книги из ГПНТБ / Миниович, М. А. Производство аммиачной селитры

М. А. Ми ни о вин

Производство

аммиачной

селитры

ИЗДАНИЕ 2-е, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ

МОСКВА ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИЯ» 1974 г.

УДК 661.525 М 61

109ссылок.

Вкниге приведены важнейшие сведения о физико-хими­ ческих свойствах аммиачной селитры и сырья, изложены ос­ новы технологических процессов, рассмотрены схемы произ­ водства и аппаратурное оформление.

Большое внимание уделено повышению качества готовой продукции, возможным нарушениям режима работы и мерам их устранения, контролю производства, а также вопросам тех­ ники безопасности.

В доступной форме рассмотрены общеинжеиерные поня­ тия, представлены необходимые справочные данные и неко­ торые материальные и тепловые расчеты.

Приведен список рекомендуемой литературы по всем разделам книги.

Книга предназначена для обслуживающего персонала производства аммиачной селитры и может быть полезна ра­ ботникам сельского хозяйства, химической и других отраслей промышленности, связанных с применением аммиачной се­ литры.

Издание организовано отделом научно-технической ин­ формации ГИАП.

М 153 050(01)-74

© Издательство «Химия», 1974

С О Д Е Р Ж А Н И Е

3

П Р Е Д И С Л О В ИЕ

Первое издание книги вышло в 1968 г. При подготовке ко вто­ рому изданию книга подверглась значительной переработке.

Автор стремился более широко осветить вопросы, связанные с физико-химическими основами процессов получения аммиачной селитры, с модернизацией действующих ее производств, и по воз­ можности показать перспективы их развития в ближайшие годы.

Было учтено, что одновременно с расширением масштабов про­ изводства концентрированных (в частности, карбамида) и слож­ ных удобрений в дальнейшем предполагается непрерывно увели­ чивать выпуск аммиачной селитры.

Автором существенно переработана глава I I I : «Основные ста­ дии производства аммиачной селитры из аммиака и азотной кис­ лоты»; написаны новые разделы, в частности: «Получение грану­

в отдельную главу и дополнен кратким описанием некоторых про­ дуктов, получаемых на основе аммиачной селитры.

Значительно переработана глава «Контроль и автоматизация производства аммиачной селитры»: исключены описания устарев­ ших приборов и аналитических методик и внесены дополнения об основах автоматических устройств, распространенных в производ­ ствах аммиачной селитры.

Во всех главах сделаны дополнения с учетом опыта работы оте­ чественных производств аммиачной селитры и зарубежных публи­ каций по отдельным вопросам ее получения.

Автор считает своим приятным долгом выразить глубокую бла­ годарность докторам техн. наук В. М. Олевскому и М. М. Кара­ ваеву, кандидатам техн. наук Б. Г. Овчаренко, В. А. Клевке и А. К- Чернышеву, инженерам Н. И. Беляеву и Н. И. Смалию за ценные советы, помощь и критические замечания, сделанные при подготовке рукописи к печати.

Автор.

ВВЕДЕНИЕ

В природе и в жизни человека азот имеет исключительно важ­ ное значение. Он входит в состав белковых соединений (16—18%), являющихся основой растительного и животного мира. Человек ежедневно потребляет 80—100 г белка, что соответствует 12—17 г азота.

Для нормального развития растений требуются многие хими­ ческие элементы. Основные из них — углерод, кислород, водород, азот, фосфор, магний, сера, кальций, калий и железо. Первые три элемента растения получают из воздуха и воды, остальные — из­ влекают из почвы.

Особенно большая роль в минеральном питании растений при­ надлежит азоту, хотя его среднее содержание в растительной мас­ се не превышает 1,5%. Без азота не может жить и нормально раз­ виваться ни одно растение.

Азот является составной частью не только растительных бел­ ков, но и хлорофилла, с помощью которого растения под действи­ ем солнечной энергии усваивают углерод из находящейся в атмо­ сфере двуокиси углерода СОг.

Природные соединения азота образуются вследствие химиче­ ских процессов разложения органических остатков, при грозовых разрядах, а также биохимическим путем в результате деятельно­ сти особых бактерий — азотобактера, непосредственно усваиваю­ щих азот из воздуха. Такой же способностью обладают клубень­ ковые бактерии, которые живут в корнях бобовых растений (го­ рох, люцерна, бобы, клевер и др.).

Значительное количество азота и других питательных веществ, необходимых для развития сельскохозяйственных культур, ежегод­ но выносится из почвы с получаемым урожаем (табл. 1). Кроме того, часть питательных веществ теряется в результате вымыва­ ния их грунтовыми и дождевыми водами. Поэтому для предотвра­ щения снижения урожайности и истощения почвы требуется по­ полнять ее питательными веществами путем внесения различных видов удобрений.

