 1974, стр.11 
                                  140 ºС 2,3 
3 Температура кипіння при  Сорина Г.А., Бурмист-
атмосферному тиску, ºС 149 рова Т.В., Цеханская 
  Ю.В. ІІ Труды ГИАП. 
 1977 №46, стр.12-15 
4 Коефіцієнт теплопроводно-  Голубев И.Ф., Кияшева 
сті, Вт/(м·К),  В.П., Рогов Л.К. ІІ Труды 
при температурах:   100 ºС 0,372 ГИАП. 1969. №24, 
                                   110 ºС 0,366 стр.173-177 
                                   120 ºС 0,359  
                                   130 ºС 0,352 
                                   140 ºС  0,347 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 ОПИС АПАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ВИРОБНИЦТВА 
 
Аміак газоподібний підігрівають у підігрівачі аміаку 1, за рахунок тепла 
конденсації пари водяної тиском від 1,2 МПа до 1,6 МПа, до температури 120 
ºС. 
Азотну кислоту (58−60% НNО3) попередньо підігрівають в кожухотрубному 
теплообміннику 2 соковою парою із апаратів ВТН 3 до 70 −80 °С. Нагріті 
компоненти надходять в нижню реакційну частину апаратів ВТН,де 
відбувається нейтралізація азотної кислоти аміаком і утворення нітрату амонію.  
 Розчин амселітри із апаратів ВТН з масовою часткою нітрату амонію 
не меншою ніж 88 % і масовою концентрацією азотної кислоти від 1 г/дм3  до 
4 г/дм3  самопливом  надходить у донейтралізатори 4,6 та у контрольний 
донейтралізатор 5.  
Донейтралізатори працюють під тиском, близьким до атмосферного. Для 
підтримки лужного середовища розчину амселітри у донейтралізатори 
подається газоподібний аміак. 
 Випарювання розчину амселітри з масовою часткою нітрату амонію не 
меншою ніж 88 % до розчину з масовою часткою нітрату амонію не меншою 
ніж 99,7 % виконується під тиском, близьким до атмосферного, за допомогою 
пари водяної і зустрічним продуванням гарячим повітрям у випарному апараті 
9. 
 Пара тиском  від 1,2 МПа до 1,6 МПа подається у міжтрубний простір 
кожухотрубної частини випарного апарата та у змійовики на ситових 
тарілках і забезпечує підвід тепла, необхідного для випаровування води із 
розчину. 
 Гаряче повітря, що продувається через ситові тарілки і трубки 
випарного апарату, дозволяє здійснити процес масообміну. Останній 
забезпечується шляхом відведення маси водяної пари із розчину амселітри у 
потік поступаючого сухого повітря. 
 Розчин аміачної селітри, який надходить у випарний апарат рівномірно 
розподіляється на верхній трубній решітці і по внутрішній поверхні трубок 
теплообмінної частини апарату. 
 У нижню частину випарних апаратів насосом подається підігріте 
повітря. Повітря, проходячі через нижні тарілки і трубки випарного апарату, 
вступає в контакт із розчином амселітри, який випарюється. Тиск повітря, що 
подається у випарний апарат від 5 кПа до 9 кПа. 
 Розчин амселітри стікаючи трубками теплообмінної частини випарного 
апарату випаровується до плаву з масовою часткою NH4 NО3  від 99,0 % до        
99,5 %, після чого надходить у нижню частину апарату, де послідовно 
проходить через три концентричні провальні тарілки із змійовиками, 
довипаровується до плаву з масовою часткою нітрату амонію не меншою ніж 
99,7 %. Температура плаву, який виходить із випарного апарата від 170 ºС до 
185 ºС. 
 Плав амселітри із випарного апарату надходить у гідрозатвор– до 
нейтралізатор 12, після чого через фільтр плаву 11 подається на грануляцію у 
гранбашту на гранулятори 15 за допомогою яких плав рівномірно, у вигляді 
крапель близьких до однакового розміру, розбризкується по перерізу 
пустотілого об’єму башти.  
Знизу башти, зустрічним потоком до плаву подається повітря, яке 
підіймається із швидкістю 1,8 м/с, падаючі краплі плаву охолоджуються, 
кристалізуються у вигляді гранул. Температура гранул у кінці шляху, тобто 
по закінченню їх польоту в пустотілому об’ємі башти у літній період року 
при температурі зовнішнього повітря 28 ºС, складає від 125 ºС до 130 ºС. Далі 
охолодження гранул до температури не більшої ніж 50 ºС проходить у 
апараті для охолодження гранул аміачної селітри. 
Охолоджена гранульована аміачна селітра з температурою не більшою 
ніж 50 ºС надходить на класифікатор 26. Після класифікатора аміачна селітра 
прямує на обробку антизлежувачем (Диспергатором НФ, Ліламіном чи 
іншими ПАР), а потім на пакування. 
Технологічну схему виробництва аміачної селітри зображено на рисунку 
5.1. 
 
 
1.2 – вода технічна; 1.8 – паровий конденсат; 2.2 – пара насичена; 2.5 – 
пара сокова; 2.6 – паро-повітряна суміш; 3.9 – повітря; 4.4 – газоподібний 
аміак; 6.1 – сірчана кислота; 6.3 – азотна кислота; 9.8 – аміачна селітра; 9.9 – 
розчин аміачної селітри. 
1 – підігрівач аміаку; 2 – підігрівач азотної кислоти; 3 – апарати ВТН; 
4,6 – донейтралізатор; 5 – контрольний донейтралізатор; 7 – промивний 
скрубер; 8 – випарний апарат; 9 – комбінований випарний апарат; 10,19 – 
підігрівач повітря; 11 – фільтр плаву; 12 – гідрозатвор-донейтралізатор; 13 – 
бак розчину аміачної селітри; 14 – насос; 15 – гранулятор; 16 – гран башта; 
18, 20, 21 – вентилятор; 22 – нагнітач повітря; 23 – конвеєр; 24 – 
відцентровий насос; 25 – бак розчину аміачної селітри; 26 – класифікатор 
гранул. 
 
Рисунок 5.1 – Технологічна схема виробництва аміачної селітри 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 6 ВТРАТНІ КОЕФІЦІЄНТИ ІЗ СИРОВИНИ, НАПІВПРОДУКТІВ, 
             ДОПОМІЖНИХ МАТЕРІАЛІВ ТА ЕНЕРГОНОСІЇВ 
 
6.1 Розрахунок матеріального балансу 
 
Матеріальний і тепловий  баланс двоступінчастого випарного апарата 
Вихідні дані:  
- концентрація розчину NH4NO3 , якийнадходить на 1 ступінь 
випарки, %                                                                                                   88 
-   концентрація розчину NH4NO3 , який виходить з І ступені  
випарки,%                                                                                                      99 
- концентрація розчину NH4NO3 , який виходить з ІІ ступені  
випарки, %                                                                                                   99,7 
- температура розчинуNH4NO3, °С                                                            140 
- кількістьрозчинуNH4NO3, кг/год                                                          57500 
в тому числі: 
- NH4NO3  ,кг/год                                                                                      50600 
- H2O, кг/год                                                                                               6900 
- абсолютнийтиск в апараті, МПа                                                         0,1013 
 
6.1.1Матеріальний баланс І ступеня випарки.  
 
Кількість розчину, що виходить з першої ступені випарки, визначається за формулою: 
 
Gï î ÷ wG 1
1  ;                                            (6.1) 
100
 
де Gï î ÷ – кількість розчину аміачної селітри що надходить на випарку,кг/год; 
w1 –  концентрація розчину, що виходить з першого ступеня випарки, %. 
Тоді  
57500 99
G1   56925
100 кг/год, 
 
В тому числі, у розчині знаходиться кількість води, яка розраховується з 
а формулою: 
G2 Gâèõ G1 ,                                             (6.2) 
 
де     Gâèõ – кількість NH4NO3 у вихідному розчині, кг/год, 
 
G2  5692550600  6325
                                кг/год. 
 
Кількість води, що випаровується, визначається за формулою: 
 
WI GÂ.ï î ÷ G2 ,                                             (6.3) 
 
де GÂ.ï î ÷ – кількість води в вихідному розчині, кг/год. 
Тоді 
 
WI  69006325  575
                                       кг/год 
 
Результати розрахунків матеріального балансу І ступеня занесено до таблиці 6.1 
 
 
 
Таблиця 6.1 – Матеріальний баланс І ступеню випарювання аміачної селітри 
 
             Витрати 
              Надходження 
   кг/год    % Стаття   кг/год   % 
Стаття 
  Розчин амонійної   
Розчин амонійної   селітри з масовою    56925   99 
селітри з масовою   57500  часткою 99%   
часткою 88%   Сокова пара    575   1 
в тому числі:   50600   88  
      NH4NO3   6900   12 
       H2O 
  57500   100 Усього:   57500  100 
Усього: 
 
6.1.2 Матеріальний розрахунок II ступеня випарки. 
 
Вихідні дані: 
Кількість розчину, що надходить на другу ступінь  
випарки, кг/год                                                                                    56925 
 в тому числі: NH4 NO3, кг/год                                                     56355,75 
     Н2О, кг/год                                                              569,25 
Концентрація розчину, що надходить,%                                           99 
Концентрація плаву, що виходить з апарата,%                                 99,7 
Кількість плаву, що отримується в процесі випарювання, 
 визначається за формулою: 
Gâèõ wG  ê³í
4 ,                                             (6.4) 
                                   100
 
56925 99,7
G4   56754,23
100 кг/год, 
                         
 
Вміст води в плаві, який виходить з випарного апарата, визначається 
 за формулою:  
G5 Gâèõ G4 ,                                          (6.5) 
 
G5 =56925-56754,23= 170,77 кг/год. 
 
