Меню

Производство аммиачной селитры оборудование

Аммиачная селитра

Технологии ГИАП производства аммиачной селитры

Технология получения аммиачной селитры мощностью до 2300 т/сутки

  • Использование в качестве сырья 55-60 % масс. азотной кислоты и газообразного аммиака, избыточное давление которого не превышает 0,3 МПа;
  • Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком под атмосферным давлением в аппаратах с использованием тепла реакции на выпаривание воды из раствора (в аппарате ИТН образуется 88-92 % масс. раствор аммиачной селитры);
  • Выпаривание 88-92 % раствора в одну ступень под атмосферным давлением до состояния высококонцентрированного плава аммиачной селитры (99,7-99,8% масс.) в выпарном аппарате с падающей пленкой и противоточной подачей горячего воздуха;
  • Перекачивание плава аммиачной селитры на верх башни приллирования насосом специальной конструкции;
  • Интенсивное приллирование плава в металлической башне прямоугольного сечения;
  • Охлаждение прилл в выносном секционированном аппарате с кипящим слоем с независимой подачей воздуха в каждую секцию;
  • Глубокая очистка паровоздушной смеси (воздух из башни приллирования, соковый пар из ИТН и паровоздушная смесь из выпарного аппарата) перед выбросом в атмосферу.

Технология получения раствора аммиачной селитры

  • Технология получения раствора аммиачной селитры совместима с любыми технологиями приллирования и гранулирования, а также может использоваться в составе установок получения карбамидно-аммиачной смеси (КАС).

Решения ГИАП для модернизации действующих производств аммиачной селитры

Реконструкция действующих агрегатов АС-72, АС-72М с увеличением производительности и одновременным снижением выбросов в атмосферу

  • Увеличение мощности до 2000÷2300 т/сутки
  • Снижение выброса вредных веществ в атмосферу до значений:
    • NH4NO3 – не более 50 мг/м3
    • NH3– не более 15 мг/м3

Очистка воздуха в производствах аммиачной селитры старой постройки

  • Технические решения по очистке воздуха из гранбашен и доупарочных аппаратов в производстве аммиачной селитры старой постройки до содержания NH4NO3 не более 50 мг/м3

Источник



Производство аммиачной селитры

Аммиачная селитра, или нитрат аммония, NH 4NO 3 — кристаллическое вещество белого цвета, содержащее 35% азота в аммонийной и нитратной формах, обе формы азота легко усваиваются растениями. Гранулированную аммиачную селитру применяют в больших масштабах перед посевом и для всех видов подкормок. В меньших масштабах ее используют для производства взрывчатых веществ.

Аммиачная селитра хорошо растворяется в воде и обладает большой гигроскопичностью (способностью поглощать влагу из воздуха), что является причиной того, что гранулы удобрения расплываются, теряют свою кристаллическую форму, происходит слеживание удобрений — сыпучий материал превращается в твердую монолитную массу.

Принципиальная схема производства нитрата аммония

Для получения практически неслеживающейся аммиачной селитры применяют ряд технологических приемов. Эффективным средством уменьшения скорости поглощения влаги гигроскопичными солями является их гранулирование. Суммарная поверхность однородных гранул меньше поверхности такого же количества мелкокристаллической соли, поэтому гранулированные удобрения медленнее поглощают влагу из

В качестве аналогично действующих добавок применяют также фосфаты аммония, хлорид калия, нитрат магния. В основе процесса производства аммиачной селитры лежит гетерогенная реакция взаимодействия газообразного аммиака с раствором азотной кислоты:

NH 3 +HNO 3 = NH 4NO 3 ; ΔН = —144.9кДж

Химическая реакция протекает с большой скоростью; в промышленном реакторе она лимитируется растворением газа в жидкости. Для уменьшения диффузионного торможения большое значение имеет перемешивание реагентов.

Технологический процесс производства аммиачной селитры включает кроме стадии нейтрализации азотной кислоты аммиаком также стадии упаривания раствора селитры, гранулирования плава, охлаждения гранул, обработки гранул поверхностно-активными веществами, упаковки, хранения и погрузки селитры, очистки газовых выбросов и сточных вод. На рис. 8.8 приведена схема современного крупнотоннажного агрегата по производству аммиачной селитры АС-72 мощностью 1360 т/сут. Исходная 58—60%-ная азотная кислота подогревается в подогревателе до 70 — 80°С соковым паром из аппарата ИТН 3 и подается на нейтрализацию. Перед аппаратами 3 к азотной кислоте добавляют фосфорную и серную кислоты в таких количествах, чтобы в готовом продукте содержалась 0,3-0,5% Р 2О 5 и 0,05-0,2% суль- фата аммония. В агрегате установлены два аппарата ИТН, работающие параллельно. Кроме азотной кислоты в них подают газообразный аммиак, предварительно нагретый в подогревателе 2 паровым конденсатом до 120— 130°С. Количества подаваемых азотной кислоты и аммиака регули- руют таким образом, чтобы на выходе из аппарата ИТН раствор имел небольшой избыток кислоты (2—5 г/л), обеспечивающий полноту поглощения аммиака.

В нижней части аппарата происходит реакция нейтрализации при температуре 155—170°С; при этом получается концентрированный раствор, содержащий 91—92% NH 4NO 3. В верхней части аппарата водяные пары (так называемый соковый пар) отмываются от брызг аммиачной селитры и паров азотной кислоты. Часть теплоты сокового пара используется на подогрев азотной кислоты. Затем соковый пар направляют на очистку и выбрасывают в атмосферу.

