Исходным сырьем для производства азотных и ряда комплексных удобрений является аммиак. Суммарные действующие мощности по производству аммиака в России в настоящее время достигают 13870 тыс. т, что составляет около 9% от мировых мощностей. Это третий показатель в мире после Китая и США. Однако производственные мощности предприятий загружены не полностью, и по объему производства аммиака Россия занимает четвертое место после Китая, США и Индии, производя примерно 6% этого вида продукции в мире.

В 2001 г. загрузка мощностей по производству аммиака и азотных удобрений несколько увеличилась по сравнению с 2000 г. Несмотря на то что основные участники рынка увеличили выпуск на 5-10%, объем производства в целом по отрасли вырос незначительно в связи с сокращением выпуска на ряде небольших предприятий.

Азотные удобрения производятся на 25 предприятиях РФ, кроме того, сульфат аммония производится некоторыми коксохимическими заводами.

Производство азотных удобрений на предприятиях РФ, тыс. т

Предприятие	Продукция
ОАО "Акрон" (Новгородская обл.)	Карбамид
	Азотные удобрения
	Аммиачная селитра
	Азофоска
ОАО "Азот" (Новомосковск)	Азотные удобрения
	Карбамид
	Аммиачная селитра
	Нитрофоска
АО "Невинномысский Азот",	Азотные удобрения
АО "Кирово-Чепецкий химкомбинат",	Азотные удобрения
ОАО "Азот" (г. Березники)	Карбамид
ОАО "Азот" (Кемеровская обл.)	Карбамид
	Аммиачная селитра
ЗАО "Куйбышевазот" (Самарская обл.)	Карбамид
	Аммиачная селитра
	Сульфат аммония
ОАО "Тольяттиазот" (Самарская обл.)	Карбамид
	Азотные удобрения
	Азотные удобрения
АО "Минеральные удобрения" (г. Пермь)	Карбамид

ОАО "Акрон" (Новгородская обл.)

ОАО "Акрон" занимает 1-ое место в РФ по выпуску аммиака, а также входит в группу крупнейших производителей фосфорных удобрений. По итогам 2001 г. доля предприятия в общероссийском производстве азотных удобрений составила 10,5%, фосфорных удобрений - 7%, аммиака - 9,5%. Общий объем производства минеральных удобрений в 2001 г. составил 3.4 млн т, что на 9% больше, чем в 2000 г. В 2001 г. компания на 10% увеличила поставки минеральных удобрений на внутренний рынок, куда поступило около 19% от общего объема произведенных компанией удобрений. Так, в 2001 г. российским сельхозпроизводителям было поставлено 642 тыс. т минеральных удобрений, в том числе 404 тыс. т аммиачной селитры и 231 тыс. т азофоски. В 2001 г. агрохимическая продукция поставлялась ОАО "Акрон" в 37 субъектов РФ, крупнейшими покупателями продукции компании стали Белгородская,

Брянская, Калининградская, Смоленская Орловская обл., Краснодарский край, Республика Татарстан. В 1-м квартале 2002 г. "Акрон" поставлял свою агрохимическую продукцию 26 субъектам РФ. Всего российским сельхозпроизводителям поставлено более 190 тыс. т., из них - 176 тыс. т. аммиачной селитры и 14 тыс. т. азофоски. В 2001 г. ОАО "Акрон" приобрело 58% акций завода по производству минудобрений, расположенного в китайской провинции Шаньдун. Китай является крупнейшим зарубежным покупателем продукции ОАО "Акрон", куда ежегодно поставляется минеральных удобрений на сумму 92-93 млн долл. (около 40% всей продукции "Акрона"). С приобретением завода в провинции Шаньдун расходы комбината на транспортировку удобрений потребителям в Китае будут сведены к минимуму.

ОАО "НАК "Азот" (Тульская обл., г. Новомосковск)

Новомосковская акционерная компания "Азот" является одним из крупнейших производителей аммиака и азотных удобрений, а также одним из ведущих в отрасли предприятий по видам и количеству производимой продукции. Предприятием выпускаются минеральные удобрения, аммиак, органические пластмассы и смолы, хлор, каустическая сода, хлористый кальций, концентрированная и особой чистоты азотная кислота, аргон, метанол и др. Доля предприятия в общероссийском производстве азотных удобрений составляет 10,2%. В 2001 г. компания увеличила производство основных видов продукции, производство азотных удобрений увеличилось на 11,9% - до 602,643 тыс. т. Несмотря на увеличение оплаты продукции компании наличными, она по-прежнему поставляет удобрения сельхозпредприятиям области в долг. Сегодня долг тульских хозяйств "Азоту" составляет 120 млн руб.

В апреле 2002 г. 9,9% акций Новомосковской АК "Азот" приобрела компания "Патек трейд", заплатив за них 10 326 тыс. долл. В настоящее время компания проведет переговоры с акционерами АО "Щекиноазот" о возможном объединении НАК "Азот", "Щекиноазота" и "Агрохимэкспорта" в единую компанию по производству и сбыту азотных удобрений.

ОАО "Невинномысский Азот" (Ставропольский край)

ОАО "Невинномысский Азот" является крупнейшим производителем минеральных удобрений в России. Комбинат выпускает широкую номенклатуру азотных удобрений - аммиачную селитру, карбамид, жидкие азотные удобрения, а также различные продукты органического синтеза. Всего на предприятии выпускается 59 наименований продукции. Доля компании в общем объеме производства азотных удобрений в России составляет около 10%, значительная часть продукции предприятия экспортируется на мировой рынок в страны Европы, Америки и Азии. Основными акционерами ОАО "Невинномысский азот" являются структуры, близкие к группе "МДМ" (43,7% акций). В I квартале 2002 г. ОАО "Невинномысский азот" произвело товарной продукции на 880,7 млн руб. Выпуск карбамида увеличился по сравнению с тем же периодом прошлого года на 32,2% и составил 64,6 тыс. т, производство уксусной кислоты выросло на 3,7% до 39,6 тыс. т. Снижение производства аммиачной селитры на 9% до 178,25 тыс. т и метанола на 14% до 22,51 тыс. т в сравнении с аналогичным периодом прошлого года произошло из-за снижения спроса на данные виды товаров на рынке.

ОАО "Кирово-Чепецкий химкомбинат" (Кировская обл.)

Кирово-Чепецкий химический комбинат был основан в 1938 г. и является одним из крупнейших в Европе химических предприятий, уникальным по ассортименту выпускаемой продукции. Комбинат является основным производителем фторопластов в России (более 70%) и единственным производителем специальных марок фторкаучуков, фторопластовых суспензий, фторированных жидкостей и смазок, разработанных специально для оборонных отраслей промышленности, авиационной и космической техники. Действующее фторполимерное производство относится к отраслям высоких технологий. В марте 2002 г. на Кирово-Чепецком химкомбинате запущено производство тройных удобрений, в состав которых, помимо азота и фосфора, входит хлористый калий. Планируемая мощность производства - до 400 тыс. т тройных удобрений в год. Проект осуществлен благодаря поддержке компании "Сильвинит", которая инвестировала в его реализацию около 4 млн долл., еще 2 млн долл. затратил сам комбинат. Срок окупаемости проекта - 2,5 года.

ОАО "Азот" (г. Березники Пермская обл.)

Выпуск продукции на Березниковском комбинате "Азот" начался в 1932 г. Предприятие производит до 1 млн т азотных удобрений в год, а также целый ряд других видов химической продукции. Продукция компании реализуется как в России, так и за рубежом, она пользуется спросом в Великобритании, Франции, Чехии, Польше, Турции и Латинской Америке. В 2001 г. продукция компании экспортировалась в 29 стран мира, валютная выручка от поставок на экспорт выросла в 2001 г. по сравнению с 2000 г. на 2,5%. В 2001 г. ОАО "Азот" снизило производство аммиака на 9%, в то же время производство минеральных удобрений выросло на 1,1%, аммиачной селитры - на 2,1%, производство карбамида уменьшилось на 6,1%.