Кількість води, що випарюється, розраховується за формулою: 
 
G6 G2 G5 ,                                          (6.6) 
 
     569,25-170,77=398,48 кг/год. 
 
Матеріальний баланс зводимо до таблиці 6.2 
 
Таблиця 6.2 – Матеріальний баланс ІІ ступеня випарки 
 
              Витрати 
        Надходження 
     2    3        4                      5    6 
      1 
   кг/год   % Стаття   кг/год    % 
Стаття 
  Розчин амонійної    
Розчин амонійної    селітри з масовою  
селітри з масовою    56925   часткою 99,7% 56754,23 
 часткою 99%   Сокова пара 170,77 
 в тому числі:    
 
Продовження таблиці 6.2 
      2    3        4          5     6 
          1 
56355,75  99,0     99,7 
       NH4NO3 569,25  1,0   0,3 
H2O 
 56925  100 Усього:   56925 100 
Усього: 
 
 
6.2 Розрахунок енергетичного (теплового) балансу. 
  
6.2.1 Тепловий розрахунок І ступеню випарки 
 
Температура кипіння 99% розчину NH4NO3 , визначається за формулою: 
 
tкип  tнас.пари  t 
;                                                (6.7) 
 
tí àñ.ï àðè
де –температура насиченого водяної пари при Рабс=101,3кПа,   
Приймаємо  99,94ºС[3, таблиця LVII, с. 550]; 
t
– температурна депресія , яка визначається як різниця між температурою 
têèï . ðî ç÷ têèï .âî äè
 кипіння 99% розчину аміачної селітри ( ) і води( )  
при Рабс=101,3 кПа визначається за формулою: 
t  têèï . ðî ç÷  têèï .âî äè
                                           (6.8); 
 
                                  t  223100123C
. 
η–  коефіцієнт  температурної депресії, при 81,66ºС становить 0,85. 
Тоді  
têèï  81,66 (1230,85) 186,21
                                              ºС, 
 
Знаходжу температура кипіння 99,7%-вого розчину при 0,101 МПа  
за формулою (6.7): 
 
tкип = 100,09 + (133,5·0,82) = 209,15 °С, 
 
t
де  нас.пари= 100,09 °С при 0,101 МПа; 
t = 133,5 °С; 

Приймаю :  =0,82 при 100,09 °С.[3, таблиця 18, с 35] 
Надходження. 
Теплота, що надходить з розчином, з масовою часткою 88%, розраховується 
 за формулою: 
Q1 Gï î ÷ cï î ÷  t ðî ç÷.ï î ÷ ;                                         (6.9) 
 
G
де ï î ÷ – кількість  розчину амонійної селітри з масовою часткою 88%, кг/год; 
cï î ÷ – теплоємність аміачної селітри з масовою часткою 88%, кДж/(кг·К); 
t ðî ç÷.ï î ÷ – температура розчину аміачної селітри , що надходить на випарку,ºС. 
Приймаємо теплоємність аміачної селітри з масовою часткою 88%,  
при температурі 140ºС с=2,0272 кДж/(кг·К) [2, таблиця 19, с.73] 
Тоді  
Q1  57500 2,0272 140 16318960
кДж/год 
 
Теплота, яка витрачається на підігрів розчину аміачної селітри до 
 температури кипіння визначається за формулою: 
 
Q2 Gï î ÷ cï î ÷  (têèï  tðî ç÷.ï î ÷)
,                             (6.10) 
 
t
де êèï – температура кипіння розчину аміачної селітри,ºС. 
Тоді  
Q2  57500 2,0272  (186,21140)  5386422,44
кДж/год. 
 
Витрати гріючої пари на підігрів розчину до температури кипіння  
визначається за формулою: 
1, 2 Q
G 2
ãï 
rãï ;                                                 (6.11) 
 
де  1,2– коефіцієнт, який враховує втрати тепла в навколишнє середовище  
в кількості 20% (10% – в навколишнє середовище і 10% – з пароповітряною  
сумішшю, яка виходить з випарного апарата); 
rãï – теплота пароутворення  води при тиску 1,4 МПа. 
Приймаємо rãï =1971,84 кДж/кг[3, таблиця LVI, с 548].
  
Тоді  
1,2 5386422,44
Gãï   3278
1971,84 кг/год. 
 
Витрати тепла на випарювання розчину розраховується за формулою: 
Q3 W² (iâ.ï câ têèï )
 ;                                  (6.12) 
 
i
де â.ï – питома ентальпія водяної пари при температурі кипіння 186,21 ºС, 
кДж/кг; 
câ –теплоємність води, кДж/(кг·К). 
i
Примаємо â.ï =2789,3 кДж/кг [3, таблиця LVI, с 548] 
câ =4,19 кДж/(кг·К)[ 3, таблиця XXXIX, с 537]. 
Тоді  
Q3  575(2789,34,19 186,21) 1155221,06
 кДж/год. 
 
Витрати граючої пари  на випарювання розчину визначаються за формулою: 
1,2 Q
G 3
ãï 2 
rãï ,                                               (6.13) 
 
1,2 1155221,06
Gãï 2  703,03
1971,84 кг/год. 
 
Загальні витрати граючої пари розраховуються за формулою: 
 
Gãï .çàã Gãï 1 Gãï 2 ;                                           (6,14) 
 
Gãï .çàã  3278703,03 3981,03
кг/год. 
 
Теплота, що надходить з гріючою парою розраховується за формулою: 
 
Q4 Gãï .çàã ñ ï èò ,                                        (6.14) 
 
ñ
де ï èò –питома теплоємність пари при температурі200ºС, кДж/(кг·К). 
ñ
Приймаєм ï èò =22237,31 кДж/(кг·К).[3, таблиця LVI, с 548] 
Тоді  
Q4  3981,032237,31 8906798,2
 кДж/год. 
 
Витрати. 
Кількість теплоти, що виходить з упареним розчином аміачної селітри 
 розраховується за формулою: 
 
Q5 G têèï c99%  ,                                        (6.15) 
 
c
де 99% –питома теплоємність розчину аміачної селітри з масовою  
часткою 99%, кДж/(кг·К). 
c
Приймаємо  99% =2,1308 кДж/(кг·К). .[ 17,таблиця1.232, с.240] 
Тоді  
Q5  56925 186,212,1308  22586489,06
 кДж/год. 
 
Кількість теплоти, яка виходить з соковою парою з І ступеня випарки 
 визначається за формулою: 
Q6 WI  i ,                                                  (6.16) 
 
де i –питома ентальпія сокової пари при температурі 140ºС, кДж/кг. 
Приймаємо i =2740 кДж/кг [3, таблиця LVI, с. 548] 
Тоді  
Q6  5752910,77  4585918,14
 кДж/год. 
 
Кількість тепла, що відводиться з конденсатом розраховується за формулою: 
Q7 Gãï çàã ñâ  ,                                            (6.17) 
 
Q7  3981,034,23100 1683975,7
,кДж/год. 
 
Загальні витрати тепла разом з врахуванням втрат в навколишн середовище,  
( 2,4%)  становить: 
 
Qçàã²  (22586489,06 4585918,141334441,261683975,7) 1,024 
 30973819,72  
 
Результати розрахунків теплового балансу І ступеня випарки зводжу в  
таблицю 6.3 
 Таблиця 6.3 – Тепловий баланс І ступеня випарки 
 
Надходження Витрати 
Статті  кДж/год % Статті  кДж/год % 
1 З розчином 16318960 51,4 1 З упареним  22586489,06 72,9 
NH4NO3 розчином 
  NH4NO   
3 
2 Тепло на 
підігрів розчину 5386422,44 17 2 З соковою   
парою  
3 Теплота на   4585918,14 14,8 
випарювання 1155221,06 3,6 3 З паровим   
конденсатом 
2 З гріючою   1683975,7 5,4 
парою 4 Втрати в 
8906798,2 28 навколишнє   
середовище 
752747,13 2,4 
Усього: 31767401,35 100 Усього: 30973819,72 100 
  
         6.2.2 Тепловий розрахунок ІІ ступеня випарки. 
 
Надходження. 
Кількість теплоти, яка надходить на ІІ ступінь випарювання з розчином  
аміачної селітри з масовою часткою 99% визначається за формулою: 
Q1.II G têèï c99% ,                                             (6.18) 
Q1.II  56925186,212,1308  22586489,06кДж/кг. 
 
Кількість теплоти, щовитрачається на випарювання розчину аміачної  
селітри до стану плаву з масовою концентрацією 99,7% розраховується  
за формулою: 
Q2II G c99.7  (têèï 99,7%  têèï 99% )
,                             (6.19) 
 
c
де 99.7 кДж/(кг·К), 
– теплоємність плаву з масовою часткою 99,7%, 
têèï 99,7% , têèï 99%
– температури кипіння плаву і розчину з масовою 
 часткою 99,7% і 99 %, ºС. 
c
Приймаємо 99.7  кДж/(кг·К) [17,таблиця1.232, с.240]                 
=2,1162
 
Q2II  56754 2,1162 (209,15186,21)  2755169,74
,кДж/год. 
 
