Производство минеральных удобрений 2

Производство минеральных удобрений (2)

Производство минеральных удобрений 2

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Общие сведения о минеральныхудобрениях (классификация, производство,свойства химические и агрономические)

Минеральные удобрения делят напростые и комплексные. Простые удобрениясодержат один питательный элемент. Этоопределение несколько условно, так какв простых удобрениях, кроме одного изосновных элементов питания, могутсодержаться сера, магний, кальций,микроэлементы. Простые удобрения взависимости от того, какой элементпитания в них содержится, подразделяютсяна азотные, фосфорные и калийные.

Комплексные удобрения имеют всвоем составе два и более элементапитания и подразделяются на сложные,получаемые при химическом взаимодействииисходных компонентов, сложно-смешанные,вырабатываемые из простых или сложныхудобрений, но с добавлением в процессеизготовления фосфорной или сернойкислот с последующей нейтрализацией,и смешанные, или тукосмеси- продуктмеханического смешивания готовыхпростых и сложных удобрений.

Азотныеудобрения.Основными исходными продуктами припроизводстве этих удобрений являютсяаммиак (NH3) и азотная кислота (HN03).

Аммиакполучают в процессе взаимодействиягазообразного азота воздуха и водорода(обычно из природного газа) при температуре400-500° С и давления в несколько сотатмосфер в присутствии катализаторов.Азотная кислота получается при окисленииаммиака.

Около 70% всех азотных удобренийв нашей стране выпускается в видеаммиачной селитры, мочевины, или карбамида- CO(NH3)2 (46% N).

Это гранулированные илимелкокристаллические соли белого цвета,легко растворимые в воде. Благодарясравнительно высокому содержанию азота,неплохим при правильном хранениисвойствам и высокой эффективностипрактически во всех почвенных зонах ина всех культурах аммиачная селитра имочевина являются универсальнымиазотными удобрениями. Следует, однако,учитывать ряд их специфическихособенностей.

Аммиачная селитра (NH4NO3)требовательнее к условиям хранения,чем мочевина. Она не только болеегигроскопична, но также и взрывоопасна.В то же время наличие в аммиачной селитредвух форм азота — аммиачной, способнойпоглощаться почвой, и нитратной,обладающей большой подвижностью,допускает более широкую дифференциациюспособов, доз и сроков применения вразличных почвенных условиях.

Преимущество мочевины передаммиачной селитрой установлено вусловиях орошения, при некорневыхподкормках овощных, плодовых, а такжеи зерновых культур для увеличениясодержания белка.

Около 10% выпуска азотных удобренийсоставляют аммиачная вода- NH4OH (20,5 и 16%N) и безводный аммиак- NH3 (82,3% N). Притранспортировке, хранении и внесенииэтих удобрений следует принимать мерык устранению потерь аммиака.

Емкостидля безводного аммиака должны бытьрассчитаны на давление не менее 20 атм.Потерь азота во время внесения жидкихаммиачных удобрений можно избежатьпутем заделки на глубину 10-18 см водногои 16-20 см безводного аммиака.

На легкихпесчаных почвах глубина размещенияудобрений должна быть больше, чем паглинистых.

Аммиачный азот фиксируетсяпочвой, и поэтому жидкие азотные удобрениявносят не только весной под посев яровыхкультур и под пропашные культуры вподкормку, но и осенью под озимые и призяблевой вспашке.

Достаточно широко применяетсяв сельском хозяйстве сульфат аммония- (NH4)2SO4 (20% N), побочный продукт промышленности.Это эффективное удобрение с хорошимифизическими свойствами, одна из лучшихформ азотных удобрений в условияхорошения. При систематическом применениисульфата аммония на дерново-подзолистыхпочвах возможно подкисление их.

Практическое значение из азотныхудобрений имеют также аммиакаты-растворыазотсодержащих солей (аммиачной селитры,мочевины, карбоната аммония) вконцентрированном водном аммиаке.

Обычно это полупродукты химическогопроизводства, имеющие высокую концентрациюазота (35-50%). Эти удобрения по эффективностине уступают твердым удобрениям, нотребуют для перевозки емкостей сантикоррозионным покрытием.

При внесенииаммиакатов в почву необходимо приниматьмеры, исключающие потери аммиака.

В качестве азотного удобренияв сельском хозяйстве применяется такженекоторое количество натриевой селитры- NaNO3 (15% N), кальциевой селитры-Ca(NO3)2 (15% N)и цианамида кальция-Ca(CN)2 (21% N). Это восновном отходы других отраслейпромышленности. Будучи физиологическищелочными, указанные формы эффективнына кислых почвах.

Нитратные формы азотных удобренийимеют преимущество как наиболеебыстродействующие туки. Поэтому они сбольшие успехом могут применяться приподкормках.

Фосфорныеудобрения. Простойсуперфосфат- Са(Н2РО4)2 Н2О+2СаSO4 (14-20% Р2О5)получают путем обработки обогащенныхприродных фосфатов серной кислотой.Состав и качество конечного продуктаво многом зависят от исходного сырья.

Суперфосфат из апатитового концентратавыпускают в основном в гранулированномвиде.

