Мировой рынок химической промышленности c 1970-х рос на 7% ежегодно и в 2010 году прошел отметку в $2,4 трлн, а в 2013 году - в $5,2 трлн. В десятке крупнейших компаний остаются немецкие (BASF, Bayer, Linde, Henkel), американские (Dow Chemical, LyondellBasell, DuPont) производители, а также SABIC из Саудовской Аравии. Однако главный драйвер роста глобального рынка - Азия и развивающиеся страны. По итогам 2015 года, следует из данных американской BASF, треть мирового химпроизводства приходится на Китай - страна обеспечит 60% роста химпрома в мировом масштабе с 2011 по 2020 годы. Большинство развивающихся стран приняли государственные программы по увеличению объемов производства химической продукции и рассчитывают расширять долю химического комплекса в ВВП. На развивающихся рынках химические отрасли вырастут за 2016 год на 5%, на развитых - лишь на 1,3%.

В России химическая промышленность оказалась в центре внимания властей еще до кризиса. Весной 2014 году была принята «Стратегия развития химической промышленности до 2030 года», согласно которой выпуск продукции химического комплекса должен вырасти с 2,3 трлн рублей в 2012 году до 8,6 трлн.руб к концу реализации программы. Доля химического комплекса в российском ВВП должна вырасти за этот же период с 1,6% до 3,8%, а доля импортной продукции - упасть с 10,4% до 5,7%. Ставка была сделана на производство минеральных удобрений, химический волокон и нитей, лакокрасочных материалов и пластмасс. Только за первые два года на реализацию «Стратегии» должны были потратить почти 420 млн рублей.

Санкции и импортозамещение способствовали тому, что эти планы стали воплощаться в жизнь. В 2014 году, на фоне падающей экономики, общий объем химпроизводства пусть незначительно, но вырос - на 0,1%. А за 2015 год, по данным правительства, рост составил уже 6,3%. Объем отгруженной продукции в стоимостном выражении за 2014 год вырос на 8%, в 2015 году уже на 26,8%.

В рейтинг 200 крупнейших частных компаний Forbes попали девять компаний из отрасли химической промышленности. Пять из них вошли в первую сотню: «Еврохим» , «Фосагро» , «Уралкалий» , «Акрон» , «Уралхим» .

Лучшие показатели у производителей удобрений, которые воспользовались девальвацией рубля и смогли начать теснить зарубежных конкурентов на российском рынке. Рекордсменом по темпам роста стала «Фосагро», производитель фосфорсодержащих удобрений и высокосортного фосфатного сырья. Выручка компании выросла на 54,1% - с 123,1 млрд рублей в 2014 году до 189,7 млрд рублей в 2015 (+54,1%). Вторым по этому показателю оказался производитель азотных удобрений, «СДС-Азот» , чья выручка увеличилась до 40,6 млрд рублей по сравнению с 27,4 млрд рублей годом ранее (+48,2%). Производитель аммиачных удобрений, «Минудобрения» замыкает тройку по темпам роста - 28,2 млрд рублей выручки за 2014 год и 40,5 млрд рублей за 2015 год (+43,6%).

Если наладить мини-завод по производству качественных удобрений, можно достаточно быстро окупить все расходы и получать прибыль. Для этого необходимо, чтоб конечный продукт содержал определенное количество минеральных веществ. Данное соотношение обозначается аббревиатурой NPK.

Она означает процентное содержание таких веществ, как азот, фосфор и калий. NPK-удобрения являются самыми эффективными для всех садовых, огородных и домашних культур. Они обеспечивают растение необходимыми элементами в определенном соотношении.

Наличие NPK-формулы в продукте – гарантия повышения урожайности в несколько раз.

Гуминовые удобрения

В процессе образования гуминовых удобрений происходит биологическое преобразование белковых тел – остатков животного происхождения, частей растения и т. д. Если искусственно вносить данные вещества в почву, можно получить следующее:

• достигается оптимальный воздушно-водный баланс грунта;
• растение лучше усваивает все минеральные удобрения, которые вносятся в почву;
• увеличивается стойкость домашних культур к разнообразным заболеваниям;
• растения быстрее растут и достигают необходимых размеров.

В состав гуминовых соединений входит азот, калий и фосфор, но их количество незначительно. Поэтому данные удобрения нельзя считать NPK-типом. Несмотря на это, они достаточно эффективны. Отличительной чертой гуминовых удобрений можно считать их повышенное содержание углерода. После применения данных веществ улучшаются свойства легкой и тяжелой почвы.

Комплексные гуминовые удобрения

Гуминовые удобрения – разновидности

Мини-завод гуминовых препаратов для подкормки растений может быть направлен на производство:

• биогумуса – продукт, который получают при помощи красных калифорнийских червей. Их помещают в емкости с навозом, после чего они перерабатывают его в удобрение;
• лигногумат – концентрированный препарат. Его получают при создании специфических условий, во время которых происходит ускоренный процесс гумификации;
• гумат калия – изготовление препарата возможно при использовании природного сырья. Его получают путем экстракции гуминовых кислот из торфа.

