Основная часть-1. 2. Основная часть 1 История производства

• Название: 2. Основная часть 1 История производства
• Дата: 22.10.2022
• Размер: 58.96 Kb.
• Имя файла: Основная часть-1.docx
• Тип: Документы; #747695

2. Основная часть 2.1 История производства.

ОАО "Минудобрения" - крупное предприятие химической промышленности России, расположенное в г. Россошь (Воронежская область). На сегодняшний день, является единственным производителем минеральных удобрений в Центрально - Черноземном регионе.
Предприятие активно поддерживает отечественных сельхозпроизводителей, участвует в федеральных программах поддержки села и разрабатывает собственную стратегию обеспечения российских аграриев минеральными удобрениями.

В начале 1970-х годов задачу повышения урожайности в аграрном производстве не удавалось решить без освоения производства сложных минеральных удобрений. Опыт успешных стран показывал, что радикально увеличить урожайность в растениеводстве можно лишь с помощью современных подходов, основанных на применении удобрений, содержащих в достаточных количествах азот, калий и фосфор. В свою очередь, повышение производства зерновых и зеленой массы создавало основу для наращивания производства корма для скота и конечных продуктов в виде мяса, молока, яиц.

Азотно-фосфатные удобрения можно было бы закупать за границей, но это было очень затратным мероприятием. Поэтому партийное руководство СССР принимает решение о закупках части необходимых технологий и оборудования в развитых странах (в частности, нитроаммофоски и производства аммиака в Японии) и строительстве крупнотоннажных агрегатов. Один из таких заводов решено было построить в Воронежской области, в городе Россошь – поближе к источникам сырья и сельхозпредприятиям.

Государственный проектный институт азотной промышленности (ГИАП) спроектировал современный завод для Воронежской области, для которого основным сырьем стал природный газ. Из газа получали аммиак, становившийся основным компонентом производства азотной кислоты, из которой и изготавливали аммиачную селитру и нитроаммофоску. Конечно, можно было бы ограничиться производством более простых удобрений — например, аммиачной воды (такой цех на заводе также был построен — он назывался ПЖМУ — производство жидких минеральных удобрений), но это была полумера; для внутренних потребностей и экспорта требовалась более эффективная и качественная продукция, удобная в транспортировке и повседневном использовании. Учитывая указанные обстоятельства, государство пошло на серьёзные инвестиции, чтобы освоить сложные минеральные удобрения, содержавшие все необходимые компоненты для интенсивного роста растений.

Проект был во многом экспериментальным, советские агрегаты и цеха были связаны в единую технологическую цепь с японскими (цехами аммиака и NPK). Поэтому, забегая вперед, скажем, что неопытному персоналу завода, укрепленному технологами, механиками и аппаратчиками с аналогичных производств из Губахи, Чирчика, Перми, Новомосковска и других мест, пришлось довольно туго. Помпажи осевого компрессора АК-72 и аварийные остановы случались нередко. Причем срабатывали клапаны-отсекатели с таким грохотом, что слышно было за десяток километров в городе Россоши.

Но вернемся к началу строительства завода, который первоначально назывался Придонским химкомбинатом. Активные строительные работы были начаты осенью 1974 года, а первым директором завода стал Виктор Иванович Пачгин. В должности главного инженера работал Владимир Петрович Гапон.

В 1979 году были введены в эксплуатацию 1-я очередь производства слабой азотной кислоты (АК-72, т.е. Азотная кислота проекта 1972 г) и производство аммиачной селитры (АС-72). В 1981 году была получена продукция на крупнотоннажном агрегате аммиака. В следующем, 1982 году, Придонский химкомбинат был переименован в Россошанский химический завод имени 60-летия Союза ССР.

В 1983 году состоялся пуск первого цеха по производству сложных азотно-фосфорно-калийных удобрений – азофоски (NPK-1). Надо сказать, что пуск происходил с большими сложностями, связанными как с недоработками проекта, так и недостаточной квалификацией заводского персонала. Если к японскому цеху производства аммиака вопросов не было – все работало в штатном режиме, то по проекту NPK этого сказать нельзя. Сложности различного рода долго лихорадили производство нитроаммофоски, а на работу туда ссылали провинившихся работников из других цехов.

В 1984 году был запущен второй, модифицированный агрегат АК-72М. С ним тоже было немало проблем. Запланированной мощности газовая турбина не давала из-за недостаточной температуры из блока нагрева газов (БНГ). Попытки поднять температуру кончались тем, что внутри БНГ начинала осыпаться футеровка. Недостаток мощности на газотурбинном агрегате компенсировали паровыми турбинами, что приводило к постоянному перерасходу пара и нарушением энергетического баланса в линиях предприятия.

В 1986 году В.И. Пачгина на посту директора сменил новый руководитель – Игорь Фёдорович Жилин. Главным инженером предприятия стал Иосиф Рувимович Гельфанд.

