Файл: Жидкие азотные удобрения..pdf

Для сокращенного обозначения состава комплексного удобрения принято указывать содержание в них пита­ тельных веществ (в %) цифрами, отделенными друг от друга знаками тире (или плюсами). При атом первая цифра обозначает процентное содержание азота (N), вторая — фосфорного ангидрида (Р2О5), третья — окиси калия (КгО).

До недавнего времени основным источником фосфо­ ра в производстве ЖКУ была термическая фосфорная кислота. На ее основе можно получать двойные удобре­ ния со сравнительно невысоким содержанием питатель­ ных веществ, например 8—24—0, 12—12—0, 9—9—0.

В последние десятилетия в США и Западной Европе освоено производство суперфосфорной, или полифосфорной, кислоты из термической и из экстракционной ортофосфорной кислоты. Применение таких концентрирован­ ных кислот позволило значительно повысить содержание питательных веществ в жидких удобрених, например до 10—34—0, 20—20—0 и др.

Стремление еще более увеличить содержание пи­ тательных веществ в ЖКУ с применением менее дефи­ цитных продуктов привело к разработке и внедрению способов получения суспендированных удобрений. Но эти удобрения по росту их производства отстают от развития производства ЖКУ в виде растворов. Мощ­ ность зарубежных заводов по ЖКУ невелика (4— 5 тыс. т/год). Часто в состав ЖКУ вводят микроэлемен­ ты, гербициды, инсектициды. Добавки, которые могут выделяться из раствора при хранении, рекомендуется вводить в раствор перед внесением его в почву.

В качестве исходного сырья для приготовления ЖКУ чаще всего применяют экстракционную или термическую фосфорную кислоту, безводный аммиак или его водные растворы и хлористый калий. Иногда вместо кислоты и аммиака используют моно- и диаммонийфосфат. Кон­ центрация питательных веществ (N, Р2О5 и К2О) в та­ ких жидких удобрениях достигает 26—28% и более.

Применяются тройные удобрения, например с соот­ ношениями N : Р2О5: КгО = 2 : 8 : 16; 5 : 10 : 10; 7:6:19; 10: 10: 10 и т. д., а также удобрения, в состав которых

47

При содержании питательных веществ свыше 30% из жидких удобрений выделяется осадок, что затрудняет их внесение в почву. Однако введение в раствор стаби­ лизирующих добавок, например гидрофильных коллои­ дов (суспензия бентонитовой глины и др.), предотвраща­ ет образование таких осадков. В этом случае общее со­ держание питательных веществ в жидком удобрении мо­ жет быть доведено до 40% и более.

Температура выпадения твердой фазы из жидких комплексных удобрений в зависимости от их состава может колебаться в пределах от —29 до + 1 1°С. Су­ щественным фактором, влияющим на кристаллизацию, солей, является степень нейтрализации фосфорной кис­ лоты. Сохранение всех удобрительных солей в раство­ ренном состоянии при их смешении возможно в отно­ сительно узком интервале концентраций и соотношений NH3: Р2О5. Максимум растворимости соответствует об­ ласти превращения моноаммонийфосфата в диаммонийфосфат, т. е. при мольном отношении NH3: Н3Р 04= 1,56 (при 0°С) и 1,53 (при 25°С).

Процесс приготовления жидких комплексных удобре­ ний относительно прост. Фосфорную кислоту нейтрали­ зуют аммиаком, тепло процесса нейтрализации исполь­ зуется для частичного выпаривания воды из раствора. Затем в реактор вводят карбамид или аммиачную сели­ тру и хлористый калий и тщательно перемешивают до получения прозрачного раствора.

Для снижения стоимости жидких комплексных удоб­ рений в качестве фосфатного компонента часто приме­ няют экстракционную фосфорную кислоту, полученную путем азотнокислотного разложения природных фосфа­ тов. Экстракционная кислота дешевле-термической фос­ форной кислоты, однако не всегда пригодна для описы­ ваемого процесса из-за наличия в ней примесей, расхо­ ды на удаление которых могут значительно повысить себестоимость. конечных продуктов — удобрений.