Витрати граючої пари визначається за формулою: 
Q
G  2II 1,2
ãï ²² ,                                               (6.20) 
rãï
 
2755169,74 1,2
Gãï ²²  1676,7
1971,84  
Кількість теплоти, що надходить з граючою парою визначається за 
 формулою: 
Q3II Gãï II ñ ï èò ,                                        (6.21) 
 
Q3II 1676,7 2798  4691406,6
                   кДж/год. 
 
Кількість теплоти, що надходить з сухим гарячим повітрям визначається 
 за формулою: 
Q4II  c  t
,                                               (6.22) 
 
де с – теплоємність сухого повітря ,кДж/(кг·К), 
t – температура сухого повітря,°С. 
Приймаєм t = 190°С [18], і відповідно за цієї температури 
 с =1,024 кДж/(кг·К).  
Тоді 
Q4II 190 1,024 194,56
 
 
Витрати. 
Кількість теплоти, що виходить зплавом аміачної селітри з  масовою 
 концентрацією 99,7% визначається за формулою: 
Q4II G tâèõ c99.7 ,                                      (6.23) 
 
де tâèõ – температура плаву, з якою виходить плав з випарного апарата,ºС. 
Приймаю  tâèõ =206ºС, [18] 
Q4II  56754,23206 2,1162  24741280,11кДж/год. 
Кількість теплоти. Яка виноситься з конденсатом розраховується за 
 формулою: 
Q5II Gãï ²² têî í ä câ ,                                     (6.24) 
 
де têî í ä – температура конденсату, який виходить із змієвиків,ºС. 
Приймаю têî í ä =80ºС[18] 
Тоді  
 
Q5II 1676,7 80 4,19  562029,84  кДж/год. 
 
Кількість теплоти, яка виноситься з соковою парою розраховується за формулою: 
Q6 WII i ,                                                  (6.25) 
 
Q6II  398,48 2,74 2910,77  3178081,15
 
 
Загальні витрати тепла складаються як сума всих витрат ІІ ступеня  
випарки з урахуванням втрат в навколишнє середовище: 
Qçàã  (24741280,41361977,81562029,84) 1,024  30013372,84
 
 
Результати розрахунків теплового балансу ІІ ступеня випарки зводимо 
 в таблицю 6.4 
 
 
 
 
 
Таблиця 6.4 – Тепловий баланс ІІ ступеня випарки 
 
Надходження Витрати 
Статті   кДж/год   %   Статті витрат    кДж/год   % 
надходжень  
1 З розчином  100 1 З упареним   100 
NH4NO3 розчином NH4NO3 
22586489,0 75,2 24741280,4 82,
2 На 6 2 З соковою 9 
випарювання  парою  
  
3178081,15  
3 З гріючою 2755169,74 9,2 3З конденсатом 
парою 12,
4691406,6 15,6 4 Втрати в  8 
4 З повітрям навколишнє 
    194,56  562029,84 
середовище  
 1,9 
732033,48  
2,4 
Усього 30033259,9  100 Усього 30013372,8  
6 100 
 
          
 6.3  Розрахунок витратних коефіцієнтів 
 
За прийнятим складом товарної аміачної селітри (99,7 % NH4NO3 
 та 0,3% Н2О) необхідно отримати в установці 100 %-го карбаміду: 
 
57500 99,7 êã
 57327,5 .                                         
100 ãî ä
 
За виробничими даними, втрати аміачної селітри на стадії випарювання 
 складають 0,9 % або: 
 
57327,5 0,9 êã
 515,9 . 
100 ãî ä
Звідси витрати сировини в вузлі синтезу складають: 
 
êã
57327,5 515,9  57843,4 . 
ãî ä
 
За сумарним рівнянням реакції синтезу аміачної селітри: 
 
 NНз + НNОз = NН4 NОз  
                                     М = 17      М = 63     М = 80 
 
необхідно подати в вузол синтезу: 
 
57327,5 17 êã
                               NH3  12182,09 ,               
80 ãî ä
 
57327,5 63 êã
 HNO3   45145,4 ,  
80 ãî ä
 
де 17, 63, 80 – молярні маси NH3, НNОз , NН4 NОз. 
За виробничими даними, втрати аміаку на стадії підготовки складають 2 %. 
Тоді фактичні витрати аміаку: 
 
12182,09 100 êã
                      12430,7 , втрати 248,6 кг/год.           
100 2 ãî ä
  
Втрати  азотної кислоти на стадії підготовки складає 4 %, тоді 
 фактичні витрати складають: 
 
45145,4 100 êã
                47026,5 , втрати 1881,0 кг/год.                  
100 4 ãî ä
 
Розрахунок основних витратних коефіцієнтів здійснюю за рівнянням реакції: 
 
 NНз + НNОз = NН4 NОз.  
 
На 1 т. 99,7 % аміачної селітри теоретично використовується: 
 
17 0,997 ò
                              NH3    0, 2118 ,   
80 ò
 
630,997 ò
HNO3    0,7851 . 
80 ò
Відповідно на отримання 57500 кг/год товарної аміачної селітри  
витрачається: 
                                NH3                                 12430,7 кг/год, 
HNO3                                          47026,5кг/год. 
 
Практичні витратні коефіцієнти складають:  
 
12430,7 ò
NH3   0,22 , 
57500 ò
 
47026,5 ò
HNO3  0,82 . 
57500 ò
 
 
 
 
7 РОЗРОБКА МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ МАТЕРІАЛЬНОГО БАЛАНСУ 
ХІМІКО – ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СИСТЕМИ (ХТС) І ВИКОРИСТАННЯ ЕОМ 
ДЛЯ РОЗРАХУНКІВ 
 
        В даній бакалавратській роботі було розраховано матеріальний баланс 
випарного апарата за допомогою програми Microsoft Excel. Дані розрахунки 
наведені в додатку А. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ 
 
8.1 Розрахунок та вибір основного технологічного обладнання 
 
 Згідно розрахунку матеріального балансу у трубну частину випарного  
апарату поступає 57500 кг/годину 88% розчину аміачної селітри з 
температурою 1400С. Виходить з трубної частини апарату плав 99% плав 
селітри  з температурою 186,21 0С. 
Температура вторинної пари у випарних апаратах визначається за 
формулою: 
t '  t '''
Ï ÂÏ    ,                                         (8.1) 
 
де  Δ'' '–гідравлічна депресія,ºС 
На підставі практичних рекомендацій приймаю гідравлічну депресію Δ'''= 1 ° C [3].  
Приймаються тиск вторинної пари рВ.П = 0,120 МПа, відповідно його 
температура при цьому складе tв.п. = 104,2 ° С [3] 
Тоді  
t '
Ï 104,21105,2 °С. 
 
Площа поверхні тепловіддачі випарного апарата FОР визначається за 
формулою: 
W  r
F  ,                                                 (8.2) 
                                           q
 
Де W–витрати сокової пари, кг/с; 
r – теплота пароутворення, кДж / кг; 
q – питома теплове навантаження, Вт / м ². 
Приймю теплоту пароутворення  r = 2279,84 кДж / кг, при температурі 
105,2°С.[3, таблиця, LVII, с 532] 
Приймаєм питомі теплові навантаження при кипінні водних розчинів 
солей  для випарних апаратів з низхідним плівкою q=30000  Вт / м ²[5]. 
Витрати сокової пари розраховуються за формулою: 
 
x
W G ï î ÷
ï î ÷  (1 ) ,                                  (8.3) 
xâèõ
 
Gï î ÷ – кількість плаву, що надходить до випарного апарата, кг/год; 
xï î ÷, xâèõ – концентрації відповідно розчину аміачної селітри, що надходить 
до трубної частини випарного апарата і виходить з неї, %. 
 
88
W  57500  (1 )  6388,88 кг/год, або 1,775кг/с. 
99
Тоді  
6388,88 2279,84 1000
F  1195,8 1196 м2. 
30000
 
Витрата гріючої пари GГП з урахуванням 5% втрат теплоти можна визначаються за 
формулою: 
 
W  i G
G  ÂÏ Ê CÊ  tÊ Gï î ÷ Cï î ÷  tï î ÷
ÃÏ ,                           (8.4) 
q  rÃÏ
 
де rГП - питома теплота конденсації пари, що надходить до змієвиків, Дж / кг; 
Споч і СК - теплоємність відповідно розчину, щонадходить на випарювання 
і упареноюго розчину, Дж / (кг · К); 
iВП - питома ентальпія вторинної пари, Дж / кг; 
tпоч– температура розчину, що надходить в випарної апарат, tн = 95 , ° С; 
tК – кінцева температура розчину, ° С; 
Qвтр - втрати теплоти в навколишнє середовище, %. 
Приймаю температуру вторинної пари по аналогії з існуючим промисловим 
об'єктом  tВП. = 91 ° С, відповідно питома ентальпія iВП = 2282 кДж / кг                           
[3, таблиця LVI.с. 549]. 
Теплоємності 88% розчину  ΝΗ4 ΝΟ3 і 99% відповідно рівні: Споч= 2,0272 
кДж/кг; СК = 2,1308 кДж / кг.[ 8, таблиця 28,1.с. 377] 
Питома теплота конденсації пари, що гріє при рГП = 1,2 МПа дорівнює                
rГП = 2095 кДж / кг. [3, таблиця ХХХІХ.с. 537]. 
Тоді  
 
6388,88 2740569252,1308186,2157500 2,0272 140
GÃÏ  11944,76 , кг/год,  
0,95 2095
абоGÃÏ =3,31кг/с. 
 
