Промышленность минеральных удобрений. Производство азотных удобрений

Исходным сырьем для производства азотных и ряда комплексных удобрений является аммиак. Суммарные действующие мощности по производству аммиака в России в настоящее время достигают 13870 тыс. т, что составляет около 9% от мировых мощностей. Это третий показатель в мире после Китая и США. Однако производственные мощности предприятий загружены не полностью, и по объему производства аммиака Россия занимает четвертое место после Китая, США и Индии, производя примерно 6% этого вида продукции в мире.

В 2001 г. загрузка мощностей по производству аммиака и азотных удобрений несколько увеличилась по сравнению с 2000 г. Несмотря на то что основные участники рынка увеличили выпуск на 5-10%, объем производства в целом по отрасли вырос незначительно в связи с сокращением выпуска на ряде небольших предприятий.

Азотные удобрения производятся на 25 предприятиях РФ, кроме того, сульфат аммония производится некоторыми коксохимическими заводами.

Производство азотных удобрений на предприятиях РФ, тыс. т

Предприятие	Продукция
ОАО "Акрон" (Новгородская обл.)	Карбамид
	Азотные удобрения
	Аммиачная селитра

	Азофоска
ОАО "Азот" (Новомосковск)	Азотные удобрения
	Карбамид
	Аммиачная селитра
	Нитрофоска
АО "Невинномысский Азот",	Азотные удобрения
АО "Кирово-Чепецкий химкомбинат",	Азотные удобрения
ОАО "Азот" (г. Березники)	Карбамид
ОАО "Азот" (Кемеровская обл.)	Карбамид
	Аммиачная селитра

ЗАО "Куйбышевазот" (Самарская обл.)	Карбамид

	Аммиачная селитра
	Сульфат аммония
ОАО "Тольяттиазот" (Самарская обл.)	Карбамид
	Азотные удобрения
	Азотные удобрения
АО "Минеральные удобрения" (г. Пермь)	Карбамид

ОАО "Акрон" (Новгородская обл.)

ОАО "Акрон" занимает 1-ое место в РФ по выпуску аммиака, а также входит в группу крупнейших производителей фосфорных удобрений. По итогам 2001 г. доля предприятия в общероссийском производстве азотных удобрений составила 10,5%, фосфорных удобрений - 7%, аммиака - 9,5%. Общий объем производства минеральных удобрений в 2001 г. составил 3.4 млн т, что на 9% больше, чем в 2000 г. В 2001 г. компания на 10% увеличила поставки минеральных удобрений на внутренний рынок, куда поступило около 19% от общего объема произведенных компанией удобрений. Так, в 2001 г. российским сельхозпроизводителям было поставлено 642 тыс. т минеральных удобрений, в том числе 404 тыс. т аммиачной селитры и 231 тыс. т азофоски. В 2001 г. агрохимическая продукция поставлялась ОАО "Акрон" в 37 субъектов РФ, крупнейшими покупателями продукции компании стали Белгородская,

Брянская, Калининградская, Смоленская Орловская обл., Краснодарский край, Республика Татарстан. В 1-м квартале 2002 г. "Акрон" поставлял свою агрохимическую продукцию 26 субъектам РФ. Всего российским сельхозпроизводителям поставлено более 190 тыс. т., из них - 176 тыс. т. аммиачной селитры и 14 тыс. т. азофоски. В 2001 г. ОАО "Акрон" приобрело 58% акций завода по производству минудобрений, расположенного в китайской провинции Шаньдун. Китай является крупнейшим зарубежным покупателем продукции ОАО "Акрон", куда ежегодно поставляется минеральных удобрений на сумму 92-93 млн долл. (около 40% всей продукции "Акрона"). С приобретением завода в провинции Шаньдун расходы комбината на транспортировку удобрений потребителям в Китае будут сведены к минимуму.

ОАО "НАК "Азот" (Тульская обл., г. Новомосковск)

Новомосковская акционерная компания "Азот" является одним из крупнейших производителей аммиака и азотных удобрений, а также одним из ведущих в отрасли предприятий по видам и количеству производимой продукции. Предприятием выпускаются минеральные удобрения, аммиак, органические пластмассы и смолы, хлор, каустическая сода, хлористый кальций, концентрированная и особой чистоты азотная кислота, аргон, метанол и др. Доля предприятия в общероссийском производстве азотных удобрений составляет 10,2%. В 2001 г. компания увеличила производство основных видов продукции, производство азотных удобрений увеличилось на 11,9% - до 602,643 тыс. т. Несмотря на увеличение оплаты продукции компании наличными, она по-прежнему поставляет удобрения сельхозпредприятиям области в долг. Сегодня долг тульских хозяйств "Азоту" составляет 120 млн руб.

В апреле 2002 г. 9,9% акций Новомосковской АК "Азот" приобрела компания "Патек трейд", заплатив за них 10 326 тыс. долл. В настоящее время компания проведет переговоры с акционерами АО "Щекиноазот" о возможном объединении НАК "Азот", "Щекиноазота" и "Агрохимэкспорта" в единую компанию по производству и сбыту азотных удобрений.

ОАО "Невинномысский Азот" (Ставропольский край)

ОАО "Невинномысский Азот" является крупнейшим производителем минеральных удобрений в России. Комбинат выпускает широкую номенклатуру азотных удобрений - аммиачную селитру, карбамид, жидкие азотные удобрения, а также различные продукты органического синтеза. Всего на предприятии выпускается 59 наименований продукции. Доля компании в общем объеме производства азотных удобрений в России составляет около 10%, значительная часть продукции предприятия экспортируется на мировой рынок в страны Европы, Америки и Азии. Основными акционерами ОАО "Невинномысский азот" являются структуры, близкие к группе "МДМ" (43,7% акций). В I квартале 2002 г. ОАО "Невинномысский азот" произвело товарной продукции на 880,7 млн руб. Выпуск карбамида увеличился по сравнению с тем же периодом прошлого года на 32,2% и составил 64,6 тыс. т, производство уксусной кислоты выросло на 3,7% до 39,6 тыс. т. Снижение производства аммиачной селитры на 9% до 178,25 тыс. т и метанола на 14% до 22,51 тыс. т в сравнении с аналогичным периодом прошлого года произошло из-за снижения спроса на данные виды товаров на рынке.

ОАО "Кирово-Чепецкий химкомбинат" (Кировская обл.)

Кирово-Чепецкий химический комбинат был основан в 1938 г. и является одним из крупнейших в Европе химических предприятий, уникальным по ассортименту выпускаемой продукции. Комбинат является основным производителем фторопластов в России (более 70%) и единственным производителем специальных марок фторкаучуков, фторопластовых суспензий, фторированных жидкостей и смазок, разработанных специально для оборонных отраслей промышленности, авиационной и космической техники. Действующее фторполимерное производство относится к отраслям высоких технологий. В марте 2002 г. на Кирово-Чепецком химкомбинате запущено производство тройных удобрений, в состав которых, помимо азота и фосфора, входит хлористый калий. Планируемая мощность производства - до 400 тыс. т тройных удобрений в год. Проект осуществлен благодаря поддержке компании "Сильвинит", которая инвестировала в его реализацию около 4 млн долл., еще 2 млн долл. затратил сам комбинат. Срок окупаемости проекта - 2,5 года.

