Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение Эффективности производства сельскохозяйственной продукции зависит ач количества вносиш* минеральных удобрений и потребительского качества их. Особое значение ишют азотные удобрения, которые в больше?1 f.epe внносптся растения;пт. К 1990 г. Россия и страны СШ являлись вецу.цш.аї производителями минеральных, удобрений. Иэ азотных удобрений приоритет отдавался произвопству карбамида. Сутоствующия уровень развития ТЕХНИКИ НО^РОЛ^Т ООЗНЯРНТЬ ОТвЧеСТР^ННКЄ 8Гр^Рв.ТЫ КЙГ'бР.?"!1!"
производительностью до 2000 т/сутки. Производственные мощности России позволяют выпускать до 7 млн. т карбамида и сложных удобрений на его основе. Применение безнитратных сложных удобрений на оонове карбамида экономически выгоднее применения нитрофосфатов с учетом затрат на транспортировку, хранение и внесение в -почву. Поэтому разработка и внедрение в проыьшгенность новых прогрессивных способов получения сложных гранулированных нарбамидсодержащих удобрений представляет ее Зой важную народно-хозяйственную задачу. Одновременно, в связи с большими потерями вносимого в почву азота удобрений в результате протекания процессов нитрификации и денитрификации, приобретает все большее значение разработка приемов снижения потерь и охраны окружащей среды при использовании азотных удобрений. Для решения данной проблемы необходимо разработать эффективные технологические приеш получения ингибированного карбамида. В связи со значительным увеличением объедав производства карбамида, особую актуальность приобрели вопросы совершенствования технологии карбамида, обеспечения ресурсосбережения в его производстве, потреблении и повьшения потребительских качеств карбамида.
Теоретические и прикладные исследования, результаты которых приведены в диссертации, выполнены в соответствии с постановлениями правительства № 400 от 15.10.70, № 500 от 21.11.75, ДО ЮІ9 от 19.10.81 по рабочей программе сотруд-
. 4
ничества в области разработки технологии производства и применения ингибиторов нитрификации азотных удобрений на 1936-87 годы, в соответствии с межправительственным соглашением СССР и ГДР от 18.06.82 на ISS2-87 годы и протокола его продления от 13.01.88; по координационному плану Проблемного Совета "Экологическая технология", комплексной программы Минвуза РСФСР "Человек и окружащая среда: Проблемы охраны природы", в соответствии с планами развития предприятий Министерства удобрений.
Цель работы. Целью данной работы явилась разработка научных основ производства высокоэффективных форм удобрений на основе карбамида, создание ресурсосберегающих технологических систем, обеспечивающих повышение качества готового продукта и создание новых товарных форм карбамида, обладащих повьшенной эффективностью использования в сельском хозяйстве за счет сокращения непроизводительных потерь и снижения отрицательных последствий использования азотных удобренийй на окружающую среду.
Для достижения поставленной цели поставлены задачи:
оценить качество карбамида, получаемого на отечественных системах различных поколений и сопоставить его со сложившимися требованиями потребителя на мировом рынке;
обосновать перспективные формы удобрений на основе карбамида и разработать технологию их получения в гранулированном виде;
выявить направления интенсификации использования карбамида в сельском хозяйстве и разработать технологии получения карбамида повышенной усвояемости;
разработать технологию кондиционирования карбамида до уровня мировых требований к нему с утилизацией отходов, образующихся в его производстве, при "хранении и перевозке и разработать технические аппаратурные решения, обеспечивающие данную новую технологию;
разработать технологии получения сложных удобрений на основе карбамида;
изучить физико-химические свойства растворов, пульп и плавов карбамида, необходимые для проектирования разра-
ботанных ноеьк технических решений; --определить физико-механические свойства готовых форм но-еых удобрений, определяющих качество готового продукта;
- на базе выполненных исследований создать научные основы
производства высокоэффективных форм удобрений на основе
карбамида.