Для улучшения физических свойствсуперфосфата продукт подвергаютобработке аммиаком с целью нейтрализациикислотности, получая аммонизированныйсуперфосфат (2,5% N).

Ускоренными темпами развиваетсяпроизводство более концентрированногофосфорного удобрения — двойногосуперфосфата [Са(Н2РО4)2 H3O] (46% Р2О5). Вусловиях нашей страны курс на производствоконцентрированных удобрений экономическиобоснован. При использовании такихудобрений значительно снижаются расходына перевозку, хранение и внесение туков.

Получают двойной суперфосфатиз того же сырья, что и простой, но путемобработки его фосфорной кислотойУдобрение выпускается в гранулированномвиде и имеет хорошие физические свойства.И тот, и другой суперфосфат по эффективностиравноценны. Он может применяться навсех почвах и под все культуры.

В кислой почве растворимыефосфорные удобрения переходят втруднодоступные формы фосфатов алюминияи железа, а в почвах, богатых известью,-в трёхкальциевые фосфаты также труднодоступные растениям.

Эти процессыснижают коэффициент использованияфосфорных удобрений.

При низкойобеспеченности почв фосфором и внесениималых доз, особенно при смешивании ихсо всем пахотным горизонтом, можно неполучить желаемого результата отфосфорных удобрений.

Фосфоритная мука представляетсобой размолотые природные фосфориты.Это удобрение труднорастворимо в водеи малодоступно растениям.

При внесениив почву под влиянием выделений корнейрастений, под действием кислотностипочвы и почвенных микроорганизмовфосфоритная мука постепенно переходитв доступное для растений состояние иоказывает действие в течение ряда лет.

Лучше всего фосфоритную муку вноситьпод вспашку или перекопку участказаблаговременно. Для внесения в рядкии гнезда фосфоритная мука непригодна.

Помимо непосредственного внесенияфосфоритную муку используют как добавкук компостам, а также применяют в видесмеси с другими удобрениями (азотнымии калийными). Фосфоритная мука используетсяв качестве добавок для нейтрализациикислых удобрений, например к суперфосфату.

Калийныеудобрения.Калийные удобрения получают из калийныхруд природных месторождений. В Россиинаибольшие запасы калия имеетВерхне-Камское месторождение, на базекоторого работают калийные комбинатыв Соликамске и Березниках.

Сильвинит-этосмесь солей хлористого калия и хлористогонатрия.

Технология его переработки вкалийное удобрение заключается восвобождении от балласта-хлористогонатрия и многочисленных примесей путемрастворения и кристаллизации присоответствующих температурах иконцентрациях, а также методом флотации.

Хлористый калий-КС1 (60% К2О)-соль,хорошо растворимая в воде. Это самоераспространенное калийное удобрение.Хлористый калий составляет более 90%всех источников калия для растений вразличных удобрениях, в том числе исложных.

Разработка новых технологическихпроцессов с получением крупнозернистогопродукта, обработка специальнымидобавками позволили свести к минимумуслеживаемость хлористого калия прихранении и значительно упростить весьцикл транспортировки удобрения отзавода до поля.

В небольшом количестве продолжаетсявыпуск также смешанных калийных солей,главным образом 40%-ной калийной соли,которую приготовляют, смешивая хлористыйкалий с непереработанным молотымсильвинитом.

В незначительном количествесельское хозяйство получает нескольковидов бесхлорных удобрений-побочныхпродуктов различных производств.

Этосульфат калия — отход алюминиевойпромышленности Закавказья, порошковидноеудобрение с хорошими физическимисвойствами. Поташ-К2СО3 (57-64% К20) — щелочное,сильно гигроскопическое удобрение,отход переработки нефелина.

Цементнаяпыль (10-14% К2О), конденсируемая на некоторыхцементных заводах, универсальноеудобрение для кислых почв с неплохимифизическими свойствами.

Установлено, что при систематическомприменении хлорсодержащих калийныхудобрений снижается содержание крахмалав клубнях картофеля, ухудшаются свойствакурительных сортов табака, в некоторыхрайонах качество винограда, а такжеурожай некоторых крупяных культур, вчастности гречихи. В этих случаях следуетотдавать предпочтение сернокислымсолям или чередовать их с хлористыми.Важно учитывать также, что хлор, внесенныйв составе удобрений с осени, практическиполностью вымывается из корнеобитаемогослоя почвы.

Одни калийные удобрения применяютлишь на некоторых разновидностяхторфяных почв, богатых азотом и фосфором.Влияние калия усиливается с известкованием.

В севообороте с культурами, выносящимимного калия (картофель, сахарная свекла,клевер, люцерна, корнеплоды), потребностьв нем и эффективность его выше, чем всевооборотах лишь с зерновыми культурами.

На фоне навоза, особенно в год еговнесения, эффективность калийныхудобрений снижается.

Коэффициент использования калияиз калийных удобрений колеблется от 40до 80%, в среднем в год внесения можетбыть принят 50%. Последействие калийныхудобрений проявляется 1-2 года, а послесистематического применения болеедлительный срок.

