Катализатор для азотных удобрений

Азотные удобрения

Карта отрасли

Высокотехнологичное производство

Высокотехнологичное производство — технологически и предметно замкнутый участок предприятия, основанный на высоких технологиях и выпускающий законченную высокотехнологичную продукцию для реализации её на рынке. Под высокотехнологичным производством может пониматься и всё предприятие в целом, выпускающее высокотехнологичную продукцию.

Характерные особенности высоких технологий:

Защищенной интеллектуальной собственностью (патенты, ноу-хау, лицензии),
Большим удельным весом затрат на научные исследования и разработки,
Междисциплинарным характером (возникают в результате взаимодействия нескольких наук),
Многостадийностью и непрерывностью технологического процесса,
Высоким уровнем автоматизации производственного процесса и контроля эмиссии вредных веществ,
Высоким уровнем требований к знаниям и навыкам персонала,
Значительными капитальными вложениями в создание производства.

Высокотехнологичное производство, общий алгоритм

Основные стадии производства МАФ, ДАФ, NPS, NPK на основе азотнокислотного разложения фосфатного сырья:

Прием и передача сырья и полуфабрикатов;
Азотно-кислотное разложения апатита;
Осветление азотно-кислотной вытяжки апатита (АКВ);
Кристаллизация и фильтрация нитрата кальция;
Приготовление азотно-фосфорного раствора (АФР) и аммонийного азотно-фосфорного раствора (ААФР);
Производство карбоната кальция и растворов аммиачной селитры;
Упаривание ААФР до остаточной влажности пульпы 9% ÷ 15% в трехкорпусной выпарной батарее с доупаривателем;
Смешение с хлористым калием (при необходимости);
Гранулирование и сушка полученной массы гранул удобрений в БГС. Сушка гранул удобрений осуществляется горячими топочными газами, смешанными с воздухом для получения теплоносителя заданной температуры;
Выделение готового продукта из полученной массы гранул методом классификации, охлаждения его в аппарате КС низкого кипящего слоя.

Схема производства гранулированного аммофоса с аппаратом БГС (на основе концентрированной пульпы):
1 ‑ сборник кислоты; 2 ‑ САИ; 3 ‑ сборник пульп; 4 ‑ БГС; 5 ‑ грохот; 6 ‑ холодильник КС; 7 ‑ абсорбер; 8 ‑ циклоны; 9 ‑ дробилка; 10 ‑ транспортер; 11 ‑ элеватор

Основные стадии производства азотной кислоты:

Фильтрация атмосферного воздуха от механических примесей;
Сжатие воздуха в осевом воздушном компрессоре;
Испарение жидкого аммиака (NH3) теплом конденсации водяного пара;
Фильтрация NH3 от брызг жидкого и механических примесей, подогрев газообразного NH3;
Подогрев сжатого воздуха;
Смешение NH3 и воздуха с получением смеси (АВС), содержащей 10–10,5 объемных % аммиака;
Окисление аммиака кислородом воздуха на катализаторных сетках из сплавов платины с добавками (родия, рутения, палладия);
Охлаждение нитрозного газа (НГ) в газотрубном котле-утилизаторе с продуцированием пара;
Окисление NO в окислителе;
Нагрев выхлопного газа до входа в реактор селективной очистки теплом охлаждения нитрозного газа, который остывает на входе в холодильник-конденсатор;
Охлаждение НГ в двух холодильниках-конденсаторах; при охлаждении образуется конденсат азотной кислоты с концентрацией 50 % — 55 % HNO3;
Абсорбция оксидов азота водой с образованием 58 % азотной кислоты; содержание O2 — до 3 об. %;

1 ‑ фильтр воздуха; 2 ‑ воздушный компрессор; 3 ‑ ресивер; 4 ‑ испаритель аммиака; 5 ‑ фильтр газообразного аммиака; 6, 7, 13, 22, 27, 28 ‑ подогреватели; 8, 29 ‑ абсорбер; 9 ‑ фильтр аммиачно-воздушной смеси; 10 ‑ контрактный аппарат; 11 ‑ котел-утилизатор; 12 ‑ экономайзер; 14, 23 ‑ холодильники-конденсаторы; 15 ‑ промыватель; 16, 19, 21 ‑ насосы; 17, 18 ‑ теплообменники; 20 ‑ нитрозный нагнетатель; 24 ‑ абсорбционная колонна; 25 ‑ продувочная колонна; 26 ‑ ловушка; 30 ‑ рекатор каталической очистки; 31 ‑ газовая турбина; 32 ‑ паровая турбина

Производство аммиачной селитры

Прием и очистка капельного жидкого аммиака;
Нагрев газообразного аммиака теплом парового конденсата из выпарного аппарата;
Прием и нагрев азотной кислоты соковым паром из нейтрализаторов;
Нейтрализация азотной кислоты и получение раствора АС с концентрацией 89% — 92% NH4NO3;
Донейтрализация раствора АС до pH=5,5–6 и смешение с кондиционирующей добавкой;
Нагнетание атмосферного воздуха и нагрев водяным паром перед подачей в выпарной аппарат;
Упаривание раствора АС до состояния плава с концентрацией 99,7% NH4NO3 в токе воздуха;
Донейтрализация плава аммиаком и перекачка плава на верх гранбашни;
Гранулирование капель плава охлаждением в потоке воздуха.