Теплове навантаження трубної частини випарного аппарату 
розраховується  за формулою: 
 
Q = GГП·rГП,                                          (8.5) 
 
Q = 11944,76·2095=25024272,2кДж/год. 
 
Число труб гріючої камери визначимо за формулою: 
 
F
n  ,                                                (8.6) 
 d  l
 
де d, l - діаметр і довжина труб, м; 
F–поверхня теплообміну, м2. 
За ГОСТ 11987-81 трубчасті апарати з природною циркуляцією 
складаються з кип'ятильних труб висотою 4 – 5м при діаметрі dн = 38 мм і 
товщиною стінки δст = 2 мм.Приймаєм довжину труб l =5м.[6] 
Тоді  
1196
n   2004,62 шт.. 
3,14 0,038 5
 
Приймаєм кількість труб 2006 штук. 
У першому наближенні отримана розрахункова поверхня теплообміну, що 
знаходиться  в допустимих межах відхилення від площі теплообміну 
попередньовибраного випарного апарату. Тому відповідно до ГОСТ 11987 - 81 
приймається випарний апарат з площею теплообміну F = 1196 м2 з числом 
гріючих трубок розташованих по шестикутнику n = 2006 їх довжина l = 5 м, зовнішній діаметр 
d = 38 мм, товщина стінки δ = 2 мм з кроком між трубами t = 48 мм. 
Внутрішній діаметр гріючої камери при розміщенні труб по вершинах 
рівносторонніх трикутників DК, м. розраховується за формулою: 
 
n
D  1,27 sin  t2  ,                                  (8.7) 

 
де  – кут рівностороннього трикутника, 
 – коефіцієнт використання трубної решітки. 
Приймаємо  =0,7 і  =60° [17] 
2006
D  1,27 sin 60 0,0482   2,69м. 
0,7
 
Внутрішній діаметр приймається з ряду стандартних величин D = 2800 мм. 
Розрахунок тарілчастої частини апарата. 
 
Згідно розрахунків матеріальних і теплових балансів тарілчасту частину 
випарного апарата надходить 56925кг/год розчину аміачної селітри з масовою 
концентрацією 99% з температурою 186,21°С, та виходить 99,7% плав з 
температурою 206°С. 
Розрахунок проводжу за формулою : 
 
Q = G99 ·(c99.7 ·t99.7 – c99 ·t99∙),                                (8.8) 
 
де c99.7, c99 – теплоємкості 99,7% та 99%-го розчинів аміачної селітри 
відповідно, кДж/кг∙К. 
Приймаємо c99.7 =2,1162 кДж/кг∙К, c99=2,1308 кДж/кг∙К []. 
Тоді  
Q = 56925 ·(2,1162 ·206– 2,1308·186,21)=3795673,33кДж/год. 
 
Розраховую середню різницю температур у трубній частині випарного 
апарату. 
Пара, що подається в трубний простір змійовиків тарілчастої частини має 
наступні параметри: тиск – 1,4 МПа, температура – 194 0С. 
Середня різниця температур : 
 
Δtб = 194 –186,21 = 7,79 0С, 
 
Δtм = 200 – 194 = 6 0С, 
 
7,79 6
Δtср =  6,895  = 7 0С. 
2
Коефіцієнт тепловіддачі розраховуємо по формулі: 
 
1
                                                                        К  ,                                              (8.9) 
1  ст  1
  ізол 
1 ст ізол  2
 
де λст та λізол – теплопровідність, відповідно, сталевої стінки та ізоляції, 
Вт/(м·К); 
α1 та α2 – коефіцієнти тепловіддачі, Вт/(м2·К); 
δст та δізол – відповідно товщина сталевої стінки та ізоляції, м. 
Приймаю: 
                 λст = 46,5 Вт/(м·К);  
                 λізол = 0,06 Вт/(м·К) [3, табл., ХХVIII] 
Коефіцієнти тепловіддачі від рідини до стінки – α1 = 250 Вт/(м2·К), від 
поверхні ізоляції до повітря – α2 = 15 Вт/(м2·К). 
Тоді: 
1
Ê   0,574 Вт/(м2·К) 
1 0,005 0,1 1
  
250 46,5 0,06 15
 
Витрати тепла з 1 м2  поверхні апарата розраховую за формулою: 
 
                                                         q = K·(t1 – t2)                                    (8.10) 
 
q = 0,574·( 206 – 186,21) = 11,36 Вт/м2  
 
Розраховую площу поверхні нагрівання змійовиків тарілчастої частини: 
 
3795673,33 
F = 132,59  м2. 
40894,06 7
У розрахунковій записці зроблено розрахунок площі теплообміну, що є 
головним показником. У результаті був обраний випарний апарат по ГОСТ 
11987 з наступними параметрами: 
Довжина труб ,м l = 5000; 
Діаметр гріючої камери D = 2800; 
Висота апарату, м H = 14800; 
Висота сепараційної частини , м НС=2800. 
 
8.2 Розрахунок і вибір допоміжного обладнання 
 
8.2.1 Розрахунок насосу для плаву. 
 
Проведемо розрахунок наступного допоміжного обладнання: насоса і ємкості 
для плаву. Розрахунок проводиться за результатами матеріального і теплового 
балансу. Всі розрахункові формули були взяті з джерела [6]. 
Розрахунок насоса полягає у визначенні необхідного напору і витрати 
вихідної сировини, за цими показниками проводиться підбір насоса.  
Напір, Н, м розраховується за наступною формулою: 
 
( p2  p )
H  1  HÃ  hÏ ,                                     (8.11) 
  g
 
де р2 – тиск в апараті, в який перекачують сировину, Па, р2 = 0,2 МПа; 
р1 – тиск в апараті з якого перекачують сировину, Па, р1 = 0,1 МПа; 
ρ – щільність перекачується рідини, ρ = 1368 кг/м3; 
g – прискорення вільного падіння ,м/с2 g = 9,81 м/с2; 
Нг – геометрична висота підйому, Нг = 15 м; 
hП – сумарні втрати напору в лініях, м. 
Сумарні втрати напору в лініях розраховуються за формулою: 
 
   l N  2

h      ,                                    (8.12) 
 d I1  2  g
де λ – коефіцієнт тертя; 
l – довжина трубопроводу, l = 25 м; 
d – діаметр трубопроводу, d = 0,65 м; 
N N
 - сума коефіцієнтів місцевих опорів,  =5,3; 
I 1 I 1
ω – фактична швидкість розчину в трубопроводі, ω = 2 м / с. 
Режим течії визначається критерієм Рейнольдса, який розраховується за 
формулою: 
 d  
Re  ,                                            (8.13) 

 
2 0,65 1368
Re   639712  
0,00278
 
Отже, режим руху турбулентний, зона автомодельних по відношенню до 
Re, (Re> 560 / е), тоді коефіцієнт тертя буде: 
 
  0,11e0,11  0,1412 . 
 
Тоді  
 0,1412 25 22

h   5,3   2,188м. 
 0,65  2 9,81
 
6 (0,20,1)
H 10  15 2,188  24,64 м. 
1368 9,81
 
Виходячи з цього підбираємо відцентровий насос марки Х65-50-160-Т з 
подачею G = 45 м3 / год і напором 25,5 м [7]. 
 
8.2.2 Розрахунок баку для плаву: 
 
Проведемо розрахунок ємності для плаву з резервним часом τ = 3години. 
Кількість плаву, що надходить у ємність G = 41,196 м3 / год. Звідси запас 
рідини на τ = 3години складе: 
 
Vï ë Gô  ,                                             (8.14) 
 
Vï ë  41,196 3 123,588  м3. 
 
Виходячи з отриманого обсягу вибираємо ємність ГЕЕ1-140-06 з 
номінальним обсягом Vном = 140 м3 і робочим об'ємом Vроб = 137,4 м3 [8]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 АВТОМАТИЗАЦІЯ І КОНТРОЛЬ ВИРОБНИЦТВА 
 
9.1 Визначення об’єму автоматизації  виробництва  
 
На підставі аналізу технологічної схеми, норм технологічного режиму 
та апаратурного оформлення визначається необхідний об’єм автоматизації 
виробництва, який занесений в таблицю 9.1. 
 