Рис.8.8.Схема агрегата аммиачной селитры АС-72:

1 – подогреватель кислоты; 2 – подогреватель аммиака; 3 –аппараты ИТН; 4 – донейтрализатор; 5 –выпарной аппарат; 6 – напорный бак; 7,8 – грануляторы; 9,23 – вентиляторы; 10 – промывной скруббер; 11 – барабан; 12,14 – транспортеры; 13 –элеватор; 15 – аппарат кипящего слоя; 16 –грануляционная башня; 17 – сборник; 18, 20 – насосы; 19 – бак для плава; 21 –фильтр для плава; 22 – подогреватель воздуха.

Кислый раствор аммиачной селитры направляют в донейтрализатор 4; куда поступает аммиак, необходимый для взаимодействия с оставшейся азотной кислотой. Затем раствор подают в выпарной аппарат 5. Полученный плав, содержащий 99,7—99,8% селитры, при 175°С проходит фильтр 21 и центробежным погружным насосом 20 подается в напорный бак 6, а затем в прямоугольную металлическую грануляционную башню 16.

В верхней части башни расположены грануляторы 7 и 8, в нижнюю часть которых подают воздух, охлаждающий падающие сверху капли селитры. Во время падения капель селитры с высоты 50—55 м при обтекании их потоком воздуха образуются гранулы удобрения. Температура гранул на выходе из башни равна 90—110°С; горячие гранулы охлаждают в аппарате кипящего слоя 15. Это прямоугольный аппарат, имеющий три секции и снабженный решеткой с отверстиями. Под решетку вентиляторами подают воздух; при этом создается псевдоожиженный слой гранул селитры, поступающих по транспортеру из грануляционной башни. Воздух после охлаждения попадает в грануляционную башню. Гранулы аммиачной селитры транспортером 14 подают на обработку поверхностно-активными веществами во вращающийся барабан. Затем готовое удобрение транспортером 12 направляют на упаковку.

Воздух, выходящий из грануляционной башни, загрязнен частицами аммиачной селитры, а соковый пар из нейтрализатора и паровоздушная смесь из выпарного аппарата содержат непрореагировавший аммиак и азотную кислоту, а также частицы унесенной аммиачной селитры.

Для очистки этих потоков в верхней части грануляционной башни расположены шесть параллельно работающих промывных скрубберов тарельчатого типа 10, орошаемых 20—30%-ным раствором аммиачной селитры, которая подается насосом 18 из сборника 17. Часть этого раствора отводится в нейтрализатор ИТН для промывки сокового пара, а затем подмешивается к раствору селитры, и, следовательно, используется для выработкой продукции. Очищенный воздух отсасывается из грануляционной башни вентилятором 9 и выбрасывается в атмосферу.

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 большей устойчивостью к выщелачиванию по сравнению с другими азотными удобрениями, т. е. менее подвержен вымыванию из почвы, менее гигроскопичен, может применяться не только как удобрение, 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 получения 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:

2NH 3 + CO 2 ↔ CO(NH 2) 2 + H 2O; ΔН = —110.1 кДж (1)

Таким образом, сырьем для производства карбамида служат аммиак и 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 (I) — суммарная; она протекает в две стадии. На первой стадии происходит синтез карбамата:

2NH 3(г) + CO2(г) ↔ NH 2СООNH 4(ж); ΔН = –125,6кДж (2)

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

NH 2СООNH 4 (ж) ↔ CO(NH 2) 2 (ж) + H2O (ж) ; ΔН =15,5кДж (3) Реакция образования карбамата аммония — обратимая экзотермическая реакция, протекающая 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 повышенные температуры. Повышение давления компенсирует отрицательное влияние высоких температур на смещение равновесия реакции в обратную сторону. На практике синтез карбамида проводят при температурах 150—190°С и давлении 15-20 МПа. В этих условиях реакция протекает с высокой скоростью и практически до конца. Разложение карбамата аммония — обратимая эндотермическая реакция, интенсивно протекающая в жидкой фазе. Чтобы в реакторе не происходило кристаллизации твердых продуктов, процесс необходимо вести при температурах не ниже 98°С [эвтектическая точка для системы CO(NH 2) 2 — NH 2COONH 4]. Более высокие температуры смещают равновесие реакции вправо и повышают ее скорость. Максимальная степень превращения карбамата в карбамид достигается при 220°С. 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 помимо продуктов реакции (карбамида и воды) содержит также карбамат аммония и продукты его разложения — аммиак и СО 2.

Для полного использования исходного сырья необходимо либо предусмотреть возвращение непрореагировавших аммиака и диоксида углерода, а также углеаммонийных солей (промежуточных продуктов реакции) в колонну синтеза, т. е. создание рецикла, либо отделение карбамида от реакционной смеси и направление оставшихся реагентов на другие производства, например на производство аммиачной селитры, т.е. проведение процесса по открытой схеме.

Читайте также:  Книги оборудование работающее под давлением

В последнем случае плав, выходящий из колонны синтеза, дросселируют до атмосферного давления; равновесие реакции (2) при температурах 140-150°С практически полностью смещается влево и весь оставшийся карбамат разлагается. В жидкой фазе остается водный раствор карбамида, который упаривают и направляют на грануляцию. Рецикл образовавшихся газообразных аммиака и диоксида углерода в колонну синтеза потребовал бы их сжатия в компрессоре до давления синтеза карбамида. Это сопряжено с техническими трудностями, связанными с возможностью образования карбамата при низких температурах и высоком давлении уже в компрессоре и забивки машин и тру- бопроводов твердыми частицами.