Технология изготовления

Мини-завод по переработке биомассы для получения гуминовых препаратов работает по достаточно простой технологии. В качестве сырья выступают:

• торф;
• навоз;
• фекалии;
• бытовые отходы;
• разнообразные растительные остатки.

На первом этапе производства гуминовых веществ происходит очистка сырья от ненужных включений, которые могут ухудшить качество удобрения. Когда получен продукт с нужными характеристиками, его измельчают и подвергают воздействию жидкого каустика. В это же время сырье находится в специальном агрегате. Он позволяет создать оптимальные условия для образования готового продукта. К таким относят повышенное давление и температура.

Влияние гуминовых удобрений на урожай

На следующем этапе происходит очищения продукта при помощи сверхзвукового кавитационного гомогенизатора. После этого смесь перемещается в специальную центрифугу, где она разделяется по плотности. Чтоб получить гуминовое удобрение более высокого качества, сырье проходит двойную обработку.

Она позволяет отделить тяжелые включения при помощи спецдекантера. В результате такой переработки можно получить два типа продукта – жидкий и сухой. Последний перед применением необходимо разводить водой.

Также мини-завод может специализироваться на производстве балластных гуминовых удобрений. Они содержат большую концентрацию разнообразных питательных веществ, в том числе минералов. Поэтому они считаются чем-то средним между обычными органическими и гуминовыми веществами для подкормки растений.

Производство биогумуса

Особенности бизнеса

Мини-завод такого типа будет прибыльным, если установить его в месте, где можно получить бесплатно или по минимальной цене большой объем биомассы.

Оптимальным вариантом считается организация предприятия около следующих объектов:

• частных фермерских коровников, свинарников или птичников;
• племенных хозяйств по разведению крупного рогатого скота;
• фермерских предприятий, которые содержат лошадей, кроликов или других животных;
• свалок пищевых отходов;
• черты города или в сельской местности, где население занимается разведением домашнего скота;
• предприятий, которые работают в сфере деревообработки и нуждаются в утилизации отходов.

Принцип работы оборудования для производства гуминового удобрения

Переработка биологических отходов для получения жидких гуминовых удобрений возможна при помощи специальной закрытой емкости с бескислородной средой внутри. Она называется биоактиватор.

Каждая емкость данного типа дополнительно оборудуется специальным клапаном для стравливания метана, который образуется в процессе переработки отходов. Также биоактиватор имеет крышку. Через нее происходит закладка подготовленного сырья в пропорции 1:1 с водой. Также чтоб ускорить процесс производства удобрения, каждая емкость оснащена мощными ТЭНами.

На протяжении 24-48 часов в биоактиваторе нужно поддерживать стабильную температуру на уровне 50-60°С. По истечении этого термина процесс становится термически стабильным. Также чтоб получить качественный продукт, необходимо постоянно перемешивать смесь. Это нужно делать каждые 6 часов, что препятствует образованию корки, которая негативно влияет на процесс переработки отходов.

В среднем гниение биомассы продолжается 2-3 недели. Определить завершение этого процесса можно, если прекращается поступление метана в накопительную емкость. Полученное жидкое гуминовое удобрение можно разливать по банкам и использовать по назначению.

Характеристики линии для производства

Мини-завод для производства жидких гуминовых удобрений может работать на основе готового комплекта оборудования. На рынке популярны агрегаты «БУГ» разной мощности. Они обладают следующими характеристиками:

• стоимость – от 99 до 770,4 тыс. руб.;
• объем биоактиватора – 0,5-12 куб. м;
• вместительность газгольдера – 1-2 куб. м;
• объем загрузки сырья на сутки (в пропорции 1:1 с водой) – от 50 до 2400 л;
• суточный выход биогаза – 1-12 куб. м.;
• расход электроэнергии за 24 часа – от 2 до 40 кВт;
• необходимая площадь для установки биоактиватора – от 3 до 50 кв. м.

Такой мини-завод может работать на базе производственного помещения или на улице. На каждом агрегате «БУГ» присутствует многослойная теплозащита. Также оборудование оснащено приборами для автоматизации процесса подогрева. Привод перемещения субстрата может быть электрическим или ручным.

Бизнес-план

Завод данного типа можно укомплектовать самостоятельно, используя самое простое оборудование. Для этого нужно купить:

• большие емкости объемом от 2 куб. м – 500-600 долларов;
• ТЭН и клапаны – 100-200 долларов;
• подключение электродвигателей – 300 долларов;
• всего получается – 1100 долларов.

Также существуют поточные расходы:

• пластиковая тара (за 1000 штук) – 60 долларов;
• этикетки (за 1000 штук) – 30-40 долларов;
• заработная плата рабочих – 5-6 долларов за 1 час.

Цена такого жидкого гуминового удобрения составляет 5-6 долларов за бутылку. Такой завод небольшой мощности полностью окупится примерно через 1,5-2 месяцев.

Видео: Органическое гуминовое удобрение

Химики, выпускающие минеральные удобрения, вносят значительный вклад в решение глобальной проблемы обеспечения населения Земли продовольствием. Российские производители минеральных удобрений активно участвуют в мировом интеграционном процессе, ежегодно поставляя в различные страны мира миллионы тонн азотных, фосфорных и калийных туков.

