Paljudes riikides kogeb põllumajandussektoris maaressursside puudust – põhjuseks on põllumajandustööstuse tohutu kasv ja põllumajandusmaa ammendumine. Mulla viljakust pole kaugeltki alati võimalik säilitada loomulikul viisil - kogunemiseks toitaineid maa vajab pikka puhkust. Probleemi lahenduseks on muldade kunstlik väetamine taimede täielikuks arenguks vajalike keemiliste elementidega. Meie riigis kasutatakse seda meetodit koos XIX lõpus sajandil, mil tootmine mineraalväetised Venemaal (fosforipõhine väetamine) on omandanud tööstusliku mastaabi.
Enne keemiatööstuse arengut kasutasid põllumehed sõnnikut, tuhka, komposti ja muud orgaanilist ainet, mille baasil toodetakse tänapäevaseid. Selliste sidemete kasutuselevõtt nõudis märkimisväärseid tööjõukulusid ja taimede toitumine algas alles pärast orgaanilise aine lagunemist. Kiiresti seeditavate elementidega ühendite kasutamine andis kohe nähtava tulemuse – põllukultuuride saagikus suurenes märgatavalt. Positiivne mõju Alates keemilisest pealisväetisest inspireeris ta teadlasi aktiivsete uurimistöödeni, mis paljastasid peamised ained taimede täielikuks arenguks - lämmastik, kaalium ja fosfor. Selle tulemusena koondus Venemaal (ja teistes maailma riikides) mineraalväetiste tootmine nendesse piirkondadesse.
Mineraalväetiste segment moodustab olulise osa kodumaisest keemiakompleksist. Peamiste puisteliikide tootmismahtude gradatsioon ei ole aastaid muutunud ja on järgmine: lämmastikväetised - 49%, kaaliumväetised - 33%, fosforväetised - 18%. Ligikaudu kolmandik toodetud sidemetest eksporditakse, mis moodustab umbes 7% maailmaturust. Ka kriisiajal säilitab meie riik stabiilse positsiooni, mis on seletatav mitte ainult suurte looduslike toorainete varudega, vaid ka kaasaegse tootmis- ja tehnoloogilise baasiga. Hetkel on Venemaa üks kolmest maailma eksportöörist ning rahuldab paljude riikide nõudlust lämmastiku, kaaliumkloriidi ja. Hiina ja Ladina-Ameerika riigid paistavad traditsiooniliselt silma peamiste kodumaiste sidemete tarbijate seas.
Vaatamata üldisele stabiilsusele ei ole mineraalväetiste tootmine Venemaal pääsenud kriisi negatiivsest mõjust, eriti kaaliumkloriidi sektoris. Probleemid on seotud riigisisese nõudluse vähenemisega suurte agrotööstuskomplekside ostujõu vähenemise tõttu. Olukorra päästab kaaliumkloriidi alamsektori ekspordile orienteeritus – kuni 90% toodangust ostavad aktiivselt teised riigid. Lisaks toetab ettevõtteid riik – Venemaa valitsus on optimistlik, sest maailmamajanduse areng stimuleerib põllumajanduse kasvu ja säilitab stabiilse nõudluse mineraalväetiste järele. Sellises olukorras on meie rikkalike maagi-/gaasimaardlate ja väljakujunenud tootmisega riigil kõik võimalused tõusta keemiliste pealiskihtide tootmise ja müügi osas maailma liidriks.
Kaasaegset põllumajandust ei saa ette kujutada ilma mineraalväetiste aktiivse kasutamiseta. Tänu neile saavad põllumajandusettevõtted tänapäeval suurt saaki, millest piisab üha urbaniseeruva maailma toitmiseks. Etteruttavalt võib öelda, et ilma mineraalväetisteta oleks toit palju kallim ja nende puudus oleks inimkonna kasvule tõsine pidur. Seetõttu on mineraalväetiste tootmine oluline tööstusharu sisemajandus.
Mineraalväetisi nimetatakse anorgaanilised ained kasutatakse põllumajandustaimede toitmiseks, nende kasvu kiirendamiseks.
Sellistes väetistes sisalduvad toitained on mineraalsoolade kujul. Lihtväetistes on ainult üks element, näiteks ainult fosfor. Komplekssed väetised sisaldama vähemalt kahte neist elementidest.
Kõik anorgaanilised väetised jagunevad fosfor-, lämmastik-, kaalium-, kompleks- ja mikroväetisteks. Neid saadakse keemiatööstuses toimuvate keeruliste keemiliste ja füüsikaliste reaktsioonide tulemusena. Need võivad olla nii suured tootmiskompleksid, kus töötab kümneid tuhandeid töötajaid, kui ka suhteliselt väikesed töökojad mitmekümnele või sajale spetsialistile.
Muld sisaldab esialgu teatud koguses kõike taimedele vajalik ained. Kuid nende kontsentratsioon on peaaegu alati äärmiselt madal ja tasakaalustamata. Teisisõnu, taimedel puudub alati üks või mitu mikroelementi, mistõttu on areng aeglasem.
Pinnase toitainete puudujääke kattes suudame taimede kasvu oluliselt kiirendada, võimaldades neil saavutada kogu oma potentsiaali ja mitte väikese osa sellest. Kaasaegses põllumajandus väetiste kasutamine on kohustuslik põllumajandustehnika. Tänu temale saavad põllumehed väiksemalt põllumaalt suuremat saaki. Samal ajal ei seisa areng paigal ning uute, üha täiuslikumate ja tõhusamate mineraalväetiste tootmine jätkub pidevalt.
Väetiste kasutamise vajadus on tingitud mitmest võtmetegurist:
Väetiste kasutamine oli loogiline samm intensiivpõllumajanduse arendamisel. Rakenduspraktika orgaanilised väetised, peamiselt sõnnik, on tuhandeid aastaid vana. Keemia arenguga hakati mõtlema anorgaaniliste väetiste kasutamise võimalustele, kuna need on tõhusamad. Esimene mineraalväetiste tootmise ettevõte avati Inglismaal 19. sajandi esimesel poolel. Peagi muutus agrokemikaalide kasutamine üldlevinud.
Mineraalväetiste peamine eelis orgaaniliste väetiste ees on see, et neid on rohkem kõrge efektiivsusega. Kuna mineraalid on taimede toitumiseks valmis kujul ega pea pärast pinnasesse sattumist läbima lagunemisetappi, hakkavad nad palju kiiremini toimima.
Väetiste hankimine on kodumaise keemiatööstuse üks olulisemaid valdkondi. Venemaa keemiatehased mitte ainult ei rahulda täielikult riigi siseriiklikke vajadusi nende toodete järele, vaid ekspordivad neid aktiivselt ka välismaale. Statistika järgi eksporditakse üle 80% Venemaal toodetud mineraalväetistest.
Tänapäeval on meie riigis üle kolme tosina suure ja keemiatehase ning kümneid väikeseid töökodasid, mis kokku toodavad umbes 20 miljonit tonni väetisi aastas, mis moodustab umbes 7% maailma toodangust. Sellised kõrged näitajad globaalses mastaabis on peamiselt tingitud asjaolust, et Venemaal on suured toorainevarud, millest toodetakse mineraalväetisi - kaaliumkloriidi maagid, maagaas, koks jne.
Seda tüüpi tootmisele spetsialiseerunud ettevõtete asukoha geograafia põhineb tooraineallikate läheduses. Näiteks lämmastikurühma mineraalväetiste tootmise tooraineks on ammoniaak. Seda saadakse peamiselt koksist. Pikka aega tegelesid nende väetiste tootmisega metallurgiaettevõtete spetsialiseerunud üksused. Sellise tootmise keskused on Tšeljabinsk, Kemerovo, Lipetsk, Magnitogorsk jne.
Tehnoloogia areng on võimaldanud omandada teist tüüpi ammoniaagi toorainet - maagaasi. Tänapäeval ei ole seda tehnoloogiat kasutavad tehased enam seotud tootmiskeskustega ja võivad asuda lihtsalt suurte gaasitorustike läheduses.
Lämmastikurühma mineraalväetiste tootmiseks on olemas tehnoloogia, mis kasutab toorainena naftarafineerimistehase jäätmeid. Sellised tehased tegutsevad Angarskis ja Salavatis.
Fosforiühendite hankimisel ei ole ettevõtted nii tugevalt seotud toorainebaasiga. Ja võttes arvesse asjaolu, et Venemaal kaevandatakse fosfaate peamiselt Arktikas, on kaevanduskohtadest kaugel asuvate ettevõtete paiknemine kahekordselt õigustatud: lihtsam on transportida toorainet tihedalt asustatud piirkondadesse kui ehitada tehas ja elamispind töötajatele. kaugel põhjas. Fosfaadirühma väetiste tootmise peamised rajatised on koondunud palju lõunasse.