Капиталовложения в установки для производства комплексных жидких удобрений значительно меньше капитальных затрат, необходимых для производства эквивалентного количества твердых удобрений. Однако хранение ЖКУ сопряжено со значительными расхода­ ми, вследствие чего общий экономический эффект при­ менения таких удобрений пока невысок.

48

Жидкие комплексные удобрения имеют, как правило, низкий pH, поэтому для их хранения и перевозок тре­ буются емкости из нержавеющей стали различных ма­ рок9.

Известны схемы установок для производства жидких или суспендированных комплексных удобрений по спо­

в штате Иллинойс производят 8 т/ч удобрений состава 12—40—0, при добавлении хлористого калия получают удобрения состава 5—15—30. Основные расходные коэф­ фициенты этого процесса приведены ниже (на 1 т про­ дукции) :

Впроекте фирмы Кальтенбах — Гардинье для полу­ чения удобрения состава 10—34—0 используют реакции взаимодействия фосфорной кислоты (концентрация 52— 54% Р2Об) с аммиаком. Преимуществами этой схемы по сравнению со схемой фирмы «Свифт» является пол­ ное отсутствие выбросов в атмосферу, лучшее исполь­ зование тепла, возможность получения как жидких, так

итвердых удобрений и др.

Впоследние годы получили распространение комп­ лексные удобрения на основе полифосфатов, которые

используются для выработки жидких удобрений. На основе полифосфатов можно получать жидкие удобре­ ния, содержащие до 56% питательных веществ (состав 12—44—0). Организация TVA (США) выпускает грану­ лированный полифосфат аммония состава 15—62—0, который может быть использован для получения суспен­ дированных жидких удобрений состава 15—15—15 и 9—18—27, а также несуспендированных жидких удоб­ рений состава 13—13—13; 5—15—15 и др.

Краткие сведения о технике безопасности при производстве и применении жидких азотных удобрений*

При работе с аммиаком, приготовлением и примене­ нием жидких азотных удобрений следует тщательно соб­ людать правила техники безопасности и промышлен­ ной санитарии. Острое отравление аммиаком вызывает раздражение верхних дыхательных путей, обильное сле­ зотечение, боль в глазах, удушье, сильный кашель, го­ ловокружение и т. д. Поэтомушри обращении с жидки­ ми азотными удобрениями необходимо ограничить и да­ же исключить возможность выделения аммиака в атмо­ сферу. Порог восприятия NH3 обонянием составляет 35 мг/м3 воздуха.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) аммиа­ ка в воздухе производственного помещения составляет 20 мг/м3 воздуха.

При высоких концентрациях аммиака в воздухе воз­ можны ожоги глаз первой и второй степени. Особенно опасно попадание даже капли жидкого аммиака и ам­ миачной воды в глаза. Это часто приводит к слепоте. Опасно также попадание жидкого аммиака на кожу. Ожоги кожи возможны при высоких концентрациях ам­

жидким аммиаком сходны с ожогами'щелочью.

Места, пораженные жидким аммиаком или концент­ рированной аммиачной водой, рекомендуется быстро промыть большим количеством воды (лучше обильной струей), после чего обработать обожженный участок ко­ жи 1%-ным раствором уксусной или борной кислоты. В качестве первой помощи при поражениях дыхатель­ ных путей аммиаком следует принять внутрь разбавлен­ ный раствор винной или уксусной кислоты в сахарной воде.

При наливе (или опорожнении) цистерн с жидким аммиаком и аммиачной водой, а также при ремонте ап­ паратуры и коммуникаций жидкого аммиака работаю­ щие должны быть одеты в защитные костюмы, резино­

* Составлено по литературным данным и материалам «Времен­ ных правил безопасности для проектирования и эксплуатации на­ земных складов жидкого аммиака и аммиачной воды» (ГИАП).

50

вые сапоги и перчатки и пользоваться противогазами

изащитными очками.