Методическая часть. Основным объектом исследования явились растворы, расплавы, твердый карбамид и продукты, получаемые на его основе. Решение поставленных задач основано на комплексных физико-химических, химических и инструментальных !.птодах исследовании, в тим числе и спектрофотометрического, рентгенофазового, ИК-спектра;;ьного и деризатогра-фического исследований. Технологические исследования и проверка технических решений были проведены на лабораторных, стендовых, опытных и' опытно-промйленных установках. По данным исследований, были рассмотрены* процессы образования внутреннего ретура и разработаны1 Йітодики расчета технологических процессов высококачественного карбамида и его новых товарній форм, пропиленных аппаратов-кондиционеров, оборудования нанесения ингибиторов на гранулированный продукт.
Научная новизна. Предложены' и разработаны технологии новых гранулированных Бысококонцентрированных сложных удобрений КА$ и КАМ. Впервые получены и оценены следующие на-учные данные:
физико-химические свойства систеш карбамид - мзноамш-ний фосфат - соли калия;
ыассопередача при испарении воды в факеле распыла из капель концентрированных растворов КАФ и КАФК;
- свойства ингибиторов нитрификации АТГ, МШ и др. и ингиби-рованного ими карбамида';-
влияние веществ ингибиторов на скорость разложения, гидролиз, теплоту плавления и температуру кристаллизации карбамида;
взаимодействие ингибиторов с карбамидом и образование новых соединений в сете мах "нгибитор - карбамид.
введение ингибиторов нитрификации непосредственно в технологическом процессе производства карбамида;
кристаллизации плава напылением на завесу гранул, кондиционирование и упрочнение гранул карбамида и переработка отходов;
получение супергранул карбамида с размером фракций 6-8 мм.
Получены новые результаты, существенно дополняющие сведения:
о свойствах 4-аюто-1,2,4-триазола, полученного по технологии ГОСНЖкарбамидпроекта;
установлены особенности взаимодействия АТГ с карбамидом и показано образование новых фаз;
о процессах введения ингибиторов нитрификации и режимах их введения;
о процессах кондиционирования карбамида;
о свойствах карбамида, его разложении и гидролизе.
В результате выполненного исследования, обосновано новое научное направление в области получения новых высокоэффективных азотсодержащих удобрений на основе карбамида, направленное на достижение ресурсосбережения и снижение отрицательного последствия на окружающую среду от внесения интенсивных корм азотных удобрений.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Ка основании теоретических и прикладных исследований, разработан и предложен к опытной и опытно-промшленной проверке ряд способов получения удобрений на основе карбамида с новыми потребительски свойствами, позволяющих обеспечить ресурсосбережении в производстве и потреблении и снизить отрицательные последствия окружающей среде от применения интенсивных доз азота.
Предлождны и разработаны новые технические решения по барабану-кондиционеру низкокачественного карбамида и барабанному аппарату получения ингибированного карбамида.
Наработаны и испытаны промшлекные партии новых форм удобрений и кормовых добавок на осноье карбамида и выданы
исходные данные для проектирования производства сложных удобрений" KAS и КАИН мощностью-100 тыс. т/год. —
Внедрена установка по производству ингибитора АТГ мощностью 200 т/год, и выданы исходный данные на реконструкцію цеха карбамида Чирчикского- "Электрохиютроы" на производство ингибированного карбамида мощностью 203 тыс. т/год.
Выданы исходные данные на проектирование установки кондиционирования низкокачественного карбамида до требований высшего качества с утилизацией отходов производства на АО "Кэрунд".
Разработаны рекомэндации по производству карбосульфа-та аммония, эффективного в технологии риса, супергранул карбамида для производства кукурузы и карбамида с микроудобрениями.
Предложены и отработаны в опытных масштабах конструкции высокорнтенсивных аппаратов нанесения ингибитора на гранулы карбамида и барабанного кондиционера, позволяющие увеличить мощность действующего производства на 1 без наращивания гранбашен.
Новизна предложенных технологических процессов и технических решений подтверждена 10 авторскими свидетельствами и патентами России, в которых сконцентрированы основные идеи выполненной работы.
Положения, выносимые на защиту. Защищается теоретическое обобщение результатов комплексных научнік исследований по получение новых высокоэффективных удобрений на основе карбамида.