ОАО "Азот" (г. Березники Пермская обл.)

Выпуск продукции на Березниковском комбинате "Азот" начался в 1932 г. Предприятие производит до 1 млн т азотных удобрений в год, а также целый ряд других видов химической продукции. Продукция компании реализуется как в России, так и за рубежом, она пользуется спросом в Великобритании, Франции, Чехии, Польше, Турции и Латинской Америке. В 2001 г. продукция компании экспортировалась в 29 стран мира, валютная выручка от поставок на экспорт выросла в 2001 г. по сравнению с 2000 г. на 2,5%. В 2001 г. ОАО "Азот" снизило производство аммиака на 9%, в то же время производство минеральных удобрений выросло на 1,1%, аммиачной селитры - на 2,1%, производство карбамида уменьшилось на 6,1%.

ОАО "Азот" (Кемеровская обл.)

Кемеровский "Азот" является крупным производителем минеральных удобрений. Производственные мощности компании позволяют выпускать 500 тыс. т аммиачной селитры,480 тыс. т карбамида и 600 тыс. т сульфата аммония. В 2001 г. предприятие произвело продукции на сумму 5,4 млрд руб., что на 296 млн руб. больше, чем в 2000 г. Годовой план по производству продукции был

выполнен на 105,9%. Загрузка производственных мощностей по итогам 2001 г. в среднем по заводу составила 78,6%. Однако с пуском в эксплуатацию в октябре второго крупнотоннажного агрегата по производству аммиачной селитры загрузка мощностей в ноябре-декабре поднялась до 95%. Такие же показатели загрузки планируется сохранить и в 2002 г. В 1-м квартале 2002 г. Кемеровский "Азот" выполнил план производства на 103,6%.

ОАО "Тольяттиазот" (Самарская обл.)

ОАО "Тольяттиазот" является современным предприятием по производству минеральных удобрений. Завод построен в 1974 г. по соглашению с известной фирмой Арманда Хаммер "Оксидентал Петролеум" США. Производственные мощности компании позволяют выпускать аммиака - 3 млн т в год, карбамида - 1 млн т, жидкой углекислоты - 2 млн т, сухого льда - 2,5 тыс. т, карбамидо-формальдегидной смолы - 6 тыс. т и др. В производстве химической продукции основным сырьем является газ, основным же поставщиком сырья заводу - "Газпром". Доля экспорта составляет 85% от общего объема производимой продукции. Компания экспортирует свою продукцию в 120 стран мира, в том числе в США, страны Азии, Европы и Латинской Америки.

ЗАО "Куйбышевазот" (Самарская обл.)

Основными видами деятельности ЗАО "Куйбышевазот" является производство аммиака, минеральных удобрений, капролактама. Компания входит в тройку крупнейших поставщиков минеральных удобрений на внутренний рынок.

В 2001 г. прибыль предприятия составила 347 млн руб., прирост выработки продукции - 4,6 млрд руб. В 2001 г. предприятие вышло на рекордные показатели производства аммиака и капролактама. На техническое перевооружение и обновление производственных фондов в 2001 г. было израсходовано 383,5 млн руб., на ремонт и обновление оборудования, зданий и сооружений израсходована максимальная за всю историю завода сумма 574 млн руб. Начато строительство нового стратегически важного для завода производства полиамида-6. В плане производства на 2002 г. - 110 тыс. т капролактама, 528 тыс. т аммиака, 359 тыс. т селитры, 240 тыс. т карбамида и 302 тыс. т сульфата аммония.

Федеральное агентство по образованию

Тверской государственный технический университет

Кафедра «Технологии полимерных материалов»

Производство минеральных удобрений

Выполнила: Томилина О.С.

ФАС, группа БТ-0709

Проверил: Комаров А. М.

Минеральными удобрениями называют соли, содержащие элементы, необходимые для питания растений и вносимые в почву для получения высоких и устойчивых урожаев. Минеральные удобрения являются одним из важнейших видов продукции химической промышленности. Рост численности населения выдвигает перед всеми странами мира одну и ту же проблему – умелое управление способностью природы воспроизводить жизненные ресурсы и прежде всего продовольственные. Задача расширенного воспроизводства продуктов питания уже давно решается применением в сельском хозяйстве минеральных удобрений. Научными прогнозами и перспективными планами предусматривается дальнейшее увеличение мирового выпуска минеральных и органоминеральных удобрений, удобрений с регулируемым сроком действия.

Производство минеральных удобрений - одна из важнейших подотраслей химической промышленности, его объем во всем мире составляет более 100млн. т в год. В наибольших количествах вырабатывают и потребляют соединения натрия, фосфора, калия, азота, алюминия, железа, меди, серы, хлора, фтора, хрома, бария и др.

Классификация минеральных удобрений

Минеральные удобрения классифицируют по трем главным признакам: агрохимическому назначению, составу и свойствам.

1. По агрохимическому назначению удобрения делят на прямые, являющиеся источником питательных элементов для растений, и косвенные, служащие для мобилизации питательных веществ почвы улучшением ее физических, химических и биологических свойств. К косвенным удобрениям принадлежат, например, известковые удобрения, применяемые для нейтрализации кислых почв.

Прямые минеральные удобрения могут содержать один или несколько разных питательных элементов.

2. По количеству питательных элементов удобрения подразделяют на простые (одинарные) и комплексные.

В простые удобрения входит только один из трех главных питательных элементов. Соответственно простые удобрения делят на азотные, фосфорные и калийные.

Комплексные удобрения содержат два или три главных питательных элемента. По числу главных питательных элементов комплексные удобрения называют двойными (например, типа NP или РК) или тройными (NPK); последние также называют полными. Удобрения, содержащие значительные количества питательных элементов и мало балластных веществ, называют концентрированными

Комплексные удобрения, кроме того, разделяют на смешанные и сложные. Смешанными называют механические смеси удобрений, состоящие из разнородных частиц, получаемые простым тукосмешением. Если же удобрение, содержащее несколько питательных элементов, получается в результате химической реакции в заводской аппаратуре. Оно называется сложным.

Удобрения, предназначенные для питания растений элементами, стимулирующими рост растений и требующимися в весьма малых количествах, называются микроудобрениями, а содержащиеся в них питательные элементы – микроэлементами. Такие удобрения вносят в почву в очень небольших количествах. К ним относятся соли, содержащие бор, марганец, медь, цинк и другие элементы.

3. По агрегатному состоянию удобрения подразделяют на твердые и жидкие (аммиак, водные растворы и суспензии).