ОАО "Азот" (Кемеровская обл.)

Кемеровский "Азот" является крупным производителем минеральных удобрений. Производственные мощности компании позволяют выпускать 500 тыс. т аммиачной селитры,480 тыс. т карбамида и 600 тыс. т сульфата аммония. В 2001 г. предприятие произвело продукции на сумму 5,4 млрд руб., что на 296 млн руб. больше, чем в 2000 г. Годовой план по производству продукции был

выполнен на 105,9%. Загрузка производственных мощностей по итогам 2001 г. в среднем по заводу составила 78,6%. Однако с пуском в эксплуатацию в октябре второго крупнотоннажного агрегата по производству аммиачной селитры загрузка мощностей в ноябре-декабре поднялась до 95%. Такие же показатели загрузки планируется сохранить и в 2002 г. В 1-м квартале 2002 г. Кемеровский "Азот" выполнил план производства на 103,6%.

ОАО "Тольяттиазот" (Самарская обл.)

ОАО "Тольяттиазот" является современным предприятием по производству минеральных удобрений. Завод построен в 1974 г. по соглашению с известной фирмой Арманда Хаммер "Оксидентал Петролеум" США. Производственные мощности компании позволяют выпускать аммиака - 3 млн т в год, карбамида - 1 млн т, жидкой углекислоты - 2 млн т, сухого льда - 2,5 тыс. т, карбамидо-формальдегидной смолы - 6 тыс. т и др. В производстве химической продукции основным сырьем является газ, основным же поставщиком сырья заводу - "Газпром". Доля экспорта составляет 85% от общего объема производимой продукции. Компания экспортирует свою продукцию в 120 стран мира, в том числе в США, страны Азии, Европы и Латинской Америки.

ЗАО "Куйбышевазот" (Самарская обл.)

Основными видами деятельности ЗАО "Куйбышевазот" является производство аммиака, минеральных удобрений, капролактама. Компания входит в тройку крупнейших поставщиков минеральных удобрений на внутренний рынок.

В 2001 г. прибыль предприятия составила 347 млн руб., прирост выработки продукции - 4,6 млрд руб. В 2001 г. предприятие вышло на рекордные показатели производства аммиака и капролактама. На техническое перевооружение и обновление производственных фондов в 2001 г. было израсходовано 383,5 млн руб., на ремонт и обновление оборудования, зданий и сооружений израсходована максимальная за всю историю завода сумма 574 млн руб. Начато строительство нового стратегически важного для завода производства полиамида-6. В плане производства на 2002 г. - 110 тыс. т капролактама, 528 тыс. т аммиака, 359 тыс. т селитры, 240 тыс. т карбамида и 302 тыс. т сульфата аммония.

Благодаря этому производить такие удобрения – очень , тем более, что организовать производство минеральных удобрений может каждый, ничего сложного в этом нет.

Любое помещение для химического производства должно быть оснащено качественной вентиляцией, водопроводом и канализацией.

Площадь помещения зависит от оборудования, которое будет использоваться, и, соответственно, от удобрений, которые будут изготавливаться. В большинстве случаев достаточно 100-200 квадратных метров .

Какие бывают удобрения

Удобрения традиционно классифицируются по форме, количеству питательных веществ и их видам, по растворимости в воде и множеству других критериев.

По форме удобрения подразделяются на порошковые и гранулированные . Удобрения, которые содержат питательные вещества, непосредственно усваиваемые растениями, называют прямыми, тогда как удобрения, применяющиеся для мобилизации имеющихся в почве питательных веществ – косвенными. Прямые удобрения могут содержать как одно, так и несколько питательных веществ.

Наиболее распространенными питательными веществами являются азот, калий и фосфор. Основные минеральные удобрения называют именно по содержанию в них этих веществ, при этом удобрения, которые содержат все три этих элемента, называются полными, а те, что содержат лишь одно – простыми или односторонними.

Что выгоднее

Поскольку гранулированные удобнее использовать, и они лучше хранятся, их производство является более рентабельным . При этом комплексные полные удобрения пользуются большим спросом, чем простые.

Одним из лучших вариантов является гранулированный карбамид. Именно его мы возьмем для дальнейших расчетов.

Оборудование

Для организации производства карбамида потребуются:

• гранулятор;
• грануляционная башня;
• подающий насос;
• вентилятор;
• выпариватель;
• погрузчик.

Приобретать оборудование можно как по отдельности, так и в виде комплексной технологической линии. Наилучшим выбором станет оборудование отечественного производства .

Его стоимость значительно ниже, чем у аналогов от европейских производителей, а запчасти в случае выхода агрегатов из строя достать намного легче, причем это займет намного меньше времени, что позволить снизить издержки.

Технология производства удобрений

Технология производства для каждого удобрения своя , отличная от других. Так, для производства карбамида необходимы диоксид углерода и аммиак, которые преобразуются в удобрение в две стадии.

Первая стадия представляет собой преобразование исходного сырья в карбамат, а вторая – дегидратацию карбамата для получения кристаллов карбамида. Кристаллы направляются в грануляционную башню, где происходит гранулирование.

Кому продать

Найти покупателя на минеральные удобрения несложно – достаточно провести переговоры с близлежащими фермами, аграрными хозяйствами, садовыми товариществами и прочими крупными потребителями.

Кроме того, можно приобрести оборудование для фасовки и наладить поставку своих удобрений в розничные магазины.

Затраты и прибыль

Стоимость в среднем составит от 15 до 20 миллионов рублей, закупка сырья (100 тонн) – 500 тысяч рублей. Средняя рентабельность производства – 60%. При производстве 50-ти тонн карбамида в месяц чистая прибыль составит 400-450 тыс. рублей в месяц .

Как видите, удобрений не сложно, но могут потребоваться достаточно крупные финансовые вложения. Кроме того, изготовление некоторых видов удобрений потребует получения разрешительных документов, поскольку в производстве могут использоваться ядовитые вещества.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный

инженерно-экономический университет»

Кафедра экономики и менеджмента в нефтегазохимической комплексе

Контрольная работа по дисциплине

Выполнила Ерёмина Алёна

Санкт-Петербург 2016

• Введение
• 1. Производство минеральных удобрений
• 1.1 Производство суперфосфата
• 1.2 Производство аммиачной селитры
• 1.3 Производство карбамида
• 2. Проблемы, связанные с использованием минеральных удобрений
• 2.1 Химическое загрязнение почв
• 2.2 Загрязнение окружающей среды
• 2.3 Накопление тяжелых металлов
• 2.4 Выпадение кислотных дождей
• 3. Пути достижения целей
• 4. Охрана окружающей среды при производстве удобрений
• 5. Мероприятия по достижению генеральной цели
• Список литературы
• Задание

Введение

Минеральными удобрениями называют соли, содержащие элементы, необходимые для питания растений и вносимые в почву для получения высоких и устойчивых урожаев. Минеральные удобрения являются одним из важнейших видов продукции химической промышленности. Рост численности населения выдвигает перед всеми странами мира одну и ту же проблему - умелое управление способностью природы воспроизводить жизненные ресурсы и прежде всего продовольственные. Задача расширенного воспроизводства продуктов питания уже давно решается применением в сельском хозяйстве минеральных удобрений. Научными прогнозами и перспективными планами предусматривается дальнейшее увеличение мирового выпуска минеральных и органоминеральных удобрений, удобрений с регулируемым сроком действия.

Производство минеральных удобрений - одна из важнейших подотраслей химической промышленности, его объем во всем мире составляет более 100млн. т в год. В наибольших количествах вырабатывают и потребляют соединения натрия, фосфора, калия, азота, алюминия, железа, меди, серы, хлора, фтора, хрома, бария и др.

