Комплексные удобрения, их характеристика и влияние на почу и севооборот (стр. 6 из 7)

Приход кДж % Расход кДж %

теплота реакций обра- на нагревание

зования: пульпы........................1 387 710 35,93

NH₄H₂РО₄ …...........817 900 32,96 на испарение воды.....1 019 105 41,07

(NH₄)₂HРО₄ ….........260 565 10,50 теплопотери..................74 440 3,00

(NH₄)₂SO₄ …............453 265 18,17

(NH₄)₂SiF₆ …...........128 680 5,19

теплота, вносимая фосфорной

кислотой и аммиаком....820 845 33,08

Всего..................2 481 255 100 Всего...................2 481 255 100

3.3 Расчет гранулятора-аммонизатора

Гранулятор-аммонизатор имеет длину L = 6 м и диаметр D = 4 м. Определить частоту вращения барабана и теоретическое время пребывания в нем материала, если степень заполнения гранулятора равна 0,2, а наклон его по отношению к горизонту составляет ά = 2⁰.

Решение.

Частоту вращения барабана выбирают такой, при которой обеспечивается передвижение массы частиц вверх по стенке цилиндра, а затем ссыпание его вниз. Для этого скорость вращения барабана не должна превышать критическую п_кр, когда под влиянием центробежной силы частицы прижимаются к поверхности барабана и не ссыпаются вниз.

Критическая скорость вращения барабана в 1 минуту определяется в зависимости от его диаметра по следующей формуле:

п_кр = 42,3/√D

В зависимости от свойств материала фактическая скорость вращения п_ф составляет разную долю от п_кр. Для гранулирования сложных удобрении п_ф должна быть ~ 35% от п_кр

42,3 42,3·0,35

п_ф = · 0,35 = = 7,4 об/мин

√D √4

Теоретическое время пребывания материала в грануляторе (τ_т, мин) определяют по формуле:

mkL

τ_т =

Dn tg ά

где m — коэффициент, зависящий от отношения жидких и твердых веществ в грануляторе и гранулометрического состава продукта;

k — коэффициент, зависящий от устройства барабана (L, D, ά).

При степени заполнения барабана β = 0,2 (по перерабатываемому материалу без учета ретура) примем m = 1,0 и k = 2,04

1,0·2,0·6 12

τ_т = = = 11,6 минут

7,4·4· tg2 7,4·4·0,035

На практике фактическое время пребывания материала в грануляторе в 1,3-1,8 раза больше вычисленного.

Раздел 5. Экологическая характеристика производства

При производстве минеральных удобрении особое значение имеет борьба с выбросами вредных веществ в атмосферу и водоемы.

На различных стадиях производств минеральных удобрении при проведе-нии ряда физико-химических и тепловых процессов в газовую фазу выделяются аммиак, оксиды азота, серы, углерода, фтористые соединения и т.п., с одной стороны представляющие собой ценные продукты, с другой - являющиеся источником загрязнении, а порой и отравления окружающей среды. Поэтому проблема улавливания, обезвреживания и утилизации ценных веществ, содержащихся в отходящих газах, сродни проблемам комплексного использования сырья и создания безотходных технологии.

Очистка от фтора. В процессах производства экстракиционной фосфортной кислоты, фосфорных, сложных, комплексных и др. удобрении образуются следующие соединения фтора: фторид водорода, тетрафторид кремния и гексафторкремниевая кислота.

В зависимости от содержания фтористых соединении и их свойства отходящие газы подразделяются на три группы:

1) чистые операционное отделение производства) - утилизируемые газы;

2) с примесями пыли или брызг(отделение сушки, реакционное отделение производства) - газы утилизируются после очистки от примесей;

3) загрязненные пылью, брызгами, парами кислот и другими примесями - нейтрализируемые газы;

Неутелизируемые газы характеризуются низким содержанием фтора (0,1-0,6 г/м³ ), который улавливают вместе с другимим примесями и пылью, водой или щелочными растворами с целью очитски отходящих газов до предельно допустимой концентрации (ПДК).

Водная абсорбция фтористых соединении практически сводится к поглощению туманообразной Н₂SiF₆ (гексафторкремниевая кислота). Физические Н₂SiF₆, степень ее выделения зависят от температуры и концентрации кислоты. Повышение температуры и концентрации приводит к образованию твердых отложений на внутренних поверхностях оборудовании.

Высокая степень абсорбции фтористых соединении достигается при условии промывки газа циркулирующим раствором Н₂SiF₆, имеющим ту же температуру, что и газ. Это приводит к предовращению конденсации воды и образовнию тумана.