Таблиця 9.1 - Об’єм автоматизації  
 
Технологічн Параметр, Можли Місце Вимоги до Примітки 
ий об’єкт що вий відбору схеми 
вимірюють діапазо імпульсу автоматизації 
або н зміни 
регулюють парамет
ру 
1 2 3 4 5 6 
Трубопро- Регулю-
від після вимірювання вання 
Трубопровід рН 4,4 – 5,3 
донейтра- регулювання подачею 
лізатора аміаку 
Регулю-
Трубопро-
170-180 вимірювання вання 
Трубопровід температура 0 від виходу 
С регулювання подачею 
плаву 
пари 
Сигналі-
Міжтруб- зація 
Випарний 1,2-1,4 ний простір вимірювання заниже-
тиск 
апарат МПа вип. , сигналізація ння та 
апарату підвище-
ння тиску 
блокуван
Випарний 170-180 Сепараційн вимірювання ня подачі 
температура 
апарат 0С зона , сигналізація  плаву у 
вип. ап. 
Продовження таблиці 9.1 
        1 2 3 4 5 6 
Сигналі-
зація  
Донейтра- 40-80% Донейтра- вимірювання 
рівень верхн. і 
лізатори висоти лізатор сигналізація 
нижнього 
рівнів 
Регулю-
Трубопровід Витрати  вання 
 на вході в 
розчину розчину контроль  положе-
6 – 20 випарний 
аміачної аміачної 
м3 вимірювання  ння 
 /год апарат 
селітри селітри регулювання вентиля-
тора 
 Регулю-
 В 
100- вимірювання вання 
Випарний Температура випарному 
145°С регулювання подачею 
апарат плаву апараті 
 сигналізація  водяної 
  
 пари 
регулюва
В 
вимірювання ння 
Тиск    101,3 випарному 
 регулювання відводу 
 кПа апараті 
  сокової 
 
пари 
Регулю-
В вання 
Температура 100-160 вимірювання 
випарному положе-
 насиченої ºС регулювання
апараті ння 
пари  сигналізація 
 вентиля-
тора 
Трубопровід На виході з 
Температура 100-
відводу випарного реєстрація  
сокової пари 160°С 
сокової пари апарату 
 
 
 
9.2 Аналітичний контроль якості продукції 
 
Основні параметри, за якими ведеться контроль наведено в таблиці 9.2 
 
Таблиця 9.2 – Аналітичний контроль виробництва 
 
№ Найменування Параметр Норми Назва  
пор стадії, контролю, технологіч норматив−  
процесу, місце одиниці ного но−технічної Методи 
заміру, вимірю- режиму і документатації ї контролю 
параметру, вання допустимі і документації 
або місця відхилення за якою 
відбору проби проводити 
контроль 
1 2 3 4 5 6 
1 Випарний    Метод 
апарат, 9, плав частка ± 0,5-3,0 МВВ № 45/03- титрометрич
амонійної плаву, % 034 ний, діапазон 
селітри вимірювання 
концентрації 
від 88% до 
99,7%.  
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА ВИРОБНИЦТВА 
 
 
Кількість (одиниці) 
Найменування 
Їх склад 
№ стадії На 1 тону 
після Метод 
виробництва готової За рік, 
п/п очищення, очищення 
відходів, викидів, 
3 продукції, 
мг/м   кг. 
стоків 
г. 
1 2 3 4 5 6 
1 Сокова пара з     
випарного 
   Промивання  
апарату: 
конденсатом 
0,04 13,22 308,8 
- аміак; сокової пари в 
- нітрат 0,3 41,32 1190 скрубері  
амонію; 
- азотна 0,15 16,53 47,6 
кислота; 
- оксиди 0,04 1,58 47,60 
азоту. 
  
 
Таблиця 10.1 − Характеристика відходів, викидів та стоків виробництва 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
11 ОХОРОНА ПРАЦІ 
 
11.1 Аналіз умов праці виробництва аміачної селітри стадії випарювання 
розчину до стану плаву. 
 
Небезпечні і шкідливі виробничі фактори у відповідності до ГОСТ 
12.0.003-74 за природою дії діляться на такі групи: 
– фізичні; 
– хімічні; 
– біологічні; 
– психофізіологічні. 
Фізичні фактори – рухомі частини машин та механізмів, підвищений 
рівень шуму і вібрації, напруга, підвищений рівень статичної електрики.  
За характером впливу на організм людини – токсичні і подразнюючі. 
За шляхом проникнення в організм людини:  
– органи дихання; 
– шлунково-кишковий тракт; 
– шкіряні та слизові покриви. 
На робочому місці апаратника  випарювання  мають місце фізичні,  
хімічні і психофізіологічні  небезпечні і шкідливі  виробничі фактори 
До фізичних  шкідливих  і небезпечних  чинників відносяться: 
– частини насосів, двигунів, вентиляторів, що обертаються; 
– підвищена  температура  поверхні  устаткування, трубопроводів; 
–  підвищений рівень шуму, підвищений рівень вібрації; 
– висока  напруга  в колах електродвигунів, замикання яких може   
пройти через тіло  людини; 
– підвищений рівень  статичної   електрики; 
– розміщення обладнання на значній висоті,  щодо поверхні землі. 
Перевищення  нормованих  значень небезпечних і шкідливих фізичних  
виробничих чинників може  привести до отримання  працівником  травм, 
опіків, поразці  електричним струмом. 
В результаті  тривалої  дії шуму у людини  порушується нормальна 
діяльність  серцево-судинної і нервової системи, травних і кровотворних 
органів, можливо зниження і навіть втрата слуху. Підвищена вібрація діє на 
центральну нервову систему, шлунково-кишковий тракт, вестибулярний 
апарат, викликає  запаморочення,  оніміння  кінцівок, захворювання суглобів. 
Щоб уникнути  травмування  не проводити  ремонтні роботи на устаткуванні, 
що знаходиться в роботі, за винятком підтяжки сальників  насосів. 
Прибирання устаткування, що має частини, що обертаються, проводити 
з дотриманням запобіжних засобів, що виключають  травмування. 
Трубопроводи, що мають підвищену  температуру, повинні мати 
теплоізоляцію щоб уникнути  термічних  опіків. Поразка  електричним 
струмом відбувається в тих випадках,  коли  з електроприводом, який не має 
ізоляції, стикається гола частина тіла  або мокрий  одяг. Можлива поразка 
електрострумом без безпосереднього  контакту з струмоведучими частинами  
-   при переміщенні по землі близько пошкодженої  електроустановки 
(крокова напруга), під час переходу напруги  на інші  металеві конструкції  
при замиканні на них струмоведучих частин. 
До хімічних   небезпечних і шкідливих чинників   в і д н о с я т ь с я: 
– аміак; 
– оксиди азоту; 
– пил амселітри; 
– загазованість  території цеху  шкідливими газами  або парами інших 
цехів  товариства. 
Найнебезпечніше, коли через органи дихання і  організм людини 
потрапляють  шкідливі  хімічні речовини, що знаходяться в  газоподібному 
або  туманоподібному стані,  які  потім  проникають безпосередньо в кров. 
Велику небезпеку становить азот, що був використаний для продування 
апаратів. Потрапивши в атмосферу, насичену  азотом, людина відчуває  
задуху через нестачу кисню. 
Шкідливі речовини можуть потрапити в  організм людини через 
харчовий тракт, головним чином, із-за недотримання  заходів особистої 
гігієни (прийом їжі на робочому місці, погане миття рук перед їжею і т.д.) 
Психофізіологічні  небезпечні   і шкідливі виробничі чинники: 
а) фізичні  перевантаження; 
б) нервово-психічні  перевантаження. 
Робоче приміщення –цех виробництва аміачної селітри; 
Робоче місце – апаратник стадії випарювання 
Постійне робоче місце – місце, на якому робітник знаходиться більшу 
частину свого робочого часу (більше 50% чи більше 2 годин безперервно); 
при роботі в різних пунктах – уся робоча зона.  
Апаратник стадії випарювання – має постійне робоче місце, тому що він 
знаходиться більше 2 годин на своєму робочому місці. 
ЛЕГКА ФІЗИЧНА РОБОТА (категорія I) – категорія Iб (робота сидячи, 
стоячи чи пов’язана з ходьбою, що супроводжується деякою фізичною 
напругою). 
 Робоче місце апаратника стадії випарювання  відноситься до категорії 
1б тому, що він працює практично весь час в русі з деякою фізичною 
напругою. 
 
 Шкідливі хімічні речовини. 
 
Згідно ГОСТ 12.1.005-88 «Воздух рабочей зони», визначаємо гранично 
допустиму концент-рацію (ГДК), клас небезпеки (І-ІІІ) і особливості дії на 
організм (А, Г). 
Для даного приміщення шкідливі такі хімічні речовини: 
− Аміак: ГДК − 20; фактичне значення − 0,5; клас небезпеки − IV; 
особливості дії на організм − Г; 0,5/0,1=5 − II ступінь шкідливості праці. 
− Кислота азотна: ГДК − 2; фактичне значення – 0.1; клас небезпеки −III; 
особливості дії на організм − А 0.1/2=0,05 − I ступінь шкідливості праці., 
Умовні позначення:  
Г - речовини з гостроспрямованим механізмом дії; 
А - речовини, здатні викликати алергійні захворювання у виробничих 
умовах; 
 
 Шум 
 
Відповідно до ДСН 3.3.6.037-99 «Державні санітарні норми виробничого 
шуму, ультразвуку та інфразвуку»  
Робота, що вимагає зосередженості, робота з підвищеними вимогами до 
процесів спостереження і дистанційного спостереженнями  за виробничими 
циклами; робочі місця за пультами в кабінетах спостереження і 
дистанційного керування без мовного зв'язку по телефону; у приміщеннях 
лабораторій з гучним устаткуванням, з гучним устаткуванням у приміщеннях 
для розміщення гучного устаткування ЕОМ. Допустимі рівні звукового тиску 
для робочої зони 80дБА (ГДК); 
Фактичне значення – 62дБА що не перевищує норму. 
 
Інфразвук 
  
Відповідно до ДСН 3.3.6.037-99 «Державні санітарні норми виробничого 
шуму, ультразвуку та інфразвуку» визначаємо рівень інфразвуку. На даному 
робочому місці інфразвук відсутній. 
 
 
Ультразвук 
 
Відповідно до ДСН 3.3.6.037-99 «Державні санітарні норми виробничого 
шуму, ультразвуку та інфразвуку» визначаємо рівень ультразвуку. Для 
частоти 25 кГц рівень звукового тиску не повинен перевищувати 105 дБ. На 
робочому місці рівень ультразвуку становить 95дБ, що не перевищує норму . 
 