Neid väetisi müüvad aga ka metallurgiaettevõtted, kasutades toorainena oma protsessigaase. Üks suurimaid seda tüüpi tootjaid on Krasnouralski linn.
Pikka aega oli mineraalväetiste tootmine Venemaal võimalik ainult suurtes hiiglaslikes ettevõtetes. Keemiatööstuse pidev tehnoloogia täiustamine on olukorda muutnud. Tänapäeval saavad isegi eraisikud luua suhteliselt väikese tsehhi anorgaaniliste väetiste tootmiseks. Siiski on mõned põhipunktid, mida meeles pidada:
Samuti tuleb märkida, et väike väetiseettevõte suudab valdada vaid osa kõigest lihtsad ained. Komplekssete mineraalväetiste tootmise tehnoloogia on endiselt karm ainult suurte tööstuskomplekside jaoks, mille loomisel pole siin mõtet.
Tänapäeval on seadmete turul palju pakkumisi nii kodumaistelt kui ka välismaised tootjad. Tähelepanuväärne on see, et väikeettevõtete kodumaised tootmisliinid väetiste tootmiseks ei ole praktiliselt kuidagi madalamad kui lääne kolleegid. Sellega seoses ei ole kohe algusest peale vaja osta kallimaid imporditud seadmeid mineraalväetiste tootmiseks. Vastupidi, kodumaised masinad on veelgi rohkem kohandatud Venemaa toorainega, millega nad peavad lõpuks töötama.
Oma mineraalväetisetehase avamisel edu oluline komponent on tooraine tarnijate otsimine. See on üsna spetsiifiline toode, mida pole nii lihtne hankida. Seda küsimust on vaja eelnevalt uurida ja kõike analüüsida võimalikud variandid. Kõige mõistlikum on samasugune äri avada toorainetootjate kõrval.
Föderaalne Haridusagentuur
Tveri Riiklik Tehnikaülikool
Osakond "Polümeermaterjalide tehnoloogia"
Mineraalväetiste tootmine
Lõpetanud: Tomilina O.S.
FAS, grupp BT-0709
Kontrollis: Komarov A. M.
Mineraalväetised on soolad, mis sisaldavad taimede toitumiseks vajalikke elemente ja mida kantakse pinnasesse kõrge ja stabiilse saagi saamiseks. Mineraalväetised on üks kõige olulisemad tüübid keemiatööstuse tooted. Rahvastiku kasv tekitab kõikidele maailma riikidele sama probleemi – looduse elutähtsate ressursside ja eelkõige toiduressursside taastootmisvõime oskuslik juhtimine. Toiduainete laiendatud taastootmise ülesanne on juba ammu lahendatud mineraalväetiste kasutamisega põllumajanduses. Teaduslikud prognoosid ja pikaajalised plaanid näevad ette mineraal- ja orgaaniliste mineraalväetiste, reguleeritava kestusega väetiste toodangu edasist kasvu maailmas.
Mineraalväetiste tootmine on keemiatööstuse üks olulisemaid allharusid, selle maht üle maailma on üle 100 miljoni tonni. t aastas. Kõige suuremas koguses toodetakse ja tarbitakse naatriumi, fosfori, kaaliumi, lämmastiku, alumiiniumi, raua, vase, väävli, kloori, fluori, kroomi, baariumi jt ühendeid.
Mineraalväetised liigitatakse kolme põhitunnuse järgi: agrokeemiline otstarve, koostis ja omadused.
1. Vastavalt agrokeemilisele otstarbele jagatakse väetised otseväetisteks , mis on taimede toitainete allikaks ja kaudselt, mobiliseerivad mulla toitaineid, parandades selle füüsikalisi, keemilisi ja bioloogilisi omadusi. Kaudsete väetiste hulka kuuluvad näiteks lubiväetised, mida kasutatakse happeliste muldade neutraliseerimiseks.
Mineraalväetised võivad sisaldada ühte või mitut erinevat toitainet.
2. Toitainete arvu järgi jaotatakse väetised liht- (üksik) ja kompleksväetisteks.
Lihtsad väetised sisaldavad ainult ühte kolmest peamisest toitainest. Vastavalt sellele jagatakse lihtväetised lämmastik-, fosfor- ja kaaliumväetisteks.
Kompleksväetised sisaldavad kahte või kolme peamist toitainet. Põhitoitainete arvu järgi nimetatakse kompleksväetisi kahekordseks (näiteks NP või PK tüüp) või kolmekordseks (NPK); viimaseid nimetatakse ka täielikuks. Väetisi, mis sisaldavad märkimisväärses koguses toitaineid ja vähe ballastiaineid, nimetatakse kontsentreeritud väetisteks
Lisaks jagunevad kompleksväetised sega- ja kompleksväetisteks. Segatud nimetatakse mehaanilisteks väetiste segudeks, mis koosnevad heterogeensetest osakestest, mis saadakse väetiste lihtsal segamisel. Kui mitut toitainet sisaldav väetis saadakse tulemusena keemiline reaktsioon tehase seadmetes. Seda nimetatakse kompleksiks.
Taimede toitmiseks mõeldud väetisi, mis sisaldavad taimede kasvu stimuleerivaid elemente ja mida on vaja väga väikestes kogustes, nimetatakse mikroväetisteks ja neis sisalduvaid elemente. toitaineid- mikroelemendid. Selliseid väetisi kantakse mulda väga väikestes kogustes. Nende hulka kuuluvad soolad, mis sisaldavad boori, mangaani, vaske, tsinki ja muid elemente.
3. Agregatsiooni oleku järgi jaotatakse väetised tahketeks ja vedelateks (ammoniaak, vesilahused ja suspensioonid).
Suur tähtsus on väetiste füüsikalistel omadustel. Veeslahustuvad väetisesoolad peaksid olema vabalt voolavad, kergesti hajuvad, mitte väga hügroskoopsed, mitte paakuma ladustamise ajal; peaksid olema sellised, et need jääksid mõneks ajaks maapinnale, vihmavee poolt liiga kiiresti välja ei uhtuks ja tuule poolt minema ei lendaks. Nendele nõuetele vastavad kõige paremini jämedateralised ja granuleeritud väetised. Granuleeritud väetisi saab laotada väljaspool põldu mehhaniseeritud meetoditel, kasutades väetismasinaid ja külvikuid rangelt agrokeemilistele nõuetele vastavates kogustes.
Fosforväetised lahustuvad olenevalt koostisest mullalahustes erineval määral ja seetõttu ei imendu taimed võrdselt. Lahustuvusastme järgi jaotatakse fosfaatväetised vees lahustuvateks, taimede poolt omastatavateks ja lahustumatuteks fosfaatideks. Veeslahustuvate hulka kuuluvad liht- ja topeltsuperfosfaadid. Seeditavaks, s.o. mullahapetes lahustuvad ained on sade, termofosfaat, sulatatud fosfaadid ja toomaräbu. Lahustumatud väetised sisaldavad raskesti seeditavaid fosfaatsooli, lahustuvad ainult tugevates mineraalhapetes. Nende hulka kuuluvad fosfaatkivi, apatiit, kondijahu.
Elementaarfosfaadi, fosfaatväetiste ja muude fosforiühendite tootmise tooraineks on looduslikud fosfaadid: apatiidid ja fosforiidid. Nendes maakides on fosfor lahustumatul kujul, peamiselt fluorapatiidi Ca 5 F(PO 4) 3 või hüdroksüapatiidi Ca 5 OH(PO 4) 3 kujul. Mis tahes pinnases kasutatavate kergesti seeditavate fosfaatväetiste saamiseks tuleb looduslike fosfaatide lahustumatud fosforisoolad muundada vees lahustuvateks või kergesti seeditavateks sooladeks. See on fosfaatväetiste tehnoloogia põhiülesanne.
Fosfaatsoolade lahustuvus suureneb nende happesuse suurenedes. Keskmine sool Ca 3 (RO 4) 2 lahustub ainult mineraalhapetes, CaHO 4 lahustub mullahapetes ja kõige happelisem sool CaH 2 RO 4) 2 on vees lahustuv. Fosforväetiste tootmisel püüavad nad saada võimalikult palju fosforit monokaltsiumfosfaadi Ca (H 2 PO 4) 2 kujul. Lahustumatute looduslike soolade ülekandmine lahustuvateks sooladeks toimub nende lagundamisel hapete, leeliste, kuumutamisega (fosfori termiline sublimatsioon). Samaaegselt lahustuvate soolade tootmisega püüavad nad saada võimalikult kõrge fosforisisaldusega fosforväetisi.