Поэтому в закрытых схемах (схемах с рециркуляцией) обычно применяют только жидкостной рецикл. Существует ряд технологических схем с жидкостным рециклом. К числу наиболее прогрессивных принадлежат так называемые схемы с полным жидкостным рециклом и с применением стриппинг-процесса. Стриппинг (отдувка) заключается в том, что разложение карбамата аммония в плаве после колонны синтеза ведут при давлении, близком к давлению на стадии синтеза, продувкой плава сжатым СО 2 или сжатым аммиаком. В этих условиях диссоциация карбамата аммония происходит за счет того, что при продувке плава диоксидом углерода резко снижается парциальное давление аммиака и происходит смещение равновесия реакции (2) влево. Такой процесс отличается использованием теплоты реакции образования карбамата и более низким расходом энергии.

На рис.8.9. приведена упрощенная схема крупнотоннажного агрегата синтеза карбамида с жидкостным рециклом и применением стриппинг-процесса. В ней можно выделить узел высокого давления, узел низкого давления и систему грануляции. Водный раствор карбамата аммония и углеаммонийных солей, а также аммиак и диоксид углерода поступают в нижнюю часть колонны синтеза 1 из конденсатора высокого давления 4. В колонне синтеза при температуре 170—190°С и давлении 13—15 МПа заканчивается образование карбамата и протекает реакция синтеза карбамида. Расход реагентов подбирают таким образом, чтобы в реакторе молярное отношение NH 3 : СО 2 составляло 2,8—2,9. Жидкая реакционная смесь (плав) из колонны синтеза карбамида поступает в отдувочную колонну 5, где стекает по трубкам вниз. Противотоком к плаву подают сжатый в компрессоре до давления 13— 15 МПа диоксид углерода, к которому для образования пассивирующей пленки и уменьшения коррозии оборудования добавлен воздух в количестве, обеспечивающем в смеси концентрацию кислорода 0,5-0,8%. Отдувочная колонна обогревается водяным паром. Парогазовая смесь из колонны 5, содержащая свежий диоксид углерода, поступает в конденсатор высокого давления 4. В него же вводят жидкий аммиак. Он одновременно служит рабочим потоком в инжекторе 3, подающем в конденсатор раствор углеаммонийных солей из скруббера 2 и при необходимости часть

Источник

Подходы к увеличению мощности агрегатов производства аммиачной селитры

Автор: А.Е. Барулин (Новомосковский комплексный отдел ОАО «НИИК»)

Опубликовано на портале «Химическая техника», ноябрь 2019

Гранулированная аммиачная селитра широко используется в качестве удобрения в сельском хозяйстве и является важнейшим источником питательных веществ для выращиваемых культур. Рост производства сельскохозяйственной продукции, произошедший в России в последние годы, обусловливает необходимость выпуска дополнительных объемов аммиачной селитры.

В настоящее время наибольшее количество аммиачной селитры в России производится на агрегатах АС-72 и АС-72М советской постройки. Принципиальная технологическая схема представлена на рис. 1. Производительность исходных агрегатов составляла 56,8 т/ч.

Рис. 1. Принципиальная схема производства аммиачной селитры

Длительный опыт эксплуатации данных агрегатов на предприятиях отрасли подтвердил наличие резервов оборудования, позволяющих при работе на форсированных нагрузках без ущерба для качества продукции и безопасности процесса достичь повышения проектной суточной выработки с соответствующим повышением годовой производительности.

Вместе с тем в процессе эксплуатации агрегатов АС-72 и АС-72М выявлен ряд недостатков, снижающих эффективность их работы.

Заложенные по изначальному проекту запасы в технологическом оборудовании, а также внедрение ряда технических решений позволяют значительно увеличить мощность существующих агрегатов путем точечного расширения «узких» стадий существующих производств.

Такой подход является экономически оправданным по сравнению со строительством новых агрегатов.

Но поскольку сырьем для производства аммиачной селитры выступают аммиак и азотная кислота, часто производящиеся на той же промышленной площадке, производительность агрегатов аммиачной селитры может лимитироваться количеством исходного сырья. Поэтапное увеличение производительности агрегатов – источников сырья обусловливает этапный подход к реконструкциям агрегатов аммиачной селитры.

Последние 2–3 года специалисты ОАО «НИИК» начали работу по реконструкции агрегатов АС-72 и АС-72М с привлечением научной части компании и проектного подразделения. Есть результаты проработки с минимальным набором по реконструкции и без изменения количества оборудования. Реализация предусмотренных реконструкцией и техническим перевооружением мероприятий включает технические решения по интенсификации агрегатов, основанные на использовании резервов оборудования, а также по расширению ассортимента выпускаемой продукции и повышению ее качества. Освоение новых видов продукции обеспечивает работу производства по гибкой схеме, позволяющей перестраиваться на выпуск наиболее востребованной продукции согласно конъюнктуре рынка.

В результате проработок выполнена бюджетная оценка стоимости реализуемых решений.

Далее будут описаны технические решения, направленные на повышение производительности агрегатов АС-72М сначала до 80 т/ч, а затем и 90 т/ч, на интенсификацию процессов, энерго- и ресурсосбережения, улучшение экологических показателей и повышение конкурентоспособности получаемого удобрения с минимально возможными капитальными затратами.