Первая половина января 1987 года выдалась очень снежной и морозной, температура в Россоши опускалась ниже 30 градусов. Это обстоятельство стало роковым для завода. В цехе АК-72 на старый Новый год персонал производил пуск  газотурбинного агрегата ГТТ-12. Некоторые трубопроводы были подморожены, что стало причиной выдавливания нескольких тонн машинного масла на раскалённый корпус турбины. В цехе начался мощный пожар. Казалось бы, в машинном зале, где всё изготовлено из металлических и бетонных конструкций, нечему было гореть. Однако пламя полыхало с такой силой, что после тушения пожара заводчане обнаружили покоробившиеся стальные полы, повисшие над цехом балки перекрытия, изуродованные технологические аппараты и трубопроводы. Даже стёкла от электроконтактных манометров системы защиты стекли на пол. Однако человеческих жертв удалось избежать.

Руководством Воронежской области и Министерством минеральных удобрений был немедленно создан штаб, координировавший работу по скорейшему восстановлению цеха АК-72, без работы которого сбои давала вся технологическая цепочка производства аммиачной селитры и нитроаммофоски. На Россошанский химзавод в срочном порядке были командированы специалисты завода СК им. Кирова, Стройтермоизоляции, Оргхима и других родственных предприятий. На базу комплектации стали поступать дефицитные приборы, аппараты, кабели, ремонтное оборудование, комплектующие. Общими усилиями цех был восстановлен за один календарный месяц.

В 1988 году был построен и введен в действие второй цех аммиака. Это был уже российский проект, в отличие от первого, японского. Проблем с ним было явно больше, чем первоначально ожидалось заводчанами.

С конца 1980-х годов профсоюзную организацию Россошанского химзавода возглавила Наталья Илларионовна Самодурова, показавшая себя несомненным лидером коллектива, умеющая наладить контакты со всеми участниками трудовых отношений, а также внешними организациями. Благодаря её профессиональным качествам, знаниям и умениям, она неизменно переизбирается сотрудниками РХЗ на свой пост уже более двадцати лет.

В 1989 году Россошанский химический завод преобразовывается в Россошанское производственное объединение «Минудобрения». Надо сказать, что в те годы существовало Министерство минеральных удобрений, которое возглавлял министр Николай Михайлович Ольшанский  (возглавлявший данную управленческую структуру с 1986 по 1989 гг.), ставший впоследствии основным акционером Россошанского ОАО «Минудобрения».

Так вот, 22 июня 1989 года Министерство по производству минеральных удобрений СССР издало приказ о создании Россошанского производственного объединения «Минудобрения». Действующий на тот момент директор предприятия И.Ф. Жилин так пояснил областной газете «Коммуна» данное переименование: «Наше предприятие давно уже выросло из «старых одежд». И статус производственного объединения в полной мере соответствует нынешнему его состоянию, особенно если учесть те объёмы и финансовые показатели, на которые мы вышли в последнее время. Скажем, самостоятельным звеном на заводе стал железнодорожный цех, способный обеспечивать перевозки более 10 миллионов тонн грузов. Наше ремонтное подразделение выполняет объём работ на сумму до 5 миллионов рублей, что также немало. Имеем собственные коммунальные службы, подсобное хозяйство, отдел рабочего снабления. Да и общие объёмы производства удобрений отдельными цехами таковы, что последние можно без натяжек называть предприятиями. Скажем, каждый из наших «Аммиаков» выпускает продукции на 40 миллионов рублей. Это же несколько россошанских заводов вместе взятых! Одним словом, предприятие уже давно должно было перейти на престижный разряд более высоких производственных структур. Наша продукция соответствует всем мировым стандартам. На внешнем рынке она реализуется по ценам, которые на 30-40% (причём в твёрдой валюте!) превышают внутрисоюзные цены, а если взять тот же аммиак – то на 100%. Иными словами, удобрения пользуются громаднейшим спросом».

Необходимо отметить, что с переходом к рыночной экономике бизнес ОАО «Минудобрения» стал строиться на новых принципах. На предприятии были ликвидированы все лазейки и проломы в заборах, через которые работники выносили нужные им предметы. Особенно любили заводчане пластиковые мешки для селитры и нитроаммофоски, которые использовали в быту и на даче.

За появление на работе в нетрезвом виде теперь стали увольнять без предупреждений. Дисциплина на предприятии явно подтянулась. Новые собственники бизнеса определенно хотели избавиться от прогульщиков, лентяев и пьяниц.

Нельзя также не отметить и тот факт, что в советский период завод строил много жилья, обеспечивая отдельными квартирами не только квалифицированных работников, но и молодых специалистов. За 1974-1991 годы завод построил несколько микрорайонов в городе Россошь, открыл поликлиники, детские сады, спортплощадки и парки.

Однако общее ухудшение экономической ситуации в стране сказалось и на предприятии. С начала 1990-х годов активное жилищное строительство за счёт ОАО «Минудобрения» существенно сокращается. Новые собственники стали больше экономить на социалке, не желая разбрасываться крупными суммами.