Keemiatööstus toodab lihtsaid ja topeltsuperfosfaate. Lihtne superfosfaat on kõige levinum fosfaatväetis. See on hall pulber (või graanulid), mis sisaldab peamiselt kaltsiummonofosfaati Ca(H2PO4)2*H2O ja kaltsiumsulfaati CaSO4*0,5H2O. Superfosfaat sisaldab lisandeid: raud- ja alumiiniumfosfaate, ränidioksiidi ja fosforhapet. Superfosfaadi tootmise olemus on looduslike fosfaatide lagundamine väävelhappega. Superfosfaadi saamise protsess väävelhappe interaktsioonil kaltsiumfluorapatiidiga on mitmefaasiline heterogeenne protsess, mis toimub peamiselt difusioonipiirkonnas. Selle protsessi võib laias laastus jagada kaheks etapiks. Esimene etapp on väävelhappe difusioon apatiidi osakesteks, millega kaasneb kiire keemiline reaktsioon osakeste pinnal, mis jätkub kuni happe täieliku tarbimiseni, ja kaltsiumsulfaadi kristalliseerumine:
Ca 5F (PO 4) 3 + 5H 2 SO 4 + 2,5 H 2 O \u003d 5 (CaSO 4 * 0,5 H 2 O) + H 3 PO 4 + HF + Q (a)
Teine etapp on saadud fosforhappe difusioon lagunemata apatiidiosakeste pooridesse, millega kaasneb reaktsioon.
Ca 5F (PO 4) 3 + 7H 3 PO 4 + 5H 2 O \u003d 5Ca (H 3 PO 4) 2 * H 2 O + HF + Q (b)
Saadud monokaltsiumfosfaat on esmalt lahuses, üleküllastatuna hakkab see kristalliseeruma. Reaktsioon (a) algab kohe pärast tõrjumist ja lõpeb reaktsiooni superfosfaadi kambris 20–40 minuti jooksul superfosfaatmassi tardumisel ja kõvenemisel, mis toimub raskesti lahustuva kaltsiumsulfaadi suhteliselt kiire kristalliseerumise ja hemihüdraadi ümberkristalliseerumise tõttu. anhüdriit vastavalt reaktsioonivõrrandile
2CaSO 4 * 0,5 H 2 O \u003d 2CaSO 4 + H 2 O
Protsessi järgmine etapp on superfosfaadi küpsemine, s.o. monokaltsiumfosfaadi moodustumine ja kristalliseerumine toimub aeglaselt ja lõpeb alles ladustamisel (küpsemisel), kui superfosfaati hoitakse 6-25 päeva. Selle etapi madal kiirus on seletatav fosforhappe aeglase difusiooniga läbi moodustunud monokaltsiumfosfaadi kooriku, mis katab apatiidi terad, ja uue tahke faasi Ca(H 2 PO 4) 2 * H 2 O üliaeglase kristalliseerumisega.
Optimaalse režiimi reaktsioonikambris ei määra mitte ainult reaktsioonide kineetika ja hapete difusioon, vaid ka tekkivate kaltsiumsulfaadi kristallide struktuur, mis mõjutab protsessi üldist kiirust ja superfosfaadi kvaliteeti. Difusiooniprotsesse ja reaktsioone (a) ja (b) saab kiirendada, tõstes väävelhappe algkontsentratsiooni optimaalse temperatuurini.
Kõige aeglasem protsess on küpsemine. Valmimist saab kiirendada superfosfaatmassi jahutamise ja sellest vee aurustamisega, mis soodustab monokaltsiumfosfaadi kristalliseerumist ja suurendab reaktsioonikiirust (b), kuna H 3 PO 4 kontsentratsioon lahuses suureneb. Selleks segatakse ja pritsitakse laos superfosfaat. Valmis superfosfaadi P 2 O 5 sisaldus on ligikaudu kaks korda madalam kui lähteaines ja on apatiidi töötlemisel 19-20% P 2 O 5.
Valmis superfosfaat sisaldab teatud koguses vaba fosforhapet, mis suurendab selle hügroskoopsust. Vaba happe neutraliseerimiseks segatakse superfosfaat neutraliseerivate tahkete lisanditega või ammoniseeritakse, s.o. töödeldud gaasilise ammoniaagiga. Need meetmed parandavad superfosfaadi füüsikalisi omadusi – vähendavad niiskust, hügroskoopsust, paakumist ning ammoniaagiga lisatakse veel üks toitaineelement, lämmastik.
Superfosfaadi tootmiseks on partii-, poolpideva- ja pidevmeetodid. Praegu kasutab enamik olemasolevaid tehaseid pideva tootmismeetodiga. Superfosfaadi tootmise pideva meetodi skeem on näidatud joonisel fig. üks
Konveierite, liftikruvide süsteemiga purustatud apatiidi kontsentraat (või fosfaatkivim) kantakse laost automaatse kaalujaoturisse, kust doseeritakse pidevsegistisse.
Väävelhapet (75% torn H 2 SO 4) lahjendatakse segusegistis pidevalt veega kuni kontsentratsioonini 68% H 2 SO 4, mida juhitakse kontsentraatoriga ja juhitakse segistisse, milles fosfaattooraine. mehaaniliselt segatud väävelhappega. Segistist saadud paberimass viiakse pideva toimega reaktsiooni superfosfaadi kambrisse, kus toimub superfosfaadi moodustumine (massi tardumine ja kõvenemine algperiood superfosfaatmassi küpsemine). Superfosfaadikambrist suunatakse purustatud superfosfaat alamkambri konveieri abil järeltöötlusosakonda - superfosfaadi lattu, mille peale see jaotatakse ühtlaselt laiali. Superfosfaadi küpsemise kiirendamiseks segatakse seda laos klappkraanaga. Superfosfaadi füüsikaliste omaduste parandamiseks granuleeritakse see pöörlevates trummelgranulaatorites. Granulaatorites niisutatakse pulbrilist superfosfaati düüside kaudu trumlisse tarnitava veega ja "rullitakse" graanuliteks erinevad suurused, mis seejärel kuivatatakse, jaotatakse fraktsioonideks ja tareeritakse paberkottidesse.
Superfosfaadi tootmise peamine seade on superfosfaadi kamber. Selle viljaliha söödetakse otse kambri kaane kohale paigaldatud segistist. Superfosfaadikambrite pidevaks söötmiseks kasutatakse kruvisegisteid ja mehaanilise segamisega kambersegisteid.
Lihtsa superfosfaadi puuduseks on suhteliselt madal toitainesisaldus - mitte rohkem kui 20% P 2 O 5 apatiidikontsentraadist ja mitte rohkem kui 15% P 2 O 5 fosforiitidest. Fosforhappe fosfaatkivimi lagundamisel saab rohkem kontsentreeritud fosfaatväetisi.
Enamik lämmastikväetisi saadakse sünteetiliselt: hapete neutraliseerimisel leelistega. Lämmastikväetiste tootmise lähteaineteks on väävel- ja lämmastikhape, süsihappegaas, vedel või gaasiline ammoniaak, kaltsiumhüdroksiid jne. Lämmastikku leidub väetistes või NH 4 + katioonina, s.o. ammoniaagi kujul, NH 2 (amiidi) või NO 3 - aniooni kujul, st. nitraadi kujul; väetis võib üheaegselt sisaldada nii ammoniaaki kui ka nitraatlämmastikku. Kõik lämmastikväetised on vees lahustuvad ja taimedele hästi omastatavad, kuid tugevate vihmade või kastmise ajal kanduvad need kergesti sügavale mulda. Levinud lämmastikväetis on ammooniumnitraat või ammooniumnitraat.
Ammooniumnitraat on ballastivaba väetis, mis sisaldab 35% lämmastikku ammoniaagi ja nitraadi kujul, seega võib seda kasutada igal pinnasel ja mis tahes põllukultuuril. Sellel väetisel on aga ladustamiseks ja kasutamiseks ebasoodsad füüsikalised omadused. Ammooniumnitraadi kristallid ja graanulid levivad õhus või lagunevad suurteks agregaatideks nende hügroskoopsuse ja vees hea lahustuvuse tõttu. Lisaks võivad ammooniumnitraadi ladustamise ajal õhu temperatuuri ja niiskuse muutumisel tekkida polümorfsed muutused. Polümorfsete transformatsioonide mahasurumiseks ja ammooniumnitraadi graanulite tugevuse suurendamiseks kasutatakse lisandeid, mida lisatakse selle valmistamisel - ammooniumfosfaate ja sulfaate, boorhape, magneesiumnitraat jne. Ammooniumnitraadi plahvatusohtlikkus muudab selle tootmise, ladustamise ja transportimise keeruliseks.
Ammooniumnitraati toodetakse sünteetilist ammoniaaki ja lämmastikhapet tootvates tehastes. Tootmisprotsess koosneb nõrga lämmastikhappe neutraliseerimisest gaasilise ammoniaagiga, saadud lahuse aurustamisest ja ammooniumnitraadi granuleerimisest. Neutraliseerimise etapp põhineb reaktsioonil
NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3 +148, 6 kJ
See kemisorptsiooniprotsess, kus gaasi neeldumisega vedelikus kaasneb kiire keemiline reaktsioon, toimub difusioonipiirkonnas ja on väga eksotermiline. Neutraliseerimissoojust kasutatakse ratsionaalselt vee aurustamiseks ammooniumnitraadi lahustest. Kõrge kontsentratsiooniga lämmastikhapet kasutades ja algreaktiive kuumutades on võimalik saada otse ammooniumnitraadi sulam (kontsentratsiooniga üle 95-96% NH 4 NO 3) ilma aurustamist kasutamata.