Большое значение имеют физические свойства удобрений. Водорастворимые удобрительные соли должны быть сыпучими, легко рассеиваться, не быть сильно гигроскопичными, не слеживаться при хранении; должны обладать такими, чтобы сохраняться на почве в течение некоторого времени, не слишком быстро вымываться дождевой водой и сдуваться ветром. Этим требованиям в наибольшей мере обладают крупнокристаллические и гранулированные удобрения. Гранулированные удобрения можно вносить не поля механизированными методами с использованием туковых машин и сеялок в количествах, строго соответствующих агрохимическим требованиям.

Фосфорные удобрения

Фосфорные удобрения в зависимости от их состава в различной степени растворимы в почвенных растворах и, следовательно, неодинаково усваиваются растениями. По степени растворимости фосфорные удобрения разделяют на водорастворимые, усвояемые растениями, и нерастворимые фосфаты. К водорастворимым относятся простой и двойной суперфосфаты. К усвояемым, т.е. растворимым в почвенных кислотах, относятся преципитат, термофосфат, плавленые фосфаты и томас-шлак. Нерастворимые удобрения содержат трудноусваемые соли фосфата, растворимые только в сильных минеральных кислотах. К ним фосфоритная мука, апатиты, костяная мука.

Сырьем для производства элементарного фосфата, фосфорных удобрений и других соединений фосфора служат природные фосфаты: апатиты и фосфориты. В этих рудах фосфор находится в нерастворимой форме, главным образом в виде фторапатита Ca 5 F(PO 4) 3 или гидроксилапатита Ca 5 OH(PO 4) 3 . Для получения легкоусваиваемых фосфорных удобрений, применяемых в любых почвах, требуется перевести нерастворимые фосфорные соли природных фосфатов в водорастворимые или легкоусваемые соли. В этом и состоит основная задача технологии фосфорных удобрений.

Растворимость фосфорнокислых солей повышается по мере увеличения их кислотности. Средняя соль Са 3 (РО 4) 2 растворима лишь в минеральных кислотах, СаНО 4 растворима в почвенных кислотах, а наиболее кислая соль СаН 2 РО 4) 2 растворима в воде. В производстве фосфорных удобрений стремятся получить возможно большую часть фосфора в виде монокальцийфосфата Са(Н 2 РО 4) 2 . Перевод нерастворимых природных солей в растворимые осуществляется разложением их кислотами, щелочами,нагреванием (термическая возгонка фосфора). Одновременно с получением растворимых солей стремятся получить фосфорные удобрения с возможно большей концентрацией фосфора.

Производство суперфосфата

Химическая промышленность выпускает простой и двойной суперфосфаты. Простой суперфосфат – самое распространенное фосфорное удобрение. Он представляет собой порошок (или гранулы) серого цвета, содержащий в основном монофосфат кальция Са(Н2РО4)2*Н2О и сульфат кальция СаSO4*0,5Н2О. В состав суперфосфата входят примеси: фосфаты железа и алюминия, кремнезем, а также фосфорная кислота. Сущность производства суперфосфата состоит в разложении природных фосфатов серной кислотой. Процесс получения суперфосфата при взаимодействии серной кислоты с кальцийфторапатитом является многофазным гетерогенным процессом, протекающим в основном в диффузионной области. Этот процесс можно условно разбить на два этапа. Первый этап – это диффузия серной кислоты к частицам апатита, сопровождаемая быстрой химической реакцией на поверхности частиц, которая идет до полного израсходования кислоты, и кристаллизация сульфата кальция:

Ca 5 F(PO 4) 3 + 5H 2 SO 4 +2,5H 2 O=5(CaSO 4 *0,5H 2 O)+H 3 PO 4 +HF+Q (а)

Второй этап – диффузия образовавшейся фосфорной кислоты в порах неразложившихся частиц апатита, сопровождаемая реакцией

Ca 5 F(PO 4) 3 +7H 3 PO 4 +5H 2 O=5Ca(H 3 PO 4) 2 *H 2 O+HF+Q (б)

Образующийся монокальцийфосфат находится сначала в растворе, при перенасыщении которого начинает кристаллизоваться. Реакция (а) начинается сразу же после смещения и заканчивается в реакционной суперфосфатной камере в течении 20-40 мин в период схватывания и затвердения суперфосфатной массы, которые происходят за счет сравнительно быстрой кристаллизации малорастворимого сульфата кальция и перекристаллизации полугидрата в ангидрит по уравнению реакции

2CaSO 4 *0,5H 2 O=2CaSO 4 +H 2 O

Последующая стадия процесса – созревание суперфосфата, т.е. образование и кристаллизация монокальцийфосфата, происходит медленно и заканчивается лишь на складе (дозревание) при вылеживание суперфосфата в течение 6-25сут. Малая скорость этой стадии объясняется замедленной диффузией фосфорной кислоты через образовавшуюся корку монокальцийфосфата, покрывающую зерна апатита, и крайне медленной кристаллизацией новой твердой фазы Са(Н 2 РО 4) 2 *Н 2 О.

Оптимальный режим в реакционной камере определяется не только кинетикой реакций и диффузией кислот, но и структурой образовавшихся кристаллов сульфата кальция, которая влияет на суммарную скорость процесса и качество суперфосфата. Ускорить диффузионные процессы и реакции (а) и (б) можно повышением начальной концентрации серной кислоты до оптимальной температуры.

Наиболее медленным процессом является дозревание. Ускорить дозревание можно охлаждением суперфосфатной массы и испарением из нее воды, что способствует кристаллизации монокальцийфосфата и повышает скорость реакции (б) вследствие увеличения концентрации Н 3 РО 4 в растворе. Для этого на складе перемешивают и распыляют суперфосфат. Содержание Р 2 О 5 в готовом суперфосфате примерно в два раза ниже, чем в исходном сырье, и составляет при переработке апатитов 19-20% Р 2 О 5.

Готовый суперфосфат содержит некоторое количество свободной фосфорной кислоты, увеличивающей его гигроскопичность. Для нейтрализации свободной кислоты суперфосфат смешивают нейтрализующими твердыми добавками или аммонизируют, т.е. обрабатывают газообразным аммиаком. Эти мероприятия улучшают физические свойства суперфосфата – уменьшают влажность, гигроскопичность, слеживаемость, а при аммонизации вводится еще один питательный элемент – азот.

Существуют периодические, полунепрерывные и непрерывные способы производства суперфосфата. В настоящее время большинство действующих заводов осуществлют непрерывный способ производства. Схема непрерывного способа производства суперфосфата приведена на рис. 1

Измельченный апатитовый концентрат (или фосфоритная мука) системой транспортеров, шнеков элеваторов передается со склада на автоматический весовой дозатор, из которого дозируется в смеситель непрерывного действия.

