На нашем сайте вы найдете полезные советы о том, как повысить плодородие почвы на вашем участке.
Меню
Как можно получить азотное удобрение
Материал к презентации «Производство азотных удобрений»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов и родителей, перспективы рынка труда и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Азотные удобрения – азотосодержащие вещества, которые используются для повышения содержания азота в почве. В зависимости от формы азотного соединения, однокомпонентные азотные удобрения подразделяются на пять групп. Производство основано на получении синтетического аммиака из молекулярного водорода и азота.
Всем же известно: чтобы организм существовал, необходимо наличие кислорода, водорода, углерода и азота. Ясно, что азот – это один из главных элементов в жизни как растений, так и человека с животным. Для растений источником азота является, естественно, почва.
Содержание азота в грунте
Установлено, что весомая доля азота в земле сосредоточена в ее слое, именуемом гумусом, в нем более 5% азота. Естественно, чем слой гумуса толще, тем больше и количество азота, следовательно, на такой почве и лучше себя чувствуют растения.
Для чего азот нужен растениям?
Этот элемент, оказывается, есть далеко не в каждом органическом соединении. Например, нет азота в сахарах, клетчатке, масле и крахмале. Есть азот в аминокислоте и белке. Азот — важная составляющая нуклеиновой кислоты, которая является главнейшей составляющей буквально любой клетки, отвечающей за синтез белка и дупликацию наследственных данных (дупликация – образование дополнительного наследственного материала, идентичного тому, который уже есть в геноме).
Даже хлорофилл, который, как известно, способствует поглощению растениями энергии солнца, также в своем составе имеет азот. Кроме того, азот есть в различных компонентах органической среды, например, в алкалоидах, липоидах и подобных им веществах. СЛАЙД 1-2!!
Разновидности удобрений, содержащих азот
Азотные удобрения — это вещества, в составе которых имеются азотные соединения. Всего существует несколько главных групп азотных удобрений. Это нитратные удобрения (кальциевая и натриевая селитра), аммонийные удобрения (хлорид аммония и сульфат аммония), аммиачно-нитратные удобрения (аммиачная селитра), амидные удобрения (мочевина) и жидкие азотные удобрения (аммиачная вода или безводный аммониак (аммиак)).
Удобрения азотные, группа нитратныеСЛАЙД 3.
Начнем с кальциевой селитры , — ее химическая формула Са(NО₃)₂. Внешне кальциевая селитра представляет собой белоснежные гранулы, в которых азота содержится до 18%. Данное удобрение подходит для почв с повышенной кислотностью. Кальциевая селитра отлично растворяется в воде, поэтому хранить удобрение нужно в мешках, которые не пропускают воду.
При внесении кальциевой селитры нужно помнить, что ее смешивание с фосфорными удобрениями недопустимо.
Следующее удобрение — это натриевая селитра , ее химическая формула NaNO₃. Данное удобрение является кристаллическим, в нем содержится чуть меньше – до 17% азота. Натриевая селитра хорошо растворима в воде и отлично впитывается корнями растений.
Учитывая прекрасную растворимость в воде и гигроскопичность, данное удобрение нужно хранить в сухих местах.
Натриевую селитру долгое время добывали в природе. Самые большие
залежи расположены в Чили (чилийская селитра). В настоящее время разработаны способы получения натриевой селитры путем взаимодействия различных азото- и натрийсодержащих соединениях.
Аммонийные удобрения СЛАЙД 4!!
Следующая группа — это аммонийные удобрения. На первом месте в этой группе стоит сульфат аммония , его химическая формула имеет вид (NH 4 ) 2 SO 4 . Внешне данное удобрение представляет собою белоснежный порошок, в котором содержится чуть более 20% азота.
Сульфат аммония может использоваться и как основное азотное удобрение, и в качестве дополнительной подкормки.
Удобрение необходимо смешивать с известью или мелом в соотношении один к двум.
Сульфат аммония не является гигроскопичным, поэтому с хранением его проблем обычно не возникает.
Сульфат аммония — кристаллическое азотносерное удобрение, содержит 21% азота в аммонийной форме, не слеживается. В сульфате аммония содержится до 24% серы, сульфат аммония – одно из широкоприменяемых в сельском хозяйстве минеральных удобрений. Удобрение обладает ценным качеством – низкой миграционной способностью, так как катион аммония активно поглощается почвой и это предохраняет его от вымывания.
Сульфат аммония в России сульфат аммония производят с 1899 года. Впервые его получили в Донбассе, на Щербинском руднике путем улавливания и нейтрализации серной кислотой аммиака, который образуется при коксовании каменного угля.
его химическая формула NH₄Cl. В данном удобрении содержится около 26% азота. Внешне хлористый аммоний представляет собой желто-белый порошок. При внесении хлористого аммония не наблюдается вымывания его из почвы, при хранении данное удобрение не слеживается и даже после многолетнего хранения не требует измельчения.
Хлорид аммония – мелкокристаллический порошок желтоватого или белого цвета. При 20°C в 100 м 3 воды растворяется 37,2 г вещества. Обладает хорошими физическими свойствами, малогигроскопичен. Хлорид аммония получают как побочный продукт при производстве соды.
В промышленности хлорид аммония получают упариванием маточного раствора, остающегося после отделения гидрокарбоната натрия NaHCO 3 после реакции, в которой углекислый газ пропускают через раствор аммиака и хлорида натрия. СЛАЙД 6.
Технологическая схема производства сульфата аммония СЛАЙД 5.
Основным сырьевым источником в производстве сульфата аммония является аммиак коксового газа. В коксовом газе содержится 6-14 г/м 3 аммиака. Его можно переработать в сульфат аммония тремя способами: косвенным, прямым и полупрямым.
По косвенному способу коксовый газ охлаждают, при этом из него конденсируется смола и надсмольная вода, насыщенная аммиаком; оставшийся в газе аммиак поглощают водой в аммиачных скрубберах. Из полученной аммиачной воды и из надсмольной воды отгоняют аммиак в дистилляционных колоннах, который затем поглощают серной кислотой. Этот способ требует громоздкого оборудования и значительного расхода энергии.
По прямому способу поглощение аммиака серной кислотой с образованием сульфата аммония производят непосредственно из коксового газа, предварительно охлажденного до температуры 68 °С и очищенного от смолы в электрофильтрах.
Наиболее экономичен и широко распространен полупрямой способ. Коксовый газ для конденсации смолы сначала охлаждают до температуры 25-30 °С. Конденсат расслаивается на два слоя: нижний — смолу и верхний — надсмольную воду, в которой растворена часть аммиака. Надсмольную воду обрабатывают в дистилляционной колонне известковым молоком и выделившийся аммиак поглощают серной кислотой вместе с аммиаком, оставшимся в доочищенном в электрофильтрах от смолы коксовом газе.
Поглощение аммиака из коксового газа можно производить в сатураторах (насыщает жидкость углекислым газом) барботажного типа (сатураторный способ). В сатураторном способе поглощение аммиака из коксового газа и кристаллизация сульфата аммония совмещены в одном аппарате — сатураторе. Это ограничивает возможность выбора технологического режима, который был бы оптимальным одновременно для обоих процессов, т. е. обеспечивающего наиболее полное поглощение аммиака и образование крупнокристаллического сульфата аммония, легко отделяемого и отмываемого от маточного раствора.