Електромагнітне випромінювання.  
  
Відповідно НАОП 0.03-3.16-86 гранично допустимі рівні (ГДР) впливу 
електричних полів частот від 5 МГц до 30 МГц №4131-86 напруженість ЕМП 
по електричній складовій не повинна перевищувати 20 В/м. Фактичне 
значення 15/3, що  перевищує норму за частотою у 5 разів і відповідає ІІ 
ступеню шкідливості, але напруженість 34/5 перевищує норму у 6,8 разів і 
відповідає ІІІ − ступеню небезпеки. 
 
Електростатичне поле.  
 
Гранично допустима напруженість ЕП на робочому місці визначається 
документом: НАОП 0.03-3.05-77 Санітарно-гігієнічні норми допустимої 
напруженості електростатичного поля №1742-77. Ступінь впливу ЕП на 
організм залежить від напруженості ЕП і часу перебування в ньому людини. 
Гранично допустима напруженість ЕП на робочому місці 
обслуговуючого персоналу не повинна перевищувати: 
при впливі до 1 год - 60 кВ/м 
при впливі від 1 год до 9 год  
 
60кВ / м
Eдоп   
t
де t - час (від 1 до 9 годин), на протязі якого робітник може знаходитись 
під впливом електростатичного поля. 
60
Eдоп   21,2кВ / м.  
8
 
Едоп=21,2 < Еф=24(кВ/м) – І ступінь небезпеки. 
 
Мікроклімат у приміщенні. 
 
Згідно ДСН 3.3.6.042-99 «Державні санітарні норми мікроклімату 
виробничих приміщень», окремо для двох періодів року, визначаємо  
оптимальні і допустимі значення температури, відносної вологості та 
швидкості руху повітря для категорії робітника Іб.   
Нормативні значення мікроклімату 
Теплий період року 
Температура: 
− Оптимальна – 22-24 
− Допустима – 22-28 
Фактичне значення  – 27 – допустимий   
Холодний період року 
Температура: 
− Оптимальна – 21-23 
− Допустима – 20-24 
Фактичне значення  – 18 –   не допустимий 
 
Теплий період року 
Швидкість руху повітря: 
− Оптимальна – 0,2 
− Допустима – 0,1-0,2 
Фактичне значення  – 0,1 – допустимий 
 
Холодний період року 
Швидкість руху повітря: 
− Оптимальна – 0,1 
− Допустима –  0,1 
Фактичне значення  – 0,1 – допустимий. 
 
Відносна вологість повітря  
Оптимальна − 40-60% 
Фактичне значення – 60 –допустимий. 
 
Виробниче (природне та штучне) освітлення. 
 
ДБН В.2.5-28-2006 «Природне і штучне освітлення»  
На своєму робочому місці податковий інспектор працює з наступними 
зоровими об’єктами: комп’ютер, лампа, принтер, сканер, телефон, записник. 
Найменший об’єктом розрізнення є крапка. Розмір найменшого 
розрізнення від 0,3 до 0,5 мм включно.  
Фон – середній. 
Характеристика фону світла, тому що р>0,45 
Контраст – малий 
Природне освітлення КПО – ен=5% 
еф=1,9% – допустимий. 
Штучне освітлення, Ен=300лк 
Еф=150лк І – ступінь шкідливості. 
 
 Іонізуюче випромінювання.  
Для визначення ступеню шкідливості впливу іонізуючого випромінювання на 
робочому місці використовують НРБУ-97 «Норми радіаційної безпеки України». 
Оптимальне значення − Е<1,0; 
Допустиме значення − 1,0<Е2,0 
Фактичне значення  – 1,8 - допустиме. 
 
 Оцінка важкості праці.  
 
Підіймання та переміщення (разове) вантажів при чергуванні з іншою роботою (до 2 
разів на годину) для апаратника випарювання– наявне. 10.2.2 Ппідіймання та переміщення 
вантажів постійно протягом робочої зміни:  для апаратника випарювання – відсутнє.  
Стереотипні робочі рухи (кількість за зміну) 
При локальному навантаженні (опт. до 20000, доп. до 40000): 24000 – 
допустиме. 
 
 Оцінка напруженості праці.  
 
Зміст роботи –спостереження за перебігом процесу. 
Сприймання сигналів та їх оцінка – Сприймання сигналів з наступним 
співставленням фактичних значень параметрів з їх номінальними значеннями. Заключна 
оцінка фактичних значень параметрів. 
Ступінь складності завдання – Обробка, виконання завдання та його 
перевірка. 
Характер виконуваної роботи – робота за встановленим графіком  
Тривалість зосередженого спостереження: 85% 
Щільність сигналів за 1 годину роботи: 100 
Кількість виробничих об’єктів одночасного спостереження: 3 
Розмір об’єкта розрішення: 0,3-0,5 
Робота з оптичними приладами: присутня. 
 
 
11.2 Розробка засобів та заходів захисту працівників від шкідливих умов 
праці. 
 
     Для збереження свого здоров’я апаратник безкоштовно 
забезпечується справним спецодягом і спецвзуттям та іншими 
індивідуальними засобами захисту  згідно з затвердженим генеральним 
директором і погодженим з представниками профспілкових органів цеховим 
переліком, складеним на підставі норм безкоштовної  видачі спеціального 
одягу, спеціального взуття та інших засобів індивідуального захисту 
працівникам і службовцям хімічного виробництва. 
Згідно з нормами апаратник випарювання забезпечується ЗІЗ, перелік, 
яких наведено в таблиці 11.2: 
 
Таблиця 11.2 – Перелік засобів з індивідуального захисту, якими 
забезпечуються  працівники і службовці хімічного виробництва. 
 
№ Найменування  ЗІЗ ГОСТ або ТУ Термін 
носіння 
  1                              2                  3        4 
1 Костюм сукняний ГОСТ 27654-88 24  місяці 
2 Костюм  бавовняний з кислото- ГОСТ 27654-88 24 місяці 
стійким просоченням 
3 Черевики шкіряні  ДСТУ 3962-2000 12 місяців 
4 Рукавиці «КР» 1 місяць 
ГОСТ 12.4.010-75 
5 Куртка бавовняна на утепленій ГОСТ 29338-92 36 місяців 
підкладці  
6 ГОСТ 12.4.013-85 48  
Валянки  місяців 
7 ГОСТ 12.4.013-85 24 місяці 
Калоші гумові 
Продовження таблиці 11.2 
                     3         4 
                          2 
8 ДСТУ  EN: 397-2001  до зносу 
Каска захисна  
9 - до зносу 
Підшоломник 
10 - до зносу 
Окуляри  захисні тип ЗН 
11 ДСТУ 12.4.028-76 до зносу 
Протигаз 
 
Спеціальний одяг, спеціальне взуття та інші засоби індивідуального 
захисту, що видаються працівникам, повинні відповідати характеру і умовам 
їхнього застосування і забезпечувати безпеку праці. 
Засоби індивідуального захисту, що видаються працівникам, 
вважаються власністю підприємства, обліковуються як інвентар і підлягають 
обов`язковому поверненню при звільненні, переведенні  на тому ж 
підприємстві на іншу роботу, для якої видані засоби індивідуального захисту, 
не передбачені нормами. 
У випадку пропажі ЗІЗ у встановлених місцях їх зберігання, або 
псування ЗІЗ з незалежних від працівника причин, вони підлягають заміні 
згідно з актом на їх списання, який підписується начальником цеху, 
представником цехкому або уповноваженим з охорони праці трудового 
колективу і узгоджується з начальником відділу охорони праці. 
В розділі охорона праці оцінено у мови праці апаратника випарювання 
виробництва аміачної селітри. В результаті оцінювання було виявлено 
знижений рівень штучного світла, підвищена швидкість руху повітря та 
знижену температуру в холодний період року, що свідчить про те, що 
технічний та організаційний рівень робочого місця не відповідає 
нормативним вимогам. Робоче місце апаратника випарювання виробництва 
аміачної селітри атестовано за другим ступенем небезпеки. 
На основі оцінювання для покращення умов  праці рекомендуємо: 
поліпшити систему витяжної вентиляції, встановити кондиціонер в 
приміщенні, покращити систему опалення, заземлити поверхні з 
електростатичним зарядом, збільшити кількість освітлювачів штучного 
освітлення або потужність ламп. 
 
 
12 ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ 
 
12.1 Дослідження ринку та забеспечення випуску продукції. 
 