Сырьем для производства АС служат газообразный аммиак и азотная кислота с концентрацией 56% — 60% мнг HNO3, иногда 46% — 48%.

1,2 — подогреватели соответственно газообразного аммиака и азотной кислоты; 3 — аппарат ИТН; 4, 5 — донентрализаторы; 6 — комбинированный выпарной аппарат; 7, 24 — подогрева-тели воздуха; 8 — нагнетатель воздуха; 9 — гидрозатвор-донейтрализатор; 10 — фильтр плава; 11 — бак для плава аммиачной селитры; 12 — погружной насос; 13 — насос центробежный; 14 — бак для раствора аммиачной селитры; 15 — бак напорный; 16, 17 — грануляторы соответственно акустический и монодисперсный; 18 — скруббер; 19, 23 — вентиляторы; 20 — грануляционная башня; 21, 25 — ленточные конвейеры; 22 — аппарат для охлаждения аммиачной селитры в кипящем слое; 23 — вентилятор; 26 — элеватор; 27 — аппарат для обработки гранул ПАВ.

Источник

Азотные удобрения

Азотные удобрения – азотосодержащие вещества, которые используются для повышения содержания азота в почве. В зависимости от формы азотного соединения, однокомпонентные азотные удобрения подразделяются на шесть групп. Используются в основной прием как припосевные удобрения и в качестве подкормок. Производство основано на получении синтетического аммиака из молекулярного водорода и азота. [1]

Содержание:

Группы азотных удобрений

В зависимости от содержащегося азотного соединения, однокомпонентные азотные удобрения подразделяются на шесть групп:

Нитратные удобрения

Нитратные удобрения содержат азот в нитратной форме (NO₃ — ). К этой группе относятся натриевая селитра NaNO₃ и кальциевая селитра Ca(NO₃)₂.

Нитратные удобрения являются физиологически щелочными и сдвигают реакцию почвы от кислой к нейтральной. В связи с этим свойством их использование очень эффективно на кислых дерново-подзолистых почвах. Не рекомендуется использование натриевой селитры на засоленных почвах. [1]

Азотные удобрения (по формам азота)

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 соединений.

Кальциевую селитру получают при производстве азотной кислоты или при разложении фосфатного сырья. [1]

Аммонийные удобрения

Аммонийные удобрения – вещества, содержащие азот в форме катиона аммония NH₄ + .

К ним относятся сульфат аммония (NH₄)₂SO₄, сульфат аммония-натрия (NH₄)₂SO+Na₂SO₄ или Na(NH4)SO4*2H2O), хлористый аммоний NН₄Сl. [1]

Производство аммонийных удобрений проще и дешевле, чем нитратных, поскольку окисление аммиака в азотную кислоту не требуется.

Сульфат аммония

Сульфат аммония-натрия

Виды азотных удобрений

Хлористый аммоний (хлорид аммония)

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, при хранении не слеживается, малогигроскопичен.

Хлорид аммония получают как побочный продукт при производстве соды. [4]

Аммонийно-нитратные удобрения (Аммиачно-нитратные)

Аммонийно-нитратные удобрения содержат азот в аммонийной (NH₄ + ) и нитратной форме (NO₃ — ). К этой группе причисляют аммиачную селитру (NH₄NO₃), сульфо-нитрат аммония ((NH₄)₂SO₄*2NH₄NO₃+(NH₄)SO₄), известково-аммонийную селитру (NH₄NO₃*CaCO₃). [4]

Аммиачная селитра

Сульфо-нитрат аммония

Физико-химические свойства удобрения позволяют успешно использовать его в различных почвенно-климатических условиях. Обладает потенциальной кислотностью. [4]

Известково-аммонийная селитра

Амидные удобрения

Амидные удобрения содержат азот в амидной форме (NH₂ — ). К этой группе относится мочевина CO(NH₂)₂. Азот в мочевине присутствует в органической форме в виде амида карбаминовой кислоты. Это наиболее распространенное твердое азотное удобрение. Применяется во все приемы внесения, но наиболее эффективно для некорневых подкормок. [4]

Жидкие аммиачные удобрения

Жидкие аммиачные удобрения – жидкие формы азотных удобрений. К этой группе относятся жидкий (безводный аммиак) NH₃, аммиачная вода (водный аммиак), аммиакаты. Производство жидких аммиачных удобрений значительно дешевле, чем твердых солей.