Kõige tavalisemad skeemid ammooniumnitraadi lahuse mittetäieliku aurustumisega neutraliseerimissoojuse tõttu (joonis 2).
Suurem osa veest aurustatakse keemilises reaktoris-neutralisaatoris ITN (kasutades neutraliseerimissoojust). See reaktor on silindriline anum, millest on valmistatud roostevabast terasest, mille sees on veel üks silinder, kuhu sisestatakse otse ammoniaak ja lämmastikhape. Sisemine silinder toimib reaktori neutraliseerimisosana (keemilise reaktsiooni tsoon) ning rõngakujuline ruum sisesilindri ja reaktorianuma vahel on aurustusosa. Saadud ammooniumnitraadi lahus juhitakse sisemisest silindrist reaktori aurustusossa, kus toimub vee aurustumine neutraliseerimis- ja aurustamistsooni vahelise soojusvahetuse tõttu läbi sisemise silindri seina. Saadud mahlaaur eemaldatakse HP neutraliseerijast ja seejärel kasutatakse seda kuumutusainena.
Sulfaatfosfaadi lisand doseeritakse lämmastikhappesse kontsentreeritud väävel- ja fosforhapete kujul, mis neutraliseeritakse koos lämmastik ammoniaak neutralisaatoris ITN. Algse lämmastikhappe neutraliseerimisel sisaldab ITN-i väljalaskeava 58% ammooniumnitraadi lahus 92-93% NH 4 NO 3; see lahus suunatakse järelneutralisaatorisse, millesse juhitakse gaasilist ammoniaaki nii, et lahus sisaldab ammoniaaki liigses koguses (umbes 1 g / dm 3 vaba NH 3), mis tagab NH-ga edasise töö ohutuse. 4 NO 3 sulab. Neutraliseeritud lahus kontsentreeritakse kombineeritud plaaditorukujulises aurustis, et saada 99,7-99,8% NH4NO3 sisaldav sulam. Kõrge kontsentratsiooniga ammooniumnitraadi granuleerimiseks pumbatakse sulam sukelpumpade abil 50–55 m kõrguse granuleerimistorni tippu. Granuleerimine toimub sulatise pihustamisel akustiliste rakutüüpi vibrogranulaatorite abil, mis tagavad toote ühtlase granulomeetrilise koostise. Graanulid jahutatakse õhuga keevkihtjahutis, mis koosneb mitmest järjestikusest jahutusetapist. Jahutatud graanulid pihustatakse düüsidega trumlis pindaktiivsete ainetega ja viiakse pakendisse.
Ammooniumnitraadi puudusi silmas pidades on soovitatav valmistada selle baasil kompleks- ja segaväetisi. Ammooniumnitraadi segamisel lubjakiviga saadakse ammooniumsulfaat, lubi-ammooniumnitraat, ammooniumsulfaatnitraat jne. Nitrofoskat saab NH 4 NO 3 sulatamisel fosfori ja kaaliumi sooladega.
Karbamiid (uurea) on lämmastikväetiste hulgas tootmise poolest ammooniumnitraadi järel teisel kohal. Karbamiidi tootmise kasv on tingitud selle laialdasest kasutamisest põllumajanduses. Sellel on võrreldes teiste lämmastikväetistega suur leostumiskindlus, s.t. vähem vastuvõtlik mullast leostumisele, vähem hügroskoopne, võib kasutada mitte ainult väetisena, vaid ka veiste söödalisandina. Karbamiidi kasutatakse laialdaselt ka liitväetistes, ajakontrolliga väetistes ning plastides, liimides, lakkides ja kattekihtides.
Karbamiid CO(NH 2) 2 on valge kristalne aine, mis sisaldab 46,6% lämmastikku. Selle tootmine põhineb ammoniaagi ja süsinikdioksiidi interaktsiooni reaktsioonil
2NH 3 + CO 2 \u003d CO (NH 2) 2 + H 2 O 
H = -110,1 kJ (1)
Seega on karbamiidi tootmise tooraineks ammoniaak ja ammoniaagi sünteesiks protsessigaasi tootmisel kõrvalsaadusena saadav süsinikdioksiid. Seetõttu kombineeritakse karbamiidi tootmist keemiatehastes tavaliselt ammoniaagi tootmisega.
Reaktsioon (1) - kokku; see toimub kahes etapis. Esimeses etapis toimub karbamaadi süntees:
2NH 3 + CO 2 \u003d NH 2 COONH 4 H \u003d -125,6 kJ (2)
gaas gaas vedelik
Teises etapis toimub karbamaadi molekulidest vee eraldumise endotermiline protsess, mille tulemusena moodustub karbamiid:
NH 2 COONH 4 \u003d CO (NH 2) 2 + H 2 O H \u003d 15,5 (3)
vedel vedel vedelik
Ammooniumkarbamaadi moodustumise reaktsioon on pöörduv eksotermiline, kulgeb mahu vähenemisega. Tasakaalu nihutamiseks toote poole tuleb see läbi viia kõrgendatud rõhu all. Selleks, et protsess kulgeks piisavalt suure kiirusega, on vajalikud ka kõrgendatud temperatuurid. Rõhu tõus kompenseerib kõrgete temperatuuride negatiivset mõju reaktsioonitasakaalu nihkele vastupidises suunas. Praktikas toimub uurea süntees temperatuuril 150-190 °C 
C ja rõhk 15-20 MPa. Nendes tingimustes kulgeb reaktsioon suure kiirusega ja lõpuni.
Ammooniumkarbamaadi lagunemine on pöörduv endotermiline reaktsioon, mis kulgeb intensiivselt vedelas faasis. Tahkete saaduste kristalliseerumise vältimiseks reaktoris tuleb protsess läbi viia temperatuuril alla 98C (CO (NH 2) 2 - NH 2 COONH 4 süsteemi eutektiline punkt).
Rohkem kõrged temperatuurid nihutage reaktsiooni tasakaalu paremale ja suurendage selle kiirust. Karbamaadi maksimaalne muundumisaste karbamiidiks saavutatakse 220C juures. Selle reaktsiooni tasakaalu nihutamiseks sisestatakse ka liig ammoniaaki, mis reaktsioonivett sidudes eemaldab selle reaktsioonisfäärist. Siiski ei ole ikka veel võimalik saavutada karbamaadi täielikku muundamist karbamiidiks. Reaktsioonisegu sisaldab lisaks reaktsioonisaadustele (karbamiid ja vesi) ka ammooniumkarbamaati ja selle lagunemissaadusi, ammoniaaki ja CO 2 .
Lähteaine täielikuks kasutamiseks on vaja kas ette näha reageerimata ammoniaagi ja süsihappegaasi, samuti süsiniku ammooniumisoolade (reaktsiooni vaheproduktide) tagasivool sünteesikolonni, s.o. ringlussevõtu tekitamine ehk uurea eraldamine reaktsioonisegust ja ülejäänud reaktiivide saatmine teistesse tööstusharudesse, näiteks ammooniumnitraadi tootmiseks, s.o. avatud protsessi läbiviimine.
Suure võimsusega seadmes karbamiidi sünteesiks vedeliku ringlussevõtuga ja eemaldamisprotsessi kasutamisega (joonis 3) võib eristada kõrgsurveseadet, agregaati. madal rõhk ja granuleerimissüsteem. Kõrgsurvekarbamaadi kondensaatorist 4 siseneb sünteesikolonni 1 alumisse ossa ammooniumkarbamaadi ja süsiniku ammooniumsoolade vesilahus, samuti ammoniaak ja süsinikdioksiid. Sünteesikolonnis temperatuuril 170-190C ja a. rõhk 13-15 MPa, lõpeb karbamaadi moodustumine ja uurea sünteesireaktsioon . Reaktiivide tarbimine valitakse nii, et NH 3:CO 2 molaarsuhe reaktoris oleks 2,8-2,9. Vedel reaktsioonisegu (sula) uurea sünteesikolonnist siseneb eemaldamiskolonni 5, kus see voolab mööda torusid alla. Kompressoris rõhuni 13–15 MPa kokkusurutud süsinikdioksiid juhitakse vastuvoolu sulatisele, millele lisatakse õhku koguses, mis tagab segus 0,5–0,8% hapnikukontsentratsiooni, moodustades passiveeriva kile ja redutseerides seadmeid. korrosioon. Eemaldamiskolonni kuumutatakse auruga. Kolonni 5 värsket süsinikdioksiidi sisaldav gaasi-auru segu siseneb kõrgsurvekondensaatorisse 4. Sinna juhitakse ka vedelat ammoniaaki. See toimib samaaegselt töövoona injektoris 3, mis varustab kondensaatorit kõrgsurvepuhastist 2 pärineva süsinik-ammooniumsoolade lahusega ja vajadusel osa sünteesikolonni sulamist. Karbamaat tekib kondensaatoris. Reaktsiooni käigus eralduvat soojust kasutatakse auru tootmiseks.