Серная кислота (75%-ная башенная H 2 SO 4) непрерывно разбавляется водой в дозаторе-смесителе до концентрации 68% H 2 SO 4 , контролируемой концентратомером, и подается в смеситель, в котором происходит механическое смешивание фосфатного сырья с серной кислотой. Образующаяся пульпа из смесителя передается в реакционную суперфосфатную камеру непрерывного действия, где происходит образование суперфосфата (схватывание и затвердевание пульпы в начальный период созревания суперфосфатной массы). Из суперфосфатной камеры измельченный суперфосфат подкамерным конвейером передается в отделение дообработки – склад суперфосфата, по которому равномерно распределяется разбрасывателем. Для ускорения дозревания суперфосфата его перемешивают на складе грейферным краном. Для улучшения физических свойств суперфосфата его гранулируют во вращающихся барабанах-грануляторах. В грануляторах порошкообразный суперфосфат увлажняется водой, подаваемой внутрь барабана форсунками, и «закатывается» в гранулы различных размеров, которые затем сушат, рассеивают на фракции и тарируют в бумажные мешки.

Основным аппаратом суперфосфатного производства служит суперфосфатная камера. Питание ее пульпой производится из смесителя, укрепленного непосредственно над крышкой камеры. Для непрерывного питания суперфосфатных камер применяются шнековые смесители и камерные смесители с механическим перемешиванием.

Недостатком простого суперфосфата является сравнительно небольшое содержание питательного элемента – не более 20% Р 2 О 5 из апатитового концентрата и не более 15% Р 2 О 5 из фосфоритов. Более концентрированные фосфорные удобрения можно получить при разложении фосфатной породы фосфорной кислоты.

Азотные удобрения

Большинство азотных удобрений получают синтетически: нейтрализацией кислот щелочами. Исходными материалами для получения азотных удобрений служат серная и азотная кислоты, диоксид углерода, жидкий или газообразный аммиак, гидроксид кальция и т.п. Азот находится в удобрениях или в форме катиона NH 4 + , т.е. в аммиачной форме, в виде NH 2 (амидные), или аниона NO 3 - , т.е. в нитратной форме; удобрение одновременно может содержать и аммиачный и нитратный азот. Все азотные удобрения водорастворимы и хорошо усваиваются растениями, но легко выносятся вглубь почвы при обильных дождях или орошении. Распространенным азотным удобрением является нитрат аммония или аммиачная селитра.

Производство аммиачной селитры

Аммиачная селитра – безбалластное удобрение, содержащее 35% азота в аммиачной и нитратной форме, благодаря чему она применяется на любых почвах и для любых культур. Однако это удобрения обладает неблагоприятными для его хранения и применения физическими свойствами. Кристаллы и гранулы аммиачной селитры расплываются на воздухе или слеживаются в крупные агрегаты в результате их гигроскопичности и хорошей растворимости в воде. Кроме того при изменении температуры и влажности воздуха во время хранения аммиачной селитры могут происходить полиморфные превращения. Для подавления полиморфных превращений и повышения прочности гранул аммиачной селитры применяют добавки, вводимые в процессе ее изготовления, - фосфаты и сульфаты аммония, борную кислоту, нитрат магния и др. Взрывоопасность аммиачной селитры осложняет ее производство, хранение и транспортировку.

Аммиачную селитру производят на заводах, вырабатывающих синтетический аммиак и азотную кислоту. Производственный процесс складывается из стадий нейтрализации слабой азотной кислоты газообразным аммиаком, упарки полученного раствора и гранулирования аммиачной селитры. Стадия нейтрализации основана на реакции

NH 3 +HNO 3 =NH 4 NO 3 +148, 6 кДж

Этот хемосорбционный процесс, при котором поглощение газа жидкостью сопровождается быстрой химической реакцией, идет в диффузионной области и сильно экзотермичен. Теплота нейтрализации рационально используется для испарения воды из растворов нитрата аммония. Применяя азотную кислоту высокой концентрации и подогревая исходные реагенты, можно непосредственно получить плав аммиачной селитры (конценрацией выше 95-96% NH 4 NO 3) без применения выпаривания.

Наиболее распространены схемы с неполным упариванием раствора аммиачной селитры за счет теплоты нейтрализации (рис. 2).

Основная масса воды упаривается в химическом реакторе –нейтрализаторе ИТН (использование теплоты нейтрализации). Этот реактор – цилиндрический сосуд из нержавеющей стали, внутри которого находится другой цилиндр, куда непосредственно вводится аммиак и азотная кислота. Внутренний цилиндр служит нейтрализационной частью реактора (зона химической реакции), а кольцевое пространство между внутренним цилиндром и корпусом реактора – испарительной частью. Образовавшийся раствор аммиачной селитра поступает из внутреннего цилиндра в испарительную часть реактора, где испарение воды происходит за счет теплообмена между нейтрализационной и испарительной зонами через стенку внутреннего цилиндра. Образовавшийся соковый пар отводится из нейтрализатора ИТН и используется затем как греющий агент.

Сульфатно-фосфатная добавка дозируется в азотную кислоту в виде концентрированных серной и фосфорной кислот, которые нейтрализуются вместе с азотной аммиаком в нейтрализаторе ИТН. При нейтрализации исходной азотной кислоты 58%-ный раствор аммиачной селитры на выходе из ИТН содержит 92-93% NH 4 NO 3 ; этот раствор направляется в донейтрализатор, в который подается газообразный аммиак с таким расчетом, чтобы раствор содержал избыток аммиака (около 1 г/дм 3 своб. NH 3), что обеспечивает безопасность дальнейшей работы с плавом NH 4 NO 3 . Донейтрализованный раствор концентрируют в комбинированном тарельчатом трубчатом выпарном аппарате с получением плава, содержащего 99,7-99,8% NH 4 NO 3 . Для гранулирования высококонцентрированной аммиачной селитры плав погруженными насосами перекачивается наверх грануляционной башни высотой 50-55м. Гранулирование производится разбрызгиванием плава с помощью акустических виброгрануляторов ячеечного типа, обеспечивающих однородный гранулометрический состав продукта. Охлаждение гранул производится воздухом в холодильнике кипящего слоя, состоящем из нескольких последовательных ступеней охлаждения. Охлажденные гранулы опрыскиваются ПАВ в барабане с форсунками и передаются на упаковку.

Ввиду недостатков аммиачной селитры целесообразно изготовление на ее основе сложных и смешанных удобрений. Смешением аммиачной селитры с известняком, сульфатом аммония получают известково-аммиачную селитру, сульфатнитрат аммония и др. Нитрофоску можно получить сплавлением NH 4 NO 3 с солями фосфора и калия.

Производство карбамида

Карбамид (мочевина) среди азотных удобрений занимает второе место по объему производства после аммиачной селитры. Рост производства карбамида обусловлен широкой сферой его применения в сельском хозяйстве. Он обладает большой устойчивостью к выщелачиванию по сравнению с другими азотными удобрениями, т.е. менее подвержен вымыванию из почвы, менее гигроскопичен, может применяться не только как удобрения, но и в качестве добавки к корму крупного рогатого скота. Карбамид, кроме того, широко используется для получения сложных удобрений, удобрений с регулируемым сроком действия, а также для поучения пластмасс, клеев, лаков и покрытий.