Увеличение мощности до 80 т/ч

В результате проработки и реализации на конкретном объекте в стадии проектной документации ОАО «НИИК» имеет опыт проектирования по техническому перевооружению агрегата АС-72М с доведением производительности до 80 т/ч (1920 т/сутки).

Основные мероприятия, реализуемые в рамках технического перевооружения

Реконструкция существующих аппаратов ИТН

Аппарат ИТН по проекту АС-72М был рассчитан на нагрузку по раствору аммиачной селитры (РАС)

31 т/ч. Увеличение производительности агрегата до 80 т/ч по готовому продукту увеличивает расход раствора аммиачной селитры из каждого ИТН до

44 т/ч (на 42 %). Столь значительное увеличение нагрузки на аппарат приводит к увеличению скоростей потоков и, как следствие, к увеличению гидравлических сопротивлений. Повышенное гидравлическое сопротивление на выходе из барботеров исходных реагентов может стать причиной повышенной вибрации и даже отрыва барботеров.

Техническим решением предусматривается расширение проходного сечения в суживающем устройстве на выходе из реакционного стакана, что позволит повысить (до 85–90 % существующей при нагрузке 56,8 т/ч) степень циркуляции при повышении нагрузки.

Для снижения уноса до проектных значений на повышенной нагрузке в существующем корпусе аппарата техническим решением предусматривается реконструкция колпачковых тарелок с увеличением рабочей площади тарелки и уменьшением диаметра колпачков. В результате на нагрузке 80 т/ч скорость в рабочем сечении снизится.

Для минимизации вторичного брызгоуноса предусматривается замена сетчатых демистеров сетчатым сепаратором, расположенным вертикально, и организация отвода уловленных капель.

ОАО «НИИК» реализовало в стадии проектной документации реконструкцию внутренних устройств в реакционной и сепарационной частях существующих аппаратов ИТН.

Вид аппарата ИТН после реконструкции представлен на рис. 2.

Рис. 2. Аппарат ИТН после реконструкции внутренних устройств

Альтернативный вариант по узлу нейтрализации

Альтернативой описанным техническим решением может быть установка 3-го аппарата ИТН параллельно существующим. Такое решение позволяет эксплуатировать аппараты в щадящем режиме, что снижает риск непредвиденных и аварийных остановок узла нейтрализации, в то время как схема с реконструкцией ИТН фактически выбирает все имеющиеся у аппарата запасы и дополнительно нагружает существующее оборудование. При этом стоимость возможных потерь от недовыработки продукции на период остановки может быть сравнима со стоимостью дополнительного оборудования.

Узлы донейтрализации и выпарки

Согласно произведенным расчетам, существующие аппараты узлов донейтрализации и выпарки при концентрации раствора не меньше 90 % мас. не требуют реконструкции.

При этом при работе на магнезиальной добавке на стенках теплообменных трубок и на тарелках в нижней части выпарных аппаратов со временем происходит отложение нерастворимого осадка. Это приводит к ухудшению процесса выпаривания, а при сильном зарастании отверстий тарелок – к заливу раствором выпарного аппарата. В результате необходимо проводить периодическую промывку аппарата.

В целях минимизации времени простоя агрегата при проведении периодических промывок выпарных аппаратов была предложена установка дополнительной нитки выпаривания, включающая выпарной аппарат и гидрозатвор-нейтрализатор. Воздух подается от существующего вентилятора попеременно в один из выпарных аппаратов.

Проводятся испытания с целью определения возможности работы существующего узла гранулирования на нагрузке 80 т/ч. Вопрос о необходимости замены грануляторов решается в зависимости от их типа и характеристик. Для акустических грануляторов типа АГ400 производительностью до 27 т/ч замена не требуется (3´27 = 81).

Возможна также установка грануляторов типа ВВГ-500 производительностью 30…37,5 т/ч.

Проводятся расчёты температуры гранул на выходе из гранбашни при различной температуре окружающего воздуха и грансоставе, соответствующем ГОСТ. В большинстве случаев (для холодного и умеренного климата) эксплуатация башни при повышенной нагрузке 80 т/ч возможна, кроме самых жарких летних месяцев.

В зависимости от принятого варианта реконструкции кипящего слоя определяется необходимая степень увеличения производительности вытяжных вентиляторов на гранбашне. В любом варианте скорость воздуха в гранбашне не должна превышать 2 м/с.

В выполненном для заказчика проекте было заложено увеличение мощности двигателей двух вытяжных вентиляторов.

Узел охлаждения в кипящем слое

Проводятся технологические расчёты и, исходя из местных условий и экономических соображений, выбирается один из вариантов реконструкции:

а) увеличение производительности существующих вентиляторов перед кипящим слоем;

б) монтаж системы охлаждения воздуха, поступающего под одну или две конечные ступени аппарата КС;

в) устанавливается дополнительная (четвёртая) ступень аппарата КС;

Читайте также:  Оборудования для монтажа ртк

г) дополнительно устанавливается аппарат поверхностного доохлаждения (при гарантиях фирмы отсутствия увлажнения селитры в аппарате).

Для выполненного проекта заказчик по экономическим соображениям выбрал вариант «а» – увеличение производительности существующего вентилятора перед второй ступенью КС и «в» – установку дополнительной (четвертой) ступени аппарата КС.