Sünteesikolonni ülemisest osast väljuvad pidevalt reageerimata gaasid, mis sisenevad kõrgsurvepuhastisse 2, milles enamik neist kondenseerub vesijahutuse tõttu, moodustades karbamaadi ja süsiniku ammooniumsoolade lahuse.
Eralduskolonnist 5 väljuv karbamiidi vesilahus sisaldab 4-5% karbamaati. Lõplikuks lagunemiseks surutakse lahus rõhuni 0,3–0,6 MPa ja suunatakse seejärel ülemine osa destilleerimiskolonn 8.
Vedelfaas voolab kolonnis mööda täiteainet alla vastuvoolu alt üles tõusvale auru-gaasisegule. NH 3, CO 2 ja veeaur väljuvad kolonni ülaosast. Madalsurvekondensaatoris 7 kondenseerub veeaur, kusjuures põhiosa ammoniaagist ja süsihappegaasist on lahustunud. Saadud lahus suunatakse skraberisse 2. Atmosfääri eralduvate gaaside lõplik puhastamine toimub absorptsioonimeetoditega.
Destillatsioonikolonni 8 põhjast väljuv 70% karbamiidi lahus eraldatakse gaasi-auru segust ja suunatakse pärast rõhu vähendamist atmosfäärirõhuni, esmalt aurustamiseks ja seejärel granuleerimiseks. Enne sulatise pihustamist granuleerimistornis 12 lisatakse sellele konditsioneerimislisandeid, nagu karbamiid-formaldehüüdvaiku, et saada mittepaakuvat väetist, mis ladustamisel ei rikne.
Fosforväetiste tootmisel on suur oht õhusaasteks fluorigaasidega. Fluoriühendite püüdmine on oluline mitte ainult kaitse seisukohalt keskkond, aga ka seetõttu, et fluor on väärtuslik tooraine freoonide, fluoroplastide, fluorokummi jms tootmiseks. Fluoriühendid võivad sattuda reovesi väetiste pesemise, gaasipuhastuse etappides. Sellise reovee kogust on otstarbekas vähendada, et tekitada protsessides suletud veeringlustsüklid. Reovee puhastamiseks fluoriühenditest saab kasutada ioonivahetusmeetodeid, sadestamist raud- ja alumiiniumhüdroksiidiga, sorptsiooni alumiiniumoksiidil jne.
Ammooniumnitraati ja uureat sisaldavate lämmastikväetiste tootmise reovesi suunatakse bioloogilisele puhastamisele, segades see eelnevalt muu reoveega sellises vahekorras, et karbamiidi kontsentratsioon ei ületaks 700 mg/l ja ammoniaagi kontsentratsioon 65-70 mg. /l.
Oluline ülesanne mineraalväetiste tootmisel on gaaside puhastamine tolmust. Eriti suur on võimalus granuleerimisel väetisetolmuga atmosfääri saastada. Seetõttu puhastatakse granuleerimistornidest väljuv gaas tingimata tolmust kuiv- ja märgmeetodil.
OLEN. Kutepov ja teised.
Üldine keemiatehnoloogia: Proc. ülikoolidele / A.M. Kutepov,
T.I. Bondareva, M.G. Berengarten – 3. väljaanne, muudetud. - M .: ICC "Akademkniga". 2003. - 528s.
I.P. Muhlenov, A.Ya. Averbukh, D.A. Kuznetsov, E.S. Tumarkin,
I.E. Furmer.
Üldine keemiatehnoloogia: Proc. keemiatehnika jaoks. spetsialist. ülikoolid.
Tootmine ja kasutamine mineraalne väetis………9 Kasutamisega seotud keskkonnaprobleemid mineraalne väetis ...
Mitmekesine. Suur osa sellest kasutatakse tootmine mineraalne väetis(30 kuni 60%), palju ... hapet, mida kasutatakse peamiselt tootmine mineraalne väetis. Tooraine sisse tootmine väävelhape võib olla elementaarne...
2) kaaluda analüüsi tootmine ja tarbimine mineraalne väetis, sisemise üldine dünaamika tootmine mineraalne väetis aastatel 1988-2007 ... on tootmine mineraalne väetis. Suurim soolade tarbija ja mineraalne väetis on...
Peamiselt mõjutab tootmine põhi keemia ( tootmine mineraalne väetis, välja arvatud kaaliumkloriidi, väävelhappe... alad (joon. 3). Esindatud on keemiatööstus tootmine mineraalne väetis, lakid, värvid, väävelhape. Juhtiv...
Mineraalväetised liigitatakse kolme põhitunnuse järgi: agrokeemiline otstarve, koostis, omadused ja tootmismeetodid.
Vastavalt agrokeemilisele otstarbele jaotatakse väetised otseväetisteks, mis on taimede toitainete allikaks, ja kaudseteks väetisteks, mille eesmärk on mobiliseerida mulla toitaineid selle füüsikaliste, keemiliste ja bioloogiliste omaduste parandamise kaudu. Kaudväetiste hulka kuuluvad näiteks lubiväetised, mida kasutatakse happeliste muldade neutraliseerimiseks, struktuurimoodustavad väetised, mis soodustavad mullaosakeste kuhjumist rasketes ja savistes muldades jne.
Mineraalväetised võivad sisaldada ühte või mitut erinevat toitainet. Toitainete arvu järgi jaotatakse väetised lihtsateks (ühepoolseteks, ühepoolseteks) ja kompleksväetisteks.
Lihtsad väetised sisaldavad ainult ühte kolmest peamisest toitainest: lämmastikku, fosforit või kaaliumit. Vastavalt sellele jagatakse lihtväetised lämmastik-, fosfor- ja kaaliumväetisteks.
Kompleksväetised sisaldavad kahte või kolme peamist toitainet. Põhitoitainete arvu järgi nimetatakse kompleksväetisi kahekordseks (näiteks NP või PK tüüp) ja kolmekordseks (NPK); viimaseid nimetatakse ka täielikuks. Väetisi, mis sisaldavad märkimisväärses koguses toitaineid ja vähe ballastiaineid, nimetatakse kontsentreeritud väetisteks.
Lisaks jagunevad kompleksväetised sega- ja kompleksväetisteks. Segatud nimetatakse mehaanilisteks väetiste segudeks, mis koosnevad heterogeensetest osakestest, mis saadakse väetiste lihtsal segamisel. Kui tehaseseadmete keemilise reaktsiooni tulemusena saadakse mitut toitainet sisaldav väetis, nimetatakse seda kompleksseks.
Taimede toitmiseks mõeldud väetisi, mille elemendid on taimede kasvu ergutavad ja mida on vaja väga väikeses koguses, nimetatakse mikroväetisteks ja neis sisalduvaid toitaineid mikroelementideks. Selliseid väetisi laotatakse mulda koguses, mida mõõdetakse kilogrammi murdosades või kilogrammides hektari kohta. Nende hulka kuuluvad soolad, mis sisaldavad boori, mangaani, vaske, tsinki ja muid elemente.
Agregatsiooni oleku järgi jaotatakse väetised tahketeks ja vedelateks (näiteks ammoniaak, vesilahused ja suspensioonid).
2. Juhendab füüsiline keemilised alused liht- ja topeltsuperfosfaatide saamise protsessid õigustavad tehnoloogilise režiimi valikut. Esitage tootmise funktsionaalsed skeemid.
Lihtsa superfosfaadi tootmise olemus seisneb vees ja mullalahustes lahustumatu loodusliku fluorapatiidi muutmises lahustuvateks ühenditeks, peamiselt Ca(H 2 PO 4) 2 monokaltsiumfosfaadiks. Lagunemisprotsessi saab esitada järgmise koondvõrrandiga:
Praktikas toimub lihtsa superfosfaadi tootmisel lagunemine kahes etapis. Esimeses etapis reageerib umbes 70% apatiidist väävelhappega. Sel juhul moodustuvad fosforhape ja kaltsiumsulfaadi hemihüdraat:
Kristalliseerunud kaltsiumsulfaadi mikrokristallid moodustavad struktuurse võrgustiku, mis hoiab endas suures koguses vedelat faasi ja superfosfaadi mass kõvastub. Lagunemisprotsessi esimene etapp algab kohe pärast reaktiivide segamist ja lõpeb 20-40 minuti jooksul superfosfaadikambrites.
Pärast väävelhappe täielikku tarbimist algab lagunemise teine etapp, milles ülejäänud apatiit (30%) lagundatakse fosforhappe toimel:
Põhiprotsessid toimuvad kolmes esimeses etapis: tooraine segamine, superfosfaatmassi moodustamine ja tahkumine, superfosfaadi valmimine laos.
Lihtne granuleeritud superfosfaat on odav fosfaatväetis. Siiski on sellel märkimisväärne puudus - põhikomponendi madal sisaldus (19–21% seeditavat) ja suur ballasti - kaltsiumsulfaadi - osakaal. Seda toodetakse reeglina väetiste tarbimise piirkondades, kuna kontsentreeritud fosfaaditooraine tarnimine superfosfaaditehastele on ökonoomsem kui madala kontsentratsiooniga lihtsa superfosfaadi transportimine pikkade vahemaade taha.
Kontsentreeritud fosforväetist saate, kui asendate fosfaattoorme lagunemisel väävelhappe fosforhappega. Topeltsuperfosfaadi tootmine põhineb sellel põhimõttel.
Topeltsuperfosfaat on kontsentreeritud fosforväetis, mis saadakse looduslike fosfaatide lagundamisel fosforhappega. See sisaldab 42 - 50% seeditavat, sealhulgas 27 - 42% vees lahustuvat, st 2 - 3 korda rohkem kui lihtne. Kõrval välimus ja topeltsuperfosfaadi faasikoostis on sarnane lihtsa superfosfaadiga. Samas ei sisalda see peaaegu üldse ballasti – kaltsiumsulfaati.
Topeltsuperfosfaati saab saada lihtsa superfosfaadi saamise skeemiga sarnase tehnoloogilise skeemi järgi. Seda topeltsuperfosfaadi saamise meetodit nimetatakse kambriks. Selle puudused on toote pikk voltimisküpsemine, millega kaasneb kahjulike fluoriühendite anorgaaniline eraldumine atmosfääri ja vajadus kasutada kontsentreeritud fosforhapet.
Progressiivsem on topeltsuperfosfaadi tootmise in-line meetod. See kasutab odavamat aurustamata fosforhapet. Meetod on täiesti pidev (toote pika säilitusküpsemise etappi ei ole).
Liht- ja topeltsuperfosfaadid sisalduvad taimedele kergesti omastataval kujul. Viimastel aastatel on aga hakatud rohkem tähelepanu pöörama reguleeritava säilivusajaga väetiste, eelkõige pikaajaliste väetiste tootmisele. Selliste väetiste saamiseks on võimalik katta superfosfaadi graanulid toitainete vabanemist reguleeriva kattega. Teine võimalus on segada topeltsuperfosfaat fosfaatkivimiga. See väetis sisaldab 37 - 38%, sealhulgas umbes pool - kiiresti toimivas vees lahustuvas vormis ja umbes pool - aeglase toimega kujul. Sellise väetise kasutamine pikendab selle tõhusa toime perioodi mullas.
3. Miks sisaldab lihtsuperfosfaadi saamise tehnoloogiline protsess ladustamise (valmimise) etappi laos?
Saadud monokaltsiumfosfaat, erinevalt kaltsiumsulfaadist, ei sadestu kohe välja. See küllastab järk-järgult fosforhappe lahuse ja hakkab kristalliseeruma, kui lahus küllastub. Reaktsioon algab superfosfaadikambrites ja kestab veel 5-20 päeva superfosfaadi laos hoidmisel. Pärast laos valmimist loetakse fluorapatiidi lagunemine peaaegu täielikuks, kuigi vähesel määral lagunemata fosfaati ja vaba fosforhapet jääb siiski superfosfaati alles.
4. Esitage funktsionaalne skeem komplekssete NPK - väetiste saamiseks.
5. Lähtudes ammooniumnitraadi saamise füüsikalistest ja keemilistest alustest, põhjendage ITN-aparaadi tehnoloogilise režiimi ja konstruktsiooni valikut (kasutades neutraliseerimissoojust.). Esitage ammooniumnitraadi tootmise funktsionaalne diagramm.
Ammooniumnitraadi tootmisprotsess põhineb gaasilise ammoniaagi ja lämmastikhappe lahusega interaktsiooni heterogeensel reaktsioonil:
Keemiline reaktsioon kulgeb suure kiirusega; tööstuslikus reaktoris on see piiratud gaasi lahustumisega vedelikus. Protsessi difusiooni pärssimise vähendamiseks suur tähtsus on reaktiivide segunemine.
Reaktsioon viiakse läbi pidevalt töötavas ITN-seadmes (kasutades neutraliseerimissoojust). Reaktor on vertikaalne silindriline seade, mis koosneb reaktsiooni- ja eraldustsoonidest. Reaktsioonitsoonis on klaas 1, mille alumises osas on augud lahuse ringlemiseks. Klaasi sees olevatest aukudest veidi kõrgemal on mullitaja 2 gaasilise ammoniaagi varustamiseks,
selle kohal on mulliti 3 lämmastikhappe varustamiseks. Reaktsiooniauru-vedeliku segu väljub reaktsiooniklaasi ülaosast. Osa lahusest eemaldatakse ITN-aparaadist ja siseneb järelneutralisaatorisse ning ülejäänu (ringlus) läheb uuesti
alla. Paravedelast eralduv mahlaaur pestakse ammooniumnitraadi lahuse ja lämmastikhappeauru pritsmete eest korgiplaatidel 6 20% nitraadilahusega ning seejärel mahlaauru kondensaadiga. Reaktsioonisoojust kasutatakse vee osaliseks aurustamiseks reaktsioonisegust (sellest ka seadme nimi
ITN). Temperatuuri erinevus sisse erinevad osad seade põhjustab reaktsioonisegu intensiivsema ringluse.
Ammooniumnitraadi valmistamise tehnoloogiline protsess hõlmab lisaks lämmastikhappe ammoniaagiga neutraliseerimise etapile nitraadilahuse aurustamise, nitraadisulami granuleerimise, graanulite jahutamise, graanulite töötlemise pindaktiivsete ainetega, pakkimise, ladustamise ja nitraadi laadimine, gaasiheitmete ja reovee puhastamine.
6. Milliseid meetmeid rakendatakse väetiste paakumise vähendamiseks?
Tõhus viis paakumise vähendamiseks on graanulite pinna töötlemine pindaktiivsete ainetega. AT viimased aastad on muutunud levinud viisideks graanulite ümber erinevate kestade tekitamiseks, mis ühelt poolt kaitsevad väetist paakumise eest, teisalt võimaldavad reguleerida toitainete lahustumise protsessi mullavees aja jooksul, st tekitada pikki kihte. - tähtajalised väetised.
7. Millised on uurea saamise protsessi etapid? Esitage karbamiidi tootmise funktsionaalne diagramm.
Karbamiid (uurea) on lämmastikväetiste hulgas tootmise poolest ammooniumnitraadi järel teisel kohal. Karbamiidi tootmise kasv on tingitud selle laialdasest kasutamisest põllumajanduses. See on leostumise suhtes vastupidavam kui teised lämmastikväetised, s.t on vähem vastuvõtlik mullast leostumisele, vähem hügroskoopne ja seda saab kasutada mitte ainult väetisena, vaid ka veiste söödalisandina. Karbamiidi kasutatakse laialdaselt ka liitväetistes, ajakontrolliga väetistes ning plastides, liimides, lakkides ja kattekihtides.
Karbamiid on valge kristalne aine, mis sisaldab 46,6 massiprotsenti. % lämmastikku. Tema õpetused põhinevad ammoniaagi ja süsinikdioksiidi interaktsiooni reaktsioonil:
Seega on karbamiidi tootmise tooraineks ammoniaak ja ammoniaagi sünteesiks protsessigaasi tootmisel kõrvalsaadusena saadav süsinikdioksiid. Seetõttu kombineeritakse karbamiidi tootmist keemiatehastes tavaliselt ammoniaagi tootmisega.
Reaktsioon – kokku; see toimub kahes etapis. Esimeses etapis toimub uurea süntees:
Teises etapis toimub uurea molekulist vee eraldumise endotermiline protsess, mille tulemusena moodustub uurea:
Ammooniumkarbamaadi moodustumise reaktsioon on pöörduv eksotermiline reaktsioon, mis kulgeb koos mahu vähenemisega. Tasakaalu nihutamiseks toote poole tuleb see läbi viia kõrgendatud rõhu all. Selleks, et protsess kulgeks piisavalt suure kiirusega, on vaja kõrgemaid temperatuure. Rõhu tõus kompenseerib kõrgete temperatuuride negatiivset mõju reaktsioonitasakaalu nihkele vastupidises suunas. Praktikas toimub karbamiidi süntees temperatuuril 150–190 0 C ja rõhul 15–20 MPa. Nendes tingimustes kulgeb reaktsioon suure kiirusega ja peaaegu lõpuni.