I. Из теоретических и экспериментальных разработок исследования равновесия в-системах образующихся при получе-лии сложных удобрений и кормовых добавок нейтрализацией фосфорной кислоты с добавками карбамида * солей калия, свойств образующихся растворов (пульп), свойств сложных удобрений типа КАФ, КАФК и др. Технологические-схемы получения сложных удобрений типа Ш и K/ffiK, результаты заводе "их испьг. зний процессов на опытных и
опытно-промшленных установок, подтвердивших результаты лабораторных исследований и положенные в основу разработки и проектирования реконструкции промыяленного производства сложных удобрений, эффективность действия и преимущества которых подтверждены многочисленными сель--. скохоэяйственными испытаниями в различных зонах России и стран СНГ.
-
Из научно-технических разработок: результаты исследования технологии ингибироведщога карбамида с использованием различных ингибиторов нитрификации отечественного производства, свойств растворов и расплавов карбамида с ингибиторами, свойств ингибитора АТГ, изучение побочных вэаимздеяствиц в образующихся системах, свойств гранулированных удобрений, технологические схемы и оптимальные режимы ингибирования. Результаты заводских испытаний, положенные в основу исходных данных проектирования реконструкции промышленного производства, мзто-дику расчета гранулятора и процесса нанесения ингибитора,
-
Результаты исследования кондиционирования низкокачественного карбамида, с получением карбамида высшего сорта,, удовлетворяющего требованиям мирового рынка. Технологическую схему и конструкцию барабанного кондиционера. Результаты их отработки на опытной установке, подтвердившие высокие эксплуатационные показатели процесса и качества получаемого карбамида,, положены в основу разработки и проектирования опытно-промыоленного аппарата и производства.
-
Рекомендации и технологическую схему увеличения мощности технологической системы без наращивания гранбашен.
-
Рекомэндации и результаты стендовых и опытных испытаний по утилизации отходов производства карбамида образующихся в производстве, при бестарной перевозке, подтвердившие возможность существенного снижения потерь и обеспечения ресурсосбережения при производстве, хранении к транспортировке карбамида.
-
Конструкцию барабаиа-гранулятора для qQjQ:48HBfl ичгибира-
ванного капсулированного карбамида, карбамида с микродобавками и карбамида в супергранулах, а также барабана-кондиционера, не имеющих мировых аналогов, методику . расчета их производительности и основных размеров.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на 8, 13-15 Всесоюзных конференциях ло технологии неорганических веществ в 1972; 1985, 1988, 1991 г.г. (Одесса, Дзержинск, Львов, Казань), на Ш Всесоюзном научно-техническом совещании по фосфатам (Рига, 1971 г.); на научно-производственной конференции "Перспективы развития и использования минеральных удобрений с микроэлементами" (Плев, 1990 г.); на Всесоюзном научно-техническом совещании "Интенсификация технологических процессов и совершенствование оборудования для массообмэна, обезвоживания и грануляции минеральных удобрений и других химических продуктов" (Сумы, 1974 г.); Всесоюзных совещанияхПерспективы использования ингибитора нитрификации для повышения эффективности азотных удобрений"(Москва, 1986 г., Самарканд, 1990 г.); на Всесоюзном тучно-техническом совещании "Создание высокоэффективных сушилок для мяоготаннажных производстве Москва, 1971 г.); на региональном совещании "Разработка и внедрение экологических технологий на предприятиях Волго-Вятского региона"(Дзержинск, 1991 г.); научных конференциях Горьковсного (Нижегородского) Политехнического института в 1989-95 г.г. и на отраслевых совещаниях по тематике "Союз-азота".
Цубликации. ГЬ теме диссертационной работы опубликовано 67 научных работ, в т.ч. ДО авторских свидетельств и решение на выдачу патента RS, иа которых в списке приведем ны 41 публикация в наибольшей степени отражающие содержание работы.
ибъем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и списка цитируемой литературы. Объем диссертации - 297 страниц машинописного текста, в то>» числе: 75 таблиц, 87 рисунков, список литературы из 367 наименований.