1. Производство минеральных удобрений

1.1 Производство суперфосфата

Химическая промышленность выпускает простой и двойной суперфосфаты. Простой суперфосфат - самое распространенное фосфорное удобрение. Он представляет собой порошок (или гранулы) серого цвета, содержащий в основном монофосфат кальция Са(Н2РО4)2*Н2О и сульфат кальция СаSO4*0,5Н2О. В состав суперфосфата входят примеси: фосфаты железа и алюминия, кремнезем, а также фосфорная кислота. Сущность производства суперфосфата состоит в разложении природных фосфатов серной кислотой. Процесс получения суперфосфата при взаимодействии серной кислоты с кальцийфторапатитом является многофазным гетерогенным процессом, протекающим в основном в диффузионной области. Этот процесс можно условно разбить на два этапа. Первый этап - это диффузия серной кислоты к частицам апатита, сопровождаемая быстрой химической реакцией на поверхности частиц, которая идет до полного израсходования кислоты, и кристаллизация сульфата кальция:

Ca 5 F(PO 4) 3 + 5H 2 SO 4 +2,5H 2 O=5(CaSO 4 *0,5H 2 O)+H 3 PO 4 +HF+Q (а)

Второй этап - диффузия образовавшейся фосфорной кислоты в порах неразложившихся частиц апатита, сопровождаемая реакцией

Ca 5 F(PO 4) 3 +7H 3 PO 4 +5H 2 O=5Ca(H 3 PO 4) 2 *H 2 O+HF+Q (б)

Образующийся монокальцийфосфат находится сначала в растворе, при перенасыщении которого начинает кристаллизоваться. Реакция (а) начинается сразу же после смещения и заканчивается в реакционной суперфосфатной камере в течении 20-40 мин в период схватывания и затвердения суперфосфатной массы, которые происходят за счет сравнительно быстрой кристаллизации малорастворимого сульфата кальция и перекристаллизации полугидрата в ангидрит по уравнению реакции

2CaSO 4 *0,5H 2 O=2CaSO 4 +H 2 O

Последующая стадия процесса - созревание суперфосфата, т.е. образование и кристаллизация монокальцийфосфата, происходит медленно и заканчивается лишь на складе (дозревание) при вылеживание суперфосфата в течение 6-25сут. Малая скорость этой стадии объясняется замедленной диффузией фосфорной кислоты через образовавшуюся корку монокальцийфосфата, покрывающую зерна апатита, и крайне медленной кристаллизацией новой твердой фазы Са(Н 2 РО 4) 2 *Н 2 О.

Оптимальный режим в реакционной камере определяется не только кинетикой реакций и диффузией кислот, но и структурой образовавшихся кристаллов сульфата кальция, которая влияет на суммарную скорость процесса и качество суперфосфата. Ускорить диффузионные процессы и реакции (а) и (б) можно повышением начальной концентрации серной кислоты до оптимальной температуры.

Наиболее медленным процессом является дозревание. Ускорить дозревание можно охлаждением суперфосфатной массы и испарением из нее воды, что способствует кристаллизации монокальцийфосфата и повышает скорость реакции (б) вследствие увеличения концентрации Н 3 РО 4 в растворе. Для этого на складе перемешивают и распыляют суперфосфат. Содержание Р 2 О 5 в готовом суперфосфате примерно в два раза ниже, чем в исходном сырье, и составляет при переработке апатитов 19-20% Р 2 О 5.

Готовый суперфосфат содержит некоторое количество свободной фосфорной кислоты, увеличивающей его гигроскопичность. Для нейтрализации свободной кислоты суперфосфат смешивают нейтрализующими твердыми добавками или аммонизируют, т.е. обрабатывают газообразным аммиаком. Эти мероприятия улучшают физические свойства суперфосфата - уменьшают влажность, гигроскопичность, слеживаемость, а при аммонизации вводится еще один питательный элемент - азот.

Существуют периодические, полунепрерывные и непрерывные способы производства суперфосфата. В настоящее время большинство действующих заводов осуществлют непрерывный способ производства. Схема непрерывного способа производства суперфосфата приведена на рис. 1

Измельченный апатитовый концентрат (или фосфоритная мука) системой транспортеров, шнеков элеваторов передается со склада на автоматический весовой дозатор, из которого дозируется в смеситель непрерывного действия.

Серная кислота (75%-ная башенная H 2 SO 4) непрерывно разбавляется водой в дозаторе-смесителе до концентрации 68% H 2 SO 4 , контролируемой концентратомером, и подается в смеситель, в котором происходит механическое смешивание фосфатного сырья с серной кислотой. Образующаяся пульпа из смесителя передается в реакционную суперфосфатную камеру непрерывного действия, где происходит образование суперфосфата (схватывание и затвердевание пульпы в начальный период созревания суперфосфатной массы). Из суперфосфатной камеры измельченный суперфосфат подкамерным конвейером передается в отделение дообработки - склад суперфосфата, по которому равномерно распределяется разбрасывателем. Для ускорения дозревания суперфосфата его перемешивают на складе грейферным краном. Для улучшения физических свойств суперфосфата его гранулируют во вращающихся барабанах-грануляторах. В грануляторах порошкообразный суперфосфат увлажняется водой, подаваемой внутрь барабана форсунками, и «закатывается» в гранулы различных размеров, которые затем сушат, рассеивают на фракции и тарируют в бумажные мешки.

Основным аппаратом суперфосфатного производства служит суперфосфатная камера. Питание ее пульпой производится из смесителя, укрепленного непосредственно над крышкой камеры. Для непрерывного питания суперфосфатных камер применяются шнековые смесители и камерные смесители с механическим перемешиванием.

Недостатком простого суперфосфата является сравнительно небольшое содержание питательного элемента - не более 20% Р 2 О 5 из апатитового концентрата и не более 15% Р 2 О 5 из фосфоритов. Более концентрированные фосфорные удобрения можно получить при разложении фосфатной породы фосфорной кислоты.

1.2 Производство аммиачной селитры

Аммиачная селитра - безбалластное удобрение, содержащее 35% азота в аммиачной и нитратной форме, благодаря чему она применяется на любых почвах и для любых культур. Однако это удобрения обладает неблагоприятными для его хранения и применения физическими свойствами. Кристаллы и гранулы аммиачной селитры расплываются на воздухе или слеживаются в крупные агрегаты в результате их гигроскопичности и хорошей растворимости в воде. Кроме того при изменении температуры и влажности воздуха во время хранения аммиачной селитры могут происходить полиморфные превращения. Для подавления полиморфных превращений и повышения прочности гранул аммиачной селитры применяют добавки, вводимые в процессе ее изготовления, - фосфаты и сульфаты аммония, борную кислоту, нитрат магния и др. Взрывоопасность аммиачной селитры осложняет ее производство, хранение и транспортировку.

Аммиачную селитру производят на заводах, вырабатывающих синтетический аммиак и азотную кислоту. Производственный процесс складывается из стадий нейтрализации слабой азотной кислоты газообразным аммиаком, упарки полученного раствора и гранулирования аммиачной селитры. Стадия нейтрализации основана на реакции

NH 3 +HNO 3 =NH 4 NO 3 +148, 6 кДж

Этот хемосорбционный процесс, при котором поглощение газа жидкостью сопровождается быстрой химической реакцией, идет в диффузионной области и сильно экзотермичен. Теплота нейтрализации рационально используется для испарения воды из растворов нитрата аммония. Применяя азотную кислоту высокой концентрации и подогревая исходные реагенты, можно непосредственно получить плав аммиачной селитры (конценрацией выше 95-96% NH 4 NO 3) без применения выпаривания.

Наиболее распространены схемы с неполным упариванием раствора аммиачной селитры за счет теплоты нейтрализации (рис. 2).

