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
Технологическая схема производства NPK
Производство состоит из двух технологических линий: агрегат № 1 и агрегат № 2.
Мощность одной технологической линии производства нитроаммофоски составляет 550,0 тыс. тонн в год азофоски в натуре с содержанием питательных веществ N:Р2О5:К2О=16,5:16,5:16,5 (марка NPK MOP 16:16:16).
Общая проектная мощность производства нитроаммофоски — 1100 тыс.тонн в год.
Проектный режим работы производства 300 рабочих дней в году.
Возможен выпуск азофоски бесхлорной NPK (SOP) 15:15:15.
Азофоска — сложное азотно-фосфорно-калийное удобрение, получаемое методом азотно-кислотного разложения природных фосфатов без применения фосфорной и серной кислот с вымораживанием тетрагидрата нитрата кальция.
Солевой состав разных марок азофоски указан в таблице.
| Наименование | Массовая доля компонентов, % | ||||
| компонента | Марки азофоски | ||||
| 16:16:16 | 22:11:11 | 23:22:0 | 25:9:9 | NPK(SOP) | |
| Аммиачная селитра NН4NО3 | 22-30 | 44-55 | 55-58 | 55-60 | 25-26 |
| Моно- и диаммонийфосфат NН4Н2РО4 и (NН4)2НРО4 | 20-22,3 | 13,7-15,7 | 27-29 | 11-12,6 | — |
| Моноаммонийфосфат NН4Н2РО4 | 20-21 | ||||
| Калий хлористый КСL | 10,5-16,5 | 7-11 | — | 6-9 | — |
| Аммоний хлористый NН4Cl | 6,9-11,8 | 5,2-8 | — | 4-6,5 | — |
| Калийная селитра КNО3 | 13-22 | 10-15 | — | 6-9 | 16,5-17,5 |
| Сумма фосфатов кальция СаНРО4 и Са3(РО4) 2 | 5,5-6,5 | 3-4 | 4-7 | 3-4,5 | 5,5-6,5 |
| Сульфат калия К2SО4 | 14-15 | ||||
| Сульфат аммония (NН4)2SО4 | 12-13 | ||||
| Нерастворимые примеси природного происхождения (песок, кварц, флюорит, сфен, эгирин, эгирин-авгит) | 2,5-3,6 | 2-2,5 | 3-3,5 | 1,5-2 | 2,3-3,3 |
| Другие соли (фосфаты железа, алюминия, магния) | 3-5 | не более 1 | 3-5 | не более 1 | 2,8-4,6 |
| Влага | не более 0,4 | 0,4-0,5 | 0,3-0,4 | 0,4-0,5 | 0,3-0,35 |
— при массовой доле воды 0,2 % 49,6
— при массовой доле воды 0,9 % 54,0
При получении азофоски бесхлорной NPK (SOP) 15:15:15 используют сульфат калия.
Готовый продукт должен удовлетворять техническим требованиям, указанным в таблице.
| Наименование показателя | NPK (МОР) | NPK (МОР) | NPK (МОР) | NPK (МОР) |
| 16:16:16 | 22:11:11 | 23:22:0 | 25:9:9 | |
| 1 Внешний вид | Гранулированный продукт без посторонних примесей | |||
| 2 Массовая доля общего азота (N), % | не менее 16 | не менее 22 | не менее 23 | 24,5±0,5 |
| 3 Массовая доля усвояемых фосфатов в пересчете на пентаоксид фосфора (Р2О5), %, не менее | ||||
| 4 Массовая доля водорастворимых фосфатов в пересчете на пентаоксид фосфора (Р2О5), %, не менее | ||||
| 5 Массовая доля калия в пересчете на оксид калия (К2О), %, не менее | — | |||
| 6 Массовая доля воды, %, не более | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 |
| 7 Гранулометрический состав: Массовая доля гранул размером: менее 1 мм, %, не более | ||||
| от 1 мм до 4 мм, %, не менее | ||||
| в т.ч. от 2 до 4 мм, %, не менее | ||||
| менее 6 мм, % | ||||
| 8 Статическая прочность гранул, МПа (кгс/см 2 ), не менее | 6(60) | 4(40) | 4(40) | 4(40) |
| 9 Рассыпчатость, % |
Карбонат кальция конверсионный должен соответствовать требованиям:
| Наименование показателя | норма для марки | |
| А 1 сорт | А 2 сорт | |
| 1 Внешний вид | Мелкокристаллический сыпучий продукт белого цвета | |
| 2 Массовая доля суммы карбонатов кальция и магния (в пересчете на карбонат кальция), %, не менее | ||
| 3 Массовая доля воды, %, не более | 1,5 | 6,0 |
| 4 Массовая доля общего стронция (в пересчете на стронций), %, не более | 1,7 | 1,7 |
| 5 Массовая доля остатка на сите 1 мм, %, не более |
Раствор конверсионной аммиачной селитры должны соответствовать требованиям:
| Наименование показателя | норма |
| 1 Массовая доля нитрата аммония (NН4NO3), % | 89-93 |
| 2 Массовая доля аммиака свободного, % | 0,006-0,036 |
| 3 Массовая доля кальция растворимого, %, не более | 0,02 |
| 4 Массовая доля оксида фосфора,%, не более | 0,01 |
| 5 Массовая доля фторидов, % , не более | 0,01 |
| 6 Массовая доля кальция нерастворимого, %, не более | 0,01 |
Сырье для производства азофоски: апатитовый концентрат, неконцентрированная азотная кислота, аммиак жидкий, калий хлористый (или сильвин), углекислый газ,карбамид, пигмент красный
Железоокисный, кондиционирующие добавки (лиламин, флотигам, СК-ферт и другие, снижающие слеживаемость продукта).