Цех по виробництву амонійної селітри слід розташувати на території 
Черкаського ПрАТ “Азот”. Вибір місця будування цеху ґрунтується на 
наступних факторах: 
- Сировинний.  
Основна сировина – азотна кислота та аміак  вироблений цехом М-2 –  
продукція  цього ж підприємства. 
- Паливно -  енергетичний.   
Джерелом  пари  є  Черкаська   ТЕЦ. Постачання підприємства 
електроенергією здійснюється від системи “Київенерго” через черкаську 
підстанцію. Що  ж до електроенергії  та  природного  газу  то  джерелом  
першої є  ГЕС, а  газ поступає  з газопроводу, що проходить через територію 
Черкаської  області. 
- Водний.  
 З північного сходу від підприємства знаходиться річка Дніпро, звідки 
здійснюється відбір води на технологічні потреби. У водопостачанні заводу 
бере участь і міськводоканал. Питна вода надходить у резервуари і далі 
насосами подається в цехи заводу на виробничі і побутові потреби. 
Для очищення стічних вод ПрАТ “Азот” має власні очисні споруди, а 
також передбачається будівництво власного корпусу підготовки води 
беспосередньо для забезпечення технологічних потреб виробництва. 
- Транспортний.  
Через  місто  проходить  залізниця,  що належить до Одеської  залізниці, 
також можливе транспортування продукції водним шляхом – річкою   Дніпро, 
авіа (місто має аеропорт) та автошляхами. 
Кадровий.  
Наявність трудових ресурсів та можливість підготовки молодих 
спеціалістів у спеціалістів у Черкаських вищих та середніх спеціальних 
навчальних  закладах. 
Черкаський ВАТ “Азот” проектувався і був побудований для випуску 
сільскогосподарської добривної продукції і має у своєму розпорядженні 
устаткуваня, що може бути застосоване для випуску карбаміду. 
Продукція  проектованого  цеху  користуватиметься   великим попитом у 
нас в країні та  в   країнах  як  близького  так  і   далекого  зарубіжжя. 
Що  стосується конкурентів,  то  на території України  існує лише два 
подібних підприємства, що випускають аналогічну продукцію, Рівненський   та    
Північно–Донецький  “Азот”. Перший працює на західноукраїнські   регіони,  
та Білорусь, а  Північно–Донецький – на східних та північних областях 
України. 
 
12.2 Розрахуноки виробничої потужності. 
 
Основні стадії технологічного процесу виробництва селітри: 
1 Підготовка сировини 
2 Нейтралізація кислоти азотної аміаком газоподібним, та випарювання 
розчинів селітри аміачної з добавками до  плаву з високою концентрацією 
3 Гранулювання плаву селітри аміачної з подальшим охолодженням її 
гранул 
4 Очистка повітря відпрацьованого, що викидається в атмосферу 
5 Обробка селітри аміачної гранульованої антизлежувачами 
6 Пакування, зберігання і відвантаження продукту 
7 Допоміжні стадії процесу.  
Продуктивність цеху виробництва селітри аміачної становить 1380 т/добу. 
Режим роботи цеху дуже напружений. Це цех, де зупинка обладнання може призвести до 
значних витрат сировини, матеріалів чи порушення технологічного режиму. Тому  процес по 
виготовленню добрива – безперервний. 
 Виробнича потужність дільниці визначається продуктвністю основного 
апарату чи агрегату. Виробнича потужність цеху – продуктивністю основної 
дільниці. Виробнича потужність виробництва – продуктивністю основного 
цеху. 
 Розрахунок виробничої потужності проводиться за формулою: 
    
                                 N=Q   . n   .  Теф   . Kв ,      (12.1) 
 
 де  Q –  продуктивність агрегату за добу; 
                n –  кількість агрегатів; 
               Теф –  ефективний часовий фонд роботи обладнання; 
     Кв –  коефіцієнт виходу продукції. 
  
Річна потужність схеми 503700 т/рік. Приймаємо кількість втрат 1%. 
                  Вп= 503700  . 1,01 = 508737 т/рік              (12.2) 
 
Тоді продуктивність агрегату за добу буде: 
 
Q = В / n   .  Теф   .п  Kв = 508737/(1  . 8004  . 0,99) = 64,2 т/добу. 
 
Теф – ефективний фонд часу. 
Ефективний фонд часу дорівнює дійсному фонду за мінусом технологічних зупинок і зупинок на 
ремонт, який проводиться в робочий час:  
                              Fеф = Fд – Tрем – То,                         (12.3) 
де  Трем – загальна тривалість зупинок обладнання по всіх видах ремонту 
протягом року; 
      То – тривалість зупинок технологічного характеру за рік. 
Приймаємо Т0 =756 год. 
                        Fеф = 8760 – 756 = 8004 год. 
 
г)   Розрахуноки вартості основних фондів  
До вартості основних фондів відносяться вартість будівель та споруд та 
вартість обладнання. Розрахунки вартості будівель, обладнання та споруд 
проводяться за даними їх вартості, та заносяться у таблицю 12.1 та 12.2. 
 
Таблиця 12.1 – Розрахунок вартості будівель та споруд 
 
Найменування будівель КількістьВ артість на поч. Сума аморт. 
%Ам 
одиниць відрахувань, грн 
та споруд року, грн 
I  Будівлі     
1  Адміністративно- 1 830481,2 12 99657,7 
побутовий корпус 
    
2  Виробничий корпус 
1 5430036,3 12 651604,36 
 
II  Споруди      
1. Добудова до сходів та 1 97130,9 12 11655,6 
ліфт 
1 14201,53 12 1704,2 
2. Перехід між баштами 
Всього: 4 6371849,93  764621,96 
 
 
 
Таблиця 12.2 – Розрахуноки вартості обладнання 
Назва   Кі-льк Ціна за   Витрати Вартість з % Сума 
обладнання од. одиницю, урахув. амор- амортиза-
грн на монтаж монтажу тизац ції, грн 
Випарний 2 332631,2 33702 366333,2 20 73266,64 
апарат 
Насос 3 14192,42 8223,27 22415,69 20 4483,14 
Нагнітач  2 181453,03 50919,98 232373,01 20 46474,6 
Інжектор 
1 915434,39 50803,8 966238,19 20 193247,64 
В.Т. 
Бак для 
розчинуам. 2 942,27 435,12 1377,39 20 275,48 
селітри 
Всього 10   1588737,48 20 317747,5 
 
12.3 Розрахунок вартості обладнання. 
 
Для визначення штатів та фондів заробітної плати проводять розрахунки: 
- балансу часу роботи працівників; 
- необхідної кількості працюючих; 
- фонду зарплати працівників; 
- штату та фонду зарплати цехового персоналу. 
1) Баланс часу роботи. 
 Баланс робочого часу визначає кількість днів, що повинен відпрацювати 
один середньосписочний робітник на рік в залежності від даного робочого 
режиму цеху та тривалості робочої зміни : 
- календарний фонд – 365 днів; 
- вихідні дні – 91 день; 
- дійсний фонд часу роботи – 274 дні. 
Неявка на роботу: 
- відпустка – 24 дні; 
- хвороба – 7 днів; 
- виконання держобов’язків – 1 день. 
Разом невиходів – 32 дні. 
 Ефективний фонд робочого часу одного робітника – 242 дні.  
Загальна кількість робочих днів на одного робітника : 
 
                             В = (365 / Т )  .роб зм  Кроб ,               (12.4) 
 
де   Кроб  - число робочих днів; 
       Т зм  - тривалість робочої зміни. 
 
                            Вроб= (365 / 8)  . 6 = 274 дні. 
 
Загальна кількість вихідних днів на одного працівника: 
 
                             Ввих= (365 / 8)  . Квих.дн.,     (12.5) 
 
де   Квих.дн. - число вихідних днів. 
 
 Тоді загальна кількість вихідних днів: 
 
                                (365 / 8)   .  2 = 91 день. 
 
   2)   Визначення кількості працюючих 
 
 Для визначення кількості робітників використовувати норми виробітку 
або норми обслуговування обладнання та апаратури. 
 Робочі місця визначені згідно з точками спостережння та операціями 
обслуговування процесу, а також обсягом роботи по управлінню кожним 
апаратом. 
 Відповідно ці робочі місця визначаються за кваліфікацією робітника та 
тарифними розрядами, що передбачені тарифно-кваліфікаційним довідником. 
 Розрахунок кількості робітників проводиться за явочним списком. Для 
переходу від явочної до списочної кількості необхідно співставити кількість 
днів роботи цеху, з часом роботи окремого робітника на рік. При безперервній 
роботі цеху, кількість днів роботи складає 365 днів, баланс часу роботи одного 
робітника – 242 дні, тоді коефіцієнт переходу від явочної до списочної кількості 
робітників: 
365 : 242 = 1,5. 
 Різниця між списочною та явочною кількістю робітників складає 
додаткову кількість для підміни в графіку змінності та заміни кількості 
працюючих приводиться в узагальнені таблиці чисельності робітників та фонду 
їх зарплати.  
 
12.4  Розрахунок штату і фонду заробітної плати цехового персоналу 
 
Розрахунки штату і фонду заробітної плати цехового персоналу проводяться у відповідності до 
штатного розкладу і посадових окладів працівників. Результати розрахунків занесені в таблицю 12.3. 
 
 
 
 
Таблиця 12.3 – Розрахунки штату і фонду заробітної плати 
 
Разом 
Кате- Міс. Річний 
Найменування К-сть Додаткова       річний 
горія оклад грн ФОП, 
ЗП фонд ЗП 
Начальник цеху     1 Кер. 5354,0 205,0 69602,0 69807,0 
Заступник     1 Кер 3743,0 147,0 48659,0 48806,0 
начальника цеху 
Механік цеху     1 Спец 3197,0 138,0 41561,0 41699,0 
Інженер-     1 Кер. 2981,0 109,0 38753,0 38862,0 
технолог 
Начальник зміни    4 Кер 2802,0 290,0 36426,0 36716,0 
Енергетик      1 Спец 3797,0 109,0 49361,0 49470,0 
Майстер з      2 Спец 2717,0 137,0 35321,0 35458,0 
КВП та А 
Майстер з   3 Спец 2717,0 102,0 35321,0 35458,0 
ремонту облад. 
Економіст     1 Служ. 2142,00  27846,0 27846,0 
    1 Служ. 679,00  8827 8827 
Прибиральник 
Всього:    14   391677,0 392949 
 
12.5. Розрахунок собівартості продукції 
  
Розрахунки собівартості виробництва включають: 
1) вивчення річної потреби в сировині, матеріалах, енергії; 
2)розрахунки вартості електроенергії, води та пари; 
3) розрахунки вартості обладнання та амортизаційних витрат; 
4) кошторис цехових витрат основних виробничих цехів; 
5) кошторис витрат на експлуатацію та утримання обладнання; 
6) складання калькуляції собівартості виробництва продукції та визначення її ціни. 
Розрахунки проводяться у відповідності з встановленими в технологічній 
частині нормами витрат сировини, палива, матеріалів, і енергії та у 
відповідності з прийнятим обсягом виробництва, розрахунки представлені в 
таблиці 12.4. 
 