Сложные(комплексные) удобрения.Основными видами сухих сложных удобрений,которые выпускает химическаяпромышленность, являются: аммофос,нитрофоски, нитрофос. нитроаммофоска,калийная селитра, а жидких-комплексныеудобрения на основе ортофосфорной исуперфосфорной кислот. Все эти удобренияполучены в процессе химическоговзаимодействия исходных компонентов.

Более половины сложных удобренийв нашей стране представлено аммофосом(NH4H3PO4) с соотношением N: P2O5: K2O как 12:50:0.Получают его в процессе нейтрализацииаммиаком продукта взаимодействияапатита или фосфорита с фосфорнойкислотой. Фосфор этого тука целикомрастворим в воде.

Аммофос не только высокоэффективноеконцентрированное удобрение на всехпочвах и для всех культур, но это такжеидеальный полупродукт для организациипроизводства смешанных удобрений сзаданным соотношением питательныхвеществ.

Он обладает хорошими физическимисвойствами как в гранулированном, таки в порошковидном состоянии,малогигроскопичен и поэтому не слеживаетсяи хорошо высевается. Смеси на основеаммофоса со всеми простыми удобрениямивыдерживают длительное хранение.

Ещеболее концентрированным удобрениемявляется диаммофос — (NH4)2HPO4 (21: 53: 0). Внезначительных количествах он производитсякак кормовая добавка..

Наиболее распространеннымпродуктом азотнокислого разложенияфосфатного сырья с добавлением хлористогокалия является нитрофоска (12: 12: 12). Около60% фосфора в нитрофоске содержится ввиде водорастворимых форм. Это важноучитывать при применении ее на бедныхфосфором почвах.

В большинстве другихслучаев нитрофоска благодаря отличнымфизическим свойствам, удобству вобращении находит широкое применениево всех зонах страны.

В районах с низкойпотребностью в калии используют нитрофос(20: 20: 0), получающийся при том жетехнологическом процессе, но бездобавления хлористого калия.

В процессенейтрализации аммиаком фосфорнойкислоты с добавлением аммиачной селитрыполучают нитроаммофос (23:: 23: 0), а придобавлении хлористого калия-нитроаммофоску(18: 18: 18). Фосфор в этих удобрениях полностьюводорастворим.

Эти перспективныеудобрения практически без ограниченийв географии применения.

Следует учитыватьтолько, что на почвах с повышеннымсодержанием фосфатов внесение высокихдоз нитроаммофоски и нитрофоски можетпривести к нерациональному использованиюфосфора.

Источник: https://works.doklad.ru/view/dTbURVWSXl0.html

Реферат: Производство минеральных удобрений 2

Производство минеральных удобрений 2

Федеральное агентство по образованию

Тверской государственный технический университет

Кафедра «Технологии полимерных материалов»

Реферат

Производство минеральных удобрений

Выполнила: Томилина О.С.

ФАС, группа БТ-0709

Проверил: Комаров А. М.

Тверь 2010

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 Ca5 F(PO4 )3 или гидроксилапатита Ca5 OH(PO4 )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 Са3 (РО4 )2 растворима лишь в минеральных кислотах, СаНО4 растворима в почвенных кислотах, а наиболее кислая соль СаН2 РО4 )2 растворима в воде.

В производстве фосфорных удобрений стремятся получить возможно большую часть фосфора в виде монокальцийфосфата Са(Н2 РО4 )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:

Ca5 F(PO4 )3 + 5H2 SO4 +2,5H2 O=5(CaSO4 *0,5H2 O)+H3 PO4 +HF+Q (а)

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

Ca5 F(PO4 )3 +7H3 PO4 +5H2 O=5Ca(H3 PO4 )2 *H2 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

2CaSO4 *0,5H2 O=2CaSO4 +H2 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(Н2 РО4 )2 *Н2 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 Н3 РО4 в растворе.

Для этого на складе перемешивают и распыляют суперфосфат. Р2 О5 в готовом суперфосфате примерно в два раза ниже, чем в исходном сырье, и составляет при переработке апатитов 19-20% Р2 О5.

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 H2 SO4 ) непрерывно разбавляется водой в дозаторе-смесителе до концентрации 68% H2 SO4 , 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% Р2 О5 из апатитового концентрата и не более 15% Р2 О5 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 NH4 + , т.е.

в аммиачной форме, в виде NH2 (амидные), или аниона NO3 — , 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

NH3 +HNO3 =NH4 NO3 +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% NH4 NO3 ) 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% NH4 NO3 ; этот раствор направляется в донейтрализатор, в который подается газообразный аммиак с таким расчетом, чтобы раствор содержал избыток аммиака (около 1 г/дм3 своб.

NH3 ), что обеспечивает безопасность дальнейшей работы с плавом NH4 NO3 . Донейтрализованный раствор концентрируют в комбинированном тарельчатом трубчатом выпарном аппарате с получением плава, содержащего 99,7-99,8% NH4 NO3 .

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 NH4 NO3 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(NH2 )2 – белое кристаллическое вещество, содержащее 46.6% азота. Его получение основано на реакции взаимодействия аммиака с диоксидом углерода

2NH3 +CO2 =CO(NH2 )2 +H2 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:

2NH3 +CO2 =NH2 COONH4 H=-125,6 кДж (2)

газгазжидкость

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

NH2 COONH4 = CO(NH2 )2 + Н2 О Н=15.5 (3)

жидкость жидкостьжидкость

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(NH2 )2 — NH2 COONH4 ).

