Производство азотных удобрений
Виды удобрений и их значение
Удобренияминазываются вещества, содержащие элементы, необходимые для питания растений и вносимые в почву с целью получения высоких устойчивых урожаев.
Удобрения классифицируют но ряду признаков.
По происхождению удобрения подразделяются на минеральные, органические, органоминеральные и бактериальные.
К минеральным, или искусственным, удобрениям относятся специально производимые на химических предприятиях преимущественно неорганические вещества, в основном минеральные соли.
Органическиеудобрения содержат питательные вещества главным образом в виде органических соединений, обычно ‑ продуктов естественного происхождения (навоз, фекалии, солома, торф и др.).
Органоминералъныеудобрения представляют собой смеси различных органических и минеральных удобрений.
Бактериальные удобрения содержат некоторые культуры микроорганизмов, способствующие накоплению в гумусовом слое (почве) усвояемых форм питательных элементов.
По составу, т.е. по видам питательных элементов, минеральные удобрения подразделяются на азотные, фосфорные (фосфатные), калийные (калиевые) и микроудобрения (магниевые, борные и др.).
По содержанию главных питательных элементов удобрения бывают простые (один главный питательный элемент) и комплексные (два или три элемента).
По числу главных питательных элементов комплексные удобрения называются двойными (NP, PK, NK) и тройными (NPK).
При содержании питательных веществ более 33 % удобрения называются концентрированными, более 60 % ‑ высококонцентрированными.
По назначению и срокам внесения удобрения подразделяются на основные (предпосевные), вносимые до посева; припосевные, вносимые во время посева; подкормки, вносимые в период развития растений (в вегетационный период).
По степени растворимости удобрения бывают водорастворимые и водонерастворимые.
Состав минеральных удобрений характеризуется содержанием в них активных веществ: в азотных ‑ азота (N), в фосфорных ‑ оксида фосфора (Р2O5), в калийных ‑ оксида калия (К2О).
Производство азотных удобрений
Промышленностью выпускаются следующие виды азотных удобрений: аммиачные, содержащие азот в виде катиона NH 4+ , нитратные, содержащие азот в виде аниона NO 3- , аммиачно-нитратные, содержащие оба иона, и амидные, азот в которых находится в форме NH2. По агрегатному состоянию азотные удобрения бывают твердые (например, карбамид) и жидкие (аммиак, аммиачная вода и аммиакаты, представляющие собой растворы твердых удобрений).
Наиболее распространенными из азотных удобрений являются аммиачная селитра (нитрат аммония) NН4NO3 и карбамид (мочевина) (NH2)2CO. Эти удобрения, как и все аммиачные и нитратные соли, водорастворимы и хорошо усваиваются растениями, однако легко уносятся вглубь почвы при обильных дождях или орошении.
Аммиачная селитра(нитрат аммония) NН4NO3 является безбалластным удобрением, содержащим до 35 % азота в аммиачной и нитратной формах. Это удобрение можно использовать для любых сельскохозяйственных культур и почв. Однако нитрат аммония имеет и некоторые недостатки: его гранулы сильно гигроскопичны и поэтому расплываются на воздухе, слеживаются при хранении в крупные агломераты, трудно вносимые в почву. Кроме того, NН4NO3 огне- и взрывоопасен, что также осложняет его применение в качестве удобрения.
Технологический процесс производства аммиачной селитры включает следующие стадии:
« нейтрализацию разбавленной азотной кислоты аммиаком (NH3);
• упаривание раствора нитрата аммония;
• кристаллизацию нитрата аммония;
• гранулирование и охлаждение плава;
• рассев гранул на товарные фракции.
Нейтрализация осуществляется в специальном реакторе ‑ нейтрализаторе, откуда разогретый раствор NН4NO3 (реакция нейтрализации идет с выделением тепла) поступает в вакуум-выпарной аппарат, где на выходе получается плав с содержанием NН4NO3 98‑99 %. Плав поступает в верхнюю часть грануляционной башни, где разбрызгивается через специальное приспособление ‑ форсунку. Капли селитры, падая вниз, застывают в потоке подающегося снизу холодного воздуха и образуют гранулы, которые поступают на дополнительное охлаждение и затем рассеиваются на фракции. Частицы менее 1 и более 3 мм присоединяются к раствору, идущему на выпаривание. Готовый продукт (частицы размером 1‑3 мм) упаковывается в водонепроницаемые мешки.
В структуре себестоимости аммиачной селитры удельный вес различных элементов затрат следующий: сырье и основные материалы ‑ 85 %, вспомогательные материалы ‑ 5, энергия ‑ 5, зарплата ‑ 0,3, прочие расходы ‑ 4,7 %.