После ряда замен собственников новым владельцем бизнеса ОАО «Минудобрения» в 2011 году стал предприниматель Аркадий Ротенберг, который планирует значительно увеличить мощности предприятия в ближайшие годы.

Сейчас Россошанское ОАО «Минудобрения» — крупнейший производитель и экспортер минеральных удобрений и аммиака; который производит свыше 1 миллиона тонн аммиака, 1,1 миллиона тонн комплексных минеральных удобрений (нитроаммофоски), а также более 500 тысяч тонн аммиачной селитры в год. Продукция поставляется российским сельхозпроизводителям и на экспорт.

Следует отметить и ещё один немаловажный факт — АО «Минудобрения» является самым крупным налогоплательщиком в Воронежской области. Так, по данным Федеральной налоговой службы РФ, по итогам 2015 года компания заплатила в бюджет области 2 млрд. 912,9 млн. руб.

Все труднейшие для Россоши 1990-е и 2000-е годы АО «Минудобрения» было не просто флагманом воронежской и россошанской экономики. Завод, по сути дела, спасал город Россошь и Россошанский район от колоссальной безработицы и фактического банкротства. Предприятие мощными вливаниями поддержало бюджеты всех уровней, сохранило высокотехнологичные рабочие места, сдержало от распада социальную сферу, не допустило скатывания населения в нищету и криминал.
2.2 Патентный поиск
Акционерное общество «МИНУДОБРЕНИЯ» (г. Россошь) завершило капитальный ремонт агрегата азотной кислоты. В рамках работ было проведено техническое перевооружение агрегата АК-72 с переводом на низкотемпературную селективную каталитическую очистку выхлопных газов. Подрядчиком была выбрана компания ОАО «ГИАП», которая выполнила комплекс работ по технологическому обследованию, проектированию, поставке оборудования и строительству.

В результате выполненного технического перевооружения удалось добиться улучшения технико-экономических и экологических характеристик, увеличения производительности агрегата азотной кислоты.

Вымораживание нитрата кальция из вытяжки осуществляют путем ее охлаждения до - 10 С, при этом кристаллизуется тетра-гидрат нитрата кальция, который может быть после отделения и сушки использован в качестве удобрения или переработан в аммиачную селитру. Степень выделения кальция определяется исходной концентрацией азотной кислоты и конечной температурой вытяжки.

Процесс вымораживания нитрата кальция наиболее часто проводят в кристаллизаторах периодического действия, представляющих собой цилиндрические емкости, снабженные мешалками и змеевиками, внутри которых циркулирует охлаждающая жидкость. Таким образом, передача тепла в этих аппаратах осуществляется через теплообменную поверхность. Охлаждение раствора производится постепенно: в первых кристаллизаторах температура снижается приблизительно до 30 С, в последующих - до более низких температур. Конечная температура охлаждения азотнокислотной вытяжки составляет минус 5 - минус 10 С.

Азотнокислотный способ с вымораживанием нитрата кальция (политермическая кристаллизация) основан на уменьшении растворимости Ca ( NO3) 2 в азотнокислотном растворе при понижении температуры. Степень выделения нитрата кальция зависит от концентрации и нормы азотной кислоты. Чем выше концентрация кислоты, тем больше выделяется нитрата кальция при меньших затратах холода.  

Таким образом, для вымораживания нитрата кальция из азотнокислотной вытяжки природных фосфатов необходимо наличие в растворе некоторого избыточного количества азотной кислоты.  

На современных предприятиях применяют метод вымораживания нитрата кальция при непосредственном контакте азотнокислотной вытяжки с жидким охлаждающим агентом ( например, бензином), не смешивающимся с раствором.  

Помимо кристаллизаторов периодического действия, для вымораживания нитрата кальция используют непрерывно действующие вакуум-кристаллизаторы с выносными теплообменниками и принудительной циркуляцией пульпы, а также аппараты с прямым контактом хладоагента с охлаждаемым раствором.  

Разработан новый способ производства концентрированных удобрений вымораживанием нитрата кальция и двухступенчатой дистилляцией раствора фосфорной кислоты. Фосфат разлагается оборотной азотной кислотой в обычных условиях; далее производится обесфторивание раствора нитратом натрия или калия при избытке этих осадителей не более 20 - 30 % от стехиометрического количества. Затем раствор поступает в первую ступень дистилляции, проводимую при 105 - 110 С и атмосферном давлении; при этом отгоняется разбавленная азотная кислота, используемая для абсорбции окислов азота. Вторая ступень дистилляции проводится в распылительной сушилке, где из раствора выделяется монокальцийфосфат и отгоняется 45 - 50 % - ная азотная кислота, возвращаемая на разложение фосфатного сырья.  

Получение нитрофоски азотнокислотным разложением фосфатов по методу вымораживания нитрата кальция связано со значительными трудностями.  

При получении комплексных удобрений по методу с вымораживанием нитрата кальция охлаждение азотнокислотной вытяжки через поверхность ( кондуктивный теплообмен) можез быть заменено прямым теплообменом.