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 СО2 .

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 NH3 :CO2 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 NH3 ,CO2 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

1. 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.

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

И.Э. Фурмер.

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

В 2х томах. Т.2. Важнейшие химические производства/ И.П. Мухленов, А.Я. Кузнецов и др.; Под ред. И.П. Мухленова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: «Высш. шк.», 1984.-263 с., ил.

3. Бесков В. С.

Общая химическая технология: Учебник для вузов. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. -452с.: ил.

Источник: https://www.bestreferat.ru/referat-242813.html

Итс 2-2015 производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот, информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям от 15 декабря 2015 года №2-2015

Производство минеральных удобрений 2

ИТС 2-2015

Дата введения 2016-07-01

Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации, разработанным в результате анализа технологических, технических и управленческих решений, применяемых при производстве аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот.

Краткое содержание справочника

Введение. Представлено краткое содержание справочника НДТ.

Предисловие.

Указана цель разработки справочника НДТ, его статус, законодательный контекст, краткое описание процедуры создания в соответствии с установленным порядком, а также взаимосвязь с аналогичными международными документами.

Область применения. Описаны основные виды деятельности, на которые распространяется действие справочника НДТ.

В разделе 1 представлена информация о состоянии и уровне развития отрасли минеральных удобрений в Российской Федерации. Также в разделе 1 приведен краткий обзор экологических аспектов производства аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот.

В разделах 2-9 представлена информация по производству аммиака, серной кислоты, фосфорной кислоты, азотной кислоты, комплексных удобрений, аммиачной селитры и известково-аммиачной селитры, карбамида и смеси карбамида и нитрата аммония, хлористого калия соответственно.

Разделы 2-9 содержат следующие подразделы:

— описание технологических процессов, используемых в настоящее время;

— текущие уровни эмиссии в окружающую среду;

— определение наилучших доступных технологий;

— наилучшие доступные технологии;

— экономические аспекты реализации наилучших доступных технологий;

— перспективные технологии.

Заключительные положения и рекомендации. Приведены сведения об использованных материалах при подготовке справочника, а также сведения о разработчиках справочника

Библиография. Приведен перечень источников информации, использованных при разработке справочника НДТ.

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок разработки справочника НДТ установлены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. N 1458 «О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям».

1 Статус документа

Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям (далее — справочник НДТ) является документом по стандартизации.

2 Информация о разработчиках

Справочник НДТ разработан технической рабочей группой N 2 «Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот» (ТРГ 2), состав которой утвержден приказом Росстандарта от 17 июля 2015 г. N 828 (с изменениями приказ Росстандарта от 18 ноября 2015 г. N 1415).

Справочник НДТ представлен на утверждение Бюро наилучших доступных технологий (далее — Бюро НДТ) (www.burondt.ru).

3 Краткая характеристика

Справочник НДТ содержит описание применяемых при производстве аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот, использующихся в производстве минеральных удобрений, реализованных на территории Российской Федерации технологических процессов, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду, водопотребление, повысить энергоэффективность, ресурсосбережение. Из описанных технологических процессов, оборудования, технических способов, методов определены решения, являющиеся наилучшими доступными технологиями (НДТ). Для НДТ в справочнике НДТ установлены соответствующие технологические показатели НДТ.

4 Взаимосвязь с международными, региональными аналогами

При разработке справочника НДТ был использован справочник Европейского союза по НДТ «Крупнотоннажное производство неорганических химикатов — аммиака, кислот и удобрений» (Large Volume Inorganic Chemicals — Ammonia, Acids and Fertilisers).

5 Сбор данных

Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при производстве аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот в Российской Федерации была собрана в процессе разработки справочника НДТ в соответствии с Порядком сбора данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным приказом Росстандарта от 23 июля 2015 г. N 863.

6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ, разрабатываемыми в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г. N 2178-р, приведена в разделе «Область применения».

7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

Справочник НДТ утвержден приказом Росстандарта от 15 декабря 2015 г. N 1572.

Справочник НДТ введен в действие с 1 июля 2016 г.

, официально опубликован в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru).

Область применения

Настоящий справочник НДТ распространяется на следующие основные виды деятельности:

— производство аммиака;

— производство минеральных удобрений;

— производство неорганических кислот, использующихся в производстве минеральных удобрений на территории Российской Федерации.

Справочник НДТ также распространяется на следующие процессы, связанные с основными видами деятельности, которые могут оказать влияние на объемы эмиссий или масштабы загрязнения окружающей среды:

— хранение и подготовка сырья;

— хранение и подготовка топлива;

— производственные процессы;

— методы предотвращения и сокращения эмиссий, образования и размещения отходов;

— хранение и подготовка продукции.

Справочник НДТ не распространяется на:

— производство серной кислоты из отходящих газов цветной металлургии и нефтехимической промышленности;

— вопросы, касающиеся исключительно обеспечения промышленной безопасности или охраны труда.