Карбамид(NН2)2CO относится к ценным азотным удобрениям, содержащим до 46 % азота. Его применяют также как азотную добавку в корм скоту. Высокая концентрация азота, ценные физико-химические свойства, малая слеживаемость, низкие расходы на хранение и транспортирование сделали карбамид основным азотным удобрением.
Сырьем для производства карбамида являются аммиак и диоксид углерода СО2.
Технологический процесс производства карбамида включает следующие стадии:
• упаривание раствора карбамида до плава;
• кристаллизация или гранулирование плава;
• фильтрация кристаллов (в случае кристаллизации);
• рассев гранул на товарные фракции.
В промышленности синтез карбамида осуществляется в две стадии при 100 % -ном избытке аммиака, давлении 18‑20 МПа и температуре 180‑200 °С. Выход карбамида в оптимальных условиях составляет 60‑70 % при использовании чистых СО2 и NH3. В целях улучшения экономических показателей производства не вступившие во взаимодействие аммиак и СО2 используются повторно или для получения других продуктов.
Диоксид углерода, предварительно очищенный от соединений серы и механических примесей, сжимается компрессором до 18‑20 МПа и при температуре 40 ° С непрерывно подается в колонну синтеза. Плунжерным насосом в колонну непрерывно вводится также жидкий аммиак, нагретый до 90 °С. Полученный раствор карбамида упаривается в выпарном аппарате. Затем карбамид либо кристаллизуют в кристаллизаторах и отделяют кристаллы от маточного раствора на соответствующем фильтровальном оборудовании, либо гранулируют в грануляционной башне. Рассев гранул карбамида на товарные фракции осуществляется так же, как и аммиачной селитры.
Для получения 1 т карбамида в среднем расходуется: аммиака ‑ 0,58 т; диоксида углерода ‑ 0,77 т; воды ‑ 90 м 3 ; электроэнергии ‑ 130 кВт- ч; пара ‑ 1,3 т. ;
В структуре себестоимости карбамида удельный вес различных элементов затрат следующий: сырье и основные материалы — 65 % , вспомогательные материалы ‑ 15, энергия ‑ 15,6, Оплата ‑ 0,4, прочие расходы ‑ 4 %.
Источник
Какое сырье используется для производства азотных удобрений
В отличие от органических минеральные удобрения содержат большее количество питательных веществ и менее сложны по своему химическому составу. Минеральные удобрения делятся на простые и комплексные.
Простые удобрения содержат только один элемент питания. Это определение несколько условно, так как в простых удобрениях, кроме одного из основных элементов питания, могут содержаться сера, магний, кальций, микроэлементы.
В состав комплексных удобрений входят два или триосновных элемента питания (азот и фосфор; фосфор и калий; азот и калий; азот, фосфор и калий).
Простые удобрения в зависимости от того, какой элемент питания в них содержится, подразделяются на азотные, фосфорные и калийные.
Азотные удобрения. Сырьем для производства азотных удобрений являются аммиак и азотная кислота, синтезируемые из атмосферного азота или утилизируемые из отработанных газов различных производств.
Натриевая селитра содержит 16—16,5% азота. Представляет собой бесцветные прозрачные кристаллы с сероватым или желтоватым оттенком. Натриевую селитру можно использовать на всех почвах под все культуры. Наиболее эффективно ее применение на кислых неизвесткованных почвах, так как она является щелочным удобрением.
Натриевая селитра малогигроскопична (плохо впитывает влагу), при хранении не слеживается. Кальциевая селитра содержит 17,5 % азота. Выпускают ее в гранулированной форме или в виде чешуек. Она обладает очень высокой гигроскопичностью (хорошо впитывает влагу) и слеживаемостью. Поэтому ее необходимо хранить в водонепроницаемой таре.
Кальциевая селитра наиболее эффективна на кислых почвах, особенно при внесении под чувствительные к кислотности и поглощающие большое количество кальция культуры.
Сульфат аммония (сернокислый аммоний) содержат 20,8—21 % азота. Представляет собой кристаллический порошок белого, серого, зеленоватого или желтоватого цвета. Слабогигроскопичное удобрение, мало слеживается, хорошо растворяется в воде. Применяется чаще всего при основном внесении удобрений.
Аммиачная селитра содержит 34—35 % азота. Представляет собой гранулы от белого до голубоватого и кремового оттенков. Она гигроскопична, хорошо растворяется в воде.