Известно, что почти каждое удобрение обладает физиологиче­ ской кислотностью или щелочностью. В зависимости от этого оно может оказывать на почву подкисляющее или подщелачивающее действие, что учитывается при его использовании под определен­ ные сельскохозяйственные культуры.

Удобрения, щелочные катионы которых быстрее извлекаются растениями из почвы, вызывают ее подкисление; растения, которые

6

быстрее потребляют кислотные анионы удобрений, способствуют подщелачиванию почвы.

Азотные удобрения, содержащие катион аммония NH4 (амми­ ачная селитра, сульфат аммония) и амидную группу NH 2 (карб­ амид), подкисляют почву. Подкисляющее действие аммиачной се­

ной интенсивной системе земледелия, особенно при выращивании высокоурожайных и наиболее требовательных к условиям пита­ ния технических культур.

Мировое производство удобрений в 1968—1969 гг. составляло 59,68 млн. т N, Р 2 0 5 и КгО, в том числе азотных 26,58 млн. т N, или 44% общего их выпуска. С 1955 по 1967 г. в крупнейших ка­

ции и Японии составляла 43%- Среди азотных удобрений ведущее место занимали и продолжают занимать аммонитраты (аммиачная селитра, известково-аммиачная селитра, жидкие удобрения, в со­ став которых входит аммиачная селитра, сульфат-нитрат аммония).

В 1968—1969 гг. доля отдельных видов азотных удобрений в мировом производстве составляла (в % ) :

7

Из приведенных данных видно, что среди азотных удобрений аммиачная селитра занимала ведущее положение. Такая тенден­ ция сохранялась и в последующие годы.

В США аммиачная селитра применяется в твердом виде и весьма широко используется для получения аммиакатов, в состав которых входят также аммиак и карбамид. В таких аммиакатах содержание аммиачной селитры колеблется от 29 до 76%. Их ис­ пользуют для непосредственного внесения в почву и для при­ готовления комплексных удобрений.

Согласно прогнозам, производство аммиачной селитры в США

к1975 г. увеличится до 7,6 млн. т.

ВСССР рост производства удобрений сопровождался значи­ тельным повышением их качества и удельного веса высококонцен­ трированных и сложных удобрений.

По объему производства минеральных удобрений СССР в на­ стоящее время занимает первое место в Европе и второе в мире — после США.

Решениями XXIV съезда КПСС предусмотрено в 1975 г. дове­ сти производство минеральных удобрений до 90 млн. т (в услов­ ных единицах), что в два раза превосходит уровень 1968 г.

Выпуск азотных удобрений, в частности аммиачной селитры,

вСССР растет быстрыми темпами (табл. 2).

Вассортименте азотных удобрений значительное место зани­ мает аммиачная селитра (нитрат аммония, или азотнокислый ам­ моний), объем мирового производства которой исчисляется мил­ лионами тонн в год. В Советском Союзе аммиачная селитра яв­ ляется самым распространенным видом азотных удобрений.

Еще в начале XX столетия выдающийся ученый-агрохимик ака­ демик Д. Н. Прянишников назвал аммиачную селитру удобрением

Та б л и ц а 2. Рост производства азотных удобрений*

8

будущего. Это предвидение полностью подтвердилось. В настоя­ щее время примерно 50% азотных удобрений, применяемых в сель­ ском хозяйстве нашей страны, приходится на долю аммиачной се­ литры.

В Советском Союзе впервые в мире начали в огромных количе­

Позднее за рубежом, особенно в послевоенное время, также оценили высокие качества аммиачной селитры как удобрения, в связи с чем ежегодный выпуск ее стал непрерывно возрастать.

Аммиачная селитра имеет ряд преимуществ перед другими азотными удобрениями. Она содержит 34—34,5% азота и в этом отношении уступает только карбамиду CO(NH2 )2, содержащему 46% азота. Другие азотные и азотсодержащие удобрения имеют значительно меньше азота (содержание азота приведено в пере­ счете на сухое вещество):

Каждое из азотных удобрений (кроме аммиачной селитры) содержит азот только в одной форме: в виде аммиака (аммиач­ ная, или аммонийная форма азота, например, сульфат аммония), группы N H 2 (амидная форма, например, карбамид), группы NO3 (нитратная форма селитры) либо в виде группы CN2 -

Аммиачная селитра является универсальным азотным удобре­ нием, так как одновременно содержит аммиачную и нитратную формы азота. Она эффективна во всех зонах, почти под все сель­ скохозяйственные культуры.

Весьма важно, что формы азота аммиачной селитры исполь­ зуются растениями в разное время. Аммонийный азот, непосредст­ венно участвующий в синтезе белка, быстро усваивается растения­ ми в период роста; нитратный азот усваивается относительно

9