Всмеси с воздухом аммиак горит по реакции:

4NH3 + 302 = 2N2 + 6Н20 + 303,1 ккал

Смеси аммиака с воздухом способны взрываться в обычных условиях при концентрациях аммиака в пре­ делах от 15—16 до 26,8—28 объемн.°/0 (пределы взры­ ваемости аммиачно-воздушных смесей). При повышении температуры до 100°С область взрывоопасной концент­ рации расширяется от 14,5 до 29,5 объемн.% NH3. Мак­ симальное давление взрыва воздушно-аммиачной сме­ си в шесть раз превышает ее начальное давление.

При работе с жидким аммиаком и аммиачной водой необходимо учитывать, что давление паров NH3 над жидкостью резко возрастает с повышением температуры. Пары аммиака в атмосфере воздуха (в пределах взры­ воопасных концентраций) могут загореться только от источника огня, электрической искры и т. п. Теплового излучения горящих паров аммиака над поверхностью жидкого аммиака, находящегося при атмосферном дав­ лении, недостаточно для поддержания горения. Горение паров NH3 в воздухе прекращается с окончанием интен­ сивного испарения аммиака, характеризующегося его кипением10.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Справочник азотчика. Т. I. М., «Химия», 1967; Т. II, 1969.

8.Э р а й з е р Л. Н. Исследования физико-химических основ и технологии получения жидких азотноуглекислых удобрений.

Г Л А В А III

ВОПРОСЫ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЖИДКИХ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ

Одним из существенных затруднений, возникающих при применении жидких азотных удобрений, является их коррозионная активность по отношению к углеро­ дистой и малолегированной стали. Применение же дру­ гих, более дорогих, а зачастую и дефицитных материа­ лов для изготовления аппаратов и емкостей, соприкаса­ ющихся с такими удобрениями, в ряде случаев ухудша­ ет их рентабельность, а также увеличивает расходы при использовании удобрения.

В настоящей главе рассмотрены вопросы коррозии металлов в жидком аммиаке, аммиачной воде и в ам­ миакатах (растворах).

Коррозия в жидком аммиаке

Если оценивать коррозионную активность жидкого аммиака по общей корризионной стойкости металлов в этой среде, следует считать, что по отношению к угле­ родистым и легированным сталям, а также к никелю, монель-металлу, титану и титановым сплавам жидкий аммиак не является агрессивной средой1-5.

В табл. II1-1 приведены данные6 о коррозии метал­ лов в жидком и газообразном аммиаке при 16—20 °С и давлении 6—10 кгс/см2.

Из таблицы видно, что даже углеродистые стали об­ ладают высокой общей коррозионной стойкостью в жид­ ком аммиаке. При повышении температуры до 50 °С стойкость сталей практически не изменяется5’6.

Несмотря на высокую общую коррозионную стой­ кость углеродистых и низколегированных сталей в жид­ ком аммиаке, зарегистрировано много случаев коррози­ онного растрескивания емкостей, в которых находился безводный жидкий аммиак, применявшийся в качестве

52

Т а б л и ц а Ш-1. Скорость коррозии Металлических материалов в жидком и газообразном аммиаке9, содержащем <0,2% воды

Скорость Материал коррозии, Характер коррозии

мм/год

удобрения7. За три года эксплуатации вышло из строя 3% таких емкостей. При этом на их внутренних поверх­ ностях наблюдалось большое количество трещин вблизи сварных швов. Однако в химической промышленности и холодильной технике особых трудностей со стальным оборудованием, контактирующим с жидким аммиаком, не отмечалось. Причины такого различия в коррозии оборудования недостаточно выяснены. Предполагается, что ими являются загрязнения, которые могут быть вне­ сены в жидкий аммиак, предназначенный в качестве удобрения, причем высказывается мнение7, что наиболее вредное загрязнение заносится из воздуха с обычным со­

держанием СОгНа рис. Ш -1 приведены реультаты испытаний на кор­

розионное растрескивание напряженных стальных образ-

53