В процессе получения NPK-удобрений по методу с вымораживанием нитрата кальция в качестве побочного продукта образуется тетрагидрат нитрата кальция. Из-за чрезвычайно высокой гигроскопичности и слеживаемости твердый нитрат кальция в качестве самостоятельного азотного удобрения используют редко. Его утилизируют либо переработкой в жидкие удобрения, либо, в основном, конверсией в нитрат аммония и карбонат кальция. При получении жидких удобрений нитрат кальция смешивают с растворами карбамида и ( или) нитрата аммония. В результате получают жидкие азотные удобрения, содержащие 15 - 20 % азота.  

Сложное удобрение, получаемое из азотнокислотной вытяжки с вымораживанием нитрата кальция, называют азофоской.  

Перспективность метода производства концентрированных сложных удобрений, основанного на вымораживании нитрата кальция из азотнокислотнои вытяжки с добавкой фосфорной кислоты, предопределяется высоким качеством получаемого продукта и малыми сырьевыми затратами на переработку фосфатного сырья.  

Самые высокие затраты на переработку сырья характерны для азотнокнслотного метода с вымораживанием нитрата кальция, а наименьшие - для азотносернокис-лотного нитрофоса, что объясняется отсутствием стадии выделения балластных компонентов. Промежуточное значение затрат характерно для процессов производства нитроаммофоса.  

Самыми низкими затратами на сырье характеризуется процесс азотнокислотного разложения апатитового концентрата с последующим вымораживанием нитрата кальция, что обусловлено отсутствием необходимости применения в этом процессе серной кислоты. Для производства других подобных форм сложных удобрений затраты возрастают по мере увеличения расхода серной кислоты.  

При увеличении количества добавляемой фосфорной кислоты отношение СаО: Р2О5 в растворе после вымораживания нитрата кальция резко снижается.  

Применяют следующие способы уменьшения соотношения СаО: P2Os в перерабатываемой системе: 1) вымораживание нитрата кальция из вытяжки; 2) введение в систему фосфорной кислоты ( экстракционной или термической); 3) осаждение избытка кальция в виде CaSO4 серной кислотой или сульфатами аммония, натрия или калия; 4) осаждение избытка кальция в виде СаСО3 двуокисью углерода и аммиаком.  

Применяют следующие способы уменьшения соотношения СаО: : Р2О5 в перерабатываемой системе: 1) вымораживание нитрата кальция из вытяжки; 2) введение в систему фосфорной кислоты ( экстракционной или термической); 3) осаждение избытка кальция в виде CaSO4 серной кислотой или сульфатами аммония, натрия или калия; 4) осаждение избытка кальция в виде СаС03 двуокисью углерода и аммиаком.  

Расчеты с использованием диаграмм растворимости в указанной системе позволяют сделать заключение о возможности сокращения длительности стадии вымораживания нитрата кальция и проведения ее при более высокой температуре за счет добавки к азотнокислотной вытяжке фосфорной кислоты.  

Применяют следующие способы уменьшения соотношения СаО: Р2Ов в перерабатываемой системе 75 79 - 94: 1) вымораживание нитрата кальция из вытяжки; 2) введение в систему фосфорной кислоты (экстракционной или термической); 3) осаждение избытка кальция в виде CaSO4 серной кислотой или сульфатами аммония, натрия или калия; 4) осаждение избытка кальция в виде СаСОз двуокисью углерода и аммиаком.
2.3 Физико-химические основы производства.

Сложные удобрения на основе азотно-кислотного разложения фосфатного сырья

Впервые идея о разложении фосфатного сырья азотной кислотой была высказана в 1908 г. Д.Н. Прянишниковым. Однако реализована она была значительно позже, когда возросло производство азотной кислоты из синтетического аммиака.

Процесс разложения природного фосфатного сырья азотной кислотой протекает по реакции: 

Ca₅(PO₄)₃F + 10HNO₃ = ЗН₃РО₄ + 5Ca(NO₃)₂ + HF.

Выделяющийся фтористый водород взаимодействует с двуокисью кремния с образованием фтористого кремния, последний вновь реагирует с фтористым водородом, образуя кремнефтористую кислоту. От разложения фосфатного сырья азотной кислотой в вытяжке содержится большое количество нитрата кальция, который является нежелательной примесью в готовом удобрении из-за высокой гигроскопичности и ухудшении физических свойств сложного удобрения.

Высокое содержание кальция в фосфорной кислоте приводит к образованию нерастворимого фосфата кальция, фосфор которого труднодоступен растениям. Поэтому в производстве сложных удобрений азотнокислотным разложением фосфатного сырья важно вывести из системы избыток кальция, снизив соотношение СаО:Р₂O₅. В этой технологии производства используется измельченный апатитовый концентрат и 47-55%-я азотная кислота. Технологические схемы различаются по способу выделения из раствора избыточного кальция – см. Приложение №1.

Нитрофосы и нитрофоски

Нитрофосы и нитрофоски получают обработкой фосфатного сырья азотной кислотой. В результате взаимодействия образуются кальциевая селитра и монофосфат кальция с примесью дикальцийфосфата. Для удаления избытка кальция используются следующие способы:

1. Производство нитрофоски с вымораживанием избытка нитрата кальция.