Рассматривая эмиссии в виде сточных вод (сбросов) от описываемых в настоящем справочнике НДТ технологий, следует отметить, что в большинстве случаев они отсутствуют. Существующий уровень технологий позволяет минимизировать количество технологических сточных вод путем сброса их после очистки в водооборотную систему предприятия, совсем исключить их наличие путем внедрения бессточных систем или удаления в изолированные водовмещающие пласты горных пород. При определенных климатических условиях (преобладание среднегодовых испарений над среднегодовыми осадками) имеется техническая возможность полностью уйти от сброса сточных вод во внешние источники, используя всю оборотную воду в технологических целях.

На ряде предприятий исторически сложились схемы водопользования, когда на свои очистные сооружения поступают неочищенные сточные воды других предприятий (абонентов), в том числе водоканалов, смешивающих эти сточные воды со своими производственными и хозбытовыми сточными водами для очистки и последующего сброса в водный объект.

Оценить влияние технологических сточных вод в составе общего стока на окружающую среду практически не представляется возможным, а тем более дать оценку технологического процесса по такому показателю, как очистка объединенных сточных вод.

Для таких предприятий практически невозможно выделить НДТ (и впоследствии — технологические показатели), так как в каждом конкретном случае будет иметь место уникальный набор объемов и концентраций загрязняющих веществ.

На большинстве предприятий отрасли сточные воды формируются опосредованно, через сбор и усреднение промышленных (технологических) и ливневых сточных вод (продувки заводского водооборотного цикла, непрямые сбросы сточных вод от отделений охлаждения, водоподготовки, продувок котлов и др.).

Учитывая вышесказанное, а также во избежание дублирования информации и излишней нагрузки на настоящий справочник НДТ здесь рассмотрены только специфические виды обращения с технологическими сточными водами (использования, утилизации, нейтрализации и переработки и др.). Общие подходы к обращению со сточными водами описаны в справочнике НДТ «Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях» (см. рисунок 1.1).

Так или иначе, при рассмотрении каждой отдельной технологии или применяемой техники в рамках настоящего справочника НДТ, при определении НДТ учитываются удельные уровни эмиссии и удельные нормы потребления сырья и энергоресурсов. При этом, основываясь на логике принципов НДТ, можно сделать вывод, что оптимальными показателями все равно будут обладать существующие или проектируемые производства, где применяются наилучшие решения, в том числе в обращении со сточными водами.

Сфера распространения настоящего справочника НДТ приведена на рисунке 1.1.

Серым прямоугольником выделена сфера распространения настоящего справочника НДТ. Цифры, приведенные над продуктами или процессами, указывают на порядковые номера справочников НДТ (в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г. N 2178-р об утверждении поэтапного графика создания в 2015-2017 годах отраслевых справочников наилучших доступных технологий), в сферу распространения которых входит производство указанных продуктов или осуществление приведенных процессов.

Рисунок 1.1 — Сфера распространения настоящего справочника НДТ и его связь с другими справочниками НДТ

Раздел 1. Общая информация об отрасли минеральных удобрений

Отрасль минеральных удобрений в России является системообразующей для российского химического комплекса.

Отрасль включает производство всех видов агрохимического сырья (апатитовый концентрат, хлористый калий, брусит) и полного ассортимента минеральных удобрений — односторонних азотных и калийных, сложных и комплексных удобрений.

В настоящее время в России имеются мощности по производству около 23 млн т минеральных удобрений (в пересчете на 100% питательных веществ).

Российские компании полностью обеспечены основным сырьем для производства всех видов минеральных удобрений, таким как природный газ, сера, апатитовый концентрат и хлористый калий. В 2014 году объем выпуска минеральных удобрений составил 19615,8 тыс. т, в том числе азотных — 8209,5 тыс. т, фосфорных — 3008,8 тыс.

т, калийных — 8397,5 тыс. т. Загрузка мощностей в производстве минеральных удобрений составила 81%.

В 2014 году потребление минеральных удобрений отечественными сельскохозяйственными товаропроизводителями составило 2532 тыс. т, что составляет 13% от объема производства.

Основным сырьем для производства минеральных удобрений являются: природный газ, сера, апатитовый концентрат и хлористый калий.

Структура производства минеральных удобрений в России представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Структура производства минеральных удобрений

Минеральные удобрения традиционно занимают лидирующие позиции в экспорте отечественной продукции химического комплекса (около 35%). Общий объем валютной выручки от поставок минеральных удобрений на экспорт в 2014 году составил 8,91 млрд долларов США.

В ближайший период ожидается ужесточение конкуренции на мировых рынках в связи с запуском новых мощностей в странах Персидского залива и Северной Африки, цены на газ в которых в 2-3 раза ниже, чем в России, а сами предприятия расположены вблизи экспортных портов, что минимизирует логистические затраты.

В 2014 году закупки минеральных удобрений отечественными сельскохозяйственными товаропроизводителями, по оперативным данным, составили около 2,4 млн т (в пересчете на 100% питательных веществ), что на 1,4% больше, чем в 2013 году.

Одним из основных направлений получения добавленной стоимости и коммерциализации основных видов сырья является получение широкой гаммы химической продукции отрасли, в том числе аммиака, метанола, их производных, включая производство минеральных удобрений, меламина и др.