Безводный аммиак

При транспортировке емкости заполняют не полностью. Вещество нейтрально к чугуну, железу и стали, но сильно коррозирует цинк, медь и их сплавы. [2]

Аммиачная вода (водный аммиак)

Аммиакаты

Аммиакаты отличаются по концентрации общего азота, по соотношению его форм и разнообразны по физико-химическим свойствам.

Аммиакаты вызывают коррозию медных сплавов. Аммиакаты с аммиачной селитрой окисляют, кроме того, и черные металлы. Хранение и транспортировка аммиакатов возможны в емкостях из алюминия, его сплавов, нержавеющей стали или в обычных стальных цистернах с антикоррозийным покрытием эпоксидными смолами. Возможно применение емкостей из полимерных материалов. [2]

Карбамид-аммонийно-нитратные удобрения (КАС)

Побдробнее об азоте читайте в статье Азот.

Поведение в почве

Все однокомпонентные азотные удобрения хорошо растворимы в воде.

Нитратные формы

В теплое время года в почвах преобладают восходящие потоки влаги. А растения и микроорганизмы активно поглощают нитратный азот.

Аммиачные и аммонийные

Дальнейшие процессы нитрификации способствуют трансформации азота в нитратные формы и биологическому поглощению его растениями и микроорганизмами почвы.

Солома и стерня злаков

Солома и стерня злаков сохраняет азот в почве.

С мочевиной

Таким образом, азотные удобрения изначально или в процессе нитрификации скапливаются в почве в нитратной форме, которая впоследствии подвергается денитрификации. Эти процессы протекают практически во всех типах почв, и именно с ними связаны основные потери азота.

С агрономической точки зрения, денитрификация является негативным процессом. Но с экологической стороны она играет позитивную роль, поскольку освобождает почву от не использованных растениями нитратов и уменьшает их поступление в сточные воды и водоемы.

Часть азота удобрений в процессе жизнедеятельности микроорганизмов превращается в органические формы, не усвояемые растениями, то есть, идет процесс иммобилизации. Установлено, что в результате этого процесса около 10–12 % азота нитратных и 30–40 % аммонийных, амидных и аммиачных удобрений оказываются закрепленными в почве в органической форме. Интенсивность иммобилизации возрастает при внесении органических веществ, бедных азотом, но богатых клетчаткой. К ним относятся солома и стерня злаков, соломистый навоз. (фото)

Азот внесенных в почву удобрений расходуется за один вегетационный период. Расход распределяется между поглощением растениями, процессами иммобилизации и потерями при денитрификации, вымывании и эрозии почв.

Последействие у азотных удобрений практически не наблюдается. [4]

Применение на различных типах почв

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

Супесчаные, песчаные почвы

Осушенные торфяно-болотные почвы

Оподзоленные и выщелоченные черноземы

Выщелоченные черноземы европейской части России

В степной зоне

Типичные черноземы

Обыкновенные и карбонатные черноземы

Обыкновенные черноземы

Обыкновенные и карбонатные черноземы Кубани, предгорий Северного Кавказа, североприазовские черноземы

Карбонатные черноземы Ростовской области, обыкновенные черноземы Поволжья

Каштановые почвы

Способы внесения

Азотные удобрения вносятся в основное внесение, припосевное внесение и в качестве подкормок. Способ зависит от формы содержания азота и почвенно-климатических условий местности. [2]

Полегание пшеницы

Полегание пшеницы – возможный симптом избытка азотных удобрений.

Влияние на сельскохозяйственные культуры

Азотным удобрениям принадлежит ведущая роль в повышении урожайности различных сельскохозяйственных культур. Это связано с ролью азота как важного биологического элемента, играющего исключительную роль в жизни растений.

Достаточное снабжение азотом усиливает синтез органических азотистых веществ. У растений образуются мощные листья и стебли, интенсивность зеленой окраски усиливается. Растения хорошо растут и кустятся, улучшается формирование и развитие органов плодоношения. Эти процессы способствуют повышению урожайности и содержанию белка.

Однако необходимо учитывать, что односторонний избыток азота может задерживать созревание растений, способствуя развитию вегетативной массы при уменьшении развития зерна, корнеплодов или клубней. У льна, зерновых и некоторых других культур избыток азота вызывает полегание (фото) и ухудшение качества растениеводческой продукции.

Так, в клубнях картофеля может снизиться содержание крахмала. В корнеплодах сахарной свеклы снижается сахаристость и возрастает содержание небелкового азота.

При избытке азотных удобрений в кормах и овощах накапливаются потенциально опасные для здоровья человека и животных нитраты. [1]

Получение азотных удобрений

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. [1]

Источник