Основная масса воды упаривается в химическом реакторе -нейтрализаторе ИТН (использование теплоты нейтрализации). Этот реактор - цилиндрический сосуд из нержавеющей стали, внутри которого находится другой цилиндр, куда непосредственно вводится аммиак и азотная кислота. Внутренний цилиндр служит нейтрализационной частью реактора (зона химической реакции), а кольцевое пространство между внутренним цилиндром и корпусом реактора - испарительной частью. Образовавшийся раствор аммиачной селитра поступает из внутреннего цилиндра в испарительную часть реактора, где испарение воды происходит за счет теплообмена между нейтрализационной и испарительной зонами через стенку внутреннего цилиндра. Образовавшийся соковый пар отводится из нейтрализатора ИТН и используется затем как греющий агент.

Сульфатно-фосфатная добавка дозируется в азотную кислоту в виде концентрированных серной и фосфорной кислот, которые нейтрализуются вместе с азотной аммиаком в нейтрализаторе ИТН. При нейтрализации исходной азотной кислоты 58%-ный раствор аммиачной селитры на выходе из ИТН содержит 92-93% NH 4 NO 3 ; этот раствор направляется в донейтрализатор, в который подается газообразный аммиак с таким расчетом, чтобы раствор содержал избыток аммиака (около 1 г/дм 3 своб. NH 3), что обеспечивает безопасность дальнейшей работы с плавом NH 4 NO 3 . Донейтрализованный раствор концентрируют в комбинированном тарельчатом трубчатом выпарном аппарате с получением плава, содержащего 99,7-99,8% NH 4 NO 3 . Для гранулирования высококонцентрированной аммиачной селитры плав погруженными насосами перекачивается наверх грануляционной башни высотой 50-55м. Гранулирование производится разбрызгиванием плава с помощью акустических виброгрануляторов ячеечного типа, обеспечивающих однородный гранулометрический состав продукта. Охлаждение гранул производится воздухом в холодильнике кипящего слоя, состоящем из нескольких последовательных ступеней охлаждения. Охлажденные гранулы опрыскиваются ПАВ в барабане с форсунками и передаются на упаковку.

Ввиду недостатков аммиачной селитры целесообразно изготовление на ее основе сложных и смешанных удобрений. Смешением аммиачной селитры с известняком, сульфатом аммония получают известково-аммиачную селитру, сульфатнитрат аммония и др. Нитрофоску можно получить сплавлением NH 4 NO 3 с солями фосфора и калия.

1.3 Производство карбамида

Карбамид (мочевина) среди азотных удобрений занимает второе место по объему производства после аммиачной селитры. Рост производства карбамида обусловлен широкой сферой его применения в сельском хозяйстве. Он обладает большой устойчивостью к выщелачиванию по сравнению с другими азотными удобрениями, т.е. менее подвержен вымыванию из почвы, менее гигроскопичен, может применяться не только как удобрения, но и в качестве добавки к корму крупного рогатого скота. Карбамид, кроме того, широко используется для получения сложных удобрений, удобрений с регулируемым сроком действия, а также для поучения пластмасс, клеев, лаков и покрытий.

Карбамид CO(NH 2) 2 - белое кристаллическое вещество, содержащее 46.6% азота. Его получение основано на реакции взаимодействия аммиака с диоксидом углерода

загрязнение почва удобрение металл

2NH 3 +CO 2 =CO(NH 2) 2 +H 2 O H=-110,1 кДж (1)

Таким образом, сырьем для производства карбамида служат аммиак т диоксид углерода, получаемый в качестве побочного продукта при производстве технологического газа для синтеза аммиака. Поэтому производство карбамида на химических заводах обычно комбинируют с производством аммиака.

Реакция (1) - суммарная; она протекает в две стадии. На первой стадии происходит синтез карбамата:

2NH 3 +CO 2 =NH 2 COONH 4 H=-125,6 кДж (2)

На второй стадии протекает эндотермический процесс отщепления воды от молекул карбамата, в результате которого и происходит образование карбамида:

NH 2 COONH 4 = CO(NH 2) 2 + Н 2 О Н=15.5 (3)

Реакция образования карбамата аммония - обратимая экзотермическмя, протекает с уменьшением объема. Для смещения равновесия в сторону продукта ее необходимо проводить при повышенном давлении. Для того, чтобы процесс протекал с достаточно высокой скоростью, необходимы и повешенные температуры. Увеличение давления компенсирует отрицательное влияние высоких температур на смещение равновесия реакции в обратную сторону. На практике синтез карбамида проводят при температурах 150-190 С и давление 15-20 МПа. В этих условиях реакция протекает с высокой скоростью и до конца.

Разложение карбомата аммония - обратимая эндотермическая реакция, интенсивно протекающая в жидкой фазе. Чтобы в реакторе не происходило кристаллизации твердых продуктов, процесс необходимо вести при температуре ниже 98С (эвтектическая точка для системы CO(NH 2) 2 - NH 2 COONH 4).

Более высокие температуры смещают равновесие реакции вправо и повышают ее скорость. Максимальная степень превращения карбамата в карбамид достигается при 220С. Для смещения равновесия этой реакции вводят также избыток аммиака, который связывая реакционную воду, удаляет ее из сферы реакции. Однако добиться полного превращения карбамата в карбамид все же не удается. Реакционная смесь по мимо продуктов реакции (карбамида и воды) содержит также карбамат аммония и продукты его разложения - аммиак и СО 2 .

2. Проблемы, связанные с использованием минеральных удобрений

2.1 Химическое загрязнение почв

Большой ущерб почвам наносит их загрязнение чужеродными химическими веществами. Для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений и сорняками широко применяют разнообразные ядохимикаты: пестициды, инсектициды, гербициды, дефолианты. Установлено, что устойчивые пестициды, широко применяемые для защиты растений от вредителей, болезней и сорняков и сохраняющие до 1/3 урожая, отрицательно влияют на численность и активность почвенной фауны и микроорганизмов. Пестициды и продукты их естественных превращений вредны для личинок полезных животных: насекомых - опылителей и энтомофагов, насекомоядных, хищных, промысловых птиц и млекопитающих.

Остатки пестицидов вместе с собранным урожаем и водой могут попадать в пищу и причинять вред здоровью человека. Решение проблемы применения пестицидов в сельском хозяйстве заключается в строгой дозировке и умелом их использовании. Важно создавать препараты с малым периодом жизни, которые сравнительно быстро разрушаются; продукты их естественной переработки должны быть неядовитыми. В последние годы для борьбы с сельскохозяйственными вредителями стали применять новые быстро разлагающиеся препараты, однако проблема получения безопасных для полезных животных и человека ядохимикатов требует дальнейших разработок.

Другая проблема - правильное использование химических удобрений. Неудачный подбор минеральных удобрений может вызывать избыточное подщелачивание или подкисление почвы. Для лесных кислых почв необходимы подщелачивающие удобрения (натриевая и аммонийная селитры), известкование почвы. На карбонатных почвах и в аридных районах нужны подкисляющие удобрения: суперфосфат, сульфат аммония. Особенно осторожно следует применять минеральные удобрения на почвах, испытывающих засоление.

Загрязнения охватывают огромные территории и проявляются даже в отдаленных районах земного шара. В наиболее населенных и промышленно развитых районах поступление многих химических элементов в почву превышает их естественное содержание в гумусовом слое в десятки тысяч раз. Попадают они в почву с золой и доменным дымом. Избыточное количество марганца, хрома, меди, кобальта, никеля, свинца и других элементов, содержащееся в почвах, окружающих заводы, снижает урожайность зерновых на 20-30%, бобовых - на 40, картофеля - на 47, кормовой и сахарной свеклы - на 35%. Загрязнение гумусового слоя пылью тяжелых металлов, их солей при попадании в почву соединений серной кислоты действует угнетающе на развитие растений, вызывает гибель их корневой системы, снижает урожай.