Аммиачную селитру можно вносить под различные культуры на всех почвах, но при систематическом применении она вызывает подкисление почвы.
Мочевина (карбамид) содержит не менее 46% азота. Выпускается в виде гранул или мелких белых или желтоватых кристаллов.
Ее можно применять как основное удобрение или для подкормки под все культуры и на различных почвах. При внесении в почву мочевину необходимо своевременно заделать, так как при поверхностном применении возможны потери азота из-за улетучивания аммиака, что снижает эффективность удобрения.
Фосфорные удобрения. Исходным сырьем для производства фосфорных удобрений служат природные фосфаты — апатиты и фосфориты, содержащие в своем составе соли фосфорной кислоты, необходимые для питания растений.
Из фосфорных удобрений наиболее широко распространены простой порошковидный суперфосфат, суперфосфат просто гранулированный, двойной суперфосфат и фосфоритная мука.
Суперфосфат простой порошковидный представляет собой мелкий порошок от светло-серого до серого и темно-серого цвета. Легко растворяется в воде, хорошо усваивается всеми растениями. Основным недостатком является низкое содержание фосфора.
Простой порошковидный суперфосфат можно использовать под все культуры на всех почвах в качестве основного удобрения и в подкормку. На кислых почвах простой суперфосфат более эффективен после их известкования.
Суперфосфат слабо притягивает влагу воздуха, слегка слеживается. Хранить его нужно в сухом месте.
Суперфосфат простой гранулированный применяют как для основного внесения, так и для подкормок под все культуры на всех почвах.
Двойной суперфосфат является одним из наиболее концентрированных фосфорных удобрений. Выпускают его как в гранулированной, так и в порошковидной форме. Двойной суперфосфат применяют на всех почвах под все культуры.
Фосфоритная мука представляет собой размолотые природные фосфориты. Это удобрение труднорастворимо в воде и малодоступно растениям. При внесении в почву под влиянием выделений корней растений, под действием кислотности почвы и почвенных микроорганизмов фосфоритная мука постепенно переходит в доступное для растений состояние и оказывает действие в течение ряда лет. Лучше всего фосфоритную муку вносить под вспашку или перекопку участка заблаговременно. Для внесения в рядки и гнезда фосфоритная мука непригодна.
Помимо непосредственного внесения фосфоритную муку используют как добавку к компостам, а также применяют в виде смеси с другими удобрениями (азотными и калийными). Фосфоритная мука используется в качестве добавок для нейтрализации кислых удобрений, например к суперфосфату.
Калийные удобрения. Калий играет важную роль в жизни растений. Он способствует накоплению крахмала и сахара в растениях, участвует в белковом обмене, способствует повышению устойчивости растений к засухе, морозам, полеганию, заболеваниям различными болезнями.
В калийных удобрениях особенно нуждаются торфяно-болотные и песчаные почвы, меньше — суглинистые и глинистые. Наиболее распространены хлористый калий и сернокислый калий.
Хлористый калий представляет собой кристаллический рассыпчатый порошок или гранулированный продукт белого, или сероватого или розового цвета, с красноватым оттенком. Хорошо растворим в воде.
Содержащийся в хлористом калии хлор не связывается почвой и может вымываться осадками. При отсутствии бесхлорных калийных удобрений вносить хлористый калий под чувствительные к хлору культуры нужно заблаговременно, чтобы хлор вымылся в более глубокие слои. Хлористый калий можно применять на всех почвах под все возделываемые культуры.
Сульфат калия (сернокислый калий) представляет собой кристаллический рассыпчатый порошок белого цвета с желтоватым или сероватым оттенком. Хорошо растворим в воде.
Сульфат калия — бесхлорное калийное удобрение, поэтому является наиболее пригодным для всех культур, чувствительных к хлору. Применяется как основное удобрение» так и в подкормку.
Комплексные удобрения. К комплексным удобрениям промышленного производства относятся калийная селитра, аммофос, диаммофос, нитрофоска, нитроаммофоска.
Калийная селитра представляет собой кристаллический белый порошок с желтовато-сероватым оттенком. Хорошо растворяется в воде. Обладает слабой гигроскопичностью. При хранении может слеживаться. Наиболее эффективно применять под культуры, отрицательно отзывающиеся на хлор. Применяется в основном в виде подкормок.
Аммофос выпускают в гранулированной и порошкообразной формах. Хорошо растворяется в воде.
Диаммофос представляет собой гранулированный продукт белого цвета. Хорошо растворяется в воде. Является перспективным удобрением.