Карбамид CO(NH 2) 2 – белое кристаллическое вещество, содержащее 46.6% азота. Его получение основано на реакции взаимодействия аммиака с диоксидом углерода

2NH 3 +CO 2 =CO(NH 2) 2 +H 2 O H=-110,1 кДж (1)

Таким образом, сырьем для производства карбамида служат аммиак т диоксид углерода, получаемый в качестве побочного продукта при производстве технологического газа для синтеза аммиака. Поэтому производство карбамида на химических заводах обычно комбинируют с производством аммиака.

Реакция (1) – суммарная; она протекает в две стадии. На первой стадии происходит синтез карбамата:

2NH 3 +CO 2 =NH 2 COONH 4 H=-125,6 кДж (2)

газ газ жидкость

На второй стадии протекает эндотермический процесс отщепления воды от молекул карбамата, в результате которого и происходит образование карбамида:

NH 2 COONH 4 = CO(NH 2) 2 + Н 2 О Н=15.5 (3)

жидкость жидкость жидкость

Реакция образования карбамата аммония – обратимая экзотермическмя, протекает с уменьшением объема. Для смещения равновесия в сторону продукта ее необходимо проводить при повышенном давлении. Для того, чтобы процесс протекал с достаточно высокой скоростью, необходимы и повешенные температуры. Увеличение давления компенсирует отрицательное влияние высоких температур на смещение равновесия реакции в обратную сторону. На практике синтез карбамида проводят при температурах 150-190 С и давление 15-20 МПа. В этих условиях реакция протекает с высокой скоростью и до конца.

Разложение карбомата аммония – обратимая эндотермическая реакция, интенсивно протекающая в жидкой фазе. Чтобы в реакторе не происходило кристаллизации твердых продуктов, процесс необходимо вести при температуре ниже 98С (эвтектическая точка для системы CO(NH 2) 2 - NH 2 COONH 4).

Более высокие температуры смещают равновесие реакции вправо и повышают ее скорость. Максимальная степень превращения карбамата в карбамид достигается при 220С. Для смещения равновесия этой реакции вводят также избыток аммиака, который связывая реакционную воду, удаляет ее из сферы реакции. Однако добиться полного превращения карбамата в карбамид все же не удается. Реакционная смесь по мимо продуктов реакции (карбамида и воды) содержит также карбамат аммония и продукты его разложения – аммиак и СО 2 .

Для полного использования исходного сырья необходимо либо предусмотреть возвращение непрореагировавших аммиака и диоксида углерода, а также углеаммонийных солей (промежуточных продуктов реакции) в колонну синтеза, т.е. создание рецикла, либо отделение карбамида от реакционной смеси и направление оставшихся реагентов на другие производства, например на производство аммиачной селитры, т.е. проведение процесса по открытой схеме.

В крупнотоннажном агрегате синтеза карбамида с жидкостным рециклом и применением стриппинг-процесса (рис. 3) можно выделить узел высокого давления, узел низкого давления и систему грануляции. Водный раствор карбамата аммония и углеаммонийных солей, а также аммиак и диоксид углерода поступают в нижнюю часть колонны синтеза 1 из карбаматного конденсатора высокого давления 4. В колонне синтеза при температуре 170-190С и давлении 13-15 МПа заканчивается образование карбамата и протекает реакция синтеза карбамида. Расход реагентов подбирают таким образом, чтобы в реакторе молярное отношение NH 3:CO 2 составляло 2,8-2,9. Жидкая реакционная смесь (плав) из колонны синтеза карбамида поступает в отдувочную колонну 5, где стекает по трубам вниз. Противотоком к плаву подают сжатый в компрессоре до давления 13-15МПа диоксид углерода, к которому для образования пассивирующей пленки и уменьшения коррозии оборудования добавлен воздух в количестве, обеспечивающем в смеси концентрацию кислорода 0,5-0,8%. Отдувочная колонна обогревается водяным паром. Парогазовая смесь из колонны 5, содержащая свежий диоксид углерода, поступает в конденсатор высокого давления 4. В него же вводят жидкий аммиак. Он одновременно служит рабочим потоком в инжекторе 3, подающем в конденсатор раствор углеаммонийных солей из скруббера высокого давления 2 и при необходимости часть плава из колонны синтеза. В конденсаторе образуется карбамат. Выделяющуюся при реакции теплоту используют для получения водяного пара.

Из верхней части колонны синтеза непрерывно выходят непрореагировавшие газы, поступающие в скруббер высокого давления 2, в котором большая часть их конденсируется вследствие водного охлаждения, образуя раствор карбамата и углеаммонитйных солей.

Водный раствор карбамида, выходящий из отдувочной колонны 5, содержит 4-5% карбамата. Для окончательного его разложения раствор дросселируют до давления 0,3-0,6 МПа и затем направляют в верхнюю часть ректификационной колонны 8.

Жидкая фаза стекает в колонне вниз по насадке противотоком к парогазовой смеси, поднимающейся снизу вверх. Из верхней части колонны выходят NH 3 ,CO 2 и водяные пары. Водяные пары конденсируются в конденсаторе низкого давления 7, при этом растворяется основная часть аммиака и диоксида углерода. Полученный раствор направляют в скруббер 2. Окончательная очистка газов, выбрасываемых в атмосферу, проводится абсорбционными методами.

70%-ный раствор карбамида, выходящий из нижней части ректификационной колонны 8, отделяют от парогазовой смеси и направляют после снижения давления до атмосферного сначала на выпарку, а затем на грануляцию. Перед распылением плава в грануляционной башне 12 к нему добавляют кондиционирующие добавки, например мочевиноформальдегидную смолу, чтобы получить неслеживающееся удобрение, не портящееся при хранении.

Охрана окружающей среды при производстве удобрений

При производстве фосфорных удобрений велика опасность загрязнения атмосферы фтористыми газами. Улавливание соединений фтора важно не только с точки зрения охраны окружающей среды, но также и потому, что фтор является ценным сырьем для получения фреонов, фторопластов, фторкаучуков и т.д. Соединения фтора могут попасть в сточные воды на стадиях промывки удобрений, газоочистки. Целесообразно для уменьшения количества таких сточных вод создавать в процессах замкнутые водооборотные циклы. Для очистки сточных вод от фтористых соединений могут быть применены методы ионного обмена, осаждения с гидроксидами железа и алюминия, сорбции на оксиде алюминия и др.

Сточные воды производства азотных удобрений, содержащие аммиачную селитру и карбамид, направляют на биологическую очистку, предварительно смешивая их с другими сточными водами в таких соотношениях, чтобы концентрация карбамида не превышала 700мг/л, а аммиака – 65-70мг/л.

Важной задачей в производстве минеральных удобрений является очистка газов от пыли. Особенно велика возможность загрязнения атмосферы пылью удобрений на стадии грануляции. Поэтому газ, выходящий из грануляционных башен, обязательно подвергается пылеочистке сухими и мокрыми методами.

Список литературы

А.М. Кутепов и др.

Общая химическая технология: Учеб. для вузов/А.М. Кутепов,

Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен.- 3-е изд., перераб. – М.: ИКЦ «Академкнига». 2003. – 528с.