Схема производства сульфата аммония сатураторным способом
Коксовый газ, охлажденный до температуры 25-30 °С и очищенный от смолы, поступает в подогреватель 1, где нагревается глухим паром до температуры 60-80 °С. Подогретый газ смешивается с аммиаком, полученным при переработке надсмольной воды, и направляется по барботажной трубе 5 в сатуратор 4.
Газ барботирует через 78 %-ный раствор серной кислоты, при этом образуется сульфат аммония:
Тепло, необходимое для испарения избыточной влаги из образовавшегося раствора сульфата аммония, подводится в сатуратор с коксовым газом, подогретым в аппарате 1.
По выходе из сатуратора газ направляется в ловушку 2 для отделения от брызг кислоты, затем охлаждается и передается на дальнейшее использование. Когда кислотность раствора в сатураторе снижается до 6-8 % (что соответствует содержанию в нем 140-170 г/л связанного аммиака), из раствора начинают выделяться кристаллы сульфата аммония. Образующаяся пульпа центробежным насосом перекачивается в кристаллоприемник 8. Маточный раствор из верхней части кристаллоприемника переливается в приемный сосуд 6 и возвращается в сатуратор. Кристаллы сульфата аммония непрерывно поступают из кристаллоприемника в центрифугу 7, где отделяются от маточного раствора. Отфугованные кристаллы сульфата аммония, имеющие влажность около 2 %, передают на склад или направляют па сушку.
Часть раствора непрерывно циркулирует между сатуратором и баком 3. Благодаря циркуляции и непрерывному перекачиванию пульпы из сатуратора в кристаллоприемник с возвратом маточного раствора в сатуратор в нем обеспечивается постоянный.уровень жидкости и ее тщательное перемешивание. Поэтому кристаллы соли все время находятся во взвешенном состоянии, и рост кристаллов происходит равномерно во всей массе раствора.
На получение 1 т сульфата аммония затрачивают: 0,73-0,75 т серной кислоты (100 %-й), 0,26-0,27 т аммиака (содержащегося в 30-35 тыс. м3коксового газа), 100-108 МДж электроэнергии, 8 м3воды и 2,7-6 т пара.
Аммиачно-нитратные удобрения СЛАЙД 7.
Следующая категория — это аммиачно-нитратные удобрения, лидером в этой группе является аммиачная селитра. Химическая формула аммиачной селитры — NH₄NO₃. Это удобрение имеет вид беловатого гранулированного порошка. В удобрении содержится около 36% азота. Аммиачную селитру использовать можно как основное удобрение или в качестве дополнительной подкормки.
Аммиачная селитра ввиду повышенной гигроскопичности не переносит хранения в сырых помещениях, там она довольно быстро твердеет и слеживается. Конечно, это не означает, что удобрение приходит в негодность, просто пред тем как вносить его в почву, нужно будет селитру измельчить, что бывает порой довольно затруднительно.
Интересно, что в настоящее время аммиачная селитра в чистом виде практически не реализуется, продают ее в виде разного рода смесей. Большой популярностью пользуется и имеет хорошие отзывы при использовании смесь, состоящая из 60% аммиачной селитры и 40% различных нейтрализующих компонентов. В данном соотношении в смеси находится примерно 19-21% азота.
Это гигроскопичное соединение, которое уязвимо к сырости, что приводит к слеживаемости вещества. С этой целью в селитру добавляют известняк, муку фосфоритную и дополнительные соединения, поглощающие влагу. Селитра аммиачная содержит азот с массовой долей вещества 35%. Белый кристаллический гранулированный порошок отлично растворяется в воде. Селитра — хорошо усвояемое удобрение. Может иметь вид гранул и вид чешуек.
Но есть одно «Но!» – запрещено смешивать селитру аммиачную с любыми соединениями органического происхождения. Нельзя ее и нагревать, так как возможно ее воспламенение и взрыв.
Аммиачная селитра содержит нитратный и аммонийный азот в соотношении 1:1. Правильнее называть это удобрение аммонийной селитрой, но аммиачная селитра – название более распространенное. Это наиболее эффективное из однокомпонентных азотных удобрений. Стоимость его перевозки и внесения в почву значительно ниже, чем у других азотных удобрений (исключение – мочевина и жидкий аммиак).
Нитра́т аммо́ния — впервые получена Глаубером в 1659 году. Используется в качестве компонента взрывчатых веществ и как азотное удобрение .
Методы получения аммиачной селитры ( СЛАЙД 8. )
В промышленном производстве используется безводный аммиак и концентрированная азотная кислота:
<\displaystyle <\mathsf +HNO_<3>\rightarrow \ NH_<4>NO_<3>\downarrow >>> Реакция протекает бурно с выделением большого количества тепла. Проведение такого процесса в кустарных условиях крайне опасно (хотя в условиях большого разбавления водой нитрат аммония может быть легко получен). После образования раствора, обычно с концентрацией 83 %, лишняя вода выпаривается до состояния расплава, в котором содержание нитрата аммония составляет 95—99,5 % в зависимости от сорта готового продукта. Для использования в качестве удобрения расплав гранулируется в распылительных аппаратах, сушится, охлаждается и покрывается составами для предотвращения слёживания. Цвет гранул варьируется от белого до бесцветного. Нитрат аммония для применения в химии обычно обезвоживается, так как он очень гигроскопичен и процентное количество воды в нём получить практически невозможно.
По способу Габера из азота и водорода синтезируется аммиак, часть которого окисляется до азотной кислоты и реагирует с аммиаком, в результате чего образуется нитрат аммония:
Этот способ также известен как способ Одда, названный так в честь норвежского города, в котором был разработан этот процесс. Он применяется непосредственно для получения азотных и азотно-фосфорных удобрений из широко доступного природного сырья. При этом протекают следующие процессы:
1.Природный фосфат кальция растворяют в азотной кислоте:
Ca3(PO4)2 + 6HNO3 → 2H3PO4 + 3Ca(NO3)2
2. Полученную смесь охлаждают до 0 °C, при этом нитрат кальция кристаллизуется в виде тетрагидрата — Ca ( NO 3)2·4H 2 O, и его отделяют от фосфорной кислоты.
3. На полученный нитрат кальция, не очищенный от фосфорной кислоты, действуют аммиаком, получая в итоге нитрат аммония:
Бо́льшая часть нитрата аммония используется либо непосредственно как хорошее азотное удобрение, либо как полупродукт для получения прочих удобрений. Для предотвращения создания взрывчатых веществ на основе нитрата аммония в удобрения, доступные в широкой продаже, добавляют компоненты, снижающие взрывоопасность и детонационные свойства чистого нитрата аммония, такие как мел (карбонат кальция).
В Австралии, Китае, Афганистане, Ирландии и некоторых других странах свободная продажа нитрата аммония даже в виде удобрений запрещена или ограничена. После террористического акта в Оклахома-Сити ограничения на продажу и хранение нитрата аммония были введены в некоторых штатах США.