1.1 Перспективы развития рынка минеральных удобрений в России

Сегмент минеральных удобрений является одним из наиболее развитых в структуре российской химической промышленности и сохранит свое развитие в дальнейшем, укрепляя свои экспортные позиции, с одновременным развитием внутреннего рынка и повышением эффективности компаний.

В сегменте калийных и фосфорных удобрений преимущество отечественных производителей будет обеспечено широким доступом к сырью (калийная и фосфорная руда).

Модернизация существующих предприятий в сегменте азотных удобрений с целью повышения энергоэффективности, ресурсосбережения и экологической безопасности позволит сохранить конкурентоспособность на глобальном рынке.

Модернизация мощностей также позволит снизить негативное воздействие производств минеральных удобрений на окружающую среду при ужесточении и общей гармонизации экологических требований с международными экологическими стандартами.

Важным фактором конкурентоспособности российских производителей станет расширение производства сложных и комплексных удобрений, адаптированных под современные потребительские предпочтения. Рост данных продуктовых направлений потребует от компаний собственных научно-исследовательских разработок и технологий в области производства и применения минеральных удобрений.

Сохранение позиций на экспортных рынках должно сопровождаться развитием внутреннего рынка посредством стимулирования потребления минеральных удобрений и увеличения доли использования сложных удобрений в сельском хозяйстве. Для реализации потенциала внутреннего рынка должна оказываться более активная государственная поддержка сельхозтоваропроизводителей в виде доступа к дешевым источникам финансирования и (или) предоставления дотаций на развитие инфраструктуры по транспортировке, хранению и внесению минеральных удобрений, в том числе сложных, и последующей интенсификацией сельского хозяйства.

1.2 Перечень предприятий, относящихся к сфере распространения справочника НДТ

В таблице 1.1 приведен перечень предприятий, относящихся к сфере распространения настоящего справочника НДТ, и их географическое расположение.

Таблица 1.1 — Перечень предприятий, относящихся к сфере распространения настоящего справочника НДТ

N п/пНаименование организацииНаименование группы, ассоциации, холдингаРегион Российской ФедерацииГород (населенный пункт)
1ФосАгро-Череповец, АОФосАгро, ОАОВологодская обл.Череповец
2Апатит, АО — Балаковский филиалФосАгро, ОАОСаратовская обл.Балаково
3Метахим, ЗАОФосАгро, ОАОЛенинградская обл.Волхов
4НАК Азот, АОМХК ЕвроХим, АОТульская обл.Новомосковск
5Невинномысский азот, АОМХК ЕвроХим, АОСтавропольский крайНевинномысск
6ПГ Фосфорит, ОООМХК ЕвроХим, АОЛенинградская обл.Кингисепп
7ЕвроХим — Белореченские минудобрения, ОООМХК ЕвроХим, АОКраснодарский крайБелореченск
8Акрон, ОАОАкрон, ОАОНовгородская обл.Великий Новгород
9Дорогобуж, ОАОАкрон, ОАОСмоленская обл.Верхнеднепровский
10ЗМУ КЧХК, ОАООХК Уралхим, АОКировская обл.Кирово-Чепецк
11ОХК Уралхим, ОАО — Филиал Азот в г.БерезникиОХК Уралхим, АОПермский крайБерезники
12Воскресенские минеральные удобрения, ОАООХК Уралхим, АОМосковская обл.Воскресенск
13Минеральные удобрения, ОАО г.ПермьОХК Уралхим, АОПермский крайПермь
14Уралкалий, ПАОПермский крайБерезники
15Минудобрения, ОАО г.РоссошьВоронежская обл.Россошь
16Азот, Кемеровское АОСДС Азот, АО (ХК СДС, ЗАО)Кемеровская обл.Кемерово
17Капролактам Кемерово, ЗАОСДС Азот, АО (ХК СДС, ЗАО)Кемеровская обл.Кемерово
18Ангарский азотно-туковый завод, ОООСДС Азот, АО (ХК СДС, ЗАО)Иркутская обл.Ангарск
19Титановые инвестиции, ООО — Армянский филиалРесп. КрымАрмянск
20КуйбышевАзот, АОСамарская обл.Тольятти
21Менделеевсказот, ОООРесп. ТатарстанМенделеевск
22ТольяттиАзот, ОАОСамарская обл.Тольятти
23Газпром нефтехим Салават, ОАОГазпром, ОАОРесп. БашкортостанСалават
24Гидрометаллургический завод, ОАОСтавропольский крайЛермонтов
25Мелеузовские минеральные удобрения, ОАОРесп. БашкортостанМелеуз
26Арви НПК, ОООКалининградская обл.Черняховск
27РУСАЛ Ачинский глиноземный комбинат, ОАОРУСАЛ, ОККрасноярский крайАчинск
28Щекиноазот, ОАООХК Щекиноазот, ОООТульская обл.Первомайский
29Щекиноазот, ОАО — Ефремовский филиалОХК Щекиноазот, ОООТульская обл.Ефремов

1.3 Перечень продукции и применяемых технологий

В таблице 1.2 приведен перечень продукции и технологий к настоящему справочнику НДТ.

