Учебно-методический комплекс дисциплины «Введение в специальность» для специальности 5В072000 — «Химическая технология неорганических веществ» (стр. 17 )

Особое место метод приготовления занимает в формировании пористой структуры контактных масс. При этом на характеристики пористой структуры твердого тела могут оказывать влияние различные технологические стадии и режимы термообработки.

Вопросы для самоконтроля:

1. Объемы, экспорт, импорт продукции основного неорганического синтеза.

2. Катализ: типы катализа. 

3. Стадии каталитического действия гетерогенного катализа.

4. Адсорбция. 

5. Важнейшие каталитические процессы и катализаторы ТНВ.

6. Эксплуатационные характеристики катализатора.

Литература:

1. , Химическая технология неорганических веществ: учебное пособие. - Томск:  Изд-во  Томского  политехнического университета, 2011. – 194 с.

МИКРОМОДУЛЬ 3 «Виды продукции основного неорганического синтеза»

9. Лекция.

Тема «Виды продукции основного неорганического синтеза.
Производство минеральных удобрений»

План:

Минеральные удобрения, значение их производства и использования в народном хозяйстве. Основные удобрения: азотные, калийные, фосфорные и комплексные. Номенклатура, сырье, стадии технологии получения, расчеты производства, объемы производства.
Минеральные удобрения.

В состав веществ, необходимых для жизнедеятельности растений, входят 30 основных элементов. Свыше 90% сухой массы растений составляют углерод, водород и кислород. Эти элементы растения усваивают в виде двуокиси углерода и воды.

В значительных количествах растениям необходимы азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера и железо (макроэлементы). В незначительных количествах растениям необходимы микроэлементы: бор, марганец, цинк, молибден и некоторые др. элементы.

Для восполнения потерь питательных веществ обязательно внесение минеральных удобрений. Качество удобрений оценивается содержанием в них питательных элементов: азотных – азота (N), фосфорных – пятиокиси фосфора (P2O5), калийных – окиси калия (K2O) и т. п.

Азот входит в состав хлорофилла, усваивающего солнечную энергию, и белков, необходимых для построения живой клетки.

Фосфор входит в состав белков. Он ускоряет развитие растений и улучшает качество, повышая содержание сахара и крахмала.

Калий способствует синтезу белков и усиливает образование сахаров, повышает всхожесть и стойкость к заболеваниям.

Количество вносимых на 1 гектар удобрений в зависимости от рода почв и вида с/х-ных культур колеблется в следующих пределах: азотные 30-120 кг N, фосфорные 45-120 кг Р2О5, калийные 40-200 кг К2О.

Часть внесенных мин. удобрений вымывается из почвы грунтовыми водами или превращается в формы, недоступные для усвоения растениями. Поэтому степень усвоения некоторых удобрений растениями невысока. Так, фосфорные удобрения используются растениями лишь на 20%.

Урожайность различных культур сильно зависит от количества вносимых удобрений. Только широкое применение удобрений может обеспечить повышение плодородия земли.

Влияние удобрений на урожайность

Культура	Урожайность ц/га
Без удобрений	С внесением удобрений
Хлопок	13	33
Пшеница озимая	15	26
Сахарная свекла	140	282

2, 3. Основные удобрения: азотные, калийные, фосфорные и комплексные

1. Азотные удобрения

Различают: аммиачные, аммонийные, нитратные, аммонийно-нитратные, амидные. Их вырабатывают как в твердом, так и жидком виде. Наибольший вклад вносят аммиачная селитра и карбамид (мочевина). Они содержат самое большое количество азота на сухое вещество.

Сырьем для производства аммиачной селитры служит аммиак и азотная кислота, для карбамида аммиак и углекислый газ

1) HNO3+NH3→NH4NO3+Q (селитра)

2) CO2+2NH3=NH2COONH4+Q (карбаматаммония)

NH2COONH4→СО(NH2)2+H2O-Q (мочевина)

Стадии получения:

Аммиачная селитра

1. получение нитрата аммония нейтрализацией азотной кислоты аммиаком

2. упарка раствора

3. кристаллизация плава

4. охлаждение и обработка продукции (гранулирование)

На 1т продукта: 213 кг аммиака, 800кг азотки (100%), 1,26 МДж пара, 15 кВт/ч электроэнергии, 33м3 воды.

Карбамид - очень энергоемкое производство

1. синтез карбамида

2. дистилляция продуктов синтеза

3. переработка растворов карбамида в товарный продукт

На 1т продукта: 580 кг аммиака, 750 кг СО2, 4,82 ГДж пара, 400 кВт/ч электроэнергии. Промышленные масштабы на 1985г 15,2 млн. т/г в СССР.

2. Калийные удобрения

Такие как КСl, K2SO4, калимагнезия K2SO4*MgSO4 и т. д.