Мочевина , — ее химическая формула имеет вид CH 4 N 2 O. Мочевину именуют иначе – карбамид, это удобрение считается одним из максимально эффективных. В мочевине содержится около 47% азота, иногда — на 1% меньше. Внешне это белоснежные гранулы. Данное удобрение отличается повышенной способностью закислять почву, поэтому вносить её можно только с нейтрализующими веществами – доломитовой мукой, мелом, известью. Мочевина весьма редко используется как основное удобрение, обычно ее применяют как дополнительную внекорневую подкормку.
Всего известно две марки мочевины, которые именуются – А и Б. Марка под наименованием А не относится к категории сильно эффективных и крайне редко используется в растениеводстве. Обычно мочевину марки А используют для кормовой добавки для животных, например, коз, коров, лошадей. Марка мочевины с именованием Б — это обработанная добавками мочевина, применяемая именно в качестве удобрений.
Именно благодаря такому содержанию мочевина — наиболее концентрированное азотное удобрение. Выглядит мочевина в виде белых гранулированных частиц, которые очень легко поддаются растворению.
Какая бывает? Мочевина бывает двух марок. Это марка А и марка Б. Марка Б – это карбамид, обработанный добавкой. Вносится карбамид марки Б непосредственно в почву ранней весной с целью подкормки. Карбамид марки А не представляет для растениеводства глобального значения. Он больше используется, как добавка к корму для коров, коз и лошадей.
Жидкие азотные удобрения СЛАЙД 11.
Гидрат аммиака , или гидроксид аммония (аммиачная вода либо жидкий аммиак). Химическая формула гидроксида аммония NH 4 OH. По сути, аммиачная вода представляет собою растворенный в воде аммиак. Всего существует два типа жидкого аммиака, первый содержит азота не менее 19% и не более 26%, а второй может содержать от 15% азота до 21%.
+ Достоинства жидких удобрений — это их крайне низкая цена, быстрая усвояемость растениями, длительный период действия и равномерное распределение удобрений в почве.
— Недостатки, — это довольно сложная транспортировка и хранение, возможность образования сильных ожогов на листьях при попадании удобрения на их поверхность и необходимость в специальной технике, предназначенной для внесения жидких удобрений.
Аммиачная вода (водный аммиак)
– раствор аммиака в воде, давление паров невысокое, черные металлы не разрушает. Азот содержится в форме аммиака NH3и аммония NH4OH. Свободного аммиака содержится гораздо больше, чем аммония. Это способствует потерям азота за счет улетучивания. Работать с аммиачной водой проще и безопаснее, чем с безводным аммиаком, но в связи с низким содержанием азота ее применение рентабельно только в хозяйствах, расположенных недалеко от предприятий, ее производящих.
Безводный аммиак – NH3. Это концентрированное удобрение представляет собой бесцветную жидкость с содержанием азота 82,3%. Получают его сжижением газообразного аммиака под давлением. При хранении в открытых емкостях быстро испаряется, коррозирует медь, цинк и сплавы, но нейтрален по отношению к железу, чугуну и стали, поэтому его перевозят и хранят в специальных стальных толстостенных цистернах, способных выдерживать давление 25 – 30 атмосфер. Причем цистерны заполняют не полностью.
Азотные удобрения — как получают? Азотные удобрения делают из аммониака (аммиака), который, в свою очередь, получают в результате реакции азота и водорода. Азот – часть воздуха, а водород – часть природного газа метана. Когда воздух проходит сквозь генераторную установку с горящим коксом, образуется азот, а водород получают либо из природного, либо из нефтяного или коксового газов. Повышая давление, достигая температуры 400 градусов, ускоряя реакционный процесс с помощью катализаторов, получают аммиак. Полученное синтетическое соединение аммиак — основа для производства азотных удобрений. Еще одним очень существенным продуктом реакции является нитратная кислота – основа для изготовления нитратных удобрений.
Аммофос СЛАЙД 12.
Аммофос — азотно-фосфорное концентрированное растворимое удобрение. (Фосфорнокислый аммоний). Содержит около 10—12 % N и 52 % Р 2 О 5 . В основном состоит из моноаммонийфосфата NH 4 H 2 PO 4 и частично диаммонийфосфата (NH 4 ) 2 HPO 4 .
Получение
Получают нейтрализацией фосфорной кислоты аммиаком:
Аммофос — концентрированное комплексное фосфорно-азотное удобрение получают нейтрализацией ортофосфорной кислоты аммиаком. Основу аммофоса составляют моноаммонийфосфат NH4H2PO4 и частично диаммонийфосфат (NH4)2HPО4 .
В аммофосе, который выпускается в виде двух марок — «А» и «Б», содержится 9—11% N и 42—50% P 2 O 5 , т. е. отношение N : P 2 O 5 в удобрении чрезмерно широкое, равно 1 : 4 (азота содержится в 4 раза меньше, чем фосфора). Это высококонцентрированное удобрение, содержащее азот и фосфор в хорошо усвояемой растениями форме. 1 ц аммофоса заменяет не менее 2,5 ц простого суперфосфата и 0,35 ц аммиачной селитры.
Растворимость при 20°С составляет 370 г/л, рН раствора — 4-4,5. Удобрение малогигроскопично и относится к группе водорастворимых фосфорных удобрений. Это соединения, которые хорошо растворяются в воде.
При наличии влаги в почве МАФ быстро распадается на NН 4 + и Н 2 РО — 4 , ионы, которые хорошо усваиваются растениями. Реакция почвенного раствора изменяется на слабокислую, поэтому аммофос — хороший выбор для нейтральных и щелочных почв.
Сырье для производства аммофоса – аммиак и ортофосфорная кислота (экстракционная и термическая). Взаимодействие идет по реакции нейтрализации:
Технологический процесс состоит из:
Реакции нейтрализации первой ступени. Неупаренная кислота нейтрализуется до pH = 4–4,5. При этом в осадок выделяется большая часть примесей.
Удаления примесей путем фильтрации.
Упаривания очищенного раствора.
Реакции нейтрализации второй ступени.
Охлаждения до кристаллизации.
Гранулирования и сушки полученного продукта.
Гидрофосфат аммония СЛАЙД 14.
Температура плавления 155°С
Гидрофосфат аммония ( диаммонийфосфат, диаммофос ) — водорастворимая соль , образующаяся при взаимодействии аммиака и фосфорной кислоты. Химическая формула (NH 4 ) 2 HPO 4 .
Применяется как сложное (комплексное) концентрированное фосфорно-азотное удобрение и как огнезащитное средство. При внесении в почву повышает её pH (увеличение основности ), но через длительный период начинает уменьшать pH (увеличение кислотности ) почвы за счёт окисления аммония (NH 4 + ) в азот .
Диаммонийфосфат также добавляется в некоторые сорта сигарет .
Описание коксовой печи СЛАЙД 15.