Узел транспортировки гранул

Производительности ленточных конвейеров агрегата (ПТ-30, ПТ-51 и ПТ-52) не соответствуют производительности агрегата АС-72М после реконструкции, однако ширины ленты и запаса мощности электродвигателя конвейера ПТ-30 будет достаточно для работы на производительность 80 т/ч (1920 т/сутки); для увеличения пропускной способности конвейеров ПТ-51 и ПТ-52 существующие электродвигатели и редукторы заменяются.

В результате проработки и реализации данных технических решений выполнена бюджетная оценка стоимости данных решений. Для агрегата АС-72М она составила 31 267 000 руб.

Увеличение мощности до 90 т/ч

В результате проработок ОАО «НИИК» разработаны основные технические решения для агрегата АС-72М с повышением производительности до 90 т/ч (2160 т/сутки).

Данные технические решения еще не реализованы и ОАО «НИИК» готово рассмотреть предложения на их реализацию.

Основные мероприятия, реализуемые в рамках данного технического перевооружения, следующие.

Предусматривается установка дополнительного аппарата ИТН, а также подогревателя азотной кислоты перед ним.

Объём существующего донейтрализатора недостаточен для ведения процесса, предусматривается установка донейтрализатора большего размера.

Предусматривается параллельная нитка выпаривания, аналогичная существующей:

  • установка выпарного аппарата Т10/1;
  • установка гидрозатвора-нейтрализатора поз. Р-13/1;
  • установка нагнетателя воздуха поз. В-12/1;
  • установка подогревателя воздуха поз. Т-11/1.

При необходимости чистки теплообменных трубок от отложений предполагается временный переход на работу в одну нитку и снижение нагрузки до 80 т/ч.

Узел перекачки плава

Для перекачки увеличенного количества плава в работу задействуются два существующих насоса. Для создания резерва предусмотрена установка дополнительной емкости плава, насоса плава и прокладка трубопровода плава на верху гранбашни, аналогичные существующим.

Предусматривается замена существующих по исходному проекту грануляторов статическими грануляторами вибрационного типа ВВГ-500, производительностью 30…37,5 т/ч.

С увеличением производительности увеличивается количество гранул аммиачной селитры в стволе гранбашни. Также появляется дополнительное количество пара из аппаратов ИТН и паровоздушной смеси из параллельно устанавливаемого выпарного аппарата. Это приводит к недостатку воздуха в стволе гранбашни для охлаждения гранул до требуемой температуры.

С целью увеличения производительности предусматривается замена приводов дымососов (увеличение мощности и частоты вращения приводов) либо полная замена дымососов.

При дальнейшем увеличении производительности агрегатов АС-72 расширение стадии грануляции возможно путем установки параллельного гранулирования плава в скоростных барабанных грануляторах разработки ОАО «НИИК».

Узел охлаждения в кипящем слое

Проводятся технологические расчёты и, исходя из местных условий и экономических соображений, выбирается один из вариантов реконструкции:

а) увеличение производительности существующих вентиляторов перед кипящим слоем;

б) монтаж система охлаждения воздуха, поступающего под одну или две конечные ступени аппарата КС;

в) устанавливается дополнительная (четвёртая) ступень аппарата КС;

г) дополнительно устанавливается аппарат поверхностного доохлаждения (при гарантиях фирмы отсутствия увлажнения селитры в аппарате).

Узел транспортировки гранул

Для увеличения пропускной способности конвейеров ПТ-30, ПТ-51 и ПТ-52 существующие электродвигатели и редукторы заменяются.

В результате проработки и реализации данных технических решений выполнена бюджетная оценка стоимости данных решений. Для агрегата АС-72М она составляет 271 797 000 руб.

Дополнительные (рекомендуемые) мероприятия

Далее приведены мероприятия, не обязательные для увеличения нагрузки агрегата, однако благотворно влияющие на характеристики ведения процесса и улучшение экологической характеристики производства.

Ревизия и замена морально устаревших pH-метров

Замер кислотности среды на выходе из аппаратов ИТН и донейтрализаторов является важным показателем, влияющим на безопасность процесса. Наличие кислотной среды в растворах и плаве аммиачной селитры ускоряет реакции термического разложения аммиачной селитры. Современные рH-метры обеспечивают более точное и надежное измерение параметра.

Монтаж установки выпаривания слабых растворов

Согласно базовому проекту, слабые растворы аммиачной селитры из циклов очистки газообразных выбросов, узла растворения некондиционной фракции, а также растворов, накопленных во время пусковых или нештатных ситуаций, направлялись в реакционную часть аппаратов ИТН, что приводило к разбавлению РАС и соответственно к дополнительной нагрузке на стадию выпаривания.

Установка дополнительного выпарного аппарата позволяет разгрузить существующий основной выпарной аппарат, а также ускорить переработку слабых растворов.

Реконструкция узла очистки скрубберов гранбашни

Для очистки газовых выбросов на производстве аммиачной селитры изначально была спроектирована и реализована скрубберная очистка. Однако она не была рассчитана на степень очистки, актуальную в настоящее время, и на производительность, необходимую в современных установках.

Техническим решением предусматривается реконструкция узла фильтрации отходящей из гранбашни паровоздушной смеси, что обеспечивает снижение выбросов в атмосферу и возращение уловленной аммиачной селитры в технологический процесс на стадию выпаривания.

Также ОАО «НИИК» разработало для снижения показателей выбросов вредных веществ в атмосферу аппарат очистки принципиально новой конструкции. Он основан на очистке по принципу мокрой фильтрации, которая соединяет растворение твердых с абсорбцией газообразной составляющей за счет орошения очищаемого потока водным раствором азотной кислоты.