Переработка калийных руд (сильвинита и др.), осуществляется различными методами:

1.Флотационный. Основан на различной смачиваемости минералов водой

2.Галургический. Основан на различной растворимости. С увеличением температуры увеличивается растворимость хлористого калия и при охлаждении системы соль выпадает в осадок

3.Электростатическая сепарация. При нагреве и обработке специальными реагентами на поверхности измельченных частиц образуются разноименные заряды.

На 1 т. КСl : 5т сильвинита, 25 кВт/ч энергии, вода 9,3 м3

Промышленные масштабы на 1985г 10,4 млн. т/г в СССР.

3. Фосфорные удобрения

Основная задача химической технологии перевести нерастворимые природные фосфаты: фосфориты и апатиты в водорастворимые соединения.

Основные удобрения:

1. Простой суперфосфат: смесь монокальцийфосфата (Ca(H2PO4)2*H2O), сульфата кальция (CaSO4) c твердыми примесями (содержание P2O5 14-21%)

2. Двойной суперфосфат: Ca(H2PO4)2*H2O c примесями (содержание P2O5 42-55%)

Основная реакция - фторапатит взаимодействует с фосфорной кислотой:

Ca5F(PO4)3+7H3PO4+5H2O=5Ca(H2PO4)2*H2O+HF

Процесс гетерогенный, скорость зависит от температуры, концентрации, перемешивания и т. д. Получают двойной суперфосфат камерным и поточным методами.

Основные стадии процесса:

1. Дозирование и смешивание апатита и фосфорной кислоты

2. Реакция в смесителе и суперфосфатной камере

3. Выдержка на промплощадке или складе (15-20 суток)

4. Дробление

5. Нейтрализация свободной кислоты (CaCO3)

6. Гранулирование мелкой фракции

7. Сушка

На 1 т. двойного суперфосфата: 1,5т H3PO4, 1,13т апатита. Расход топлива и энергии незначительный.

4. Комплексные удобрения

Разновидностей комплексных удобрений очень много. Комплексными удобрениями называют удобрения, содержащие два и более питательных элемента. Эти удобрения получают либо химическим взаимодействием исходных веществ, тогда они называются сложными, либо механическим смешиванием удобрений, содержащих один питательный элемент, тогда они называются тукосмесями или смешанными.

Номенклатура комплексных удобрений

Наименование	Основные компоненты	Содержание в %
N	P2O5	K2O
Сложные удобрения
Суперфосфат аммонизированный	CaHPO4, CaSO4, NH4H2PO4	1-3	19-20
Аммофос	NH4H2PO4, (NH4)2H2PO4	11-14	48-50
Аммофоска	NH4H2PO4, (NH4)2SO4, KCl	11	11-16	15-20
Нитроаммофоска	NH4H2PO4, NH4NO3, KCl	17	17	17
Калиевая селитра	KNO3	13		46
Смешанные удобрения
Аммиачная селитра, суперфосфат		13 8 16	13 16 8
Карбамид, аммофос, хлорид калия		19 15	19 30	19 15
аммофос, аммиачная селитра, хлорид калия		17	17	17

Аммонизированные суперфосфаты производятся чаще всего на базе низкокачественных фосфатов. Аммиаком нейтрализуют свободную кислоту.

Вопросы для самоконтроля:

Расскажите о значении минеральных удобрений в народном хозяйстве. Номенклатура, сырье, стадии технологии получения, расчеты производства, объемы производства азотных удобрений. Номенклатура, сырье, стадии технологии получения, расчеты производства, объемы производства калийных удобрений. Номенклатура, сырье, стадии технологии получения, расчеты производства, объемы производства фосфорных удобрений. Номенклатура, сырье, стадии технологии получения, расчеты производства, объемы производства комплексных удобрений.

Литература:

1. , Химическая технология неорганических веществ: учебное пособие. - Томск:  Изд-во  Томского  поли-

технического университета, 2011. – 194 с.

2. Интернет ресурсы.

10. Лекция

Тема «Виды продукции основного неорганического синтеза.

Производство серной кислоты»

План:

Серная кислота, значение ее производства и место в общем уровне развития химической промышленности страны. Объемы производства, использование в различных отраслях промышленности. Сырье, стадии технологии получения, расчеты и схемы производства.

1, 2. Серная кислота.

Один из важнейших продуктов, характеризующий общий уровень развития химической промышленности страны. Объем производства серной кислоты исчисляется десятками миллионов тонн и среди продуктов химической промышленности она по праву занимает первое место. Это объясняется ее широким использованием в различных отраслях промышленности. Серная кислота одна из самых сильных минеральных кислот и самая дешевая. Самый крупный ее потребитель – производство минеральных удобрений: она необходима для получения двойного суперфосфата, фосфорной кислоты и сульфата аммония.