Коксовая печь — технологический агрегат, в котором осуществляется коксование каменного угля. Первые коксовые печи (так называемые стойловые) стали применять в начале 19 в. Они состояли из кирпичных стенок высотой до 1,5 м и длиной до 15 м, расположенных друг от друга на расстоянии 2—2,5 м. Загруженный в пространство между стенками уголь покрывали сверху и с торцов землёй и поджигали. Коксование продолжалось 8—10 дней. Важным этапом явилось создание в 70-х гг. 19 в. коксовые печи с улавливанием химических продуктов из коксового газа. В этих печах камеры коксования были отделены от отопительных простенков. Современные коксовые печи по способу загрузки угольной шихты и выдачи кокса подразделяют на горизонтальные и вертикальные. Наиболее широко распространены горизонтальные коксовые печи периодического действия. Такие коксовые печи состоят из камеры коксования, обогревательных простенков, расположенных по обе стороны камеры, регенераторов. На верху камеры коксования предусмотрены загрузочные люки, с торцов камера закрыта съёмными дверями. Длина камер достигает 13—16 м, высота 4—7 м, ширина 0,4—0,5 м. Обогрев камер осуществляется за счёт сжигания в вертикальных каналах простенков коксового, доменного или др. горючего газа. Период коксования одной угольной загрузки зависит от ширины камеры и температуры в обогревательных каналах и составляет обычно 13—18 ч. По окончании коксования раскалённый кокс выталкивают из камеры через дверные проёмы коксовыталкивателем и тушат. Для компактности коксового цеха и лучшего использования тепла коксовые печи объединяют в батареи (по 61—77 коксовых печей в каждой) с общими для всех печей системами подвода отопительного газа, подачи угля, отвода коксового газа. Все операции по обслуживанию коксовые печи (загрузка, съём и закрытие дверей и люков, выдача и тушение кокса и т.д.) механизированы и автоматизированы. Разрабатываются коксовые печи непрерывного действия, например вертикального и кольцевого типа.
Устройство коксовых печей
Коксохимические заводы сооружаются, как правило, вблизи металлургических заводов и входят в их состав, либо как отдельные предприятия. Коксохимическая промышленность отличается высокой концентрацией производства, т. е. заводы являются весьма мощными и имеют высокую производительность.
Современные печи для коксования углей представляют собой горизонтальные прямоугольные камеры, выложенные из огнеупорного материала. Камеры печей обогреваются через боковые стены. Печи располагаются в ряд и объединяются в батареи для уменьшения потери тепла и достижения компактности. В типовую батарею печей с шириной камер 410 мм входят обычно 65 печей, а в батарею большой емкости с камерами шириною 450 мм входят 77 печей. Обычные камеры имеют полезный объем 20—21,6 м 3 , а печи большой емкости—30 м 3 . Ширина печей более 450 мм нецелесообразна из-за ухудшения качества кокса (повышения истираемости). Для облегчения выталкивания кокса из камеры коксования ширину камеры со стороны выдачи кокса делают на 40—50 мм шире, чем с машинной стороны. Таким образом, камера имеет вид конуса. За основные элементы батареи надо принять следующие: фундамент, регенераторы, корнюрную зону, зону обогревательных простенков, перекрытия простенков и перекрытия камер.
Фундамент представляет собой бетонное основание, имеющее с боков железобетонные укрепления, сдерживающие перемещение кладки батареи при ее разогреве. Фундамент состоит из двух плит. На нижней плите установлены верхние сооружения батареи. В верхней плите обычно располагают борова печей. Батарея имеет четыре борова для отвода продуктов горения.
Коксовая печь – печь для превращения каменного угля в кокс. В свою очередь, кокс – это твердый углеродистый остаток, образующийся при нагревании различных топлив (каменного угля, торфа и т.п.) до 950-1050 °С без доступа воздуха. Содержание углерода в коксе 96-98 %.
Коксовая печь состоит из двух главных элементов: из камеры коксования и отопительных простенков. В отопительных простенках сжигается топливо. В камере коксования находится обрабатываемый материал (уголь, кокс). Стенки камеры выполнены из огнеупорного кирпича и служат муфелем, предохраняющим материал от окисления. Камера коксования имеет такие ориентировочные размеры: длина 13-15 м, высота 4,2-5 м, ширина 0,4-0,45 м.
Коксовые печи собирают в коксовые батареи по 40-70 штук. Загрузка угля происходит через отверстия в своде печи из погрузочной тележки, которая перемещается сверху печей. Выдача готового кокса – через боковые двери посредством выталкивателя. После выдачи кокс попадает в вагон, в котором выполняется мокрое или сухое тушение кокса во избежание его загорания. Температура выдачи кокса около 1000 °С. Температура дыма в обогреваемом простенке около 1300-1400 °С. Процесс коксования длится 13-16 часов.
Печь отапливается обычно доменным газом или коксовым газом, выделяющимся в процессе коксования угля.
При коксовании одной тонны сухого каменного угля получают в среднем 750 кг кокса, 300-330 м 3 коксового газа, 35 кг смолы, 10-11 кг бензольных углеводородов и 3 кг аммиака в виде сульфата аммония.
Процесс коксования осуществляется в коксовых печах. Все коксовые печи снабжены двумя герметичными дверями по торцам. В своде печи имеются три отверстия для загрузки шихты из трех бункеров загрузочного вагона. Под печью располагаются кирпичные регенераторы. Грязный коксовый газ через газосборник и газоотводы направляется в химические цехи. С машинной стороны коксовая печь обслуживается перемещающимся по рельсовому пути коксовыталкивателем. С помощью штанги эта машина выталкивает коксовый пирог из печи. Предварительно с коксовой стороны двересъемная машина снимает дверь. Кокс направляется в тушильный вагон. После тушения кокса водой он выгружается на наклонную рампу и конвейером направляется на коксосортировку. Коксовыталкиватель снабжен также перемещающейся по горизонтали штангой-планиром, с помощью которой выравнивается поверхность угольной загрузки перед началом коксования.
Рисунок 1. Общий вид современной коксовой батареи 1 — приемный бункер для сырого каменного угля; 2 — отделение для дробления и смешения угля; 3 — распределительная башня; 4 — погрузочная тележка; 5 — камера коксования; 6 — кокс; 7 — коксовыталкиватель; 8 — тушильный вагон; 9 — тушильная башня; 10 — платформа для выгрузки охлажденного кокса; 11 — отвод коксового газа.
Коксовые печи (объем каждой до 42 м 3 ) располагаются параллельно по 70—80 шт., образуя коксовую батарею. Ее обслуживают коксовыталкиватель, двересъемная машина, загрузочный и тушильный вагоны, распределительная угольная башня. Стены печей выложены из высокоогнеупорного кирпича. Печи разделяются полыми отопительными простенками, внутри которых сжигается смесь коксового и доменного газов и развиваются температуры до 1400 °С. Через стенки печей тепло продуктов сгорания передается теплопроводностью к угольной шихте в рабочем пространстве каждой печи.
Сульфа́т аммо́ния ( NH4 ) 2SO4 — аммонийнаясольсерной кислоты . Это бесцветные прозрачные кристаллы (или белый порошок ) без запаха. Получают сульфат аммония действием серной кислоты на раствораммиака и обменными реакциями с другими солями. Применяется в качестве удобрения , при производстве вискозы , в пищевой промышленности , при очистке белков в биохимии , в качестве добавки при хлорировании водопроводной воды. Токсичность сульфата аммония очень низкая.
При нагревании до 147 °С сульфат аммония разлагается на соответствующий гидросульфат NH 4 HSO 4 и аммиак по схеме: <\displaystyle <\mathsf <(NH_<4>)_<2>SO_<4>\rightarrow NH_<4>HSO_<4>+NH_<3>\uparrow >>>
При повышении температуры выше 500 °С гидросульфат аммония кипит с разложением на серный ангидрид , аммиак и воду:
Сульфат аммония с одержит 21 % азота и 24 % серы. Подкисляет почву.