При загрязнении почвы промышленными радиоактивными отбросами, радиоактивными изотопами, поступающими из других источников, возможно значительное повышение радиоактивного фона. В этом случае радиоактивное загрязнение почвы передается, как указывалось выше, далее по так называемой пищевой цепочке через различные звенья биосферы и пищевые продукты - человеку. Наибольшую опасность представляют строниций и цезий, которые, попадая в организм коров, выделяются затем с молоком.

2.2 Загрязнение окружающей среды

В связи с ростом объема производства минеральных удобрений во всем мире все чаще ставится вопрос, не причиняют ли они ущерба плодородию почвы, окружающей природе. Как показывают многочисленные опыты, очень длительное применение минеральных удобрений не только не снижает плодородия почвы, но способствует накоплению остатков фосфора и калия, а также интенсивности микробиологической деятельности его росту. Физиологически кислые муки при длительном применении могут значительно повышать кислотность почв. Длительное использование минеральных удобрений приводит также к нежелательному накоплению в почве анионных (хлор, фтор, серная кислота) и катионных остатков.

Ущерб окружающей природе минеральные удобрения наносят только при несоблюдении научно обоснованных принципов и приемов работы с ними (производство, транспортировка, хранение и применение). В таких случаях происходит разложение химикатов, выделение нежелательных продуктов в атмосферу, вымывание их из почвы, минерализация подземных и поверхностных вод. Попадая в реки и озера, минеральные удобрения резко нарушают условия развития водных организмов.

При нерациональном применении удобрений окружающая среда загрязняется азотом, фосфором и калием.

При многолетнем применении больших доз фосфорных удобрений в почве могут накапливаться содержащиеся в них в небольших количествах тяжелые металлы: уран, торий и их дочерние продукты радиоактивного распада. Во избежание возможности вовлечения в биологический круговорот токсических и радиоактивных элементов применение фосфорных удобрений должно находиться под постоянным контролем агрохимиков.

После снятия урожая почва нуждается в восстановлении плодородия. Но чрезмерное использование удобрений приносит вред. Оказалось, что при увеличении дозы удобрений урожайность сначала быстро растет, но затем прирост становится всем меньше и наступает момент, когда дальнейшее увеличение дозы удобрений не дает никакого прироста урожайности, а в избыточной дозе минеральные вещества могут оказаться для растений токсичными. Этот так называемый закон предельной урожайности, как считает французский эколог Ф. Рамад, неизвестен большинству людей, занимающихся сельским хозяйством, а производители удобрений о нем умышленно умалчивают. Лишними оказываются питательные вещества не только сверх этой предельной дозы, но и значительная часть тех, которые вносятся сверх некоторой оптимальной дозы. Ведь тот факт, что прирост урожайности резко уменьшается, говорит о том, что растения не усваивают излишков питательных веществ. Приносит вред и несоблюдение правильного соотношения между азотными, фосфорными и калийными удобрениями. Например, оптимальная доза азотных удобрений не достигнет желаемого эффекта, и большое количество внесенного азота окажется лишним, если будет внесено фосфорных удобрений меньше, чем требуется.

Избыток удобрений выщелачивается и смывается с полей талыми и дождевыми водами (и оказывается в водоемах суши и в море). Излишние азотные удобрения, а они по массе преобладают по сравнению с калийными и фосфорными, в почве распадаются, и газообразный азот выделяется в атмосферу, а органическое вещество гумуса, составляющего основу плодородия почвы, разлагается на углекислый газ и воду. Поскольку органическое вещество не возвращается в почву, гумус истощается и почвы деградируют. Особенно сильно страдают крупные зерновые хозяйства, не имеющие отходов животноводства (например, на бывшей целине Казахстана, Предуралья и Западной Сибири).

Кроме нарушения структуры и обеднения почв, избыток нитратов и фосфатов приводит к серьезному ухудшению качества продуктов питания людей. Часть нитратов и фосфатов, особенно когда имеется их избыток, включается в ткани растений в виде свободных ионов нитратов и фосфатов. Некоторые растения (например, шпинат, салат) способны накапливать нитраты в больших количествах. Съев 250 граммов салата, выращенного на переудобренной грядке, можно получить дозу нитратов, эквивалентную 0,7 грамма аммиачной селитры. В кишечном тракте нитраты превращаются в ядовитые нитриты, которые в дальнейшем могут образовать нитрозамины - вещества, обладающие сильными канцерогенными свойствами. Кроме того, в крови нитриты окисляют гемоглобин и лишают его способности связывать кислород, необходимый для живой ткани. В результате возникает особый вид малокровия - метгемоглобинемия.

В действии химических удобрений хватает минусов. По большей части они возникают в силу поликристаллического характера многих минеральных удобрений, их ускоренного растворения и избирательного выщелачивания грунтовыми водами.

Начнет, пожалуй, с самого простого - огромной нагрузки, которая приходится на долю растений в момент внесения удобрений и отрицательно воздействует на корневую систему. Следующий пункт в отрицательном списке - загрязнение водоемов, которое возникает как следствие перекачивания части внесенных минеральных удобрений через грунтовые воды (а избежать этого при нынешний технологиях практически невозможно). Третий минус химудобрений в том, что в период вегетации растений используется лишь небольшая часть полезных компонентов этих пищевых добавок, из-за чего ежегодно приходится повышать вносимую в почву дозу, создавая избыток удобрений.

При этом нельзя забывать еще и о том, что технология производства практически любой разновидности минеральных удобрений связана с определенными проблемами, которые иногда решаются довольно сложно. В качестве примера приведем те трудности, с которыми приходится сталкиваться «средним» производителям фосфатов. Наиболее известны аммофоз, суперфосфат и некоторые другие разновидности удобрений, получаемые в результате переработки природных фосфатов. В качестве сырья для получения этих минеральных удобрений используются апатиты и фосфориты. И те, и другие имеют очень высокую температуру плавления -- 1700° С и обладают высокой химической устойчивостью. В результате перед производителями в полный рост встает «высокотемпературная» проблема: все сложности химической переработки по высокотемпературным технологиям, связанным с многоступенчатым получением сначала элементарного фосфора, затем его оксидов, фосфорной кислоты и, наконец, солей метафосфатов, которые являются быстрорастворимыми.

2.3 Накопление тяжелых металлов

В природе в результате антропогенного воздействия происходит накопление тяжелых металлов, поступающих из застывшей земной магмы, обычно закрытой безвредными поверхностными осадками. В результате рудных разработок (во многих странах мира) образовались области загрязнения площадью от нескольких квадратных метров до гектаров, где преобладают почвы с большим содержанием тяжелых металлов, которые токсичны для сельскохозяйственных культур. Их высокая концентрация в почвенном растворе полностью приостанавливает рост корней и вызывает гибель растений. Тяжелые металлы неподвижны в почве, уровни их в рудниковых пустырях составляют около 1 %. Поэтому в этих областях крайне неблагоприятные условия для возделывания сельскохозяйственных культур.

2.4 Выпадение кислотных дождей

Выпадение кислотных дождей, обычное в районах загрязнения среды тяжелыми металлами, повышает их подвижность и создает угрозу попадания в грунтовые воды, а также и увеличивает вероятность поступления избытка этих металлов в растения.

Многочисленные прогнозы свидетельствуют о дальнейшем увеличении в ближайшее время содержания в почвах таких металлов, как ртуть, мышьяк, кадмий, свинец, молибден, медь, ванадий, цинк. Это вызывает необходимость внимательного изучения действия избыточного содержания данных элементов в почве и растениях, а также разработки предупредительных мер.