На стадии санитарной очистки газов от фтористых соединении используют абсорбцию 0,5-3% гидроксидом кальция (известковым молоком):

2НF + Са(ОН)₂ → СаF₂ + 2Н₂О

SiF₄ + 2Са(ОН)₂ → 2СаF₂ + SiО₂ + Н₂О

Очистка от аммиака и оксидов азота. При производстве сложных удобрении приходиться очищать отходящие газы, содержащие также аммиак и оксиды азота. В производстве фосфатов аммония (аммофос), например, в газах, отходящих от грануляционно-сушильных агрегатов, кроме фтористых соединении содержащих аммиак. Они переходят в газовую фазу также при упаривании аммофосной пульпы; выделение фтора и аммиака в газовую фазу, правда, в небольших количествах, наблюдается и при нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком.

Переход аммиака и фтора в газовую фазу происходит в основном при сушке пульпы влажных гранул аммофоса. При этом значительному разложению подвергается только диаммонийфосфат, отличающийся низкой термической стойкостью. Выход аммиака в газовую фазу существенно преобладает над выходом фтористых соединении. Естественно, при выборе системы очистки отходящих газов необходимо учитывать условия абсорбции как аммиака, так и фтористых соединении. Оксиды азота выделяются в газовую фазу при азотнокислом разложении фосфатов. В газовой фазе оксиды азота присутствуют обычно в виде NO, NO₂, N₂O₃ и N₂O_4, причемNO не реагирует с водой, поэтому до абсорбции ему необходимо окислиться по реакции: 2NO + О₂ = 2 NO₂.Монооксид азота NO может также соединеняться с диоксидом NO₂ с образованием N₂O₃, который при абсорции водой дает чистую азотную кислоту. Однако N₂O₃ присутствует в газах в заметных количествах лишь при низких температурах и высоких давлениях, поэтому его содержанием обычно принебрегают.

В качестве поглотителя аммиака, как правило применяют воду (вследствие его высокой растворимости в воде). При поглощении аммиака водой получается аммиачная вода, концентрация которой зависит от содержания аммиака в очищаемых газах и от темепературы абсорбции. Аммиачная вода может быть использована напосредственно в качестве целевого продукта, но при этом она долна содержать 20-25% NН₃; при более низкой концентрации ее обычно используют в технологическом процессе.

При необходимости возвращения улавливаемого аммиака в процесс его иногда абсорбируют серной или фосфорной кислотой:

NН₃ + Н₃РО₄ = NН₄Н₂РО₄, 2NН₃ + Н₂SО₄= (NН₄)₂SО_4,

Для концентрирования растворов фосфатов (или сульфатов) аммония с целью их возвращения в производство организуют рециркуляцию орошающих растворов.

Водная абсорбция диоксида азота (или N₂O₄) протекает по суммарной реакции:

3NO₂ + Н₂О = 2НNO₃, или 3N₂O₄ + 2Н₂О = 4НNO₃ + 2NO

При этом поглощается лишь ²/₃ введенного с NO₂ азота, остальное количество поглощения должен быть окислен в газовой фазе. Таким образом, процесс абсорбции оксидов азота можно рассматривать как ряд последовательных стадии окисления и поглощегия.

Улавливание оксидов азота из отходящих газов проводят также растворами карбоната натрия (соды) или гидрооксида натрия (едкого натра), например:

Na₂CO₃ + NO + NO₂ → NaNO₃ + CO₂,

Na₂CO₃ + 2NO₂ →NaNO₃ + CO_2,

Образующийся растворы обрабатывают азотной кислотой для превращения нитрита натрия в нитрат, а затем путем выпаривания и кристаллизации извлекают из него нитрат натрия.

Очистка сточных вод.

Раздел 6. Охрана труда, техника безопасноти и противопожарная защита.

Вредными веществами в производстве комплексных удобрении являются неорганические кислоты, аммиак, пыль фосфата и готовых продуктов, фторосодержащие газы, оксиды азота.

Аммиак вызывает раздражение и ожоги слизистых облочек, дыхательных путей, кожного покрова. Предельно допустимая концентрация аммиака в воздухе производственных помешении 20 мг/м³. Аммиак образует с воздухом взрывоопасные смеси. Предельные взрывооасные концентрации аммиака в воздухе 15-27%.

Опасность представляет также аммиачная вода. Поскольку из аммиачной воды испаряется аммиак, для ее перевозки необходимы герметичные стальные или чугунные резервуары с предохранительными клапанами. Степень заполнения емкостей аммиачной водой должна быть не более 93%, так как при повышении температуры может сильно возрасти давление. После опорожнения цистерн в них остается взрывоопасная аммиачно-воздушная смесь. Поэтому при обслуживании и ремонте емкостей из-под аммиачной воды нужно соблюдать те же меры предосторожности, что и при обслуживании тары после легко воспламеняющихся жидкостей. При загорании аммиак можно тушить водой.