Таблица 1.2 — Перечень продукции и технологий к настоящему справочнику НДТ

Наименование продукцииСпособы производства
1Аммиак1.1Аммиак1.1.1Производство аммиака из природного газа мощностью 1360-2000 т в сутки в однолинейном агрегате на базе парового каталитического риформинга в прямоточной трубчатой печи и вторичного паро-воздушного риформинга с отделением очистки и подготовки синтез-газа, с синтезом аммиака под давлением 210-300 ати по циркуляционной схеме
1.1.2Производство аммиака из природного газа мощностью 1240-1300 т в сутки в однолинейном агрегате на базе парового каталитического риформинга в противоточной трубчатой печи и вторичного паро-воздушного риформинга с отделением очистки и подготовки синтез-газа, с синтезом аммиака под давлением 200-300 ати по циркуляционной схеме
2Серная кислота2.1Серная кислота2.1.1Сернокислотные системы одинарного контактирования с системой очистки хвостовых газов и промывным отделением
2.1.2Сернокислотные системы одинарного контактирования с системой очистки хвостовых газов
2.1.3Сернокислотные системы ДК-ДА (двойное контактирование — двойная абсорбция) малой производительности (

Источник: http://docs.cntd.ru/document/437015111

Производство минеральных удобрений 2 (стр. 1 из 3)

Производство минеральных удобрений 2

Федеральное агентство по образованию

Тверской государственный технический университет

Кафедра «Технологии полимерных материалов»

Реферат

Производство минеральных удобрений

Выполнила: Томилина О.С.

ФАС, группа БТ-0709

Проверил: Комаров А. М.

Тверь 2010

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 Ca5F(PO4)3 или гидроксилапатита Ca5OH(PO4)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 Са3(РО4)2 растворима лишь в минеральных кислотах, СаНО4 растворима в почвенных кислотах, а наиболее кислая соль СаН2РО4)2 растворима в воде.

В производстве фосфорных удобрений стремятся получить возможно большую часть фосфора в виде монокальцийфосфата Са(Н2РО4)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:

Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4+2,5H2O=5(CaSO4*0,5H2O)+H3PO4+HF+Q (а)

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

Ca5F(PO4)3+7H3PO4+5H2O=5Ca(H3PO4)2*H2O+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

2CaSO4*0,5H2O=2CaSO4+H2O

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(Н2РО4)2*Н2О.

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 Н3РО4 в растворе.

Для этого на складе перемешивают и распыляют суперфосфат. Р2О5 в готовом суперфосфате примерно в два раза ниже, чем в исходном сырье, и составляет при переработке апатитов 19-20% Р2О5.

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

Источник: https://mirznanii.com/a/193887/proizvodstvo-mineralnykh-udobreniy-2

Производство минеральных удобрений в России

Производство минеральных удобрений 2

Современное сельское хозяйство невозможно представить без активного использования минеральных удобрений. Благодаря им сельхозпредприятия получают сегодня высокие урожаи, которых достаточно, чтобы прокормить постоянно урбанизирующийся мир.

Можно с уверенностью говорить о том, что без минеральных удобрений продукты питания стоили бы значительно дороже, а их нехватка была бы серьезным фактором сдерживания для роста человеческой популяции.

Именно поэтому производство минеральных удобрений является важной отраслью отечественной экономики.

статьи:

Что такое минеральные удобрения?

Минеральными удобрениями называют неорганические вещества, используемые для подкормки сельскохозяйственных растений, ускорения их роста.

Питательные вещества, содержащиеся в таких удобрениях, имеют вид минеральных солей. В простых удобрениях есть только один элемент, например, только фосфор. Комплексные удобрения имеют в своем составе не менее двух таких элементов.

Все неорганические удобрения подразделяются на фосфорные, азотные, калиевые, сложные и микроудобрения. Их получают путем сложных химических и физических реакций на предприятиях химической промышленности. Это могут быть как крупные производственные комплексы, на которых работают десятки тысяч рабочих, так и относительно небольшие цеха на несколько десятков или сотен специалистов.

Зачем нужны минеральные удобрения?

В почве изначально содержится некоторое количество всех необходимых растениям веществ. Однако их концентрация почти всегда крайне невысока и не сбалансирована. Иными словами, растениям всегда не хватает одного или нескольких микроэлементов, поэтому развитие происходит медленнее.

Покрывая дефицит питательных веществ в почве, мы получаем возможность значительно ускорить рост растений, позволяя им раскрыть весь свой потенциал, а не малую его часть.

В современном сельском хозяйстве применение удобрений является обязательным агротехническим приемом. Благодаря ему фермеры могут получать более высокие урожаи с меньшей площади пашни.

При этом прогресс не стоит на месте и производство новых минеральных удобрений, всё более совершенных и эффективных, продолжается постоянно.

Необходимость в использовании удобрений объясняется несколькими ключевыми факторами:

  • Демографический. На фоне быстрого роста населения в последние два века, площадь пригодной для обработки земли осталась неизменной. Чтобы прокормить растущее население при ограниченных земельных ресурсах, необходимо повышать урожайность.
  • Экологический. В процессе выращивания культурных растений неизбежно происходит истощение земли, поскольку люди забирают урожай себе, и он не возвращается обратно в землю в качестве природного удобрения. Единственный способ поддерживать и даже увеличивать плодородность почвы — это искусственное внесение удобрений.
  • Экономический. С точки зрения производственных затрат сельхозпредприятиям выгоднее повышать плодородность почвы и собирать высокие урожаи на малой площади, чем обрабатывать огромные площади, собирая скудный урожай. Иными словами, даже с учетом затрат на удобрения собрать 10 тонн продукции с одного гектара — это всегда выгоднее, чем 10 тонн с 10 гектар.