И.П. Мухленов, А.Я. Авербух, Д.А Кузнецов, Е.С. Тумаркина,

И.Э. Фурмер.

Общая химическая технология: Учеб. для химико-техн. спец. вузов.

Производства и использования минеральных удобрений ………9 Проблемы охраны окружающей среды в связи с использованием минеральных удобрений ...

Производство серной кислоты (5)

Реферат >> Химия

Разнообразны. Значительная часть ее используется в производстве минеральных удобрений (от 30 до 60 %), многие... кислоту, которая используется в основном в производстве минеральных удобрений . Сырьем в производстве серной кислоты могут быть элементарная...

Производство и эффективность использования удобрений в сельском хозяйстве различных стран

Реферат >> Экономика

2) рассмотреть анализ производства и потребления минеральных удобрений , общую динамику внутреннего производства минеральных удобрений в 1988-2007 ... является производство минеральных удобрений . Самым крупным потребителем солей и минеральных удобрений является...

Минерально -сырьевая база и территориальная организация химической промышлености

Реферат >> География

Влияет главным образом на производство основной химии (производства минеральных удобрений , кроме калийных, серной кислоты... области (Рис. 3). Химическая промышленность представлена производством минеральных удобрений , лаков, красок, серной кислоты. Ведущие...

Производство минеральных удобрений продиктовано двумя основными факторами. Это, с одной стороны, стремительный рост населения планеты, а с другой, ограниченные земельные ресурсы, пригодные для выращивания культур сельскохозяйственного назначения. Кроме того, пригодные для земледелия почвы стали истощаться, а естественный способ их восстановления требует слишком продолжительного промежутка времени.

Вопрос сокращения сроков и ускорения процесса восстановления плодородия земли, был решен благодаря открытиям в области неорганической химии. И ответом стало производство минеральных добавок. Для чего уже в 1842 году в Великобритании, а в 1868 и в России, создаются предприятия по их промышленному производству. Были произведены первые фосфатные удобрения.

Удобрениями называют вещества, которые содержат необходимые питательные элементы для растений. Существуют органические и неорганические удобрения. Различие между ними не только в способе их получения, но и в том, как быстро они, после внесения в почву, начинают выполнять свои функции – питать растения. Неорганические не проходят стадии разложения и потому начинают исполнять это гораздо быстрее.

Неорганические соединения солей, произведенные в промышленных условиях химической отраслью хозяйства, называют минеральными удобрениями.

Виды и типы минеральных составов

В соответствии от состава эти соединения бывают простые и комплексные.

Как видно из названия, простые содержат один элемент (азот или фосфор), а комплексные два и более. Комплексные минеральные удобрения подразделяют еще на смешанные, сложные и сложно-смешанные.

Неорганические удобрения отличают по компоненту, являющемуся основным в соединении: азотные, фосфорные, калиевые, сложные.

Роль производства

Производство минеральных удобрений имеет существенную долю в химической промышленности России, а около тридцати процентов приходится на экспорт.

Более тридцати специализированных предприятий производят около 7% мирового выпуска удобрений.

Занять такое место на мировом рынке, выстоять в период кризиса и продолжать выпускать конкурентоспособную продукцию стало возможно благодаря достаточно современному оборудованию и технологиям.

Наличие природного сырья, прежде всего газа и калийсодержащих руд, обеспечило до 70% поставок на экспорт, наиболее востребованных за рубежом калийных удобрений.

В настоящее время в России производство минеральных удобрений несколько уменьшилось. Тем не менее, по выпуску и экспортированию азотных составов российские предприятия занимают первое место в мире, фосфатных – второе, калийных – пятое.

География размещения производств

Уважаемые посетители, сохраните эту статью в социальных сетях. Мы публикуем очень полезные статьи, которые помогут Вам в вашем деле. Поделитесь! Жмите!

Крупнейшие российские производители

Основные тенденции

В последние несколько лет в России наблюдается значительное снижение производственных объемов в основном калийных составов.

Это происходит в связи с падением спроса на внутреннем рынке страны. Покупательная способность сельскохозяйственных предприятий и частных потребителей существенно снизилась. А цены, в первую очередь, на фосфорные удобрения, постоянно растут. Тем не менее, основную долю, производимых составов (90%) общего объема, Российская Федерация экспортирует.

Крупнейшими внешними рынками сбыта традиционно являются страны Латинской Америки и Китай.

Государственная поддержка и экспортная направленность этой подотрасли химической промышленности вселяет оптимизм. Мировая экономика требует интенсификации земледелий, а это невозможно без минеральных удобрений и увеличения объемов их производства.

И немного о секретах...

Вы когда-нибудь испытывали невыносимые боли в суставах? И Вы не понаслышке знаете, что такое:

невозможность легко и комфортно передвигаться;
дискомфорт при подъемах и спусках по лестнице;
неприятный хруст, щелканье не по собственному желанию;
боль во время или после физических упражнений;
воспаление в области суставов и припухлости;
беспричинные и порой невыносимые ноющие боли в суставах...

А теперь ответьте на вопрос: вас это устраивает? Разве такую боль можно терпеть? А сколько денег вы уже "слили" на неэффективное лечение? Правильно - пора с этим кончать! Согласны? Именно поэтому мы решили опубликовать эксклюзивное интервью с профессором Дикулем , в котором он раскрыл секреты избавления от болей в суставах, артритов и артрозов.

Видео — ОАО «Минеральные Удобрения»

Мировой рынок химической промышленности c 1970-х рос на 7% ежегодно и в 2010 году прошел отметку в $2,4 трлн, а в 2013 году - в $5,2 трлн. В десятке крупнейших компаний остаются немецкие (BASF, Bayer, Linde, Henkel), американские (Dow Chemical, LyondellBasell, DuPont) производители, а также SABIC из Саудовской Аравии. Однако главный драйвер роста глобального рынка - Азия и развивающиеся страны. По итогам 2015 года, следует из данных американской BASF, треть мирового химпроизводства приходится на Китай - страна обеспечит 60% роста химпрома в мировом масштабе с 2011 по 2020 годы. Большинство развивающихся стран приняли государственные программы по увеличению объемов производства химической продукции и рассчитывают расширять долю химического комплекса в ВВП. На развивающихся рынках химические отрасли вырастут за 2016 год на 5%, на развитых - лишь на 1,3%.

В России химическая промышленность оказалась в центре внимания властей еще до кризиса. Весной 2014 году была принята «Стратегия развития химической промышленности до 2030 года», согласно которой выпуск продукции химического комплекса должен вырасти с 2,3 трлн рублей в 2012 году до 8,6 трлн.руб к концу реализации программы. Доля химического комплекса в российском ВВП должна вырасти за этот же период с 1,6% до 3,8%, а доля импортной продукции - упасть с 10,4% до 5,7%. Ставка была сделана на производство минеральных удобрений, химический волокон и нитей, лакокрасочных материалов и пластмасс. Только за первые два года на реализацию «Стратегии» должны были потратить почти 420 млн рублей.