В 2015 г. объем экспортных поставок минеральных удобрений составил 16 млн. т, при этом доля России была на уровне: на рынке азотных удобрений - 5,2%, фосфорных удобрений - 6,3%, калийных удобрений - 24,1%.

В данной статье представлены основные показатели развития мирового рынка минеральных удобрений в 2015/16 гг. и оценка международной организации IFA его сбалансированности в среднесрочной перспективе до 2020 г.

Мировое потребление удобрений в 2015/16 гг. составило 181 млн. т (п.в.), т.е. из-за общеэкономического спада и засухи в некоторых районах мира (в Южной и Юго-Восточной Азии, Латинской Америке и Африке) снизилось на 1%. Тем не менее оценка рынка специалистами международной организации IFA в 2016/17 гг. выглядит достаточно оптимистично: ожидается прирост спроса в 2,9% (табл. 1). Основанием для оптимизма являются некоторое выправление экономической ситуации и более благоприятные погодные условия.

Таблица 1. Потребление удобрений в мире, тыс. т (п.в.)

				Всего
Темп прироста
Темп прироста
2016/17 (оценка)
Темп прироста

Источник: Fertilizer Outlook 2016- 2020 , IFA.

В среднесрочной перспективе, до 2020 г., рынок минеральных удобрений покажет умеренный прирост и при загрузке мощностей на 80% достигнет 199 млн. т (п.в.) (табл. 2), или 270 млн. т в физическом объеме. За период 2016-2020 гг. инвестиции в отрасль составят 130 млрд. долл., будет введено более 150 новых мощностей, т.е. мировая мощность возрастет более чем на 150 млн. т.

Таблица 2 . Среднесрочный прогноз развития производства минеральных удобрений

в мире, тыс. т (п.в.)

				Всего
2020/21 (прогноз)
Темп прироста

Источник: Fertilizer Outlook 2015-2019, IFA.

Основной прирост спроса на удобрения произойдет в Африке (3,6%), Южной Азии (2,9%), Латинской Америке (2,8%), прежде всего - в Бразилии и Аргентине.

Мощности по производству аммиака к 2020 г. возрастут на 10% относительно 2010 г. - до 230 млн. т NH 3 . Основные мощности будут введены в Китае, Индонезии, США, Алжире, Египте и Нигерии. Прирост мощностей по производству аммиака определяется расширением производственной базы по выпуску карбамида, на который приходится 55% рынка азотных удобрений.

В течение последующих пяти лет 97% запланированных к вводу мощностей по выпуску аммиака будут работать на природном газе, хотя в Китае, несмотря на рационализацию производства, 78% мощностей по-прежнему будут использовать уголь (в настоящее время на этом сырье работает 82% аммиачных установок).

Глобальная мощность по впуску карбамида за период 2015- 2020 гг. возрастет на 10% - до 229 млн. т. Примерно 35% новых проектов будет реализовано в Восточной Азии, 18% - в Африке и 15% - в Северной Америке. Всего ожидается ввод 60 новых проектов по выпуску карбамида, из них 20 будут введены в Китае.

Спрос на карбамид в 2020 г. оценивается на уровне 208 млн. т, т.е. будет ежегодно возрастать на 2,5%, причем прирост спроса со стороны промышленности будет более чем в четыре раза превышать прирост спроса со стороны сектора удобрений. Основной спрос на карбамид промышленного назначения ожидается в Китае и Европе, на карбамид-удобрение - в Южно-Азиатском регионе.

При прогнозируемых параметрах развития мирового рынка карбамида загрузка мощностей в целом составит 90%, т.е. рынок будет сбалансированным.

На рынке фосфатного сырья ожидается прирост предложения на 11% - до 250 млн. т, при этом 80% прироста объемом 35 млн. т произойдет за счет расширения производственной базы в Марокко, Саудовской Аравии, Иордании и Китае.

Глобальная мощность по выпуску фосфорной кислоты за период 2015- 2020 гг. возрастет на 13% - до 65,3 млн. т за счет ввода 30 новых производств, причем ¾ из них - в Китае. Кроме того, новые проекты будут реализованы в Марокко, Саудовской Аравии и Бразилии. Спрос на фосфорную кислоту до 2020 г. будет расти на 2,5% в год.

В период 2015- 2020 гг. ожидается ввод 30 новых мощностей по выпуску фосфорных удобрений , в результате чего мировая мощность возрастет на 7 млн. т (п.в.) - до 52 млн. т (п.в.). Примерно половина новых мощностей будет введена в Китае и Марокко. Кроме того, новые проекты будут реализованы в Саудовской Аравии, Бразилии и Индии.

Рынок калийных удобрений , показавший в предыдущие годы наибольшую динамичность, в период 2015- 2020 гг. продолжит активно развиваться: ожидается реализация 25 проектов, из них четыре крупных greenfield - в Канаде, России и Беларуси. Мировая мощность по выпуску калийных удобрений в 2020 г. оценивается на уровне 64,5 млн. т (п.в.), т.е. возрастет относительно 2015 г. на 22%.

Спрос на калийные удобрения в 2020 г. ожидается на уровне 51,6 млн. т, т.е. будет возрастать на 2,1% в год, а загрузка мощностей будет на уровне 80%.