При частичном вымораживании нитрата кальция и его выделении из раствора с последующей обработкой аммиаком с одновременной упаркой образуется смесь, содержащая фосфаты аммония, дикальцийфосфат и аммиачную селитру:

H₃PO₄ + Ca(NO₃)₂ + NH₃ = NH₄H₂PO₄ + CaHPO₄ + NH₄NO₃.

При добавлении к смеси хлористого или сернокислого калия образуется нитрофоска, включающая азот, фосфор и калий. Конечной продукцией являются нитрофоска и кальциевая селитра.

Нитрофоска может содержать до 40-50% питательных веществ. Схема имеет возможность менять соотношение питательных веществ и получать гранулированное удобрение, в котором до 60% Р₂O₅ растворимо в воде. Для получения нитрофоски с содержанием 50-60% водорастворимого фосфора по этому методу, из раствора выводят 70% СаО в виде Ca(NO₃)₂⋅4H₂O. Удобрение показало высокую эффективность во всех регионах, где растения испытывают недостаток азота, фосфора и калия.

2. Производство нитрофоски связыванием избытка кальция углекислым газом (карбонатная схема):

H₃PO₄ + Ca(NO₃)₂ + NH₃ + CO₂ = CaHPO₄ + NH₄NO₃ + СаCО₃.

При обработке нитрата кальция и фосфорной кислоты аммиаком и углекислым газом получается смесь, состоящая из дикальцийфосфата, аммиачной селитры и углекислого кальция. После смешивания с хлористым калием смесь без отделения солей кальция гранулируется, сушится, разделяется на фракции и дробится. Карбонатная нитрофоска содержит 35-37% питательных веществ. Схема наиболее экономична по производству, однако агрохимически выпускать карбонатную нитрофоску в гранулированном виде нецелесообразно, так как фосфор находится в ней в цитратно-растворимой форме. Порошкообразная карбонатная нитрофоска может использоваться для основного внесения.

3. Производство нитрофоски и нитрофосов связыванием избытка кальция сульфатом аммония (сульфатная схема).

В горячую кашеобразную смесь нитрата кальция и фосфорной кислоты — пульпу — вводят сульфат аммония, который реагирует с кальциевой селитрой с образованием аммиачной селитры и безводного сернокислого кальция. Смесь высушивают и гранулируют.

В зависимости от расхода сульфата аммония можно получать продукт с различным содержанием водорастворимой Р₂O₅.

Для получения тройного удобрения в горячую пульпу вводят необходимое количество хлористого калий, который частично взаимодействует с аммиачной селитрой с образованием хлористого аммония и калийной селитры:

KCl + NH₄NO₃ = NH₄Cl + KNO₃

После высушивания и грануляции получается сульфатная нитрофоска. Оно характеризуется хорошими физическими свойствами, может использоваться под большинство культур на всех типах почв. Смесь содержит СаНРO₄⋅2Н₂O, Са(Н₂РO₄)₂⋅Н₂O, NaNO₃, NН₄Сl, КNO₃, СаSO₄.

Если сульфат аммония заменить сульфатом калия, то последний растворяют в азотной кислоте и этим раствором обрабатывают фосфатное сырье. Суспензия нейтрализуется аммиаком, продукт гранулируется и сушится. В настоящее время это основной способ производства нитрофоски с 33-36%-м содержанием питательных веществ.

4. Производство нитрофоски связыванием избытка кальция серной кислотой (сернокислотная схема).

Избыток кальция связывается серной кислотой в процессе азотно-кислотного разложения фосфатов с последующей обработкой раствора аммиаком. В образующуюся смесь добавляют хлористый калий и получают готовый продукт — сернокислую нитрофоску с содержанием 35% питательных веществ, по составу и свойствам близкую к сульфатной нитрофоске. Связанный избыток кальция остается в удобрении в виде примеси сульфата кальция.

Аммиак может вызывать вследствие локального подщелачивания среды ретроградацию образовавшихся растворимых солей фосфорной кислоты.

Способ позволяет менять соотношение питательных веществ в широких пределах и выпускать продукт с содержанием до 50-60% Р₂O₅ в водорастворимой форме.

5. Производство нитрофоски связыванием избытка кальция фосфорной кислотой (фосфатная схема).

Фосфатное сырье подвергается разложению смесью азотной и фосфорной кислот в соотношении, определяемом заданным соотношением N:Р₂O₅ в готовом продукте и содержанием водорастворимого фосфора. В полученном растворе после разложения входит Ca(NO₃)₂ и свободные фосфорная и азотная кислоты. Его подвергают аммонизации, при которой кальций раствора переходит в дикальцийфосфат (СаНРO₄). Затем вводят хлористый кальций, гранулируют и сушат.

По этой схеме получают удобрение с самым высоким содержанием водорастворимой фосфорной кислоты (до 80%), в сульфатном и сернокислом методах — около 55%. При введении хлористого калия получается фосфорная нитрофоска. Содержание азота, фосфора и калия составляет по 17%.