С минеральным питанием растений в условиях недостатка или избытка химических элементов в почве связано много важных эколого-физиологических проблем. В частности, с ростом городов и развитием промышленности усиливается влияние на сельскохозяйственные культуры повышенных концентраций в почве тяжелых металлов, в результате чего увеличивается количество нарушенных экосистем и угнетается развитие зональной растительности. В условиях неблагоприятного минерального питания особенно четко прослеживаются присущие сельскохозяйственным культурам различия в аккумуляции химических элементов. Для изучения процесса химического круговорота металлов, а также оценки защитной роли растений необходимы объективные данные о накоплении в них металлов в условиях различных экосистем.

Степень поглощения элементов из загрязненных почв у разных растений неодинакова. Наибольшей способностью к накоплению тяжелых металлов обладают овощные, меньшей -- технические и зерновые культуры. Капустные, имеющие более мощную корневую систему, поглощают больше металлов, чем зерновые, а у двудольных в целом способность к накоплению выше, чем у однодольных. Такие элементы, как никель и кадмий, легко поступают в растения и концентрируются в вегетативной массе. Ртуть же в высших растениях обычно содержится в незначительных количествах, наибольшее содержание этого тяжелого металла отмечено в грибах, которые также способны накапливать и кадмий.

3. Пути достижения целей

Перед человечеством стоит задача значительного увеличения производства продовольствия, энергии, строительства жилья. Видимо, и в будущем главным средством повышения урожайности всех сельскохозяйственных культур останутся удобрения, поэтому с каждым годом доля их в круговороте питательных веществ будет увеличиваться.

За счет применения промышленных минеральных удобрений обеспечивается не менее 50 % прироста урожая, а по некоторым культурам (хлопчатник на орошаемых землях, чай) -- около 80 %.

Полный отказ от использования минеральных удобрений, который иногда предлагается в качестве одного из возможных путей развития сельского хозяйства, приведет к катастрофическому сокращению производства продовольствия. Поэтому единственно правильное решение данной проблемы -- это не отказ от применения, а коренное улучшение технологии использования минеральных удобрений, внесение их в оптимальных дозах и соотношениях, правильное хранение. При неравномерном их внесении одни растения получают избыточное, а другие -- недостаточное количество питательных веществ, что приводит к неодинаковым темпам развития и созревания растений, снижению урожая и качества продукции, причем чем концентрированнее удобрение, тем выше потери урожая.
Наряду с основными элементами питания в минеральных удобрениях часто присутствуют различные примеси в виде солей тяжелых металлов, органических соединений, радиоактивных веществ. Сырье для получения минеральных удобрений -- фосфориты, апатиты, сырые калийные соли, как правило, содержит значительное количество примесей -- от 10 в -5 степени до 5 % и более. Из токсичных примесей могут присутствовать мышьяк, кадмий, свинец, фтор, селен, стронций, которые должны рассматриваться как потенциальные источники загрязнения окружающей среды и строго учитываться при внесении в почву минеральных удобрений.
К критической группе веществ, накопление которых ведет к стрессу окружающей среды, относятся из тяжелых металлов ртуть, свинец, кадмий, мышьяк и др. Среди них наиболее токсичны первые три элемента и ряд их соединений.

4. Охрана окружающей среды при производстве удобрений

При производстве фосфорных удобрений велика опасность загрязнения атмосферы фтористыми газами. Улавливание соединений фтора важно не только с точки зрения охраны окружающей среды, но также и потому, что фтор является ценным сырьем для получения фреонов, фторопластов, фторкаучуков и т.д. Соединения фтора могут попасть в сточные воды на стадиях промывки удобрений, газоочистки. Целесообразно для уменьшения количества таких сточных вод создавать в процессах замкнутые водооборотные циклы. Для очистки сточных вод от фтористых соединений могут быть применены методы ионного обмена, осаждения с гидроксидами железа и алюминия, сорбции на оксиде алюминия и др.Сточные воды производства азотных удобрений, содержащие аммиачную селитру и карбамид, направляют на биологическую очистку, предварительно смешивая их с другими сточными водами в таких соотношениях, чтобы концентрация карбамида не превышала 700мг/л, а аммиака - 65-70мг/л.Важной задачей в производстве минеральных удобрений является очистка газов от пыли. Особенно велика возможность загрязнения атмосферы пылью удобрений на стадии грануляции. Поэтому газ, выходящий из грануляционных башен, обязательно подвергается пылеочистке сухими и мокрыми методами.

5. Мероприятия по достижению генеральной цели

Развитие производства, расширение ассортимента и широкое применение пестицидов повышает необходимость борьбы с загрязнением ими окружающей среды. Остатки пестицидов обнаруживаются в почве, воде, воздухе, в органах млекопитающих, птиц, рыб.

Наличие остатков пестицидов в сельскохозяйственных культурах контролируется Управлением по пищевым продуктам и лекарственным препаратам, Министерство сельского хозяйства следит за наличием остатков пестицидов в мясных продуктах. Повышение требований к применяемым препаратам отразилось на ассортименте используемых пестицидов. Например, исключены персистентные препараты, накапливающиеся в окружающей среде; прежде всего это относится к ДДТ. Опасность накопления пестицидов в окружающей среде вызывает необходимость разработки новых малотоксичных препаратов, быстро разрушающихся в ней и малотоксичных для теплокровных организмов и рыб. Поиски новых пестицидов направлены на выявление соединений, обладающих высокой активностью в очень небольших дозах и мало влияющих на окружающую среду. Усовершенствования технологии внесения минеральных удобрений в почву устраняет отдельные случаи нежелательного проникновения в грунтовые воды и в водоемы компонентов минеральных удобрений. Следует отмстить, что минеральные удобрения в ряде случаев служат косвенными факторами улучшения, очищения среды. Улучшая развитие растений, удобрения способствуют очищению атмосферы от ряда вредных соединений.

Список литературы

1. А.М. Кутепов и др.

Общая химическая технология: Учеб. для вузов/А.М. Кутепов,

Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен.- 3-е изд., перераб. - М.: ИКЦ «Академкнига». 2003. - 528с.

2. И.П. Мухленов, А.Я. Авербух, Д.А Кузнецов, Е.С. Тумаркина,

И.Э. Фурмер.

Общая химическая технология: Учеб. для химико-техн. спец. вузов.

В 2х томах. Т.2. Важнейшие химические производства/ И.П. Мухленов, А.Я.

Кузнецов и др.; Под ред. И.П. Мухленова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: «Высш. шк.», 1984.-263 с., ил.

3. Бесков В. С.

Общая химическая технология: Учебник для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. -452с.: ил.

Задание

Предприятие “РОП” разработало новый товар. Существует определенная вероятность того, что для него существует рынок сбыта на ближайший год. Наличие в производственном процессе высокотемпературных реакций повышает его стоимость до 2,5 млн. рублей. Для организации производственного процесса требуется один год, однако существует лишь 55-процентная вероятность того, что будет обеспечена должная технологическая безопасность процесса. Таким образом возникает вопрос о разработке автоматической контролирующей системы (АКС), которая и будет обеспечивать безопасность высокотемпературных реакций. Исследования по АКС продолжатся 1 год и стоят 1 млн. рублей, но вероятность получения требуемой АКС - 0,75.

Разработку АКС можно начать немедленно, либо подождать год до выявления технологической безопасности процесса. Если разработку АКС начать немедленно, а производственный процесс окажется безопасным, то АКС окажется бесполезной и предприятие понесет убытки в размере 1 млн. рублей. Если процесс разработки АКС отложить на один год, а производственный процесс не будет соответствовать установленным стандартам технологической безопасности, то выпуск товара отодвигается на 1 год, до окончания исследований.

Если работа над АКС окажется безуспешной, то работы по проекту следует прекратить, так как альтернативные варианты выпуска товара отсутствуют.

Если же продажа нового товара начинается в течение года, то прибыль составит 10 млн. рублей (без амортизации, в т.ч. на АКС). Если выпуск отложить на 1 год, то прибыль составит 8,5 млн. рублей, т.к. могут появиться конкуренты.