Таблиця 12.4 – Розрахунок вартості сировини та матеріалів 
 
Одиниця Ціна за 
Стаття витрат Витрати на річний випуск 
виміру одиницю, 
грн. Кількість Сума, грн 
Сировина :     
Аміак т 3713,90 118151,883 438805628,76 
Кислота азотна т. 1362,81 422708,35 576074112,97 
Повітря стиснене т  226,81 3247,165 736024,04 
Масло індустріальне кг 10,08 575595,697 5801601,29 
Антизлежувач т 28307,59 208,901 5920664,00 
Оборотні відходи :     
    Конденсат тис. м3 480,00 108,239 54119,42 
Амселітра т 1371,75 432,955 595313,57 
Всього :    1027987464 
 
12.5.2. Розрахунки вартості електроенергії, води, пари 
 
Визначення потреби в електроенергії проводиться окремо за конкретним 
видом обладнання. 
Вартість однієї Квт-години електроенергії визначається на основі діючих 
прейскурантів-тарифів на електроенергію. Потреби в силовій електроенергії 
визначають за формулою: 
 
                               Е . . .
сил= N     Т     К     К у ,                            (12.6) 
 
де    N – потужність двигуна , кВт; 
        Т – час роботи двигунів, год. на рік; 
         К – коефіцієнт навантаження двигуна, К= 0,7; 
         К у  - коефіцієнт, який враховує cos у, К у= 0,95.   
При N = 13901 кВт, Т = 8760 год. на рік отримаємо 
 
                  Е сил  = 13901  . 8760  . 0,7  . 0,95 = 80,982 кВт. 
 
Розрахуноки вартості електроенергії, що ідуть на технологічні потреби  та 
загальної вартості електроенергії наведено в таблиці . 12.5 та 12.6. 
 
Таблиця 12.5 – Кількість електроенергії на технологічні потреби 
 
N, Сума, Потреби Сумарні 
Назва Кількість 
одиниці потреби 
кВт/год  кВт/год 
Насоси осьові 60 3 180 421783 1265348 
Насоси 60 2 120 281188 562367 
поршневі 
Насос 80 4 320 632674 2530696 
карбаміду 
Насос 90 4 360 843564 3374254 
десорбера 
Вентилятор 22 2 44 154637 309274 
повітря 
Вентилятор 22 4 88 154637 618548 
гранулятора 
Всього :     7828228 
Таблиця 12.6 – Розрахунок загальної вартості електроенергії 
 
Ціна за 1 кВт Вартість, грн.. 
Назва  Потреби,кВт  
Силова електроенергія  7828228 0,3 2348468,4 
Для освітлення 278217,3 0,3 83465,19 
Всього : 8126050,3  2431933,59 
 
Потреби в парі для опалення визначаються за формулою: 
 
                                    Q = (Т  . Н  . V) / (i  .
0  100),     (12.7) 
 
де    Т – кількість годин в сезоні опалення; 
        Н – витрати пару на 1 м3 приміщення, кДж/ год; 
        V – об’єм приміщення, м3 ; 
         i – тепло випаровування, кДж/ кг.    
Після підстановки даних отримаємо : 
 
                  Q0 = (4332  . 20  . 28459,1) / (19,46  . 100) = 127055,28 кг. 
 
Розрахунок вартості води та пари наведено в таблиці 12.7. 
 
12.5.3.   Кошторис цехових витрат  
 
Кошторис складається за попередньо розрахованими показниками. Оскільки цех виробляє 
лише амселітру, тобто один вид продукції, то цехові витрати повністю відносяться до вартості 
цього продукту. Дані зведено в таблиці 12.8. 
 
Таблиця 12.7 –  Розрахунок вартості води та пари 
 
На які потреби і  Одиниця Потреба наЦ іна заВ сього, грн.. 
виміру рік один., грн 
що  витрачається  
На технологічні потреби     
   вода:    прісна м3 287675 68,4 19676970 
                вапняна м3 3133325 80,6 252545995 
                оборотна м3 355923950 6,1 2171136095 
   пар    кг 88058,095 57,8 5089757,89 
 
Таблиця 12.8 – Цехові витрати  
 
Статті витрат  Сума ,грн Примітки 
Зарплата цехових робітників 218508,00  
Відрахування насоціальне страхування 81940,5 37,5 % від ЗП 
Утриманні виробничих будівель і споруд 427789,81 5-7% їх вартості 
 
Поточний ремонт будівель і споруд 183338,49 3 % їх вартості 
Амортизація виробничих будівель 733353,94 12% від їх вартості 
Витрати на охорону праці 21850,80 10 % від ЗП 
Інші витрати 185848,76 15 % від ст. 1-6 
 
Всього : 1852630,3 
 
11.6. Калькуляція собівартості продукції 
 
 Розрахунки витрат на виробництва продукції використовуються на весь обсяг 
продукції підприємства по статтях калькуляції. Калькуляція собівартості заноситься 
в таблицю 12.9 
Таблиця 12.9 – Калькуляція собівартості продукції 
 
Оди Ціна за    Витрати на  
Статті витрат Витрати на одиницю 
ниці один., 
вимі руг рн    річний випуск 
Кількість Сума, грн.. Кількість Сума,   
грн. 
1. Сировина :       
    Аміак  т 3713,90 118151,834 38805628,760 ,218317 810,81 
           
Кислота азотна  т. 1362,81 422708,35 576074112,90 ,781066 1064,45 
    Повітря т2 26,81 3247,465 736024,04 0,0060 1,36 
стиснене    м3 
10,08 3143 42071,4 0,00126 0,06 
Масло м3 
індустрійне  1773,09 273840 5572821,87 0,00449 7,96 
т 
Антизлежувач  м3 9,97 2730184,8 0,3912 3,9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Позначення Назва Примітки 
       
    Документація   
       
А1   КБР12ХТ86.78.00.000ВЗ Креслення загального вигляду 1  
       1  
    Складальні одиниці   
       
А1 1 КБР12ХТ86.78.00.000ВЗ Корпус гріючої камери 1  
Формат 
Зона 
Позн. 
Кільк 
А1 2 КБР12ХТ86.78.00.000ВЗ Сепаратор 1  
А1 3 КБР12ХТ86.78.00.000ВЗ Кришка гріючої камери   1  
А1  4 КБР12ХТ86.78.00.000ВЗ Надставка 1 СтальСт3 
А1  5 КБР12ХТ86.78.00.000ВЗ Кришка люка 1 СтальСт3 
А1  6 КБР12ХТ86.78.00.000ВЗ Трубна решітка 1  
А1  7 КБР12ХТ86.78.00.000ВЗ Сітчаста тарілка 5 Х18Н10Т 
       
       
       
       
       
       
       
     1  
       
     
     КБР12ХТ86.78.00.000ВЗ 
Зм. Лист № докум. Підпис Дат 
Розробив Пререхрест   Літ. Лист Листів 
Перевірив Клименко      1 2 
    Випарний апарат  
Н.контр. Фоміна   ЧДТУ 
Затвердив Столяренко   
Позначення Назва Примітки 
       
    Деталі   
       
А1  8 КБР12ХТ86.78.00.000ВЗ Патрубок випускний 1  
А1  9 КБР12ХТ86.78.00.000ВЗ Труба розподільна 1  
А1  10 КБР12ХТ86.78.00.000ВЗ Труба решітки 1  
       
    Стандартні вироби   
       
А1  11  Заглушка 1 ДУ = 100 
А1  12  Прокладка 1 102/57 
А1  13  Прокладка 6 158/108 
А1  14  Прокладка 13 270/220 
А1  15  Болт М16х50.56 ГОСТ7798-70 12  
А1  16  Болт М16х50.56 ГОСТ7798-70 6  
А1  17  Болт М16х70.56 ГОСТ7798-70 30  
А1  18  Болт М20х50.56 ГОСТ7798-70 12  
А1  19  Болт М20х80.56 ГОСТ7798-70 62  
А1  22   8  
       
А1  21  Гайка М16.5 ГОСТ5915-70 56  
А1  22  Гайка М20.5 ГОСТ5915-70 90  
А1  23  Гайка М20.5 ГОСТ5916-70 4  
А1  24  Контрайка 15.5 ГОСТ8968-59 2  
А1  25  Манометр 2  
А1  26  Кран триходовий 2  
А1  27  Вентиль запірний 2  
А1  28  Вентиль запірний фл. 1  
     КБР12ХТ86.78.00.000ВЗ Лист 
Формат 
Зона 
Позн. 
Кільк 
     
2 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата