книги из ГПНТБ / Литвиненко, М. С. Химические продукты коксования (производство и использование)

Наряду с производством сульфата аммония в коксохи­ мической промышленности, значительное количество его вырабатывается в ряде стран нейтрализацией синтетическо­ го аммиака серной кислотой или разложением гипса кар­ бонатом аммония. Известен также способ получения суль­ фата аммония при взаимодействии гипса с аммиаком и двуокисью углерода. Выпускаемый в этих производствах сульфат аммония получил название синтетического [130].

Наконец, во все возрастающих количествах выпуска­ ется в последние годы так называемый регенерированный

Таблица 37

Производство сульфата аммония в некоторых капиталистических странах в 1967 г.

П р о и з в о д с т во сульфата аммония

сульфат аммония (химический или побочный), представля­ ющий собою побочный продукт производства химических волокон — капролактама, акрилонитрила и т. п. Обычно на 1 т капролактама получают 2,5—5, а на 1 т акрилони­ трила 1—3 т сульфата аммония [130].

ВСССР в 1970 г. доля сульфата аммония, вырабатывае­ мого коксохимическими заводами, в общем производстве этого продукта в стране составляла 63,6 и регенерирован­ ного — 36,4%.

ВАнглии, США и Франции преобладает производство синтетического-сульфата аммония. В Японии производство синтетической и регенерированной соли до 1968 г. находи­ лось на одном уровне, а затем производство синтетического сульфата аммония начало сокращаться (37%) и увеличился выпуск регенерированного продукта (48%). Уровень про­ изводства сульфата аммония в 1967 г. в некоторых капита­ листических странах иллюстрируется данными табл. 37 [130].

60

В мировом производстве азотных удобрений сульфат аммония занимает одно из ведущих мест: на долю его при­

в разьитии производства минеральных удобрений во всех странах является увеличение выработки концентриро­ ванных удобрений. В производстве азотных удобрений эта

жидким аммиаком и аммиакатами. Так, например, в капита­ листических странах в 1959—1960 гг. на долю сульфата

абсолютного объема производства этого продукта, что объ­

содержащего серу. Сульфат аммония относится к простым, низкоконцентрированным удобрениям; содержание азота в нем составляет 21,1 %, в то время как в хлористом аммонии его содержится 26,1, в аммиачной селитре 35,0, в мочевине 46,5%. Вместе с этим, при внесении в почвы, насыщенные основаниями (черноземы, сероземы, каштановые почвы), и известкованные подзолистые почвы сульфат аммония не только не уступает нитратным формам азота, но даже может оказаться более эффективным азотным удобрением 1144]. Сульфат аммония является признанным минеральным удобрением для свеклы, хлопчатника, проса, риса, табака, чая и ряда других сельскохозяйственных культур.

В сульфате аммония содержится также около 24% серы, которая в виде сульфат-иона поступает в почву вместе с удобрением. До недавнего времени сера сульфата аммония считалась балластом, а в ряде случаев даже вредным ком­ понентом, вызывавшим закисление почвы и необходимость

61

ее известкования. Однако в последние годы оценка роли сульфатной серы начинает коренным образом меняться в связи с повсеместным прогрессирующим снижением со­ держания серы в почве [5, 129, 200]. Установлено, что сера сульфата аммония является необходимым и полезным ком­ понентом для ряда сельскохозяйственных культур, а в ус­ ловиях все большего распространения высококонцентриро­ ванных бессернистых удобрений (двойного суперфосфата, аммиачной селитры, мочевины, хлористого калия) ее зна­ чение возрастает [67]. В связи с этим высказывается мне­ ние, что сульфат аммония следует относить .к сложным кон­ центрированным удобрениям, содержащим два полезных вещества — азот и серу [67].

Академик П. А. Баранов подчеркивает, что проблема обеспечения растений серой требует серьезного изучения, так как вынос этого элемента из почвы лишь немного усту­ пает выносу фосфора, а в некоторых случаях даже превос­ ходит его [5].

Д ж . Холт и П. Фарлей [2001 утверждают, что по мере возрастания дефицита серы в почве интерес к сульфату аммония во всех странах мира будет увеличиваться и этот вид удобрения получит более широкое признание в новой роли как двойное удобрение.

прямой и полупрямой^Эти способы описаны в монографиях

мой способ, по которому аммиак из предварительно подо­ гретого коксового газа извлекается серной кислотой в ап­

торный процесс производства сульфата аммония. В этом процессе абсорбция аммиака из коксового газа серной кисло­ той происходит не в сатураторе, а в абсорбере, насадочном или полом. \Раствор по выходе из абсорбера переводится

62

янии. Здесь в условиях, благоприятных для роста кристал­ лов, раствор переходит из пересыщенного в насыщенное состояние, что сопровождается выпадением крупнокристал­ лической соли. Известно несколько вариантов бессатуратор­ ного метода получения сульфата аммония [87, 142, 156].

с 1963 г., показывает, что этот метод характеризуется высо­ кой степенью улавливания аммиака из коксового газа (99,8%) и низкими потерями продуктов; возможна регу­ лировка процесса с целью получения соли заданной круп­ ности. Несколько более высокая себестоимость сульфата аммония, получаемого в бессатураторном процессе, компен­ сируется лучшим качеством соли и более благоприятными условиями труда обслуживающего персонала [156].

63

Качество и сорта сульфата аммония. Качество сульфата аммония коксохимического производства регламентируется ГОСТ 9097—65. Сульфат аммония выпускается трех сор­ тов: высшего, первого и второго. По физико-химическим показателям эти сорта должны соответствовать нормам, указанным в табл. 38.

Нормы качественных показателей сульфата аммония (крупность, цветность, содержание свободной серной кис­ лоты и влаги) по ГОСТ 9097—65 значительно выше по сра­ внению с нормами ранее действовавшего ГОСТ 9097—59. Хотя внедрение нового ГОСТ позволило существенно улуч­ шить агрофизические свойства соли (уменьшилась слеживаемость и улучшилась рассеиваемость), все же сульфат аммония коксохимических заводов еще не полностью отве­ чает требованиям потребителя.

Основные требования сельского хозяйства к твердым минеральным удобрениям, в том числе к сульфату аммония,

2). Гранулы (или кристаллы) не должны слеживаться при хранении в течение 6—8 мес. на складе под нагрузкой не-менее 1 кГ1смг.

Удобрения, отвечающие этим требованиям, обладают высокой рассеиваемостыо, что позволяет вносить их ло­ кально (в рядки) вместо беспорядочного разбрасывания порошкообразных удобрений с повышенной нормой рассе­ ва; они также отличаются повышенной стойкостью к вы­ мыванию и выветриванию из почвы, а также высокой транс-

Таблица 38

Физико-химические показатели сульфата аммония (ГОСТ 9097—65)

портабельностью, позволяющей автоматизировать и меха­ низировать, погрузочно-разгрузочные работы и применять пневмотранспорт.

Повышение качества сульфата аммония (улучшение его гранулометрического состава) может быть достигнуто увеличением продолжительности пребывания кристаллов соли в сатураторе, исключением или уменьшением попада­ ния в маточный раствор примесей, тормозящих рост кри­ сталлов (ионы металлов, поступающие с кислотой, циани­ ды и роданиды и пр.), уменьшением количества маточного раствора, выводимого в пиридиновую установку, с одно­ временным улучшением осветления обеспиридиненного рас­ твора; снижением степени измельчения кристаллов соли при ее сушке в кипящем слое путем уменьшения количества

66

подаваемого нагретого воздуха до минимально необходи­ мого, использованием энергии коксового газа для переме­ шивания маточного раствора в ванне сатуратора и др.

Получение гранулированного сульфата аммония. Оте­ чественная и зарубежная практика показывает, что эффек­ тивность удобрений значительно повышается при внесении их в почву в гранулированном виде. В США сульфат ам­ мония в настоящее время производится только в гранули­ рованном виде, несмотря на то что его рыночная цена на 10—17% выше цены обычного кристаллического сульфата аммония. Гранулированное удобрение имеет сбыт благодаря его повышенной агрономической ценности.

В последние годы в коксохимической промышленности

СССР проходили проверку различные способы грануляции сульфата' аммония 11231:

а) гранулирование сульфата аммония в аппаратах с псевдоожиженным слоем;

б) способ прессования на валковом прессе; в) способ пресс-формования увлажненной соли через

решетки и др.

Сущность первого способа, осуществляемого обычно в аппаратах с кипящим слоем, сводится к выращиванию гра­ нул соли напылением щелочного обеспиридиненного маточ­ ного раствора. В качестве теплоносителя используются по­ догретый воздух или горячие продукты сгорания газа. Процесс сушки гранул и их упрочнение осуществляются также в кипящем слое. Способ отличается высоким качест­ вом получаемых гранул, но связан с необходимостью испа­ рения больших количеств, воды 1123].

В способе прессования мелкокристаллический сульфат аммония пропускают через горизонтальный валковый пресс с гладкими валками. При этом соль формуется в твер­ дую ленту толщиной 3—4 мм. В результате последующего дробления — гранулирования — образуется продукт с жела­ емым размером частиц. Измельченный в дробилках сульфат аммония рассеивают на грохотах с отбором целевой фрак­ ции 4—1 мм. Фракцию более 4 мм направляют на додрабливание, а мелочь менее 1 мм — на повторное прессование [30]. *

Способ пресс-формования осуществляется в шнековом грануляторе, оборудованном прессующим винтом и формую­ щей решеткой с цилиндрическими или диффузорными от­ верстиями. Прессование и формование гранул ведется

в будущем будет развиватьсякак производство коксохими­ ческого сульфата аммония, так и регенерированной соли, по­ лучаемой в качестве побочного продукта при выработке

Потребность в сульфате аммония в ближайшем будущем может увеличиться. Предпосылками к этому являются при­ веденные выше высказывания в отечественной и зарубежной печати о дефиците серы в почве, об изготовлении специаль­ ных серусодержащих удобрений, о сульфатной форме серы как оптимальной для усвоения растениями и пр. [62, 81]. Предстоящая организация производства смешанных удоб­ рений с участием сульфата аммония также позволит рас­ ширить масштабы применения этого вида удобрений в сель­ ском хозяйстве.

а некоторых других солей аммония, как например, фосфата аммония, бикарбоната аммония, хлористого аммония, азот­ нокислого аммония и др. [198]. Из Зтих методов наиболь-

68

ший интерес, по-видимому, может представить при опре­ деленных условиях метод получения фосфата аммония, поскольку этот вид удобрений имеет ряд преимуществ по сра­ внению с сульфатом аммония. Фосфаты аммония отличаются более высоким содержанием питательных веществ, чем суль­ фат аммония. Этим обусловлено значительное снижение расходов на упаковку, хранение, перевозку и внесение в почву этого продукта по сравнению со смесями простых удобрений, содержащих такое же количество азота и пятиокиси фосфора. Фосфаты аммония универсальны. Так, на­ пример, диаммонийфосфат применяется не только как удо­ брение; но и как средство для подкормки скота, приготов­ ления дрожжей, как основной компонент огнестойких про­ питок бумаги, древесины, тканей, как. средство борьбы с лесными пожарами [159].

Спрос на диаммонийфосфат для нужд сельского хозяй­ ства весьма высок, перспективы его производства опреде­ ляются масштабами получения фосфорной кислоты.

В СССР промышленные опыты производства фосфата

•ства Карагандинского металлургического комбината [44]. Технологическая схема производства фосфатов аммония практически не отличалась от обычной схемы получения •сульфата аммония. Была установлена возможность получе­ ния ди- и моноаммонийфосфатов на типовом оборудовании сульфатных цехов. При этом опыты показали, что при по­ лучении моноаммонийфосфата в сатураторе достигается практически полное улавливание аммиака; при получении

Таким образом, опытно-промышленная проверка под­ твердила техническую возможность организации производ­ ства фосфатов аммония вместо сульфата аммония в коксо­ химической промышленности. Однако осуществление этого процесса на коксохимических заводах в настоящее вре­ мя нецелесообразно из-за высокой стоимости фосфорной кислоты [81]. Удельные капиталовложения на 1 т питатель­

фосфат.

69