Также используется в производстве вискозного волокна как компонент осадительной ванны.
В биохимии переосаждение сульфатом аммония является общим методом очистки белков.
Сульфат аммония используется в технологии хлорирования водысаммонизацией — его вводят в обрабатываемую воду за несколько секунд до хлора. С хлором он образует хлорамины , связывая свободный хлор, благодаря чему значительно сокращается образование хлорорганики , вредной для организма человека, сокращается расход хлора, уменьшается коррозия труб водопровода .
Сульфат аммония является компонентом порошковых огнетушителей и огнезащитных средств.
Кроме того, находит применение при получении марганца электролизом, в производстве аммониево-алюминиевых квасцов , корунда . Добавляется к стекольной шихте для улучшения её плавкости.
Воздействие на человека
Сульфат аммония признаётся безопасным для человека и используется в качестве пищевой добавки в России, на Украине и в странах ЕС. Сульфат аммония используется в качестве заменителя соли и носит название пищевой добавки Е517. В пищевой индустрии добавка сульфат аммония выступает в роли улучшителя качества муки и хлебобулочных изделий, увеличивая также их объём, является питанием для дрожжевых культур, применяется как стабилизатор и эмульгатор.
Хлорид аммония
бесцветные кубические кристаллы
Хорошо растворим в воде (37,2 г / 100 мл), жидком аммиаке.
Температура кипения насыщенных водных растворов 116 °C.
Растворимость (безводного вещества в безводном растворителе): в этаноле — 0,6 г/100 г, в метаноле — 3,3 г/100 г.
Растворимость безводного NH4Cl (в г/100 г воды) при температуре
В промышленности хлорид аммония получают упариванием маточного раствора, остающегося после отделения гидрокарбоната натрия NaHCO 3 после реакции, в которой углекислый газ пропускают через раствор аммиака и хлорида натрия .
Применяется как удобрение ; в пищевой, стекольной, металлообрабатывающей промышленности ; для получения взрывчатых веществ , ракетного топлива и пиротехнических смесей для придания огню жёлтого цвета . Получается из природных залежей выщелачиванием горячей водой и кристаллизацией; абсорбцией раствором соды окислов азота; обменным разложением кальциевой или аммиачной селитры с сульфатом, хлоридом или карбонатом натрия .
Нитра́т ка́лия , азотноки́слый ка́лий ( ка́лиевая сели́тра , кали́йная селитра , инди́йская селитра и др.) — неорганическоесоединение , калиеваясольазотной кислоты с формулой KNO3 . В кристаллическом состоянии — бесцветное вещество , нелетучее, слегка гигроскопичное, без запаха. Нитрат калия хорошо растворим в воде. Практически не токсичен для живых организмов.
Встречается в природе в виде минерала нитрокалита, в Ост-Индии находится одно из крупнейших месторождений, отсюда второе название — индийская селитра . В очень малых количествах содержится в растениях и животных.
Основное применение находит в пиротехнике (до XX века особенно широко, как компонент основного в то время взрывчатого вещества — дымного (чёрного) пороха ) и как калий-азотное удобрение (очень удобное соединение двух обычно плохо сочетающихся при усваивании растениями элементов).
Нитрат калия в нормальных условиях представляет собой бесцветные кристаллы (в измельчённом состоянии белый порошок ) с ионной структурой и ромбической или гексагональной кристаллической решёткой . Слегка гигроскопичен , склонен несильно слеживаться со временем. Не имеет запаха, нелетуч.
Хорошо растворим в воде , в средней степени в глицерине , жидком аммиаке , гидразине , нерастворим в чистом этаноле и эфире (в разбавленных водой растворяется плохо).
В Средние Века и Новое Время (когда активно использовали порох ) для получения нитрата калия служили селитря́ницы — кучи из смеси навоза (и других перегнивающих компонентов) с известняком , строительным мусором и прочим известняковым материалом с прослойками из соломы или хвороста, накрытые дёрном для удерживания образующихся газов. При гниении навоза образовывался аммиак , который, накапливаясь в прослойках из соломы, подвергался нитрификации и превращался вначале в азотистую , а затем в азотную кислоту . Последняя, взаимодействуя с известняком, давала Ca(NO3)2 , который выщелачивался водой. Добавка древесной золы (состоящей в основном из поташа ) приводила к осаждению CaCO3 и получению раствора нитрата калия; нередко золу добавляли сразу в кучу вместо известняка, тогда калиевая селитра получалась сразу. Ca ( NO 3)2 + KNO 3
<\displaystyle <\mathsf )_<2>+K_<2>CO_<3>\longrightarrow 2\ KNO_<3>+CaCO_<3>\downarrow >>> Реакция поташа с кальциевой селитрой (нитратом кальция) является самой древней из используемых человеком для получения нитрата калия и популярна до сих пор. Вместо поташа , впрочем, сейчас в лабораториях чаще всего используют сульфат калия , реакция очень похожа:
<\displaystyle <\mathsf )_<2>+K_<2>SO_<4>\longrightarrow 2\ KNO_<3>+CaSO_<4>\downarrow >>.> Ca ( NO 3)2 + K 2 SO 4
Первый способ применялся вплоть до 1854 г., когда немецкий химик К. Нёльнер изобрёл производство нитрата калия, основанное на реакции более доступных и дешевых хлорида калия и нитрата натрия , доступного в виде чилийской селитры:
<\displaystyle <\mathsf CO_<3>+2\ HNO_<3>\longrightarrow 2\ KNO_<3>+H_<2>O+CO_<2>\uparrow >>.> Природные источники и месторождения
В природе нитрат калия распространён в виде минерала нитрокалита . Крупнейшее его месторождение находится в Индии . Природный нитрат калия образуется в результате разложения азотсодержащих веществ с последующим связыванием медленно выделяющегося аммиаканитробактериями , чему способствует влага и тепло, поэтому наиболее крупные залежи находятся в странах с жарким климатом .
В очень малых количествах содержится в растениях и животных , является промежуточным продуктом при переработке ими почвенных сульфата и карбоната калия .
Основное применение на сегодняшний день нитрат калия находит в качестве ценного удобрения , так как совмещает в себе два элемента , частично блокирующих усвоение друг друга растениями , когда находятся в составе отдельных соединений.
Применяется при изготовлении дымного пороха и некоторых других горючих смесей (например, карамельного ракетного топлива ), которые почти полностью сейчас используются в производстве пиротехнических изделий .
Применяется также в электровакуумной промышленности и оптическом стекловарении для обесцвечивания и осветления технических хрустальных стёкол и придания прочности изделиям из стекла.
Расплав иногда используется в химических лабораториях и у любителей химии для получения металлического калияэлектролизом , наряду с гидроксидом калия .
Используется в качестве сильного окислителя в металлургии , в частности, при переработке никелевых руд .
В пищевой промышленности нитрат калия применяется в качестве консерванта E252 . Сам по себе он не имеет существенного антибактериального действия, но его оказывает образующийся в результате восстановления нитрит калия в мясных продуктах, в которых нитрат калия наиболее широко используется в качестве консерванта .
