Сырье — вода и воздух

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 
68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 
85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 
102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 
119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 
136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 
153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 
170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 
187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 
204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 
221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 
238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 
255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 
272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 
289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 
306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 
323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 

Большинство современных химических заво­дов — это царство высоких давлений и темпе­ратур. Следить за технологическим процессом на таком заводе могут только приборы. Они наблюдают за химическими реакциями, проте­кающими в закрытых аппаратах, вовремя по­правляют процесс, предупреждают аварии, сигнализируют человеку о нарушениях в ходе производства. Химический завод наших дней —высокоавтоматизированное предприятие.

Примером такого завода может служить завод по производству аммиакa (NH3), азотной кислоты (HNO3) и азотных минеральных удобрений. Сырье самое распро­страненное: воздух и вода. Воздух поставляет азот, а вода (или метан) — водород. Оба газа необходимы для производства аммиака. Этот способ был разработан немецким химиком Габером в 1913 г.

Как известно, воздух состоит из смеси раз­ных газов — кислорода, азота и др. Полу­чение из него чистого азота начинается с того, что воздух сильным охлаждением превращают в жидкость. А температуры кипения газов раз­личны. Азот кипит при температуре -195,7°, кислород — при 183-градусном морозе.

Сжиженный воздух поступает в специальные аппараты, в которых сначала кипит и испа­ряется азот, а затем кислород. Полученные в чистом виде азот и водород хранятся по отдельности в газохранилищах. А в третьем приготовляют их смесь в той пропорции, в ко­торой они входят в молекулу аммиака,— на три части водорода одна часть азота.

Теперь нужно добиться, чтобы оба газа химически соединились. Это осуществляется в контактных аппаратах. На помощь здесь приходят высокое давление, высокая температу­ра и ускоритель химической реакции — катализатор. Для этой цели здесь используется железо, обработанное особым образом.

Аппараты, где происходит эта химическая реакция, напоминают артиллерийские орудия большого калибра. И не удивительно. Ведь они должны выдерживать огромное давление, достигающее 1000 атм и температуру свыше 500°.

Следующий важный процесс — получение азотной кислоты. Она получается окислением аммиака кислородом воздуха. Нагретая до 500° смесь аммиака с воздухом сначала окисляется в конвертере до окиси азота (эта реакция про­текает в присутствии катализатора — платины):

4NH3+5O2=4NO+6H2O

Затем в окислительной башне окись азота окисляется в двуокись:

2NO+O2=2NO2,

а последняя в поглотительной башне завода, растворяясь в воде, дает азотную кислоту.

Так получают два главных продукта, необ­ходимых для производства минеральных азот­ных удобрений.

Всем известное удобрение — аммиачную селитру (NH4NO3) — получают путем взаимодействия азотной кислоты с аммиаком. Кислота и щелочь, объединяясь, рождают нейтральную соль. Схема производства этого удобрения в упрощенном виде показана на рисунке.

Газообразный аммиак и азотная кислота (водный раствор) поступают в нейтрали­затор. Происходит бурная реакция с выде­лением большого количества тепла. Раствор полученного азотнокислого аммония поступает в следующий аппарат — донейтрализатор, где после добавления водного раствора аммиака заканчивается процесс нейтрализации азотной кислоты. Затем раствор перекачивает­ся в выпарной аппарат. Сушат ам­миачную селитру горячим воздухом при темпе­ратуре 120° во вращающихся сушильных барабанах.

Практика применения минеральных удобре­ний показывает, что гораздо выгоднее выпус­кать их не порошком, а в виде зерен (гранул). Гранулирование аммиачной селитры чаще про­изводится в особых башнях. Здесь упаренный раствор поступает во вращающийся барабан с небольшими отверстиями — гранулятор. Вылетая через них, брызги раствора па­дают вниз и, застывая на лету, превращаются в гранулы.

Из аммиака и углекислого газа получают другое очень ценное концентрированное азот­ное удобрение — карбамид (его называют так­же мочевиной). В нем почти половина азота, который легко усваивается растениями. Кроме того, карбамид — очень питательная добавка к кормам. Она заменяет у жвачных животных белковую пищу. В же­лудке у коров и овец всегда есть особые мик­роорганизмы, которые помогают животному создавать из карбамида белки. Килограмм скорм­ленной синтетической мочевины прибавляет 8—10 кг молока.