Ammooniumuurea lagunemine on pöörduv endotermiline reaktsioon, mis kulgeb intensiivselt vedelas faasis. Tahkete produktide kristalliseerumise vältimiseks reaktoris tuleb protsess läbi viia temperatuuril, mis ei ole madalam kui 98 0 C. Kõrgemad temperatuurid nihutavad reaktsiooni tasakaalu paremale ja suurendavad selle kiirust. Karbamiidi maksimaalne muundumisaste karbamiidiks saavutatakse temperatuuril 220 0 C. Selle reaktsiooni tasakaalu nihutamiseks kasutatakse ka ammoniaagi liia lisamist, mis reaktsioonivett sidudes eemaldab selle veest. reaktsioonisfäär. Siiski ei ole ikka veel võimalik karbamiidiks karbamiidi täielikult muuta. Reaktsioonisegu sisaldab lisaks reaktsioonisaadustele (uurea ja vesi) ka ammooniumkarbonaati ja selle laguprodukte - ammoniaaki ja CO 2 .
8. Millised on peamised keskkonnasaasteallikad mineraalväetiste tootmisel? Kuidas vähendada fosfaatväetiste, ammooniumnitraadi, karbamiidi tootmisel heitveest tekkivaid gaasiheiteid ja kahjulikke heitmeid?
Fosforväetiste tootmisel on suur oht õhusaasteks fluorigaasidega. Fluoriühendite kinnipüüdmine on oluline mitte ainult keskkonnakaitse seisukohalt, vaid ka seetõttu, et fluor on väärtuslik tooraine freoonide, fluoroplastide, fluorokummi jms tootmiseks. Fluorigaaside neelamiseks kasutatakse neeldumist veega. moodustavad vesinikfluoränihappe. Fluoriühendid võivad sattuda reovette ka väetise pesemise ja gaasipuhastuse etapis. Sellise reovee kogust on otstarbekas vähendada, et tekitada protsessides suletud veeringlustsüklid. Reovee puhastamiseks fluoriühenditest saab kasutada ioonivahetusmeetodeid, sadestamist raud- ja alumiiniumhüdroksiidiga, sorptsiooni alumiiniumoksiidil jne.
Ammooniumnitraati ja karbamiidi sisaldavate lämmastikväetiste tootmise reovesi suunatakse bioloogilisele puhastamisele, segades need eelnevalt muu reoveega sellises vahekorras, et karbamiidi kontsentratsioon ei ületaks 700 mg/l ja ammoniaagi -65 - 70 mg/l. .
Oluline ülesanne mineraalväetiste tootmisel on heitgaaside puhastamine tolmust. Eriti suur on võimalus granuleerimisel väetisetolmuga atmosfääri saastada. Seetõttu puhastatakse granuleerimistornidest väljuv gaas tingimata tolmust kuiv- ja märgmeetodil.
Mineraalväetiste tööstus on Venemaa keemiakompleksi üks põhiharusid. Tööstuse tootmispotentsiaal koosneb üle kolmekümnest spetsialiseerunud ettevõttest, mis toodavad aastas üle 13 miljoni tonni lämmastik-, kaalium- ja fosforväetisi. Jagama Venemaa Föderatsioon moodustab kuni 6-7% ülemaailmsest väetiste toodangust. Tööstus toodab väärtuseliselt üle 20% keemiakompleksi toodangust ning selle osakaal keemiatööstuste ekspordistruktuuris ületab kolmandiku. Keemilise kompleksi teiste harude taustal näib mineraalväetiste tööstus kõige jõukam. Selle põhjuseks on mitmed asjaolud. Esiteks, selleks ajaks, kui riigis algasid radikaalsed majandusmuutused, olid paljud väetisi tootvad ettevõtted varustatud suhteliselt arenenud tehnoloogia ja seadmetega, mis võimaldasid neil toota rahvusvahelisel turul konkurentsivõimelisi tooteid. Teiseks on meil mineraalväetiste, eeskätt maagaasi ja kaaliumi sisaldavate maakide, tootmiseks saadav tooraine jaotus maailmas väga kontrastselt: suured piirkonnad jäävad neist lihtsalt ilma. Välismaal on enim nõutud kaaliumväetised, mis annab neile olulise osa (60-70%) väetisetarnete ekspordimahtudest. Venemaa väetiste peamised müügiturud - Ladina-Ameerika ja Hiina. Samal ajal langes meie riigis järsult sisenõudlus mineraalväetiste järele: aastatel 1990–2002 vähenes igat tüüpi mineraalväetiste kasutamine 1 ha põllukultuuride osas 40 korda, kuid ausalt öeldes tuleb märkida. et viimastel aastatel on olnud mõningane kasvutrend (üksikasju vt Geograafia
nr 3/2005, lk. 43-44).
Ettevõtete paiknemine tööstuses sõltub eelkõige toorainest ja tarbijateguritest. Koos nendega mängivad teatud rolli ka muldade lämmastiku-, fosfori- ja kaaliumivarude jaotumise iseärasused. Lämmastikuvarud pinnases suurenevad põhjast lõunasse metsa-stepide vööndisse, kus need saavutavad maksimumi, ja seejärel järk-järgult vähenevad. Samamoodi toimub muutus mulla fosforivarudes, ainult et nende maksimum langeb steppide vöönd. Kaaliumivarud mullas on maksimaalsed metsavööndis ja vähenevad sellest lõuna pool. Samal laiuskraadil on idapoolsetes piirkondades rohkem lämmastikuvarusid kui Euroopa osas ning vähem fosforit ja kaaliumit. Kogu mineraalväetiste tootmist iseloomustab kõrge soojus- ja energiamahukus (energiakandjate osakaal tootmiskuludes jääb vahemikku 25-50%).
Tootmise lähteaine lämmastikväetised (ammooniumnitraat, karbamiid, ammooniumsulfaat jne) - ammoniaak. Varem saadi ammoniaaki koksist ja koksigaasist, nii et enne langesid selle tootmise keskused metallurgiapiirkondadega. Mõned lämmastikväetisi tootvad tehased (tavaliselt väikesed) asuvad tänaseni riigi olulisemates metallurgiabaasides: need on ennekõike Kemerovo, Tšerepovets, Zarinsk, Novotroitsk, Tšeljabinsk, Magnitogorsk, Lipetsk. Paljudes nendes linnades pole isegi mineraalväetiste tootmiseks spetsialiseerunud ettevõtteid ja metallurgiatehased toodavad ise lämmastikväetisi kõrvalsaadustena.
AT viimastel aegadel Maagaas asendas ammoniaagi tootmise peamise lähteainena koksi ja koksiahjugaasi, mis võimaldas palju vabamalt paigutada lämmastikväetise tehaseid. Nüüd on nad rohkem keskendunud peamistele gaasijuhtmetele, näiteks suurimatele tehastele - Veliki Novgorodis, Novomoskovskis, Kirovo-Tšepetskis, Verhnedneprovskis (Dorogobuži lähedal), Rossoshis, Nevinnomõsskis, Togliattis. Mõned lämmastiku alamsektori keskused on tekkinud naftatöötlemisjäätmete kasutamise baasil (Salavat, Angarsk).
Kogu ammoniaagi tootmisvõimsus Venemaal on umbes 9% maailma tootmisvõimsusest (Hiina ja USA järel kolmas näitaja maailmas). Ettevõtete potentsiaal pole aga täielikult ära kasutatud ning ammoniaagi tootmise poolest on Venemaa Hiina, USA ja India järel maailmas neljandal kohal, tootes ligikaudu 6% seda tüüpi toodetest. Toodetud lämmastikväetiste maksumus sõltub sellest, kui tõhusalt töötavad ammoniaagi tootmisüksused. Mida vähem maagaasi kulub ühe tonni ammoniaagi kohta, seda madalamad on kulud ja kõrgem konkurentsivõime.
Tootmine fosfaatväetised vähem allikale orienteeritud kui lämmastiku alamsektor. Lihtne superfosfaat (kõige tavalisem fosforväetis) sisaldab ainult umbes 2 korda vähem lahustuvat fosforit kui lähteaine. Samal ajal asub osa ettevõtteid fosforitooraine - fosforiitide maardlate vahetus läheduses (Voskresensk, Kingisepp). Fosfaatväetisi toodetakse ka mõnes värvilise metallurgia keskuses (Venemaal Krasnouralskis), kus metallurgilise protsessi käigus on tooraineks väävliga küllastunud gaasid.
Peamised fosforitoorme kaevandajad Venemaal on OJSC Apatit ja Kovdorsky GOK. Mõlemad asuvad Murmanski oblastis polaarjoone kohal, mis tõstab oluliselt transpordikulusid väetiste tootmiskeskustesse, eriti Balakovosse, Meleuzi ja Beloretšenskisse. Ja kui välisturu suhteliselt kõrged hinnad võimaldavad ettevõtetel eksporditegevust teostada vähemalt minimaalse kasumiga, siis fosfaatväetised muutuvad kodutarbijatele vähem taskukohaseks maagi tooraine kõrgete hindade tõttu, mis tänapäeval moodustavad kuni 40- 60% erinevate väetiserühmade maksumusest.