20 °C — 190 г/100 мл
Нитра́т аммо́ния (аммонийная (аммиачная) селитра ) — Впервые получена Глаубером в 1659 году . Используется в качестве компонента взрывчатых веществ и как азотное удобрение .
Кристаллическое вещество белого цвета. Температура плавления 169,6 °C, при нагреве выше этой температуры начинается постепенное разложение вещества, а при температуре 210 °C происходит полное разложение. Температура кипения при пониженном давлении — 235 °C.
При растворении происходит сильное поглощение тепла (аналогично нитрату калия ), что значительно замедляет растворение. Поэтому для приготовления насыщенных растворов нитрата аммония применяется нагревание, при этом твёрдое вещество засыпается небольшими порциями.
Содержание элементов в нитрате аммония в массовых процентах:
Бо́льшая часть нитрата аммония используется либо непосредственно как хорошее азотное удобрение , либо как полупродукт для получения прочих удобрений. Для предотвращения создания взрывчатых веществ на основе нитрата аммония в удобрения, доступные в широкой продаже, добавляют компоненты, снижающие взрывоопасность и детонационные свойства чистого нитрата аммония, такие как мел ( карбонат кальция ).
В Австралии, Китае, Афганистане, Ирландии и некоторых других странах свободная продажа нитрата аммония даже в виде удобрений запрещена или ограничена. После террористического акта в Оклахома-Сити ограничения на продажу и хранение нитрата аммония были введены в некоторых штатах США.
Технология производства азотных удобрений в химической промышленности не считается сложной, однако для обывателя ее нюансы понятны далеко не всегда. Если максимально упростить детали процесса, то выглядеть все будет примерно так: через генератор с горящим коксом пропускается поток воздуха, полученный в результате азот смешивается с водородом в определенной пропорции (при этом крайне важны значения давления и температуры), что дает на выходе необходимый в производстве удобрений аммиак.
Дальнейшие детали процесса привязаны к конкретному виду удобрения: изготовление нитрата аммония (аммиачной селитры) основано на нейтрализации азотной кислоты аммиаком, производство карбамида (мочевины) подразумевает взаимодействие аммиака с углекислым газом при определенной температуре и давлении, сульфат аммония образуется при пропускании аммиачного газа через раствор серной кислоты.
Получение нитрата аммония осуществляют следующим образом.
Часть нитрата аммония концентрации 63-70% попадает в выпарные аппараты и после упарки под вакуумом до концентрации 96,5-97% направляют на кристаллизацию. По пути в плав вводят через тройник раствор, например, окисного сернокислого железа концентрацией около 120 г/л (в расчете на железо) и газообразный аммиак. Далее плав охлаждают и частично кристаллизуют на охлажденном барабане и направляют в шнек-докристаллизатор. Одновременно в шнек впрыскивают распыляемую воздухом жирную кислоту или ее смесь с парафином. Горячий нитрат аммония с температурой 108°С в шнеке перемешивают с жирной кислотой, подсушивают, охлаждают и далее транспортером подают на укупорку. Процесс отличается многоступенчатостью, длительностью, энергоемкостью. Кроме того, введение окисного сернокислого железа и газообразного аммиака для получения гидрата окиси металла будет приводить к маловоспроизводимым результатам, т.к. окисное сернокислое железо Fe 2 (SO 4 ) 3 в водной среде подвержено гидролизу. При этом образуются различные гидроксокомплексы.
Известен способ получения водоустойчивого нитрата аммония путем обработки его гидрофобной добавкой, состоящей из натуральной карбоновой кислоты — стеарина, содержащего до 93 мас.% стеариновой кислоты (остальное — пальмитиновая и олеиновая кислоты) в смеси с парафином в количестве 0,2-0,4% от массы продукта. Процесс получения водоустойчивого нитрата аммония (в гранулированном виде) состоит в следующем. Азотная кислота нейтрализуется газообразным аммиаком в аппарате с использованием тепла нейтрализации (ИТН). При этом получается раствор нитрата аммония концентрацией 85-90% NH 4 NO 3 , который после донейтрализации аммиаком направляется на упаривание с получением высококонцентрированного плава селитры. Плав далее ожелезняют, путем введения сернокислого окисного железа и газообразного аммиака с таким расчетом, чтобы содержание железа находилось в пределах 0,06-0,09 мас.% (в пересчете на Fe 3+ ) и общая кислотность плава поддерживается на уровне не более 0,5 г/дм 3 HNO 3 . Это предотвращает образование хлопьев гидроокиси железа и позволяет провести грануляцию продукта. Гранулы охлаждаются в кипящем слое до температуры 70°С и направляются во вращающийся барабан, где обрабатываются гидрофобной добавкой, в качестве которой используется натуральный стеарин в смеси с парафином, например в соотношении 1:1, в количестве 0,2-0,4% от массы продукта. После охлаждения на второй ступени кипящего слоя водоустойчивый нитрат аммония поступает на упаковку.
АЗОТНЫЕ УДОБРЕНИЯ, минеральные и органические соединения, вносимые в почву в дополнение к ее запасам азотной пищи растений.
К органическим А. у. относятся навоз, зелёное удобрение, торф, фекалии, непригодные в корм жмыхи, отходы мясо-рыбной пром-сти и др. Это удобрения медленного, продолжительного действия, т. к. они в почве сначала подвергаются разложению (минерализации) микроорганизмами. Обычно органические А. у. содержат немного азота: от долей процента до 5 — 6%, а кроме того, фосфор, калий, кальций и др. элементы.
Минеральные А. у. содержат соединения азота в нитратной, аммиачной, в нитратно-аммиачной и реже амидной форме. Они более концентрированы и действуют быстрее, чем органические, т. к. нитраты и аммиак пригодны для непосредственного питания растений.
Нитратные удобрения (селитры) действуют особенно быстро, но они могут легко вымываться из почвы, особенно песчаной, при обильных осадках или орошении. Поэтому их применяют на более тяжёлых почвах, а также непосредственно перед посевом и в период вегетации (подкормка). Все селитры (кроме аммиачной) слегка подщелачивают почву. Аммиачные удобрения не так легко вымываются, т. к. аммиак поглощается почвой. Его нитрификация (см.) происходит сравнительно быстро. Поглощённый почвой аммиак хорошо используется растениями.
Все удобрения, содержащие аммиак, подкисляют почву, поэтому сильное положительное действие на кислых, подзолистых почвах при систематическом их применении получается при условии известкования этих почв. Аммиачная селитра подкисляет почву слабее, чем сульфат аммония.
Натриевая селитра NaNО 3 (15 — 16% N). До 1913 единственным крупным источником природной натриевой селитры были селитроносные залежи в Чили (Юж. Америка), где её получают путём отделения от землистых и др. примесей растворением селитры и упаркой раствора. Содержит заметные примеси иода, иногда бора. Теперь получается окислением синтетического аммиака в азотную кислоту, которая нейтрализуется затем содой. В небольших количествах её получают при производстве азотной кислоты, путём улавливания содой т. н. хвостовых (отбросных) нитрозных газов. Благодаря содержанию натрия она особенно желательна для внесения в рядки под сахарную свёклу. Прибавка урожая корней при этом возрастает на 10 — 15 ц / га по сравнению с прибавкой, полученной при внесении сульфата аммония. Это преимущество натриевой селитры перед сульфатом аммония проявляется слабее, если последний вносится совместно с калийными солями, содержащими примеси хлористого натрия.