Завод работает на урожай

На северо-западе на­шей Родины, за поляр­ным кругом, лежит су­ровый Кольский полу­остров. На сотни кило­метров по нему тянется поросшая мхами тундра. Ее прерывают лишь заснеженные Хибинские горы. Здесь в первые годы Советской власти было открыто богатейшее месторождение «кам­ня плодородия» — апатита. Главная составная часть его — фосфор. На месте залежей апатита теперь расположен огромный горно-химиче­ский комбинат.

Добытый из недр суровой земли «камень плодородия» идет прежде всего на обогати­тельные фабрики; здесь его размель­чают и очищают от вредных примесей. Полу­чается белый порошок, рассыпчатый и мяг­кий, напоминающий муку,— апатитовый кон­центрат. Он идет на суперфосфатные заводы, где с помощью серной кислоты апатит превращается в удобрение. Суперфосфат самое распространенное среди фосфорных удоб­рений. Много и других: томасшлак, фосфаты аммония (аммофос и диаммофос), фосфат калия и фосфоритная мука...

Труд, затраченный на их производство, возвращается народу богатыми урожаями. Суперфосфата, полученного из тонны апатито­вого концентрата, достаточно, чтобы удобрить 6—8 га. А это дает возможность получить до­полнительные урожаи зерна до 4 т, картофе­ля—до 16—18 т, хлопка—до 2 т.

Для получения суперфосфата необходима разбавленная водой серная кислота. Ее приго­товление показано в правой части схемы-ри­сунка. Сначала кислота поступает в прием­ный бак. Насос перекачивает ее в верхний напорный бак. Отсюда кислота идет в смеси­тель. Затем, разбавленная водой, она проходит один за другим три регули­рующих прибора: один регулирует температу­ру, другой — концентрацию, третий — расход кислоты.

Следующий маршрут сер­ной кислоты — в супер­фосфатный смеси­тель, куда одновременно загружается и апатитовый концентрат.

До этого у концентрата был свой путь следования. Сначала со склада он попада­ет по транспортеру в приемный бункер; оттуда — в прямой шнек (винтовой транспортер); затем — в дозатор, в котором всегда сохраняется по­стоянный уровень концентрата, и отсюда — в смеситель.

В смесителе концентрат и серная кислота тщательно перемешиваются, образуя пульпу — массу, напоминающую сметану. Пульпа непре­рывным потоком поступает в суперфос­фатную камеру, где и заканчивается производство суперфосфата.

Взаимодействуя с апатитовым концентратом, серная кислота переводит фосфор в химическое соединение, легко растворимое в воде и, значит, доступное растениям для их питания. Супер­фосфатная камера вместе с пульпой медленно вращается. Один оборот она делает примерно за час. За это время пульпа успевает затвердеть, и ее можно выгружать. Это выполняет вра­щающаяся карусель с ножами. Ножи сре­зают суперфосфат, и он по транспортеру идет на склад. Здесь его еще некоторое время выдержи­вают, пока удобрение «дозревает» (заканчивается разложение остатков апатитового концентрата).

Схема производства суперфосфата.

Наконец, остается еще одна важная опера­ция — гранулирование фосфорного удобрения. Это совершается в грануляторе.

В последние годы в нашей стране расширяет­ся производство двойного суперфосфата. Эко­номическая выгода его очевидна — в нем содер­жится вдвое больше усвояемого растениями фосфора, чем в обычном суперфосфате. Это концентрированное удобрение получают разло­жением апатита фосфорной кислотой.

Нейтрализуя фосфорную кислоту аммиаком, получают другие концентрированные фосфор­ные удобрения — фосфаты аммония.

Еще одним сырьем для производства мине­ральных фосфорных удобрений служат фосфо­риты. Богатейшие их залежи найдены у нас в Казахстане. Месторождение Кара-Тау таит в себе свыше миллиарда тонн этой ценной породы. Много и других месторождений фосфатов. Совет­ский Союз стоит на первом месте по запасам фосфатного сырья: более 30% мировых запасов — в нашей стране.