Санкции и импортозамещение способствовали тому, что эти планы стали воплощаться в жизнь. В 2014 году, на фоне падающей экономики, общий объем химпроизводства пусть незначительно, но вырос - на 0,1%. А за 2015 год, по данным правительства, рост составил уже 6,3%. Объем отгруженной продукции в стоимостном выражении за 2014 год вырос на 8%, в 2015 году уже на 26,8%.

В рейтинг 200 крупнейших частных компаний Forbes попали девять компаний из отрасли химической промышленности. Пять из них вошли в первую сотню: «Еврохим» , «Фосагро» , «Уралкалий» , «Акрон» , «Уралхим» .

Лучшие показатели у производителей удобрений, которые воспользовались девальвацией рубля и смогли начать теснить зарубежных конкурентов на российском рынке. Рекордсменом по темпам роста стала «Фосагро», производитель фосфорсодержащих удобрений и высокосортного фосфатного сырья. Выручка компании выросла на 54,1% - с 123,1 млрд рублей в 2014 году до 189,7 млрд рублей в 2015 (+54,1%). Вторым по этому показателю оказался производитель азотных удобрений, «СДС-Азот» , чья выручка увеличилась до 40,6 млрд рублей по сравнению с 27,4 млрд рублей годом ранее (+48,2%). Производитель аммиачных удобрений, «Минудобрения» замыкает тройку по темпам роста - 28,2 млрд рублей выручки за 2014 год и 40,5 млрд рублей за 2015 год (+43,6%).

Минеральные удобрения классифицируют по трем главным признакам: агрохимическому назначению, составу, свойствам и способам получения.

По агрохимическому назначению удобрения разделяют на прямые, являющиеся источником питательных элементов для растений, и косвенные, служащие для мобилизации питательных веществ почвы путем улучшения ее физических, химических и биологических свойств. К косвенным удобрениям принадлежат, например, известковые удобрения, применяемые для нейтрализации кислых почв, структурообразующие удобрения, способствующие агрегированию почвенных частиц тяжелых и суглинистых почв и др.

Прямые минеральные удобрения могут содержать один или несколько разных питательных элементов. По количеству питательных элементов удобрения подразделяются на простые (односторонние, одинарные) и комплексные.

В простые удобрения входит только один из трех главных питательных элементов: азот, фосфор или калий. Соответственно, простые удобрения делят на азотные, фосфорные и калийные.

Комплексные удобрения содержат два или три главных питательных элементов. По числу главных питательных элементов комплексные удобрения называются двойными (например, типа NP или PK) и тройными (NPK); последние называют также полными. Удобрения, содержащие значительные количества питательных элементов и мало балластных веществ, называются концентрированными.

Комплексные удобрения, кроме того, разделяются на смешанные и сложные. Смешанными называются механические смеси удобрений, состоящие из разнородных частиц, получаемые простым тукосмешением. Если же удобрение, содержащее несколько питательных элементов, получается в результате химической реакции в заводской аппаратуре, оно называется сложным.

Удобрения, предназначенные для питания растений элементами, стимулирующими рост растений и требующимися в весьма малых количествах, называются микроудобрениями, а содержащиеся в них питательные элементы – микроэлементами. Такие удобрения вносят в почву в количествах, измеряемых долями килограмма или килограммами на гектар. К ним относятся соли, содержащие бор, марганец, медь, цинк и другие элементы.

По агрегатному состоянию удобрения разделяются на твердые и жидкие (например, аммиак, водные растворы и суспензии).

2. Руководствуясь физико-химическими основами процессов получения простого и двойного суперфосфатов, обоснуйте выбор технологического режима. Приведите функциональные схемы производств.

Сущность производства простого суперфосфата состоит в превращении природного фтор-апатита, нерастворимого в воде и почвенных растворах, в растворимые соединения, преимущественно в монокальцийфосфат Ca(H 2 PO 4) 2 . Процесс разложения может быть представлен следующим суммарным уравнением:

Практически в процессе производства простого суперфосфата разложение протекает в две стадии. На первой стадии около 70% апатита реагирует с серной кислотой. При этом образуются фосфорная кислота и полугидрат сульфатакальция:

Выкристаллизовавшиеся микрокристаллы сульфата кальция образуют структурную сетку, удерживающую большое количество жидкой фазы, и суперфосфатная масса затвердевает. Первая стадия процесса разложения начинается сразу после смешения реагентов и заканчивается в течение 20 – 40 мин в суперфосфатных камерах.

После полного израсходования серной кислоты начинается вторая стадия разложения, в которой оставшийся апатит (30%) разлагается фосфорной кислотой:

Основные процессы проходят на первых трех стадиях: смешение сырья, образование и затвердевания суперфосфатной пульпы, дозревания суперфосфата на складе.

Простой гранулированный суперфосфат – дешевое фосфорное удобрение. Однако он имеет существенный недостаток – низкое содержание основного компонента (19 – 21% усвояемого) и высокую долю балласта – сульфата кальция. Его производят, как правило, в районах потребления удобрений, так как экономичнее доставлять концентрированное фосфатное сырье к суперфосфатным заводам, чем перевозить на дальние расстояния низкоконцентрированный простой суперфосфат.

Получить концентрированное фосфорное удобрение можно, заменив серную кислоту при разложении фосфатного сырья на фосфорную. На этом принципе основано производство двойного суперфосфата.

Двойного суперфосфата – концентрированное фосфорное удобрение, получаемое разложением природных фосфатов фосфорной кислотой. Он содержит 42 – 50% усвояемого, в том числе в водорастворимой форме 27 – 42% , т. е. в 2 – 3 раза больше, чем простой. По внешнему виду и фазовому составу двойной суперфосфат похож на простой суперфосфат. Однако он почти не содержит балласта – сульфата кальция.

Двойной суперфосфат можно получать по технологической схеме, аналогичной схеме получения простого суперфосфата. Такой метод получения двойного суперфосфата носит название камерного. Его недостатками являются длительное складное дозревание продукта, сопровождающееся неорганиванными выделениями вредных фтористых соединений в атмосферу, и необходимость применения концентрированной фосфорной кислоты.

Более прогрессивным является поточный метод производства двойного суперфосфата. В нем используют более дешевую неупаренную фосфорную кислоту. Метод является полностью непрерывным (отсуствует стадия длительного складского дозревания продукта).

Простой и двойной суперфосфаты содержат в легко усваиваемой растениями форме. Однако в последние годы больше внимания стало уделяться выпуску удобрений с регулируемам сроком действия, в частности долговременно действующих. Для получения таких удобрений можно покрыть гранулы суперфосфата оболочкой, регулирующей высвобождение питательных веществ. Другой путь – смешение двойного суперфосфата с фосфоритной мукой. Это удобрение содержит 37 – 38% , в том числе около половины – в быстродйствующей водорастворимой форме и около половины – в медленнодействующей. Применение такого удобрения удлиняет срок его эффективного действия в почве.