Кальциевая (известковая) селитра Ca(NО 3 ) 2 (13-16 %N). Получается окислением аммиака и нейтрализацией полученной азотной кислоты известью. К раствору прибавляется немного NH 4 NО 3 , чтобы гранулы селитры были прочнее. Затем раствор упаривают, соль гранулируют, высушивают и отсевают гранулы на ситах. Полученную белую крупку упаковывают в герметическую тару — мешки из прочной целлюлозной бумаги с гидрофобной пропиткой. Кальциевая селитра хотя и сильно гигроскопична, но в гранулированном виде долго сохраняет сыпучесть.
Кальциевая селитра получается также по способу акад. Д. Н. Прянишникова путём разложения фосфато-азотной, а не серной кислотой. Кальциевая селитра — лучшее А. у. для подкормки р-ний на подзолистых почвах.
Калийная селитра KNО3 (13% N и 45 — 46% К 2 О). На заводах получается обменным разложением натриевой селитры и хлористого калия или нейтрализацией азотной кислоты поташом или едким кали. Значительная часть её идёт для пром-сти, и лишь небольшое количество, как А. у., под ценные культуры. Верхний слой селитры собирают в кучи, выщелачивают водой и выкристаллизовывают. После кристаллизации соль содержит до 70% селитры.
Сульфат аммония (сернокислый аммоний) (NH 4 ) 2 SО 4 (20-21% N), распространённое в СССР А. у. Обладает хорошими физ. свойствами и удобен для транспорта и хранения. Аммиак для производства сульфата аммония получают двояким путём: 1) улавливанием его при коксовании каменного угля и при газовом производстве из торфа; 2) из синтетического аммиака. Аммиак связывается серной кислотой:
Вместо свободной серной кислоты (часто дефицитной) используют её соли, чаще всего гипс. Сульфат аммония — нейтральная соль. При внесении в почву сульфат аммония легко растворяется в почвенном растворе и взаимодействует с поглощающим комплексом почвы; NH 4 обменивается на поглощённые катионы: в чернозёмной почве, гл. обр., на кальций, а в кислой подзолистой почве — на кальций и водород. Нитрифицирующими бактериями почвы аммоний постепенно превращается в нитраты. При этом часть азота идёт на построение тела микроорганизмов. Нитрификация (см.) сернокислого аммония ведёт к образованию в почве азотной кислоты из аммония и освобождению серной кислоты, которые нейтрализуются бикарбонатом кальция почвенного раствора или поглощённым кальцием.
Сульфат аммония имеет хорошие физ. свойства, хорошо рассеивается вручную и сеялками как порознь, так и в смеси с др. удобрениями. Поэтому он имеет большое преимущество перед гигроскопичной аммиачной селитрой, к-рая (в негранулированном виде) рассеивается очень плохо, особенно в смеси с суперфосфатом. Сульфат аммония можно смешивать со всеми удобрениями, за исключением активно щелочных (напр., томасшлак, гашёная известь — потери аммиачного азота). При основном внесении его целесообразно смешивать с фосфоритной мукой для повышения её действия и снижения кислотности сульфата аммония.
Синтетическая мочевина СО(NH 2 ) 2 (46% N), нейтральное, самое концентрированное А. у. Получается из углекислого аммония или из цианамида кальция. Углекислый аммоний нагревается в замкнутом пространстве, в результате чего выделяется вода и образуется мочевина:
Цианамид кальция, при обработке его серной кислотой, даёт мочевину и гипс:
При внесении в почву мочевина, под влиянием уробактерий, быстро превращается в углекислый аммоний. Мочевина обладает гигроскопичностью, но не слёживается и обычно рассевается удовлетворительно.
Цианамид кальция CaCN 2 содержит 18 — 20% N, а также примеси угля, карбида кальция и свободной окиси кальция. Получается связыванием азота раскалённым карбидом кальция: СаС 2 + N 2 = CaCN 2 + С 2 .
Цианамид кальция — лёгкий чёрный или тёмно-серый порошок. Чтобы он не пылил при рассевании, его выпускают в виде гранул или прибавляют к нему ок. 3% тяжёлых нефтяных масел. При работе с ним необходимо защищать глаза очками, а руки перчатками. Цианамид кальция следует хранить в сухом складе, в закромах; сверху надо покрывать сухой соломой или тонким слоем томасшлака. В почву CaCN 2 необходимо вносить за 10 — 12 дней до посева, чтобы значительная его часть успела за это время превратиться в мочевину и углекислый аммоний. Цианамид кальция применяют также в качестве гербисида.
Он пригоден для дефолиации (обезлиствления) хлопчатника при механизированной уборке коробочек.
Аммиакаты , растворы аммиачной селитры, кальциевой селитры и др. удобрений в жидком аммиаке. Содержание азота в аммиакате аммиачной селитры 45 — 50%, в аммиакате кальциевой селитры 30 — 40%, т. е. значительно больше, чем в указанных селитрах. Давление паров аммиака у аммиакатов в 9 — 10 раз меньше, чем чистого аммиака. Это облегчает условия их транспортирования, хранения и применения.
Карбамид-аммонийно-нитратные удобрения (КАС)
– смесь водных растворов мочевины и аммиачной селитры. КАС обладают нейтральной или слабощелочной реакцией. Внешне – прозрачные либо желтоватые жидкости. Путем изменения соотношения исходных компонентов получают различные марки КАС.
Эффективность внесения азотных удобрений зависит от почвенно-климатических условий региона. Наибольшая эффективность азотных удобрений наблюдается в районах достаточного увлажнения.
Бедные гумусом дерново-подзолистые почвы, серые лесные почвы, оподзоленные, выщелоченные черноземы . Действие азотных удобрений устойчиво положительно. Причем, с повышением степени выщелоченности черноземов возрастает и эффективность азотных удобрений.
Супесчаные, песчаные почвы нечерноземной зоны испытывают острую нехватку азота, поэтому здесь наблюдается высокая эффективность действия азотных удобрений. Однако в условиях промывного режима почвы отмечаются значительные потери азота, и его внесение производят преимущественно в весенний период.
Осушенные торфяно-болотные почвы . Действие азотных удобрений снижается, поскольку в минимуме оказываются фосфорные и калийные удобрения. Однако в первые годы освоения торфяников в центральных и северо-западных районах нечерноземной зоны возрастает и эффективность азотных удобрений.
Выщелоченные черноземы европейской части России . Наблюдается меньшая эффективность азотных удобрений в Поволжье. В Центрально-Черноземной зоне и на Северном Кавказе она несколько выше.
Карбонатные черноземы Ростовской области, обыкновенные черноземы Поволжья . Эффективность удобрений снижается.
Производство азотных удобрений основывается на получении синтетического аммиака из молекулярного азота и водорода.
Азот образуется при прохождении воздуха через генератор с горящим коксом.
Источники водорода – природный газ, нефтяные или коксовые газы.
Из смеси азота и водорода (соотношение 1: 3) при высокой температуре и давлении и в присутствии катализатора образуется аммиак:
Синтетический аммиак идет на производство аммонийных азотных удобрений и азотной кислоты, которая используется для получения аммонийно-нитратных и нитратных удобрений.