Для выбора решения построить дерево решения.

Наиболее распространенный способ использования вероятностей при принятии решений - это вычисление математического ожидания. Оно рассчитывается для каждого решения (варианта) либо для доходов, либо для возможных потерь. Выбирается решение либо с наибольшим ожидаемым доходом, либо с наименьшими возможными потерями.

Разработка АКС сегодня:

М 1 = 0,75 * 10 = 7,5

Разработка АКС через год:

М 1 = 0,55 * 8,5 = 4,675

Итак, максимальное значение ожидаемого выигрыша 7,5 соответствует варианту разработка АКС сегодня.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

АО "ФосАгро-Череповец" как один из мировых лидеров по производству фосфорсодержащих удобрений. Знакомство с этапами проектирования ленточного конвейера производительностью 21т/ч склада готовой продукции участка №1 производства минеральных удобрений.

дипломная работа , добавлен 19.02.2017


Описания грануляторов для гранулирования и смешивания сыпучих материалов, увлажненных порошков и паст. Производство комплексных удобрений на основе аммиачной селитры и карбамида. Упрочнение связей между частицами сушкой, охлаждением и полимеризацией.

курсовая работа , добавлен 11.03.2015


Производство фосфорной кислоты, фосфорных и комплексных удобрений и технических фосфатов. Применение фосфорных удобрений, химический состав. Вынос питательных веществ урожаем основных культур. Внесение в почву удобрений для оптимизации питания растений.

контрольная работа , добавлен 11.05.2009


Виды и характеристика удобрений из отработанной серной кислоты. Эффективность азотных удобрений и пути ее повышения. Особенности фосфорных удобрений. Удобрение из осадков сточных вод. Процесс выделения алюминия и других металлов из зольной пыли.

курсовая работа , добавлен 11.10.2010


Строение и свойства топливных шлаков. Агломерированные шлаки и золы. Способы механизированного получения шлаковой пемзы. Производство удобрений из шлаков. Способы получение комплексных удобрений. Основные недостатки смесей из пористых материалов.

реферат , добавлен 14.10.2011


Физико-химические свойства аммиачной селитры. Основные стадии производства аммиачной селитры из аммиака и азотной кислоты. Установки нейтрализации, работающие при атмосферном давлении и работающие при разрежении. Утилизация и обезвреживание отходов.

курсовая работа , добавлен 31.03.2014


Изучение принципов стандартизации продукции, деятельности по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования. Анализ защиты интересов потребителей и государства по вопросам качества продукции, процессов и услуг.

реферат , добавлен 16.02.2012


Использование угля в качестве технологического сырья для производства минеральных удобрений и пластмасс. Научные методы разработки месторождений с минимальными затратами живого и овеществленного труда при безусловной безопасности ведения горных работ.

курсовая работа , добавлен 05.04.2009


Автоматизация производства гранулированной аммиачной селитры. Контуры стабилизации давления в линии подачи сокового пара и регулирования температуры конденсата пара из барометрического конденсатора. Контроль давления в линии отвода к вакуум-насосу.

курсовая работа , добавлен 09.01.2014


Характеристика выпускаемой продукции, исходного сырья и материалов для производства. Технологический процесс получения аммиачной селитры. Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком и выпаривание до состояния высококонцентрированного плава.

Во многих странах сельскохозяйственная отрасль испытывает недостаток земельных ресурсов – из-за огромных темпов роста аграрной промышленности и истощения земледельческих угодий. Поддерживать плодородие почв естественным способом удается далеко не всегда – для накопления питательных веществ земля нуждается в длительном отдыхе. Решением проблемы является искусственное удобрение грунтов химическими элементами, необходимыми для полноценного развития растений. В нашей стране этот метод применяется с конца XIX века, когда производство минеральных удобрений в России (подкормок на основе фосфора) приобрело промышленные масштабы.

До развития химической промышленности фермеры использовали навоз, золу, компост и другую органику, на основе которой производятся современные . Внесение таких подкормок требовало значительных трудозатрат, а питание растений начиналось только после разложения органических веществ. Применение составов с быстроусвояемыми элементами сразу дало видимый результат – урожайность сельскохозяйственных культур существенно повысилась. Положительный эффект от химических подкормок подвигнул ученых на активные исследования, которые выявили основные вещества для полноценного развития растений – азот, калий и фосфор. В итоге производство минеральных удобрений в России (и в других странах мира) сосредоточилось именно в этих направлениях.

Мировая роль России в производстве химических подкормок

На сегмент минеральных удобрений приходится существенная доля отечественного химического комплекса. Градация объемов выпуска основных видов подкормок не меняется уже много лет и выглядит следующим образом: азотные удобрения – 49%, калиевые – 33%, фосфатные – 18%. Примерно третья часть от всех выпускаемых подкормок идет на экспорт, что составляет около 7% мирового рынка. Даже в условиях кризиса наша страна сохраняет стабильные позиции, что объясняется не только большими запасами природного сырья, но и современной производственно-технологической базой. В настоящий момент Россия входит в тройку мировых экспортеров и удовлетворяет спрос многих стран на азотные, калийные и . Среди основных потребителей отечественных подкормок традиционно выделяется Китай и латиноамериканские страны.

Крупнейшие отечественные производители удобрений

• Азот. Центры производства азотных удобрений – это Ставропольский край и Тульская область. В этих регионах находятся два крупных предприятия – «Невинномысский Азот» и НАК «Азот», основным продуктом которых являются .
• Калий . Центр производства калийных удобрений – Урал. Здесь также лидируют две компании – «Уралкалий» (г. Березники) и «Сильвинит» (г. Соликамск). Выпуск калийных удобрений именно на Урале неслучаен – заводы сосредоточены вокруг Верхнекамского месторождения калийсодержащих руд, что существенно удешевляет конечную стоимость подкормок.
• Фосфор . Удобрения на основе фосфора выпускают около 15 российских химических заводов. Наиболее крупные – «Воскресенские минеральные удобрения» и «Акрон» – находятся в Великом Новгороде. Нужно отметить, что эти предприятия являются наиболее рентабельными – их промышленный потенциал задействован на 80%, тогда как другие компании работают лишь вполовину имеющихся мощностей.

Несмотря на общую стабильность, производство минеральных удобрений в России не избежало негативного влияния кризиса, особенно в калийном секторе. Проблемы связаны с падающим спросом внутри страны – из-за снижения покупательской способности крупных агропромышленных комплексов. Ситуацию спасает экспортная ориентация калийной подотрасли – до 90% продукции активно раскупается другими странами. Кроме того, предприятия поддерживаются государством – правительство РФ имеет оптимистичный настрой, ведь развитие мировой экономики стимулирует рост земледелия и поддерживает стабильный спрос на минеральные удобрения. В такой ситуации наша страна с богатыми рудными/газовыми месторождения и отлаженным производством имеет все шансы стать мировым лидером по объемам выпуска и реализации химических подкормок.

Общие сведения о минеральных удобрениях (классификация, производство, свойства химические и агрономические)

Минеральные удобрения делят на простые и комплексные. Простые удобрения содержат один питательный элемент. Это определение несколько условно, так как в простых удобрениях, кроме одного из основных элементов питания, могут содержаться сера, магний, кальций, микроэлементы. Простые удобрения в зависимости от того, какой элемент питания в них содержится, подразделяются на азотные, фосфорные и калийные.

Комплексные удобрения имеют в своем составе два и более элемента питания и подразделяются на сложные, получаемые при химическом взаимодействии исходных компонентов, сложно-смешанные, вырабатываемые из простых или сложных удобрений, но с добавлением в процессе изготовления фосфорной или серной кислот с последующей нейтрализацией, и смешанные, или тукосмеси- продукт механического смешивания готовых простых и сложных удобрений.