Fosfaatväetiste tootmise liidrid on endiselt OAO Ammophos (Cherepovets), OAO Voskresensk Mineral Fertilizers ja OAO Acron ( Veliki Novgorod). Fosfaatväetiste tootmisel on tootmisvõimsuse rakendusaste isegi madalam kui lämmastikväetiste tootmisel. Keskmiselt ületab see Venemaal vaevalt 50%, ainult Voskresenski ja Veliki Novgorodi ettevõtted töötavad 80% võimsusega.
Tootmine kaaliumväetised on kindlalt seotud Venemaa ainsa tooraineallikaga - Verkhnekamski kaaliumkloriidi leiukohaga, kus tegutsevad kaks peamist ettevõtet: OJSC Uralkali (Berezniki) ja OJSC Silvinit (Solikamsk). Peamine kaaliumväetise tüüp on kaaliumkloriid. Põhiosa tootmisettevõtete kuludest langeb kaaliumkloriidi maagi kaevandamisele, seetõttu töödeldakse kaaliumkloriidi toorainet väga suure materjalikulu tõttu kohapeal. Erinevalt lämmastik- ja fosforväetistest on kaaliumväetiste tootmine viimastel aastatel stabiilselt kasvanud, millele aitab kaasa soodne olukord välisturul.
Märkimisväärse koha väetiste tootmises hõivavad keeruline kahte või kolme toitainet sisaldavad mineraalväetised (nagu ammofoss, diammofoss, asofoska jne). Mineraalväetiste tööstus on keskendunud granuleeritud toodete tootmisele, mis on mugavad transportimiseks ja tarbimiseks (baasväetisi segatakse sageli erinevates vahekordades enne nende pinnasesse viimist).
Maailma rahvastiku aastane juurdekasv on umbes 70 miljonit inimest. Pidevalt väheneva kasvupinna tingimustes tuleb neid varustada taimse toiduga. Ainus viis selle probleemi lahendamiseks on maailma põllumajanduse intensiivistamine, mida ei saa läbi viia ilma mineraalväetiste tootmist veelgi suurendamata. Seoses sellega on kodumaise, suures osas ekspordile orienteeritud mineraalväetiste tööstuse väljavaated üsna optimistlikud.
| Hoidmine | Spetsialiseerumine | Ettevõtted ettevõttes |
|---|---|---|
| Agrohimpromholding | OJSC "Azot" (Novomoskovski), Minudobreniya OJSC (Perm), Azot OJSC (Berezniki), JSC Kirovo-Tšepetski keemiatehas, OJSC Cherepovets Azot |
|
| Ühing "Phosagro" | OJSC "Apatit" (Kirovsk), JSC "Ammofos" (Tšerepovets), OAO Voskresenskiye mineraalväetised, JSC Balakovo Mineral väetised, Minudobreniya JSC (Meleuz) |
|
| Interagroinvest | Potasväetiste tootmine | JSC "Silvinit" (Solikamsk), OJSC "Uralkali" (Berezniki), Tootmisühing "Belaruskali" (Soligorsk, Valgevene) |
| Akroni keemiaettevõte | Lämmastikväetiste tootmine | JSC "Akron" (Veliki Novgorod), OJSC Dorogobuzh (Verhnedneprovski) |
| EuroChem | Fosfaatväetiste tootmine | JSC "Fosforiit" (Kingisepp), Kovdorski GOK |
RosBusinessConsultingu andmetel
| Piirkond | 1990 | 1995 | 1998 | 2000 | 2001 | 2002 | koht, aastal hõivatud Venemaa Föderatsioon, 2002 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vene Föderatsioon | 15 979 | 9 639 | 9 380 | 12 213 | 13 026 | 13 562 | |
| Keskföderaalringkond | 3 363,8 | 1 487,0 | 1 391,5 | 1 968,5 | 2 138,6 | 2 227,7 | 3 |
| Belgorodi piirkond | – | – | 2,3 | 2,1 | – | – | |
| Brjanski piirkond | 86,4 | 13,8 | 1,1 | 7,8 | 3,2 | 2,8 | 25 |
| Voroneži piirkond | 334,3 | 190,7 | 291,9 | 518,9 | 577,5 | 591,5 | 6 |
| Kostroma piirkond | – | – | 5,3 | 9,5 | 11,5 | 0,4 | 26 |
| Lipetski piirkond | 77,1 | 34,7 | 33,6 | 19,8 | 20,6 | 20,4 | 18 |
| Moskva piirkond | 1 185,2 | 374,1 | 390,3 | 452,0 | 487,8 | 459,2 | 12 |
| Rjazani piirkond | 19,6 | 0,4 | 0,1 | – | – | – | |
| Smolenski piirkond | 483,2 | 368,4 | 243,4 | 369,9 | 388,4 | 475,3 | 11 |
| Tambovi piirkond | 208,4 | 21,2 | 1,2 | 23,3 | 16,8 | 0,1 | 27 |
| Tula piirkond | 969,6 | 483,7 | 422,3 | 565,2 | 632,8 | 678,0 | 5 |
| Loode föderaalringkond | 2 653,2 | 1 862,8 | 2 166,1 | 2 419,5 | 2 664,3 | 2 895,6 | 2 |
| Vologda piirkond | 1 179,1 | 940,8 | 1 251,4 | 1 445,8 | 1 499,3 | 1 639,9 | 2 |
| Kaliningradi piirkond | – | – | – | 36,4 | – | – | |
| Leningradi piirkond. | 776,6 | 258,0 | 207,2 | 204,3 | 174,9 | 288,0 | 13 |
| Novgorodi piirkond | 697,5 | 664,0 | 707,5 | 733,0 | 990,1 | 967,7 | 3 |
| lõunamaine föderaalne maakond |
1 333,5 | 621,1 | 607,7 | 957,1 | 926,0 | 884,0 | 4 |
| Dagestani Vabariik | 52,6 | – | – | – | – | – | |
| Krasnodari territoorium | 310,2 | 30,1 | 57,6 | 96,7 | 33,4 | 105,3 | 15 |
| Stavropoli piirkond | 970,7 | 591,0 | 550,1 | 860,4 | 892,6 | 778,7 | 4 |
| Volga föderaalringkond | 7 394,5 | 4 901,5 | 4 953,1 | 6 344,9 | 6 740,8 | 6 918,1 | 1 |
| Baškortostani Vabariik | 574,7 | 287,9 | 59,5 | 353,7 | 312,4 | 223,5 | 14 |
| Tatarstani Vabariik | 59,7 | 14,4 | 8,4 | 47,8 | 37,9 | 37,0 | 16 |
| Kirovi piirkond | 767,6 | 434,7 | 471,1 | 585,7 | 552,8 | 580,8 | 7 |
| Nižni Novgorodi piirkond. | 176,2 | 28,2 | 5,9 | 10,6 | 13,1 | 11,4 | 22 |
| Orenburgi piirkond | 6,9 | 5,7 | 5,0 | 6,0 | 6,0 | 6,0 | 24 |
| Permi piirkond | 4 269,2 | 3 254,0 | 3 940,5 | 4 359,6 | 4 888,5 | 5 093,4 | 1 |
| Samara piirkond | 1 053,3 | 581,9 | 457,0 | 566,6 | 459,7 | 490,6 | 9 |
| Saratovi piirkond | 486,9 | 294,7 | 5,7 | 414,9 | 470,4 | 475,4 | 10 |
| Uurali föderaalringkond | 398,1 | 42,7 | 42,4 | 25,3 | 26,0 | 30,9 | 6 |
| Sverdlovski piirkond. | 359,8 | 19,7 | 7,9 | 12,6 | 13,2 | 16,0 | 19 |
| Tšeljabinski piirkond | 38,3 | 23,0 | 34,5 | 12,7 | 12,8 | 14,9 | 21 |
| Siberi föderaalringkond | 835,7 | 724,3 | 219,0 | 498,0 | 530,2 | 606,1 | 5 |
| Altai piirkond | 16,4 | 15,4 | 9,0 | 15,0 | 13,9 | 15,4 | 20 |
| Krasnojarski territoorium | 22,9 | 10,0 | 16,9 | 22,1 | 15,8 | 21,6 | 17 |
| Irkutski piirkond | 259,0 | 288,8 | 8,1 | 10,6 | 9,1 | 6,1 | 23 |
| Kemerovo piirkond | 537,4 | 410,1 | 185,0 | 450,3 | 491,4 | 563,0 | 8 |
Vene Föderatsiooni riikliku statistikakomitee andmetel