Использование удобрений стало логичным шагом в развитии интенсивного сельского хозяйства. Практика применения органических удобрений, в первую очередь навоза, насчитывает многие тысячи лет.

С развитием химии люди стали задумываться  о возможностях использования неорганических удобрений, поскольку они более эффективны. Первое предприятие по производству минеральных удобрений открылось в Англии в первой половине XIX века.

Вскоре использование агрохимии стало повсеместным.

Главным преимуществом минеральных удобрений перед органическими является их более высокая эффективность. Поскольку минералы находятся в уже готовой для питания растений форме и после попадания в почву не нуждаются в прохождении стадии разложения, они начинают действовать существенно быстрее.

Получение удобрений является одним из важнейших направлений отечественной химической промышленности. Российские химкомбинаты не только полностью обеспечивают внутренние потребности страны в данной продукции, но и активно экспортируют ее за рубеж. Согласно данным статистики, более 80% производимых в России минеральных удобрений отправляется на экспорт.

Сегодня в нашей стране работает более трех десятков крупных и химкобинатов и десятки мелких цехов, совокупно выпускающих около 20 млн. тонн удобрений в год, что составляет около 7% мирового производства.

Столь высокие показатели в мировом масштабе объясняются главным образом тем, что Россия располагает большими запасами сырья, из которого производятся минеральные удобрения — калийных руд, природного газа, кокса и др.

География расположения предприятий, специализирующихся на данном виде производства, основана на близости источников сырья. Например, сырье для производства минеральных удобрений азотной группы — это аммиак.

Его получают в основном из кокса. Долгое время выпуском этих удобрений занимались специализированные подразделения металлургических предприятий.

Центрами такого производства являются города Челябинск, Кемерово, Липецк, Магнитогорск и др.

Развитие технологий позволило освоить еще один вид аммиачного сырья — природный газ. Сегодня заводы, работающие по этой технологии, уже не привязаны к центрам добычи и могут располагаться просто вблизи от крупных газопроводов.

Существует технология производства минеральных удобрений азотной группы, которая использует в качестве сырья отходы нефтепереработки. Такие комбинаты работают в Ангарске и Салавате.

При получении фосфорных соединений предприятия не так сильно привязаны к сырьевой базе.

А с учетом того, что фосфаты в России добывают в основном в Заполярье, расположение предприятий вдали от мест добычи оправдано вдвойне: проще перевезти сырье в густозаселенные регионы, чем строить завод и жилье для рабочих на крайнем севере. Основные мощности по выпуску удобрений фосфатной группы сосредоточены гораздо южнее.

Впрочем, эти удобрения продают также и металлургические предприятия, использующие в качестве сырья собственные технологические газы. Одним из крупнейших производителей этого типа является город Красноуральск.

Свое предприятие по производству минеральных удобрений

Долгое время производство минеральных удобрений в России было возможно только на крупных предприятиях-гигантах. Постоянное совершенствование технологий в химической промышленности изменило ситуацию. Сегодня создание относительно небольшого цеха по выпуску неорганических удобрений под силу даже частным лицам. Однако следует учесть несколько ключевых моментов:

  • Это достаточно сложный вид производства, который потребует не только закупки сложного и дорогостоящего оборудования, но и найма высококвалифицированных специалистов.
  • Потребуется пройти девять кругов ада, чтобы получить все необходимые разрешения и согласования от государства. За предприятиями химической промышленности контроль довольно строгий.
  • Объем инвестиций в открытие даже относительно небольшого завода (или даже цеха) будет исчисляться десятками миллионов рублей.

Также следует отметить, что малое предприятие по производству удобрений может освоить лишь некоторые наиболее простые вещества. Технология производства сложных минеральных удобрений по-прежнему по зубам лишь крупным промышленным комплексам, о создании которых говорить здесь нет никакого смысла.

Сегодня на рынке оборудования достаточно много предложений как от отечественных, так и от зарубежных производителей.

Примечательно, что отечественные производственные линии для малых предприятий по производству удобрений практически ничем не уступают западным аналогам.

В этой связи нет острой необходимости с самого начала покупать более дорогое импортное оборудование для производства минеральных удобрений. Наоборот, отечественные машины даже более приспособлены к российскому сырью, с которым и придется работать в конечном итоге.

Важной составляющей успеха при открытии собственного завода минеральных удобрений является поиск поставщиков сырья. Это достаточно специфическая продукция, которую не так-то легко приобрести. Следует заранее изучить этот вопрос и проанализировать все возможные варианты. Разумнее всего открывать подобный бизнес рядом с производителями сырья.

Источник: https://xn--80ajgpcpbhkds4a4g.xn--p1ai/articles/proizvodstvo-mineralnyh-udobrenij-v-rossii/

Refy-free
Добавить комментарий