Разложение апатитового концентрата азотной кислотой
Апатитовый концентрат подается пневмотранспортом из отделения приема, переработки и дозирования апатитового концентрата в расходный бункер.
Запас хранения в бункере рассчитан на 8 часов работы.
Для исключения зависания апатитового концентрата в бункере предусмотрена его аэрация, а также установлены вибраторы.
Запыленный воздух из бункера отсасывается воздуходувкой через циклон и рукавный фильтр, после чего выбрасывается в атмосферу.
Апатитовый концентрат подается из бункера в аппарат для разложения I DС 009.
Азотная кислота с массовой долей не менее 57 % подается из отделения приема и дозирования азотной кислоты. Азотная кислота, поступающая на разложение, разделяется на два потока.
Большая часть (65-70 %) направляется через подогреватель в аппарат разложения I DС 009.
Остальное количество используется для промывки нитрата кальция. В теплообменнике ЕА 007 азотная кислота нагревается насыщенным паром.
В аппарат для разложения I DC 009 подается азотная кислота после подогревателя, а также промывная кислота после промывки кристаллов нитрата кальция на ротационных (барабанных) сдвоенных фильтрах FD 019 А-Е.
Процесс разложения апатитового концентрата азотной кислотой при норме 110 % от стехиометрии проводится в одну стадию в присутствии раствора нитрата аммония концентрацией не более 93 % в количестве 3 -15 % при поддержании концентрации азотной кислоты в зоне реакции от 47,7 % до 55,0 %.
азотная кислота, т
DR= ____________________________________ = 1,27-1,29 (110 % от стехиометрии).
апатитовый концентрат, т
Разложение апатитового концентрата азотной кислотой осуществляется непрерывно в двух последовательно установленных аппаратах: аппарате для разложения I DC 009 и аппарате для разложения II DC 010, снабженных мешалками, при температуре 50-70 °С и атмосферном давлении, в основном, по реакции:
Аппарат для разложения I DC 009 и аппарат для разложения II DC 010 имеют объем, доста-
точный для необходимого времени пребывания компонентов, обеспечивающего максимальную степень разложения апатитового концентрата.
Возможно проведение процесса разложения апатитового концентрата азотной кислотой без подачи в реактор разложения раствора нитрата аммония.
При этом для обеспечения наиболее полного разложения апатитового концентрата и поддержания оптимального режима процесс разложения проводится с избытком азотной кислоты до 120 % от стехиометрии (DR=1,31 –1,33).
При разложении апатитового концентрата азотной кислотой в газовую фазу выделяется незначительное количество фтористого водорода (НF), тетрафторида кремния (SiF4), а также оксиды азота (NОх) и водяной пар по реакции:
Газы направляются на очистку. Предусмотрена промывка газохода от возможных отложений диоксида кремния (SiО2), образующихся в результате охлаждения газа и его взаимодействия с водой по реакции:
Раствор нитрата аммония с концентрацией не более 93 % в аппарат для разложения 1 DC 009 подается из резервуара FА 444 стадии выпарки аммиачной селитры.
Массовый расход (FIСА 009-2) раствора нитрата аммония составляет 3 — 15 % от расхода азотной кислоты (FIC 007-2) и регулируется в зависимости от расхода апатитового концентрата.
При подаче раствора нитрата аммония в реактор разложения выделение окислов азота из раствора разложения в газовую фазу уменьшается на 60-70 %.
При работе стадии разложения без подачи раствора нитрата аммония в аппарат для разложения 1 DC 009 ( DR = 1,31-1,33) для уменьшения образования оксидов азота (NOх) при восстановлении азотной кислоты сернистыми соединениями и органическими веществами, которые в незначительных количествах содержатся в апатитовом концентрате, в аппарат для разложения I DC 009
Образование оксидов азота (NОх) и разложение их в результате добавки карбамида происходит по следующим реакциям:
— образование оксидов азота:
4 НNО3 + 2 С (восстановитель) = 4 НNО2 + 2 СО2
— разложение оксидов азота добавкой карбамида:
Карбамид, непрореагировавший на стадии разложения, гидролизуется во время нейтрализации маточных растворов и их упарки.
Азотнокислотная вытяжка (раствор разложения), содержащая в своем составе фосфорную кислоту, нитрат кальция, свободную азотную кислоту и некоторое количество фтористых соединений (в основном кремнефтористоводородную кислоту Н2SiF6) из аппарата разложения II DС 010 самотеком поступает в емкость для питания кристаллизаторов FА 012, снабженную мешалкой, которая является буферной емкостью и имеет объем, достаточный для заполнения двух кристаллизаторов.
Источник