В России выпускается несколько марок гранулированных нитрофосок - см. Приложение №2.

Размер гранул нитрофосок составляет 1-4 мм, достаточно прочные, при кондиционировании за счет добавления небольших количеств минеральных масел и припудривания тальком или размолотым известняком не слеживаются при транспортировке и хранении. Нитрофоски применяют в качестве основного удобрения, припосевного в рядки и в подкормку. Эффективность та же, что и эквивалентных количеств смеси простых удобрений.

Нитрофоски используются как основное удобрение под многие культуры и для локального внесения, прежде всего под картофель.

Технология производства нитрофосок, основанная на разложении сырья азотной кислотой или ее смесью с другими кислотами, используется в зарубежных странах: Германия, Австрия и Франция. В Германии нитрофоски выпускают без хлоридов, некоторые содержат магний. Во Франции выпускают большой ассортимент нитрофосок под различные культуры. Под виноград и плодовые культуры выпускают бесхлорную нитрофоску.

В последние годы разработаны технологические схемы получения нитрофосок с 80-95% Р₂O₅ в водорастворимой форме, среди которых распространен норвежский способ. Фосфорит этим способом обрабатывают избытком азотной кислоты с последующей кристаллизацией нитрата кальция при температуре -50°С. Этот способ или его варианты используются в России, Англии, Германии, Франции и Нидерландах. Во Франции разработана технология получения 54 марок нитрофосок с соотношением азота от 8 до 20%, Р₂O₅ — от 7 до 35% и К₂O — до 29%.

Нитроаммофос

Нитроаммофос представляет собой смесь NН₄Н₂РO₄ + NН₄NO₃. Получают нейтрализацией смесей азотной и фосфорной кислот аммиаком. Содержание азота и фосфора — 23% каждого. При добавлении калийных солей получают нитроаммофоски. Содержание N, Р₂O₅ и К₂O составляет по 16-17%. Почти не содержат балласта. Количество водорастворимых фосфатов составляет свыше 90%. Применяют теми же способами, что и нитрофоски. Эффективность сопоставима со смесями простых удобрений.

Нитроаммофоска марки 17:17:17 получают введением хлористого калия, при введении сернокислого калия — марку 16:16:16. Удобрение универсально и используется на всех типах почв в качестве основного, под сахарную свёклу и картофель — также при посеве.
2.4 Оценка критериев эффективности производства.
Прогрессивным направлением в переработке фосфатного сырья является применение метода азотнокислотного разложения апатитов и фосфоритов. Этот метод позволяет использовать азотную кислоту не только как средство для разложения нерастворимых средних фосфатов в растворимую форму, но и как дополнительный источник питательных элементов. На основе азотнокислотного разложения фос­фатов обычно получают сложные NP- или NPK-удобрения.

Сырье.

Сырьем являются: апатитовый концентрат, азотная кислота, жидкий аммиак, углекислота, хлористый калий, карбамид.

Кольский апатитовый концентрат – лучшее в мире фосфатное сырье. Апатитовый концентрат должен содержать: Са₅F(РО₄)₃ в пересчете на Р₂О₅ более 39.4%; воды – менее 1.0%; оксиды железа и алюминия менее 3.0%; оксида магния менее 0.23%; крупность концентрата не должна превышать 11.5% остатка на сите № 016 (размер ячеек 16мм); плотность – 3.1 т/м³; насыпная плотность – 1.5–1.8 т/м³; молекулярная масса 504.3.

Азотная кислота – бесцветная жидкость, сильный окислитель, молекулярная масса – 63.02. Применяют азотную кислоту с концентрацией н/м 57% (высший сорт) и н/м 56% (1-й сорт); с содержанием NО_х в пересчете на N₂О₄ н/б 0.07%.

Жидкий аммиак технический. Применяется двух марок: 99.6% (марка Б) и 99.96% (марка А); с содержанием масла н/б 8 мг/л, воды н/б 0.4%, железа н/б 2 мг/л. Аммиак при нормальной температуре и атмосферном давлении находится в газообразном состоянии.

Хлористый калий – кристаллический порошок серовато-белого или красно-бурого цвета. Массовая доля КСl н/м 95%, в пересчете на К₂О н/м 60%; воды н/б 1.0%; молекулярная масса 74.55.

Диоксид углерода – бесцветный газ, без запаха, тяжелее воздуха в 1.5 раза, плохо растворяется в воде. Объемная доля СО₂ н/м 98.5%; СО н/б 0.05%; плотность – 1.977г/дм³

Карбамид – гранулы белого цвета, хорошо растворимы в воде. Молекулярная масса 60.05. Добавляется на стадии разложения апатита азотной кислотой для уменьшения выделения оксидов азота в газовую фазу.

Характеристика продуктов и полупродуктов.