Выполненные проработки подтверждают техническую целесообразность и экономическую эффективность вложения средств в техническое перевооружение производства минеральных удобрений, обеспечивающее следующее:

  • увеличение выхода широко востребованной продукции;
  • увеличение коэффициента использования имеющегося на предприятии оборудования;
  • увеличение конкурентоспособности в результате улучшения потребительского и агротехнического качества азотных удобрений;
  • освоение новых видов удобрений, пользующихся повышенным спросом на внутреннем и зарубежном рынках;
  • повышение надежности за счет резервирования производительности наиболее нагруженных узлов, снижения простоев, связанных с чисткой и промывкой оборудования;
  • внедрение мероприятий по улучшению экологической характеристики производства с сокращением вредных выбросов в атмосферу и утилизацией веществ, уловленными газоочистными установками, в технологическом цикле.

Источник

Производство удобрений как бизнес: перечень оборудования, описание технологии изготовления, нюансы организации дела

Производство удобренийФото: Free-Photos / Pixabay

Использование удобрений в растениеводстве помогает активизировать рост сельскохозяйственных культур, повысить урожайность, усилить яркость и интенсивность цветения. Спросом пользуются удобрения, синтезированные химическим путем, а также полученные из отходов жизнедеятельности животных, например биогумус.

Производство последних отличается низкой себестоимостью, привлекательно доступностью сырья для изготовления конечного продукта. Недостатки производства органических удобрений — необходимость обезвреживания отходов, длительность производственного цикла от 1,5 месяцев.

Виды минеральных удобрений

Классификация удобрений осуществляется по разным признакам. Самый основной признак, это по происхождению. Также классифицируют по агрегатному состоянию, по способу их действия, еще различают по тому, как их вносят в почву.

Самыми популярными считаются минеральные удобрения. Они используются в большом количестве различных растений. Минеральные необходимы для питания питательными веществами почвы, это может быть Фосфор, Калий, Азот и многим другими. Данные вещества можно вносить и в другие удобрения, они никогда не будут лишними, самое главное, с ними не переборщить. И только тогда вы получите желаемый результат от вашей почвы. Чаще всего используют сложные удобрения, так как они считаются намного больше полезнее, чем все остальные.

Азотные

Бывают трех видов: аммиачные, нитратные и амидные. Аммиачные удобрения намного лучше, чем все остальные. Так как именно они поглощаются корнями, то есть, все сразу идет напрямую на развитие растения. Нитратные, наоборот, не поглощаются корнями, то есть, они находятся в почве, как обыкновенный раствор. Для использования такого удобрения необходимо сразу знать, в какой именно почве оно будет использоваться.

Амидное удобрение является временным. Это обыкновенная мочевина. Данное вещество действует сразу же. Оно совсем немного окисляет почву.

Видео как делают:

Фосфорные

Фосфорные бывают двух видов, а именно: растворимые в воде и полурастворимые. Конечно же, опять, они приобретаются по такому поводу, как по необходимости для определенной почвы. Фосфорные удобрения, которые растворяются, то они растворяются только в воде. А полурастворимые имеют свойство растворяться только в кислотах. Что касается воды, то для них она вообще не опасна. С одной стороны, это хорошо, а вот с другой, некоторые покупатели не знают данного свойства, они бывают немного разочарованным от данной особенности. Производство удобрений данного типа сейчас не так востребовано, как все остальные виды. Для таких удобрений создаются специальные предприятия, которые могут производить не только данный тип, но и все остальные. Данный вид совершенно не обязательно растворять в воде, как все остальные. Фосфорные удобрения в основном вносятся в землю только с кислой основой. Это можно сказать устоявшееся правило. Вносят их заранее, чтобы они отлично перемешались со всей почвой.

Калийные

Калий играет небольшую роль во всех минеральных удобрениях. Калий также долго проникает в почву, но, правда, это происходит немного быстрее, чем с фосфором. Калийное удобрение хорошо взаимодействует со всеми видами почвы. Это достаточно удобное, можно сказать, удобрение. Обычно оно входит в состав минеральных удобрений, а в чистом виде встречается редко.

Азотные удобрения: виды, сфера применения

Плодородность почвы определяется содержанием в ней питательных веществ, легко усваиваемых растениями. Один из элементов, необходимых для их роста — азот. Уровень его концентрации в почве зависит от количества в земле гумуса — основного органического питательного вещества. Хорошей урожайности можно достичь, выращивая растения на «мощном черноземе», где содержание гумуса колеблется в пределах 9-10% массы.

Сам по себе азот, содержащийся в почве, не может использоваться для подпитки растений. Для того, чтобы элемент принял нужную растворимую форму, он должен поучаствовать в ряде химических реакций. В итоге почвенный азот минерализируется, и только в таком виде становится отличной «подкормкой» растениям.

К азотсодержащим удобрениям относится:

  • Карбамид (мочевина). Содержание в нем азота достигает 48%. Карбамиды используют в сочетании с органическими удобрениями.
  • Сульфат аммония — готов к непосредственному внесению в почву. Содержание в нем азота — около 20%. Сульфат аммония неприхотлив к условиям хранения.
  • Аммиачная селитра (нитрат аммония) — содержит около 36% азота. Селитру используют в качестве разовой подкормки для растений, и как основное удобрение с целью усиления плодородности слабоувлажненной почвы. На песчаниках аммиачная селитра не используется.
  • Кальциевая селитра — удобрение, используемое на плодородных почвах (черноземах) для обогащения их азотом.
Читайте также:  Коэффициент движения машин и оборудования

Не в каждом регионе почвы позволяют возделывать желаемые сельскохозяйственные культуры, но благодаря удобрениям даже с бурой полупустой почвы, где содержание гумуса достигает всего 1-1,2%, можно получить урожай.