Азотные удобрения. Основными исходными продуктами при производстве этих удобрений являются аммиак (NH3) и азотная кислота (HN03). Аммиак получают в процессе взаимодействия газообразного азота воздуха и водорода (обычно из природного газа) при температуре 400-500° С и давления в несколько сот атмосфер в присутствии катализаторов. Азотная кислота получается при окислении аммиака. Около 70% всех азотных удобрений в нашей стране выпускается в виде аммиачной селитры, мочевины, или карбамида - CO(NH2)2 (46% N).

Это гранулированные или мелкокристаллические соли белого цвета, легко растворимые в воде. Благодаря сравнительно высокому содержанию азота, неплохим при правильном хранении свойствам и высокой эффективности практически во всех почвенных зонах и на всех культурах аммиачная селитра и мочевина являются универсальными азотными удобрениями. Следует, однако, учитывать ряд их специфических особенностей.

Аммиачная селитра (NH4NO3) требовательнее к условиям хранения, чем мочевина. Она не только более гигроскопична, но также и взрывоопасна. В то же время наличие в аммиачной селитре двух форм азота - аммиачной, способной поглощаться почвой, и нитратной, обладающей большой подвижностью, допускает более широкую дифференциацию способов, доз и сроков применения в различных почвенных условиях.

Преимущество мочевины перед аммиачной селитрой установлено в условиях орошения, при некорневых подкормках овощных, плодовых, а также и зерновых культур для увеличения содержания белка.

Около 10% выпуска азотных удобрений составляют аммиачная вода- NH4OH (20,5 и 16% N) и безводный аммиак- NH3 (82,3% N). При транспортировке, хранении и внесении этих удобрений следует принимать меры к устранению потерь аммиака. Емкости для безводного аммиака должны быть рассчитаны на давление не менее 20 атм. Потерь азота во время внесения жидких аммиачных удобрений можно избежать путем заделки на глубину 10-18 см водного и 16-20 см безводного аммиака. На легких песчаных почвах глубина размещения удобрений должна быть больше, чем па глинистых.

Аммиачный азот фиксируется почвой, и поэтому жидкие азотные удобрения вносят не только весной под посев яровых культур и под пропашные культуры в подкормку, но и осенью под озимые и при зяблевой вспашке.

Достаточно широко применяется в сельском хозяйстве сульфат аммония - (NH4)2SO4 (20% N), побочный продукт промышленности. Это эффективное удобрение с хорошими физическими свойствами, одна из лучших форм азотных удобрений в условиях орошения. При систематическом применении сульфата аммония на дерново-подзолистых почвах возможно подкисление их.

Практическое значение из азотных удобрений имеют также аммиакаты-растворы азотсодержащих солей (аммиачной селитры, мочевины, карбоната аммония) в концентрированном водном аммиаке. Обычно это полупродукты химического производства, имеющие высокую концентрацию азота (35-50%). Эти удобрения по эффективности не уступают твердым удобрениям, но требуют для перевозки емкостей с антикоррозионным покрытием. При внесении аммиакатов в почву необходимо принимать меры, исключающие потери аммиака.

В качестве азотного удобрения в сельском хозяйстве применяется также некоторое количество натриевой селитры - NaNO3 (15% N), кальциевой селитры-Ca(NO3)2 (15% N) и цианамида кальция-Ca(CN)2 (21% N). Это в основном отходы других отраслей промышленности. Будучи физиологически щелочными, указанные формы эффективны на кислых почвах.

Нитратные формы азотных удобрений имеют преимущество как наиболее быстродействующие туки. Поэтому они с большие успехом могут применяться при подкормках.

Фосфорные удобрения. Простой суперфосфат- Са(Н2РО4)2 Н2О+2СаSO4 (14-20% Р2О5) получают путем обработки обогащенных природных фосфатов серной кислотой. Состав и качество конечного продукта во многом зависят от исходного сырья. Суперфосфат из апатитового концентрата выпускают в основном в гранулированном виде. Для улучшения физических свойств суперфосфата продукт подвергают обработке аммиаком с целью нейтрализации кислотности, получая аммонизированный суперфосфат (2,5% N).

Ускоренными темпами развивается производство более концентрированного фосфорного удобрения - двойного суперфосфата [Са(Н2РО4)2 H2O] (46% Р2О5). В условиях нашей страны курс на производство концентрированных удобрений экономически обоснован. При использовании таких удобрений значительно снижаются расходы на перевозку, хранение и внесение туков.

Получают двойной суперфосфат из того же сырья, что и простой, но путем обработки его фосфорной кислотой Удобрение выпускается в гранулированном виде и имеет хорошие физические свойства. И тот, и другой суперфосфат по эффективности равноценны. Он может применяться на всех почвах и под все культуры.

В кислой почве растворимые фосфорные удобрения переходят в труднодоступные формы фосфатов алюминия и железа, а в почвах, богатых известью, -в трёхкальциевые фосфаты также трудно доступные растениям. Эти процессы снижают коэффициент использования фосфорных удобрений. При низкой обеспеченности почв фосфором и внесении малых доз, особенно при смешивании их со всем пахотным горизонтом, можно не получить желаемого результата от фосфорных удобрений.

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. Калийные удобрения получают из калийных руд природных месторождений. В России наибольшие запасы калия имеет Верхне-Камское месторождение, на базе которого работают калийные комбинаты в Соликамске и Березниках. Сильвинит-это смесь солей хлористого калия и хлористого натрия. Технология его переработки в калийное удобрение заключается в освобождении от балласта-хлористого натрия и многочисленных примесей путем растворения и кристаллизации при соответствующих температурах и концентрациях, а также методом флотации.

Хлористый калий-КС1 (60% К2О)-соль, хорошо растворимая в воде. Это самое распространенное калийное удобрение. Хлористый калий составляет более 90% всех источников калия для растений в различных удобрениях, в том числе и сложных.

Разработка новых технологических процессов с получением крупнозернистого продукта, обработка специальными добавками позволили свести к минимуму слеживаемость хлористого калия при хранении и значительно упростить весь цикл транспортировки удобрения от завода до поля.

В небольшом количестве продолжается выпуск также смешанных калийных солей, главным образом 40%-ной калийной соли, которую приготовляют, смешивая хлористый калий с непереработанным молотым сильвинитом.

В незначительном количестве сельское хозяйство получает несколько видов бесхлорных удобрений-побочных продуктов различных производств. Это сульфат калия - отход алюминиевой промышленности Закавказья, порошковидное удобрение с хорошими физическими свойствами. Поташ-К2СО3 (57-64% К20) - щелочное, сильно гигроскопическое удобрение, отход переработки нефелина. Цементная пыль (10-14% К2О), конденсируемая на некоторых цементных заводах, универсальное удобрение для кислых почв с неплохими физическими свойствами.

Установлено, что при систематическом применении хлорсодержащих калийных удобрений снижается содержание крахмала в клубнях картофеля, ухудшаются свойства курительных сортов табака, в некоторых районах качество винограда, а также урожай некоторых крупяных культур, в частности гречихи. В этих случаях следует отдавать предпочтение сернокислым солям или чередовать их с хлористыми. Важно учитывать также, что хлор, внесенный в составе удобрений с осени, практически полностью вымывается из корнеобитаемого слоя почвы.

Одни калийные удобрения применяют лишь на некоторых разновидностях торфяных почв, богатых азотом и фосфором. Влияние калия усиливается с известкованием. В севообороте с культурами, выносящими много калия (картофель, сахарная свекла, клевер, люцерна, корнеплоды), потребность в нем и эффективность его выше, чем в севооборотах лишь с зерновыми культурами. На фоне навоза, особенно в год его внесения, эффективность калийных удобрений снижается.

Коэффициент использования калия из калийных удобрений колеблется от 40 до 80%, в среднем в год внесения может быть принят 50%. Последействие калийных удобрений проявляется 1-2 года, а после систематического применения более длительный срок.