В процессе производства нитроаммофоски образуется 4-хводный нитрат кальция, из которого получают полупродукт – раствор аммиачной селитры концентрацией 92% в количестве 0.47 т (в пересчете на 100% аммиачную селитру) и побочный продукт – карбонат кальция в количестве 0.34 т на 1т нитроаммофоски. 92%-ный раствор аммиачной селитры имеет следующий состав: N общий н/м 31.5%, аммиак свободный – 0.2-0.25%, вода н/б 8%, Са растворимый н/б 0.02%, Р₂О₅ н/б 0.01%. Этот раствор направляется на агрегат аммиачной селитры для переработки в гранулированную аммиачную селитру. Карбонат кальция (мел) имеет состав: СаСО₃ н/м 93%, N аммиачный н/б 0.8%, N нитратный н/б 0.6%, Р₂О₅ н/б 1.0%, фтор н/б 0.3%. Мел применяется в сельском хозяйстве, в промышленности для получения извести, при производстве стекла.

Нитроаммофоска – высококонцентрированное трехкомпонентное удобрение (N:Р₂О5: К₂О)=1:1:1. Реакция в почвенных водах – слабокислая. Основные физико-химические свойства: насыпная плотность – 1.0-1.05 т/м³; температура плавления 170 –190⁰С

Нитроаммофоска не токсична, не взрывоопасна, способна к очаговому терморазложению от источников тепла, имеющих температуру более 190⁰С. Так как терморазложение не переходит в горение, нитроаммофоска относится к трудно горючим веществам. Ориентировочный состав: моно и диаммоний фосфаты NН₄Н₂РО₄, (NН₄)₂НРО₄ –23.2%; дикальций фосфат СаНРО₄ –4.5%; аммиачная селитра NН₄NО₃ –39%; хлористый калий КСl –27.5%; СаF₂ –5.3%; вода –0.5%.

Продукт должен удовлетворять следующим требованиям:

Массовая доля питательных веществ в сумме более 49%; N более 16%, Р₂О5 более 16%, в том числе водорастворимый Р₂О₅ более 13.5%, К₂О более 16%, Н₂О менее 0.6%. Прочность гранул на раздавливание более 20 кгс/см². Грансостав – от 1 до 4мм более 94.0%.

Нитроаммофоска гигроскопична, для уменьшения слеживаемости ее обрабатывают 45% раствором диспергатора НФ.

Технология получения.

В основе процесса разложения фосфатов азотной кислотой лежит реакция

Ca₅F(PO₄)₃ +10HNO₃ = 3H₃PO₄+ 5Ca(NO₃)₂+ HF (2.5.6),

в результате проведения которой образуется азотнокислотная вытяж­ка — раствор, содержащий нитрат кальция и свободную фосфорную кислоту. Существует ряд методов дальнейшей обработки азотнокислотной вытяжки. Во многих процессах вытяжку нейтрализуют аммиаком, получая фосфаты аммония (NP-удобрения). Если перед гранулиро­ванием нейтрализованной пульпы к ней добавляют соли калия (КС1, K₂SO₄), то получают тройное NPK-удобрение — нитроаммофоску.

Во многих процессах азотнокислотной переработки фосфатов ни­трат кальция Ca(NO₃)₂, образующийся по реакции (6), удаляют из реакционной смеси вымораживанием. Разработка таких схем дает воз­можность комплексной переработки фосфатного сырья и создания практически безотходного производства, исключающего сброс от­ходов, в частности фосфогипса. Азотнокислотный метод разложения фосфатов позволяет наряду с получением NPK-удобрений попутно выделить из сырья такие ценные вещества, как стронций, редкозе­мельные элементы и т.д., находящие применение в различных отрас­лях народного хозяйства (электронике, металлургии и т. д.).
2.5 Стадии химико-технологического процесса.

1. 
   разложение апатитового концентрата;
   
2. 
   кристаллизация с одновременным включением фреонового компрессора;
   
3. 
   фильтрация нитрата кальция с накоплением плава в сборнике;
   
4. 
   нейтрализация, совместно с испарителем N-ЕА047 и уменьшением хладопроизводительности фреонового компрессора (вначале работают, накапливая раствор нитрофосфата, при этом выравнивается его концентрация в сборнике N-FA040);
   
5. 
   выпаривание раствора нитроаммофоса с подачей конденсата на отпарку в колонну E-DА511 и передача очищенного конденсата на станцию нитри-денитрификации;
   
6. 
   одновременно с выпариванием включаются все транспортные системы хлористого калия (или сильвина) и нитроаммофоски и обслуживающая их аспирационные системы;
   
7. 
   подготовка хлористого калия (или сильвина) с накоплением охлажденного продукта в бункере;
   
8. 
   грануляция нитроаммофоски;
   
9. 
   рассев, охлаждение, кондиционирование;
   
10. 
    очистка конденсата от фтора;
    
11. 
    установка очистки промвод пускается после первого поступления промвод, содержащих Р₂О₅;
    
12. 
    участок конверсии включается в следующей последовательности: компрессор СО₂, получение карбоната аммония с последующим уменьшением хладопроизводительности фреонового компрессора за счет работы испарителя N-ЕА405 и увеличением нагрузки по апатитовому концентрату, фильтрация, упарка раствора амселитры, передача конденсата на установку отпарки, прием мела в железнодорожные вагоны (для агрегата №1).
    