3. Почему технологический процесс получения простого суперфосфата включает стадию хранения (дозревания) на складе?

Образующийся монокальцийфосфат в отличие от сульфата кальция не сразу выпадают в осадок. Он постепенно насыщает раствор фосфорной кислоты и начинает выкристаллизовываться в виде, когда раствор становится насыщенным. Реакция начинается в суперфосфатных камерах и длится еще в течение 5 – 20 сут хранения суперфосфата на складе. После дозревания на складе разложение фторапатита считают практически законченным, хотя в суперфосфате еще остается небольшое количество неразложившегося фосфата и свободной фосфорной кислоты.

4. Приведите функциональную схему получения комплексных NPK – удобрений.

5. Руководствуясь физико – химическими основами получения аммиачной селитры, обоснуйте выбор технологического режима и конструкции аппарата ИТН (использование теплоты нейтрализации.). Приведите функциональную схему производства аммиачной селитры.

В основе процесса производства аммиачной селитры лежит гетерогенная реакция взаимодействия газообразного аммиака с раствором азотной кислоты:

Химическая реакция протекает с большой скоростью; в промышленном реакторе она лимитируется растворением газа в жидкости. Для уменьшения диффузионного торможения процесса большое значение имеет перемешивание реагентов.

Реакцию проводят в непрерывно действующем аппарате ИТН (использование теплоты нейтрализаuии). Реактор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, состоящий из реакционной и сепарационной зон. В реакционной зоне имеется стакан 1,в нижней части которого находятся отверстия для циркуляции раствора. Несколько выше отверстий внутри стакана размещен барботер 2 для подачи газообразного аммиака,

над ним барботер 3 для подачи азотной кислоты. Реакционная парожидкостная смесь выходит из верхней части реакционного стакана. Часть раствора выводится из аппарата ИТН и поступает в донейтрализатор, а остальная часть (циркуляционная) вновь идет

вниз. Выделившийся из паражидкостной смеси соковый пар отмывается на колпачковых тарелках 6 от брызг раствора аммиачной селитры и паров азотной кислоты 20%-ным раствором селитры, а затем конденсатом сокового пара. Теплота реакции используется для частичного испарения воды из реакционной смеси (отсюда и название аппарата

ИТН). Разница в температурах в различных частях аппарата приводит к более интенсивной циркуляции реакционной смеси.

Технологический процесс производства аммиачной селитры включает кроме стадии нейтрализации азотной кислоты аммиаком также стадии упаривания раствора селитры, гранулирования сплава селитры, охлаждения гранул, обработки гранул поверхностно-активными веществами, упаковки, хранения и погрузки селитры, очистки газовых выбросов и сточных вод.

6. Какие меры принимают для снижения слёживаемости удобрений?

Эффективным средством для уменьшения слеживания является обработка поверхности гранул поверхностно – активными веществами. В последние годы стали распространенными способы создания вокруг гранул различных оболочек, которые, с одной стороны, предохраняют удобрение от слеживания, с другой стороны, позволяют регулировать во времени процесс растворения питательных веществ в почвенных водах, т. е. создавать долговременно действующие удобрения.

7. Из каких стадий состоит процесс получения карбамида? Приведите функциональную схему производства карбамида.

Карбамид (мочевина) среди азотных удобрений занимает второе место по объему производства после аммиачной селитры. Рост производства карбамида обусловлен широкой сферой его применения в сельском хозяйстве. Он обладает большей устойчивостью к выщелачиванию по сравнению с другими азотными удобрениями, т. е. менее подвержен вымыванию из почвы, менее гигроскопичен, может применяться не только как удобрение, но и в качестве добавки к корму крупного рогатого скота. Карбамид, кроме того, широко используется для получения сложных удобрений, удобрений с регулируемым сроком действия, а также для получения пластмасс, клеев, лаков и покрытий.

Карбамид - белое кристаллическое вещество, содержащее 46,6 мас. % азота. Его поучения основано на реакции взаимодействия аммиака с диоксидом углирода:

Таким образом, сырьем для производства карбамида служит аммиак и диоксид углерода, получаемый в качестве побочного продукта при производстве технологического газа для синтеза аммиака. Поэтому производство карбамида на химических заводах обычно комбинируют с производством аммиака.

Реакция – суммарная; она протекает в две стадии. На первой стадии протекает синтез карбамида:

На второй стадии происходит эндотермический процесс отщепления воды от молекулы карбамида, в результате которого и происходит образование карбамида:

Реакция образования карбамата аммония – обратимая экзотермическая реакция, протекает с уменьшением объема. Для смещения равновесия в сторону продукта ее необходимо проводить при повышенном давлении. Для того чтобы процесс протекает с достаточно высокой скоростью, необходимо повышенные температуры. Повышение давления компенсирует отрицательное влияние высоких температур на смещение равновесии реакции в обратную сторону. На практике синтез карбамида протекает при температурах 150 – 190 0 С и давлении 15 – 20 Мпа. В этих условиях реакция протекает с высокой скоростью и практически до конца.

Разложение карбамада аммония – обратимая эндотермическая реакция, интенсивно протекающая в жидкой фазе. Для того чтобы в реакторе не происходило кристаллизации твердых продуктов, процесс необходимо вести при температурах не ниже 98 0 С. Более высокие температуры смещают равновесие реакции вправо и повышают ее скорость. Максимальная степень превращения карбамада в карбамид достикается при температуре 220 0 С. Для смещения равновесия этой реакции применяют также введение избытка аммиака, который, связывая реакционную воду, удаляет ее из сферы реакции. Однако добавить полного превращения карбамада в карбамид все же не удается. Реакционная смесь помимо продуктов реакции (карбамида и воды) содержит также карбонат аммония и продукты его разложения – аммиак и CO 2 .

8. Каковы основные источники загрязнения ОС при производстве минеральных удобрений? Как уменьшить газовые выбросы и вредные выбросы со сточными водами в производстве фосфорных удобрений, аммиачной селитры, карбамида?

При производстве фосфорных удобрений велика опасность загрязнения атмосферы фтористыми газами. Улавливание соединений фтора важно не только с точки зрения ООС, но также и потому, что фтор является ценным сырьем для получения фреонов, фторопластов, фторкаучуков и т. д. Для поглощения фтористых газов используют абсорбцию водой с образованием кремнефтористоводородной кислоты. Соединения фтора могут попасть и в сточные воды на стадиях промывки удобрений, газоочистки. Целесообразно для уменьшения количества таких сточных вод создавать в процессах замкнутые водооборотные циклы. Для очистки сточных вод от фтористых соединений могут быть применены методы ионного обмена, осаждения с гидроксидами железа и алюминия, сорбция на оксиде алюминия и др.

Важной задачей в производстве минеральных удобрений является очистка отходящих газов от пыли. Особенно велика возможность загрязнения атмосферы пылью удобрений на стадии грануляции. Поэтому газ, выходящий из грануляционных башен, обязательно подвергается пылеочистке сухими и мокрыми методами.