Наиболее востребованными из азотных удобрений являются нитрат аммония и карбамид. На их длю приходится 60% всех используемых азотных удобрений.

Производство аммиачной селитры

Технология производства

Нитрат аммония — первое азотное удобрение, производимое для сельскохозяйственных угодий в промышленных масштабах.

Химическая формула основного действующего вещества удобрения — NH4 NO3.

Нитрат аммония легко растворим в воде низкой температуры (около 20С⁰), быстро слеживается, поэтому гранулы покрывают ПАВ. Чтобы продукт сохранял товарный вид и не менял свои свойства, в удобрение вводятся прочие компоненты: нитрат магния, соли. Они стабилизируют структуру сульфата аммония. Продается удобрение в гранулированной форме.

Химический процесс получения удобрения делится на несколько этапов:

  1. Нейтрализация азотной кислоты с помощью аммиака. Процесс сопровождается выделением тепла, причем, чем выше концентрация азотной кислоты, тем выше температура реакции. В результате получается водный раствор нитрата аммония.
  2. Упаривание раствора. Температура получившейся субстанции позволяет проводить выпаривание естественным образом, но для ускорения процесса могут использоваться внешние источники подогрева.
    Одна лишь теплота реакции нейтрализации делает процесс выпаривания более длительным, но при этом можно исключить затраты на подогрев жидкости извне, избежать перегревов и не использовать в дальнейшем устройства для охлаждения полученного раствора.

Чтобы температура достигла 70С⁰, необходимо ввести около 60% азотной кислоты. В итоге образуется «плав» аммиачной селитры.

На этом химический процесс считается завершенным, и начинаются этапы доведения продукта до товарного вида:

  • кристаллизация сплава;
  • гранулирование;
  • классификация и опудривание гранул удобрения.

Схема производства азотного удобрения выглядит так:

Производство азотных удобрений

Оборудование для производства аммиачной селитры

Перечень

Технологический процесс производства аммиачной селитры предполагает использование следующего оборудования:

  1. Аппарата ИТН (использования теплоты нейтрализации). В него поступает аммиак в газообразном виде, разогретый до 160С⁰, и азотная кислота, имеющая температуру около 90С⁰. Реакция проходит в избытке кислоты: так снижаются потери аммиачного пара. ИТН — агрегат, достигающий высоты 10 м. Он состоит из 2 частей — верхней и нижней. В верхней происходит реакция нейтрализации, а в верхней — сепарация. Нижняя часть оснащена перфорированным стаканом, куда подается 2 основных компонента — кислота и аммиак. В ходе химической реакции раствор закипает, и начинается постепенное испарение субстанции.
  2. Донейтрализатор. Поднимаясь вверх, эмульсия проходит через зазор между корпусом и стаканом и попадает в сепарационную часть ИТН. Проходя сквозь ряд установленных фильтров, эмульсия очищается от аммиака.
  3. Комбинированный выпарной аппарат. Оборудование предназначено для проведения процесса упаривания раствора. Высота агрегата достигает 16 м., а диаметр — около 3 м. В нижней части происходит выпаривание. В верхней части частично происходит упаривание, а частично — очитка смеси. Под воздействием высокой температуры вода из эмульсии испаряется, и образуется 99,7% раствор нитрата аммония. На выходе смесь имеет температуру около 180С⁰.
  4. Напорный бак — принимает плав после выпаривания.
  5. Грануляционная башня — это прямоугольная конструкция высотой 61м и площадью сечения 88 м2. В нижнюю часть колонны поступает холодный воздух, а в верхнюю — плав нитрата аммония. Распыление (диспергирование) плава происходит с помощью виброаккустических грануляторов. Из тонкой струи образуются капли — гранулы. Во время падения в нижнюю часть башни капли остывают и затвердевают. Полная кристаллизация плава достигается при температуре 140С⁰.

Цикл считается завершенным после обработки гранул ПАВ. Внешняя оболочка защищает продукт от влаги и не позволяет товару слеживаться. Если в процессе используется магнезиальная добавка или нитрат магния, ПАВ не применяют.

Рассмотренный способ производства — упарочный, но можно также применять безупарочное производство аммиачных удобрений. Его существенное отличие — повышение концентрации азотной кислоты и проведение реакции под давлением 0,4Мпа. При этом производственный процесс будет состоять из этапов:

  • нагрев реактора (нейтрализотора) внешними источниками тепла;
  • поступление аммиака и азотной кислоты в нейтрализатор;
  • сепарация эмульсии и ее подача на кристаллизатор;
  • кристаллизация нитрата аммония на металлическом барабане;
  • срезание пласта нитрата аммония с барабана;
  • просушивание в барабанных сушилках.

Второй способ подходит для производства аммиачной селитры, направляемой на технические нужды, а применение выпаривателя с последующей грануляцией сырья применимо для производства азотных удобрений.

Готовая продукция должна соответствовать ГОСТ 2-2013 Селитра аммиачная.

Стоимость оборудования

Для открытия собственного производства необходимо обратиться в проектную организацию и заказать услуги по конструированию основных технологических узлов, моделированию, разработке конструкторской документации.