13. 
    узел выпаривания аммиачной селитры с накоплением плава в хранилищах E-FA480A, B.с последующей откачкой в цех FC-72.
    

14. колонну E-DА501 и передача очищенного конденсата на станцию нитри-денитрификации, см. Приложение №3.
2.6 Основное и вспомогательное оборудование цеха.
При получении комплексных удобрений - нитрофосов и нитрофосок - азотным разложением фосфатов азотная кислота является источником не только азота (наряду с аммиаком), но и химической энергии, используемой для извлечения из природного фосфата фосфорной кислоты, превращаемой затем в фосфатные компоненты сложного удобрения. Такое комбинированное использование свойств азотной кислоты экономически весьма выгодно. Однако существенным недостатком этого способа является необходимость перерабатывать азотнокислотную вытяжку, содержащую наряду с фосфорной кислотой большое количество нитрата кальция. Это вынуждает либо значительно усложнить производство для удаления избытка кальция из системы, либо выпускать удобрения с пониженным содержанием питательных веществ из-за присутствия большого количества балласта (карбоната или сульфата кальция). Кроме того, присутствие в вытяжке кальция не позволяет получить, по крайней мере, простыми путями, удобрение, в котором фосфор был бы полностью в водорастворимой форме.

Всего этого можно избежать, если получать комплексные удобрения, нейтрализуя аммиаком смесь азотной и фосфорной кислот, с последующим гранулированием образующейся пульпы после добавки к ней солей калия и получать при этом нитроаммофоски.

Разложение апатита и аммонизация азотнокислотного раствора осуществляется в U-образных реакторах. Гранулирование и сушка производится в аппаратах БГС или серодайзерах.

Охладительные кристаллизаторы применяют для изогидрической кристаллизации растворов веществ с прямой растворимостью.

Простейшие кристаллизаторы периодического действия с охлаждением раствора представляют собой цилиндрические вертикальные аппараты с охлаждающими змеевиками (или рубашками) и механическими мешалками для перемешивания раствора. С целью увеличения времени пребывания раствора в установке эти аппараты часто соединяют последовательно, располагая каскадом.

На рисунке (см. Приложение № 4) показан кристаллизатор емкостного типа (1) со змеевиком (3), расположенным внутри аппарата, и лопастной мешалкой (2).

U-образный реактор (см. Приложение№ 5) состоит из корпуса (3), внутри которого помещена перегородка (5), разделяющая аппарат как бы на две трубы, соединенные внизу коленом. Высота труб 2,6м, диаметр 0,8м. В каждой трубе расположена двухъярусная пропеллерная мешалка. Мешалки вращаются с частотой 180 об/мин таким образом, чтобы по одной трубе жидкость шла вниз, а по другой -- вверх.

Ввод и вывод раствора из реактора производится через тангенциально расположенные штуцера. Газообразный аммиак подают в нижнюю часть аппарата по двум трубкам. Реактор выполнен из хромированной стали, имеет водяную рубашку. Объем реактора 2 м3.

2.7 Анализ работы действующего производства.
В работе был проведён сравнительный анализ бухгалтерского баланса и отчета о финансовых результатах АО "Минудобрения" (далее – Организация) за 2019 год, содержащихся в базе данных ФНС. Основным видом деятельности Организации является производство удобрений и азотных соединений (код по ОКВЭД 20.15). В ходе анализа сравнивались ключевые финансовые показатели Организации со средними (медианными) значениями данных показателей конкретной отрасли (вида деятельности) и всех отраслей Российской Федерации. Среднеотраслевые и среднероссийские значения показателей рассчитаны по данным бухгалтерской отчетности за 2019 год, представленной ФНС. При расчете среднеотраслевых данных учитывались организации, величина активов которых составляет более 10 тыс. рублей и выручка за год превышает 100 тыс. рублей. Из расчета также исключались организации, отчетность которых имела существенные арифметические отклонения от правил составления бухгалтерской отчетности. По результатам сравнения каждого из девяти ключевых показателей с медианным значением сделан обобщенный вывод о качестве финансового состояния Организации.

В результате анализа ключевых финансовых показателей Организации установлено следующее. Финансовое состояние АО "Минудобрения" на 31.12.2019 лучше финансового состояния половины всех крупных предприятий, занимающихся видом деятельности производство удобрений и азотных соединений (код по ОКВЭД 20.15). При этом в 2019 году финансовое состояние Организации ухудшилось.

В связи с тем, что среднеотраслевые показатели для данного вида деятельности выше общероссийских, при сравнении со всеми организациями наблюдается более высокий результат. Финансовое положение АО "Минудобрения" значительно лучше, чем у большинства сопоставимых по масштабу деятельности организаций Российской Федерации, отчетность которых содержится в информационной базе ФНС и удовлетворяет указанным выше критериям.