Нитрофоска содержит все три основных элемента — азот, фосфор, калий. Выпускают нитрофоску в гранулированном виде. Применяют ее прежде всего как рядковое удобрение, особенно в Нечерноземной зоне, под картофель и овощные культуры. Может применяться под все культуры и в качестве основного удобрения.
Нитроаммофоска содержит все три основных элемента питания в водорастворимой форме. Может с успехом применяться под все сельскохозяйственные культуры при внесении различными способами. Зола. Является хорошим местным минеральным удобрением. Представляет собой минеральный остаток, образующийся при сжигании различных органических веществ. Является фосфорно-калийным и известковым удобрением. В золе содержатся также различные микроэлементы.
В золе нет хлора. Поэтому применение ее особенно эффективно под культуры, отрицательно реагирующие на хлор (картофель, ягодники).
Дозы золы зависят от почвенных условий, потребности сельскохозяйственных культур в питательных веществах и содержания их в золе. Содержание элементов питания в золе сильно колеблется в зависимости от состава органических материалов, из которых она получена.
Удобрительные смеси. Удобрительные смеси, имеющиеся в настоящее время в продаже, содержат одновременно три основных питательных элемента: азот, фосфор, калий. Все эти элементы находятся в формах, легкодоступных растениям. В случае необходимости можно заменить одну смесь другой.
Микроудобрения. Кроме основных элементов питания (азот, фосфор,калий, кальций, магний, сера и др.), в состав растений входят в незначительных количествах бор, медь, молибден, цинк и др. Эти вещества называются микроэлементами, а удобрения, в которых они являются основным питательным веществом — микроудобрениями. При правильном применении микроудобрений повышаются урожайность и качество многих сельскохозяйственных культур.
В связи с расширением производства и применением минеральных удобрений (особенно концентрированных, не содержащих микроэлементы) потребность сельскохозяйственных культур в микроудобрениях будет увеличиваться.
Из микроудобрений в нашей стране используются большей частью борные, медные, молибденовые, цинковые. Их выпускают в виде порошков, гранул, таблеток, включают в состав смешанных удобрений, вносят в почву в виде некорневых подкормок и используют для припосевной обработки семян.
Борные микроудобрения. Борные удобрения применяются в небольших количествах для повышения урожая и улучшения качества продукции. Основными борными удобрениями, являются бормагниевые, борный суперфосфат, борная кислота, бура.
Борный суперфосфат гранулированный рекомендуется вносить (под более требовательные к бору культуры) при предпосевной обработке почвы или в рядки при посеве. В настоящее время он является основным борсодержащим удобрением.
Борный двойной суперфосфат гранулированный рекомендуется вносить в рядки при посеве и при междурядной обработке почвы, а также при предпосевной обработке почвы.
Буру (натриевая соль борной кислоты) лучше применять в виде корневых и некорневых подкормок. Она лепкорастворима и хорошо усваивается растениями.
Борная кислота выпускается в виде блестящих чешуек или кристаллов. Является наиболее концентрированной формой борного удобрения, которую целесообразно использовать для предпосевной обработки семян и некорневой подкормки растений.
Медные никроубобрения. Медные удобрения представляют собой различные соли меди. Особенно широко распространены медный купорос (сульфат меди) и колчеданные огарки.
Сульфат меди (медный купорос) — это кристаллическая соль голубовато-синего цвета. Хорошо растворяется в воде, поэтому его рекомендуется использовать для предпосевной обработки семян и некорневой подкормки.
Пиритные (колчеданные) огарки представляют собой черный порошок. Их недостатком является низкое содержание меди. Применяются только при основном внесении.
Элементы питания растений делятся на макро- и микроэлементы. Макроэлементы — это питательные вещества, в которых растение нуждается в довольно больших количествах. К ним относятся азот N, фосфор Р, калий К, магний Mg, марганец Мn, железо Fe, кальций Са, сера S.
Элементы, необходимые растениям в меньших количествах, называются микроэлементами. К ним относятся бор В, медь Сu цинк Zn, молибден Мо, кобальт Со.
Содержание основного элемента питания в минеральном удобрении называется действующим веществом.
При внесении большинства видов основных минеральных удобрений почва, как правило, подкисляется. Для того чтобы ежегодно ее не подкислять, минеральные удобрения нейтрализуют известковыми материалами. Для нейтрализации кислотности на 1 кг сульфата аммония необходимо внести 1,13 кг; на 1 кг аммиачной селитры — 0,74 кг; на 1 кг мочевины — 0,83 кг; на 1 кг хлористого калия — 0,5 кг; на 1 кг суперфосфата — 0,1 кг мела или других известковых материалов в пересчете на мел.
Источник