Может ли быть вред от азотных удобрений?
Да, может, в случае их переизбытка. Обычно при переизбытке азота надземная масса растений начинает слишком активно развиваться, побеги утолщаются, увеличиваются листовые пластинки, междоузлия становятся больше. Зеленая масса приобретает нетипичную пышность и мягкость, а цветение бывает либо слабым и коротким, либо не наступает вовсе, следовательно, не формируется завязь и не образуются плоды и ягоды.
Итоги. Итак, мы поняли, что все растения нуждаются в азотных удобрениях, однако нужно верно определять их дозировки и вносить в соответствии с рекомендованными сроками, опираясь, в том числе, и на свойства самих удобрений.
АММОФОС 1.3 Схема производства с самоиспарением пульпы под давлением и сушкой в барабанном грануляторе-сушилке-холодильнике.
В отличие от процесса с аммонизатором-гранулятором в рассматриваемом процессе мольное отношение NH 3 : Н 3 РО 4 не меняется в процессе гранулообразования. Нейтрализация концентрированной фосфорной кислоты до мольного отношения, соответствующего мольному отношению готового продукта, является сложной технической задачей. Процесс одностадийной нейтрализации концентрированной кислоты до мольных отношений, обеспечивающих получение диаммофоса (1,7 и выше) с приемлемыми технологическими показателями, до сих пор не решен (большие потери аммиака).
Один из возможных вариантов аппаратурно-технологического оформления подобного процесса, используемый в промышленности, показан на рис. 3. Концентрированная фосфорная кислота поступает на очистку газов, отходящих от БГС и сатураторов. Абсорбционный раствор, образующийся при поглощении аммиака и фтора кислыми фосфатами аммония (плотность раствора не более 1300 кг/м 3 ), поступает на смешение с исходной фосфорной кислотой; концентрация кислоты при этом снижается до 40—35% Р 2 О 5 . Полученная кислота поступает на нейтрализацию газообразным аммиаком в сатураторы. Нейтрализацию ведут до мольного отношения NH 3 : Н 3 РО 4 не более 1,05 (рН=4,5—5,0). При этих условиях пульпа сохраняет текучесть и транспортабельность.
Парогазовая смесь из сатураторов поступает в конденсатор, откуда газы вместе с газами, отходящими из аппарата БГСХ, направляют на абсорбцию аммиака и фтора.
Аммофосную пульпу при 120—125 °С из последнего сатуратора насосом подают на пневмофорсунку аппарата БГСХ, в котором происходит гранулирование и сушка продукта. Одновременно с пульпой в форсунку подают теплоноситель, нагретый до 500—650 °С. Далее продукт поступает на классификацию (двухситный грохот). Продукт с верхнего сита (-1-4 мм) направляют в валковую дробилку, откуда измельченный продукт возвращают на рассев; мелкая фракция (—1 мм) поступает в качестве ретура в аппарат БГС; продукт, выходящий с нижнего сита, — товарная фракция 1—4 мм. Выход товарной фракции из аппарата БГС достигает 95%. гранул более 4 мм 3—2%, мелкой фракции (—1 мм) 2—3%. Охлажденный продукт подают на затаривание в мешки либо непосредственно в железнодорожные вагоны (насыпью).
Газы, отходящие от сатураторов, аппарата БГСХ и узлов пересылок, проходят очистку от пыли, аммиака и фтора. Газы из аппарата БГСХ очищаются от пыли в циклонах, а затем вместе с газами сатурации и от системы сантехнической вентиляции поступают на мокрую двухступенчатую очистку от аммиака и фтора.
Рисунок 3. Схема производства аммофоса с аппаратом БГСХ:
1 — поверхностный конденсатор; 2 — абсорберы; 3 — брызгоуловители; 4, 5 — нейтрализаторы; 6 — емкость для конденсата или воды; 7 — баки для смешения фосфорной кислоты с пульпой (со стадии абсорбции); 5 —элеватор; 9 — аппарат БГС; 10— грохот; 11 — дробилка; 12 — вибротранспортер или конвейер; 13 — циклон [3]
1.4 Схема производства с сушкой пульпы в распылительной сушилке.
Внедрение этого процесса позволило устранить главный недостаток предыдущего процесса — многоретурность, он был первым отечественным промышленным процессом для получения аммофоса из низкокачественного каратаусского сырья.
Блок-схема процесса показана на рис. 4 , где показано два возможных варианта получения гранулированного продукта. Начальная стадия процесса одинакова для обоих вариантов гранулирования: получение фосфатной пульпы после нейтрализации кислоты аммиаком.
«Мокрый» способ переработки фосфатной пульпы в гранулированный продукт (рис.4, а) заключается в сушке части пульпы в распылительной сушилке с получением порошковидного аммофоса влажностью не более 1%, смешении полученного аммофоса с оставшейся частью пульпы для его увлажнения перед гранулированием до влажности 7—10%, гранулировании шихты, сушке гранул и последующей стандартной их дообработке. Принципиальной особенностью процесса является деление нейтрализованной фосфатной пульпы на два потока с использованием одного из потоков (не проходящего через распылительную сушилку) для создания необходимой влажности в грануляторе. Смешение пульпы с сухим порошком может осуществляться как в самом грануляторе, так и в специальном смесителе, устанавливаемом перед гранулятором для более равномерного распределения твердой и жидкой фаз.
«Сухой» способ гранулирования (рис. 4, б) заключается в уплотнении порошковидного аммофоса на двухвальцевом прессе (естественно, что при этом вся фосфатная пульпа проходит через распылительную сушилку) с последующим дроблением плотной плитки и классификацией продукта. Этот вариант выглядит несколько проще варианта с «мокрым» гранулированием (хотя бы ввиду отсутствия сушильного барабана и связанного с ним абсорбционного оборудования). С энергетической же точки зрения предпочтение следует, очевидно, отдать варианту с «мокрым» гранулированием, так как затраты значительных количеств энергии вначале на получение прочной плитки, а затем на ее разрушение вряд ли можно признать целесообразными.
Хотя в промышленности были осуществлены оба варианта гранулирования, большая часть установок работала по «мокрой» схеме. Вариант аппаратурно-технологического решения процесса производства аммофоса с использованием распылительной сушилки и «мокрой» схемой гранулирования показан на рис. 5 .
Рисунок 4. Блок-схема производства аммофоса с использованием распылительной сушилки и двумя вариантами гранулирования:
а — вариант «мокрого» гранулирования; б—вариант гранулирования методом прессования.
Рисунок 5. Схема производства аммофоса с распылительной сушилкой:
Хотя в настоящее время все установки, ранее производившие аммофос по схеме с использованием распылительных сушилок, полностью реконструированы и распылительные сушилки исключены из технологической схемы, следует отдать должное разработчикам и проектировщикам этих установок, помня о том, что именно эти установки позволили впервые в мировой практике решить проблему получения высококачественных удобрений из столь низкосортного сырья, каковым являются каратауские фосфориты.
<\displaystyle <\mathsf 
<\displaystyle <\mathsf <3H_<2>+N_<2>\longrightarrow \ 2NH_<3>>>>