Основные технологические комплексы, используемые для производства азотных удобрений — АС-72, АС-72М, АС-67. Их стоимость может меняться в зависимости от производительности, размера реакционной части, размера сепарационной части, покрытия внутренних комплектующих. Стартовая цена комплекта — 108 млн. руб. Приобретать новый производственный комплекс — значит существенно увеличить расходы на открытие завода. Желательно заняться поиском оборудования б/у и его последующей модернизацией.

Некоторые предприятия (например, ООО «УК «АЛВИГО», ООО «Химтехнология», ОАО «НИИК») предлагают услуги по усовершенствованию, восстановлению имеющихся комплексов по производству удобрений. Затраты на проектирование и реализацию проекта по повышению производительности агрегатов обойдется в сумму от 40 млн. руб. до 100 млн руб.

Сырье для производства

Основное сырье для производства аммиачной селитры — аммиак. Продукт должен соответствовать стандарту качества ГОСТ 9-92 Аммиак водный технический.

Различают 2 марки аммиака:

  • А — для промышленного производства;
  • Б — для использования в сельском хозяйстве, в том числе — для производства аммиачных удобрений.

Аммиак относится к 4 классу опасности по степени воздействия на организм человека. При его использовании в производстве необходимо предпринимать меры предосторожности. Даже малые концентрации вещества могут вызвать слезоточивость, удушье, кашель.

При работе с аммиаком работники должны использовать средства защиты:

  • фильтрующий противогаз;
  • спецодежду;
  • резиновые перчатки;
  • защитные очки.

В ходе производственного процесса необходимо следить за концентрацией вещества в рабочей зоне. Предельно допустимое содержание аммиака в воздухе — 20мг/м3. Цех по производству удобрений следует оборудовать мощной вентиляционной системой.

Аммиак в жидком состоянии не взрывоопасен, но его пары способны создать взрывоопасную концентрацию. Установка датчиков измерения и контроля концентрации газа позволит предотвратить аварийную ситуацию.

Основные организационные аспекты открытия предприятия по производству азотных удобрений

Чтобы открыть предприятие по производству удобрений, необходимо проанализировать рынок поставок сырья и сбыта готовой продукции, оформить организацию в налоговой инспекции.

Оформление предприятия

Цех по производству удобрений может работать как ООО, АО, ПАО.

В заявлении на регистрацию указывается код ОКВЭД:

  • 20.15 – Группа «Производство удобрений и азотных соединений».

В данную группировку включено производство аммиака, азотных кислот, минеральных или химических азотных удобрений.

Поиск помещения для производства азотных удобрений

При поиске помещения необходимо учитывать габариты производственных мощностей. Вокруг объекта должен располагаться участок земли, именуемый «санитарно-защитной зоной».

Согласно СанПин 2.2.1/2.1.1.1200-03 Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов, комбинат по производству удобрений относится к объектам химического производства, а в связи с использованием в качестве сырья аммиака и азотсодержащих компонентов, класс опасности производства – 1. Санитарно-защитная зона составляет радиус 1 км.

Помещение комбината необходимо разделить на несколько зон:

  • производственную;
  • складское помещение;
  • административный отдел.

Аналогичные объекты занимают здания производственного назначения площадью около 250м².

Помещение и земельный участок можно приобрести или взять в аренду. При покупке затраты составят от 3 млн. руб., а при взятии в аренду — от 180 тыс. руб. в месяц.

Подбор персонала

Производственное оборудование типа агрегата АС-72 смогут обслужить работники численностью 25 человек, работающие посменно.

Шесть рабочих будут осуществлять контроль бесперебойности работы грануляционной башни, еще 4 займутся погрузочно-разгрузочными работами и прочими процессами, требующими координации.

Каждую смену должен выходить мастер по ремонту и наладке оборудования. Даже при видимой исправности необходимо осуществлять профилактический осмотр основных технологических узлов во избежание поломок и аварий на производстве.

В административном комплексе к работе привлекаются:

  • бухгалтер;
  • экономист;
  • управляющий.

Существенная статья затрат предприятия — ФОТ.

Налаживание сбыта, прибыль и окупаемость

Основной источник распространения информации о продаже удобрений: сеть Интернет, специализированные выставки, холодные звонки. Налаживая собственное производство, необходимо заняться созданием сайта, где будет представлена продукция предприятия, описаны основные технологические процессы.

Продумывая стратегию развития, следует изначально выбирать место локации вблизи сельскохозяйственных угодий. Потребительский спрос будет постоянным, если цена на удобрения не превысит стоимость аналогичной продукции, выпускаемой конкурентами, а затраты на доставку будут сведены к минимуму.

Перспективы развития бизнеса по производству аммиачных удобрений

Согласно аналитике Росстата, в 2018 г. производство азотных удобрений повысилось на 3,7% и оставило 10,4 млн. т. Это свидетельствует о планомерном росте спроса на данный вид продукции.

С 2009 г. по 2019 г. потребность в минеральных удобрениях возросла на 40%. Сейчас Россия в 10-ке лидеров по их потреблению. Аналитик тенденций спроса и использования удобрений Г. Манукян отмечает, что учитывая объемы взращиваемой сельхозпродукции внесение удобрений производится в неполном объеме. Это приведет к тому, что в перспективе почва станет истощена, перестанет давать ожидаемый урожай. В итоге аграрии будут вынуждены повысить объем внесения аммиачных удобрений и увеличат объемы закупок.

Источник