Производство серы в мире в 2020 г. ожидается на уровне 72 млн. т (п.в.), т.е. ежегодно будет увеличиваться на 4%. Крупные проекты будут реализованы в Катаре, России, Саудовской Аравии и Туркменистане. В США также ожидается прирост производства серы, что приведет к снижению ее импорта.

Предложение/спрос серы в 2020 г. составит 69 млн. т (п.в.), т.е. мощности будут загружены на 96%, что определяется ростом спроса со стороны производителей серной кислоты.

В табл. 3 представлены регионы - экспортеры основных видов минеральных удобрений в 2014 г. Из нее следует, что доля стран СНГ на мировом рынке аммиака находилась на уровне 24%, карбамида - на уровне 16%, аммиачной селитры - на уровне 63% (монопольное положение), ДАФ - на уровне 10% и калийных удобрений - на уровне 40%.

Таблица 3. Объемы экспорта основных видов минеральных удобрений по регионам

в 2014 г., тыс. т (п.в.)

	Аммиак	Карбамид	Аммиачная селитра		Хлорид калия
Западная Европа
Центральная Европа
СНГ (с Украиной)
Северная Америка
Латинская Америка
Западная Азия
Южная Азия
Восточная Азия
Мир, всего

Истчник: IFA, 2015.

В табл. 4 представлены региональные рынки сбыта основных видов минеральных удобрений, которые по емкости имеют существенные различия. Так, наиболее емкими рынками сбыта являются:

• для аммиака - страны Северной Америки (США) и ЕС;
• для карбамида - страны Северной Америки (США), Латинской Америки (Бразилия), страны Южной Азии (Индия) и страны ЕС;
• для аммиачной селитры - страны Латинской Америки;
• для ДАФ - страны Южной Азии (Индия), страны ЕС;
• для хлорида калия - страны Восточной Азии (Китай), Латинской Америки, Северной Америки (США) и страны ЕС.

Таблица 4. Объемы импорта основных видов минеральных удобрений по регионам в 2014 г., тыс. т (п.в.)

	Аммиак	Карбамид	Аммиачная селитра		Хлорид калий
Западная Европа
Центральная Европа
СНГ (с Украиной)
Северная Америка
Латинская Америка
Западная Азия
Южная Азия
Восточная Азия
Мир, всего

Минеральные удобрения классифицируют по трем главным признакам: агрохимическому назначению, составу, свойствам и способам получения.

По агрохимическому назначению удобрения разделяют на прямые, являющиеся источником питательных элементов для растений, и косвенные, служащие для мобилизации питательных веществ почвы путем улучшения ее физических, химических и биологических свойств. К косвенным удобрениям принадлежат, например, известковые удобрения, применяемые для нейтрализации кислых почв, структурообразующие удобрения, способствующие агрегированию почвенных частиц тяжелых и суглинистых почв и др.

Прямые минеральные удобрения могут содержать один или несколько разных питательных элементов. По количеству питательных элементов удобрения подразделяются на простые (односторонние, одинарные) и комплексные.

В простые удобрения входит только один из трех главных питательных элементов: азот, фосфор или калий. Соответственно, простые удобрения делят на азотные, фосфорные и калийные.

Комплексные удобрения содержат два или три главных питательных элементов. По числу главных питательных элементов комплексные удобрения называются двойными (например, типа NP или PK) и тройными (NPK); последние называют также полными. Удобрения, содержащие значительные количества питательных элементов и мало балластных веществ, называются концентрированными.

Комплексные удобрения, кроме того, разделяются на смешанные и сложные. Смешанными называются механические смеси удобрений, состоящие из разнородных частиц, получаемые простым тукосмешением. Если же удобрение, содержащее несколько питательных элементов, получается в результате химической реакции в заводской аппаратуре, оно называется сложным.

Удобрения, предназначенные для питания растений элементами, стимулирующими рост растений и требующимися в весьма малых количествах, называются микроудобрениями, а содержащиеся в них питательные элементы – микроэлементами. Такие удобрения вносят в почву в количествах, измеряемых долями килограмма или килограммами на гектар. К ним относятся соли, содержащие бор, марганец, медь, цинк и другие элементы.

По агрегатному состоянию удобрения разделяются на твердые и жидкие (например, аммиак, водные растворы и суспензии).

2. Руководствуясь физико-химическими основами процессов получения простого и двойного суперфосфатов, обоснуйте выбор технологического режима. Приведите функциональные схемы производств.

Сущность производства простого суперфосфата состоит в превращении природного фтор-апатита, нерастворимого в воде и почвенных растворах, в растворимые соединения, преимущественно в монокальцийфосфат Ca(H 2 PO 4) 2 . Процесс разложения может быть представлен следующим суммарным уравнением:

Практически в процессе производства простого суперфосфата разложение протекает в две стадии. На первой стадии около 70% апатита реагирует с серной кислотой. При этом образуются фосфорная кислота и полугидрат сульфатакальция:

Выкристаллизовавшиеся микрокристаллы сульфата кальция образуют структурную сетку, удерживающую большое количество жидкой фазы, и суперфосфатная масса затвердевает. Первая стадия процесса разложения начинается сразу после смешения реагентов и заканчивается в течение 20 – 40 мин в суперфосфатных камерах.

После полного израсходования серной кислоты начинается вторая стадия разложения, в которой оставшийся апатит (30%) разлагается фосфорной кислотой:

Основные процессы проходят на первых трех стадиях: смешение сырья, образование и затвердевания суперфосфатной пульпы, дозревания суперфосфата на складе.

Простой гранулированный суперфосфат – дешевое фосфорное удобрение. Однако он имеет существенный недостаток – низкое содержание основного компонента (19 – 21% усвояемого) и высокую долю балласта – сульфата кальция. Его производят, как правило, в районах потребления удобрений, так как экономичнее доставлять концентрированное фосфатное сырье к суперфосфатным заводам, чем перевозить на дальние расстояния низкоконцентрированный простой суперфосфат.

Получить концентрированное фосфорное удобрение можно, заменив серную кислоту при разложении фосфатного сырья на фосфорную. На этом принципе основано производство двойного суперфосфата.

Двойного суперфосфата – концентрированное фосфорное удобрение, получаемое разложением природных фосфатов фосфорной кислотой. Он содержит 42 – 50% усвояемого, в том числе в водорастворимой форме 27 – 42% , т. е. в 2 – 3 раза больше, чем простой. По внешнему виду и фазовому составу двойной суперфосфат похож на простой суперфосфат. Однако он почти не содержит балласта – сульфата кальция.

Двойной суперфосфат можно получать по технологической схеме, аналогичной схеме получения простого суперфосфата. Такой метод получения двойного суперфосфата носит название камерного. Его недостатками являются длительное складное дозревание продукта, сопровождающееся неорганиванными выделениями вредных фтористых соединений в атмосферу, и необходимость применения концентрированной фосфорной кислоты.

Более прогрессивным является поточный метод производства двойного суперфосфата. В нем используют более дешевую неупаренную фосфорную кислоту. Метод является полностью непрерывным (отсуствует стадия длительного складского дозревания продукта).

Простой и двойной суперфосфаты содержат в легко усваиваемой растениями форме. Однако в последние годы больше внимания стало уделяться выпуску удобрений с регулируемам сроком действия, в частности долговременно действующих. Для получения таких удобрений можно покрыть гранулы суперфосфата оболочкой, регулирующей высвобождение питательных веществ. Другой путь – смешение двойного суперфосфата с фосфоритной мукой. Это удобрение содержит 37 – 38% , в том числе около половины – в быстродйствующей водорастворимой форме и около половины – в медленнодействующей. Применение такого удобрения удлиняет срок его эффективного действия в почве.

3. Почему технологический процесс получения простого суперфосфата включает стадию хранения (дозревания) на складе?

Образующийся монокальцийфосфат в отличие от сульфата кальция не сразу выпадают в осадок. Он постепенно насыщает раствор фосфорной кислоты и начинает выкристаллизовываться в виде, когда раствор становится насыщенным. Реакция начинается в суперфосфатных камерах и длится еще в течение 5 – 20 сут хранения суперфосфата на складе. После дозревания на складе разложение фторапатита считают практически законченным, хотя в суперфосфате еще остается небольшое количество неразложившегося фосфата и свободной фосфорной кислоты.

4. Приведите функциональную схему получения комплексных NPK – удобрений.

5. Руководствуясь физико – химическими основами получения аммиачной селитры, обоснуйте выбор технологического режима и конструкции аппарата ИТН (использование теплоты нейтрализации.). Приведите функциональную схему производства аммиачной селитры.

В основе процесса производства аммиачной селитры лежит гетерогенная реакция взаимодействия газообразного аммиака с раствором азотной кислоты:

Химическая реакция протекает с большой скоростью; в промышленном реакторе она лимитируется растворением газа в жидкости. Для уменьшения диффузионного торможения процесса большое значение имеет перемешивание реагентов.

Реакцию проводят в непрерывно действующем аппарате ИТН (использование теплоты нейтрализаuии). Реактор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, состоящий из реакционной и сепарационной зон. В реакционной зоне имеется стакан 1,в нижней части которого находятся отверстия для циркуляции раствора. Несколько выше отверстий внутри стакана размещен барботер 2 для подачи газообразного аммиака,

над ним барботер 3 для подачи азотной кислоты. Реакционная парожидкостная смесь выходит из верхней части реакционного стакана. Часть раствора выводится из аппарата ИТН и поступает в донейтрализатор, а остальная часть (циркуляционная) вновь идет

вниз. Выделившийся из паражидкостной смеси соковый пар отмывается на колпачковых тарелках 6 от брызг раствора аммиачной селитры и паров азотной кислоты 20%-ным раствором селитры, а затем конденсатом сокового пара. Теплота реакции используется для частичного испарения воды из реакционной смеси (отсюда и название аппарата­

ИТН). Разница в температурах в различных частях аппарата приводит к более интенсивной циркуляции реакционной смеси.

Технологический процесс производства аммиачной селитры включает кроме стадии нейтрализации азотной кислоты аммиаком также стадии упаривания раствора селитры, гранулирования сплава селитры, охлаждения гранул, обработки гранул поверхностно-активными веществами, упаковки, хранения и погрузки селитры, очистки газовых выбросов и сточных вод.

6. Какие меры принимают для снижения слёживаемости удобрений?

Эффективным средством для уменьшения слеживания является обработка поверхности гранул поверхностно – активными веществами. В последние годы стали распространенными способы создания вокруг гранул различных оболочек, которые, с одной стороны, предохраняют удобрение от слеживания, с другой стороны, позволяют регулировать во времени процесс растворения питательных веществ в почвенных водах, т. е. создавать долговременно действующие удобрения.

7. Из каких стадий состоит процесс получения карбамида? Приведите функциональную схему производства карбамида.

Карбамид (мочевина) среди азотных удобрений занимает второе место по объему производства после аммиачной селитры. Рост производства карбамида обусловлен широкой сферой его применения в сельском хозяйстве. Он обладает большей устойчивостью к выщелачиванию по сравнению с другими азотными удобрениями, т. е. менее подвержен вымыванию из почвы, менее гигроскопичен, может применяться не только как удобрение, но и в качестве добавки к корму крупного рогатого скота. Карбамид, кроме того, широко используется для получения сложных удобрений, удобрений с регулируемым сроком действия, а также для получения пластмасс, клеев, лаков и покрытий.

Карбамид - белое кристаллическое вещество, содержащее 46,6 мас. % азота. Его поучения основано на реакции взаимодействия аммиака с диоксидом углирода:

Таким образом, сырьем для производства карбамида служит аммиак и диоксид углерода, получаемый в качестве побочного продукта при производстве технологического газа для синтеза аммиака. Поэтому производство карбамида на химических заводах обычно комбинируют с производством аммиака.

Реакция – суммарная; она протекает в две стадии. На первой стадии протекает синтез карбамида:

На второй стадии происходит эндотермический процесс отщепления воды от молекулы карбамида, в результате которого и происходит образование карбамида:

Реакция образования карбамата аммония – обратимая экзотермическая реакция, протекает с уменьшением объема. Для смещения равновесия в сторону продукта ее необходимо проводить при повышенном давлении. Для того чтобы процесс протекает с достаточно высокой скоростью, необходимо повышенные температуры. Повышение давления компенсирует отрицательное влияние высоких температур на смещение равновесии реакции в обратную сторону. На практике синтез карбамида протекает при температурах 150 – 190 0 С и давлении 15 – 20 Мпа. В этих условиях реакция протекает с высокой скоростью и практически до конца.

Разложение карбамада аммония – обратимая эндотермическая реакция, интенсивно протекающая в жидкой фазе. Для того чтобы в реакторе не происходило кристаллизации твердых продуктов, процесс необходимо вести при температурах не ниже 98 0 С. Более высокие температуры смещают равновесие реакции вправо и повышают ее скорость. Максимальная степень превращения карбамада в карбамид достикается при температуре 220 0 С. Для смещения равновесия этой реакции применяют также введение избытка аммиака, который, связывая реакционную воду, удаляет ее из сферы реакции. Однако добавить полного превращения карбамада в карбамид все же не удается. Реакционная смесь помимо продуктов реакции (карбамида и воды) содержит также карбонат аммония и продукты его разложения – аммиак и CO 2 .

8. Каковы основные источники загрязнения ОС при производстве минеральных удобрений? Как уменьшить газовые выбросы и вредные выбросы со сточными водами в производстве фосфорных удобрений, аммиачной селитры, карбамида?

При производстве фосфорных удобрений велика опасность загрязнения атмосферы фтористыми газами. Улавливание соединений фтора важно не только с точки зрения ООС, но также и потому, что фтор является ценным сырьем для получения фреонов, фторопластов, фторкаучуков и т. д. Для поглощения фтористых газов используют абсорбцию водой с образованием кремнефтористоводородной кислоты. Соединения фтора могут попасть и в сточные воды на стадиях промывки удобрений, газоочистки. Целесообразно для уменьшения количества таких сточных вод создавать в процессах замкнутые водооборотные циклы. Для очистки сточных вод от фтористых соединений могут быть применены методы ионного обмена, осаждения с гидроксидами железа и алюминия, сорбция на оксиде алюминия и др.

Сточные воды производства азотных удобрений, содержащие аммиачную селитру и карбамид, направляют на биологическую очистку, предварительно смешивая их с другими сточными водами в таких соотношениях, чтобы концентрация карбамида не превышала 700 мг/л, а аммиака -65 – 70 мг/л.

Важной задачей в производстве минеральных удобрений является очистка отходящих газов от пыли. Особенно велика возможность загрязнения атмосферы пылью удобрений на стадии грануляции. Поэтому газ, выходящий из грануляционных башен, обязательно подвергается пылеочистке сухими и мокрыми методами.

Исходным сырьем для производства азотных и ряда комплексных удобрений является аммиак. Суммарные действующие мощности по производству аммиака в России в настоящее время достигают 13870 тыс. т, что составляет около 9% от мировых мощностей. Это третий показатель в мире после Китая и США. Однако производственные мощности предприятий загружены не полностью, и по объему производства аммиака Россия занимает четвертое место после Китая, США и Индии, производя примерно 6% этого вида продукции в мире.

В 2001 г. загрузка мощностей по производству аммиака и азотных удобрений несколько увеличилась по сравнению с 2000 г. Несмотря на то что основные участники рынка увеличили выпуск на 5-10%, объем производства в целом по отрасли вырос незначительно в связи с сокращением выпуска на ряде небольших предприятий.

Азотные удобрения производятся на 25 предприятиях РФ, кроме того, сульфат аммония производится некоторыми коксохимическими заводами.

Производство азотных удобрений на предприятиях РФ, тыс. т

Предприятие	Продукция
ОАО "Акрон" (Новгородская обл.)	Карбамид
	Азотные удобрения
	Аммиачная селитра
	Азофоска
ОАО "Азот" (Новомосковск)	Азотные удобрения
	Карбамид
	Аммиачная селитра
	Нитрофоска
АО "Невинномысский Азот",	Азотные удобрения
АО "Кирово-Чепецкий химкомбинат",	Азотные удобрения
ОАО "Азот" (г. Березники)	Карбамид
ОАО "Азот" (Кемеровская обл.)	Карбамид
	Аммиачная селитра
ЗАО "Куйбышевазот" (Самарская обл.)	Карбамид
	Аммиачная селитра
	Сульфат аммония
ОАО "Тольяттиазот" (Самарская обл.)	Карбамид
	Азотные удобрения
	Азотные удобрения
АО "Минеральные удобрения" (г. Пермь)	Карбамид

ОАО "Акрон" (Новгородская обл.)

ОАО "Акрон" занимает 1-ое место в РФ по выпуску аммиака, а также входит в группу крупнейших производителей фосфорных удобрений. По итогам 2001 г. доля предприятия в общероссийском производстве азотных удобрений составила 10,5%, фосфорных удобрений - 7%, аммиака - 9,5%. Общий объем производства минеральных удобрений в 2001 г. составил 3.4 млн т, что на 9% больше, чем в 2000 г. В 2001 г. компания на 10% увеличила поставки минеральных удобрений на внутренний рынок, куда поступило около 19% от общего объема произведенных компанией удобрений. Так, в 2001 г. российским сельхозпроизводителям было поставлено 642 тыс. т минеральных удобрений, в том числе 404 тыс. т аммиачной селитры и 231 тыс. т азофоски. В 2001 г. агрохимическая продукция поставлялась ОАО "Акрон" в 37 субъектов РФ, крупнейшими покупателями продукции компании стали Белгородская,

Брянская, Калининградская, Смоленская Орловская обл., Краснодарский край, Республика Татарстан. В 1-м квартале 2002 г. "Акрон" поставлял свою агрохимическую продукцию 26 субъектам РФ. Всего российским сельхозпроизводителям поставлено более 190 тыс. т., из них - 176 тыс. т. аммиачной селитры и 14 тыс. т. азофоски. В 2001 г. ОАО "Акрон" приобрело 58% акций завода по производству минудобрений, расположенного в китайской провинции Шаньдун. Китай является крупнейшим зарубежным покупателем продукции ОАО "Акрон", куда ежегодно поставляется минеральных удобрений на сумму 92-93 млн долл. (около 40% всей продукции "Акрона"). С приобретением завода в провинции Шаньдун расходы комбината на транспортировку удобрений потребителям в Китае будут сведены к минимуму.

ОАО "НАК "Азот" (Тульская обл., г. Новомосковск)

Новомосковская акционерная компания "Азот" является одним из крупнейших производителей аммиака и азотных удобрений, а также одним из ведущих в отрасли предприятий по видам и количеству производимой продукции. Предприятием выпускаются минеральные удобрения, аммиак, органические пластмассы и смолы, хлор, каустическая сода, хлористый кальций, концентрированная и особой чистоты азотная кислота, аргон, метанол и др. Доля предприятия в общероссийском производстве азотных удобрений составляет 10,2%. В 2001 г. компания увеличила производство основных видов продукции, производство азотных удобрений увеличилось на 11,9% - до 602,643 тыс. т. Несмотря на увеличение оплаты продукции компании наличными, она по-прежнему поставляет удобрения сельхозпредприятиям области в долг. Сегодня долг тульских хозяйств "Азоту" составляет 120 млн руб.

В апреле 2002 г. 9,9% акций Новомосковской АК "Азот" приобрела компания "Патек трейд", заплатив за них 10 326 тыс. долл. В настоящее время компания проведет переговоры с акционерами АО "Щекиноазот" о возможном объединении НАК "Азот", "Щекиноазота" и "Агрохимэкспорта" в единую компанию по производству и сбыту азотных удобрений.

ОАО "Невинномысский Азот" (Ставропольский край)

ОАО "Невинномысский Азот" является крупнейшим производителем минеральных удобрений в России. Комбинат выпускает широкую номенклатуру азотных удобрений - аммиачную селитру, карбамид, жидкие азотные удобрения, а также различные продукты органического синтеза. Всего на предприятии выпускается 59 наименований продукции. Доля компании в общем объеме производства азотных удобрений в России составляет около 10%, значительная часть продукции предприятия экспортируется на мировой рынок в страны Европы, Америки и Азии. Основными акционерами ОАО "Невинномысский азот" являются структуры, близкие к группе "МДМ" (43,7% акций). В I квартале 2002 г. ОАО "Невинномысский азот" произвело товарной продукции на 880,7 млн руб. Выпуск карбамида увеличился по сравнению с тем же периодом прошлого года на 32,2% и составил 64,6 тыс. т, производство уксусной кислоты выросло на 3,7% до 39,6 тыс. т. Снижение производства аммиачной селитры на 9% до 178,25 тыс. т и метанола на 14% до 22,51 тыс. т в сравнении с аналогичным периодом прошлого года произошло из-за снижения спроса на данные виды товаров на рынке.

ОАО "Кирово-Чепецкий химкомбинат" (Кировская обл.)

Кирово-Чепецкий химический комбинат был основан в 1938 г. и является одним из крупнейших в Европе химических предприятий, уникальным по ассортименту выпускаемой продукции. Комбинат является основным производителем фторопластов в России (более 70%) и единственным производителем специальных марок фторкаучуков, фторопластовых суспензий, фторированных жидкостей и смазок, разработанных специально для оборонных отраслей промышленности, авиационной и космической техники. Действующее фторполимерное производство относится к отраслям высоких технологий. В марте 2002 г. на Кирово-Чепецком химкомбинате запущено производство тройных удобрений, в состав которых, помимо азота и фосфора, входит хлористый калий. Планируемая мощность производства - до 400 тыс. т тройных удобрений в год. Проект осуществлен благодаря поддержке компании "Сильвинит", которая инвестировала в его реализацию около 4 млн долл., еще 2 млн долл. затратил сам комбинат. Срок окупаемости проекта - 2,5 года.

ОАО "Азот" (г. Березники Пермская обл.)

Выпуск продукции на Березниковском комбинате "Азот" начался в 1932 г. Предприятие производит до 1 млн т азотных удобрений в год, а также целый ряд других видов химической продукции. Продукция компании реализуется как в России, так и за рубежом, она пользуется спросом в Великобритании, Франции, Чехии, Польше, Турции и Латинской Америке. В 2001 г. продукция компании экспортировалась в 29 стран мира, валютная выручка от поставок на экспорт выросла в 2001 г. по сравнению с 2000 г. на 2,5%. В 2001 г. ОАО "Азот" снизило производство аммиака на 9%, в то же время производство минеральных удобрений выросло на 1,1%, аммиачной селитры - на 2,1%, производство карбамида уменьшилось на 6,1%.

ОАО "Азот" (Кемеровская обл.)

Кемеровский "Азот" является крупным производителем минеральных удобрений. Производственные мощности компании позволяют выпускать 500 тыс. т аммиачной селитры,480 тыс. т карбамида и 600 тыс. т сульфата аммония. В 2001 г. предприятие произвело продукции на сумму 5,4 млрд руб., что на 296 млн руб. больше, чем в 2000 г. Годовой план по производству продукции был

выполнен на 105,9%. Загрузка производственных мощностей по итогам 2001 г. в среднем по заводу составила 78,6%. Однако с пуском в эксплуатацию в октябре второго крупнотоннажного агрегата по производству аммиачной селитры загрузка мощностей в ноябре-декабре поднялась до 95%. Такие же показатели загрузки планируется сохранить и в 2002 г. В 1-м квартале 2002 г. Кемеровский "Азот" выполнил план производства на 103,6%.

ОАО "Тольяттиазот" (Самарская обл.)

ОАО "Тольяттиазот" является современным предприятием по производству минеральных удобрений. Завод построен в 1974 г. по соглашению с известной фирмой Арманда Хаммер "Оксидентал Петролеум" США. Производственные мощности компании позволяют выпускать аммиака - 3 млн т в год, карбамида - 1 млн т, жидкой углекислоты - 2 млн т, сухого льда - 2,5 тыс. т, карбамидо-формальдегидной смолы - 6 тыс. т и др. В производстве химической продукции основным сырьем является газ, основным же поставщиком сырья заводу - "Газпром". Доля экспорта составляет 85% от общего объема производимой продукции. Компания экспортирует свою продукцию в 120 стран мира, в том числе в США, страны Азии, Европы и Латинской Америки.

ЗАО "Куйбышевазот" (Самарская обл.)

Основными видами деятельности ЗАО "Куйбышевазот" является производство аммиака, минеральных удобрений, капролактама. Компания входит в тройку крупнейших поставщиков минеральных удобрений на внутренний рынок.

В 2001 г. прибыль предприятия составила 347 млн руб., прирост выработки продукции - 4,6 млрд руб. В 2001 г. предприятие вышло на рекордные показатели производства аммиака и капролактама. На техническое перевооружение и обновление производственных фондов в 2001 г. было израсходовано 383,5 млн руб., на ремонт и обновление оборудования, зданий и сооружений израсходована максимальная за всю историю завода сумма 574 млн руб. Начато строительство нового стратегически важного для завода производства полиамида-6. В плане производства на 2002 г. - 110 тыс. т капролактама, 528 тыс. т аммиака, 359 тыс. т селитры, 240 тыс. т карбамида и 302 тыс. т сульфата аммония.