Стадії технології виробництва HCN.

Технологія виробництва синильної кислоти складається із трьох основних стадій. Перша стадія пов'язана з каталітичним процесом окиснення суміші аміаку та метану киснем повітря до ціанистого водню (окислювальний амоноліз метану). Друга стадія виробництва синильної кислоти пов'язана з абсорб­цією одержаного HCN водою з отриманням розчинів кислоти і третя стадія - ректифікація слабких розчинів синильної кислоти з одержанням 98-99 %-ї HCN. За допомогою цієї технології зараз у світі виробляють близько 90 % усього обсягу кислоти.

На рис. 8.3 наведено типову техноло­гічну схему установки одержання синильної кислоти потужністю 30 тис. т /рік 100 %-ї HCN.

Природний газ на установку подається після каталітичної очистки від сірководню та перетворення гомологів метану на метан в реакторі гідрування на хромонікельовому каталізаторі при тем­пературі 553-563 К та вилучення пилу. Рідкий аміак (99,98 % NH₃) подається на змішування з метаном після випарування очищається від механічних домішок та компресорного масла у фільтрі надходить. Повітря, необхідне для каталітичного окислення метану і аміаку, також проходить попереднє очищення від пилу та кислих газів. Природний газ, аміак та повітря після змішування в заданому співвідношенні через вогнеперепинник подаються в контактний апарат 1.

У контактному апараті при температурі 1173-1373 К на платинородієвому каталізаторі з 5-7 сіток проходить реакція утво­рення ціанистого водню. Максимальна активність каталізатора досягається після 80-200 год роботи, коли вихід HCN складає 60-65 % від маси пода­ного аміаку. Гази після контактного апарата 1 з об'ємною концентрацією HCN 5,9-8,7% та температурою 1173-1273 К швидко охолоджують у котлі-утилізаторі 2 до 473 К та в холодильнику 3 - до 343 К. Охолоджений контакт-газ поступає до сульфатного скрубера 4 для вилучення аміаку, який поглинається сірча­ною кислотою, а потім розчин (NH₄)₂SО₄ перероблюють у тверду сіль. Якщо аміак відсутній у синтез-газі, сульфатне відділення виключається зі схеми.

Після вилучення аміаку із суміші газів контакт-газ охолоджується в дефлегматорі 5 до 313 К. холодильнику 6 до 274-283 К та надходить в абсорбер 10, який зрошується 1,5 %-м розчином HCN з абсорбера 11. Останній зрошується кубовою рідиною ректифікаційної колони 7 із кон­центрацією синильної кислоти 20 мг/л. Після абсорбера 11 газ іде в саніта­рний скрубер 12 і з концентрацією HCN не більше 0,065 мг/л викидається в атмосферу.

Розчин з 2,5 %-м вмістом HCN після абсорбера 10 підігрівається в теплообмінниках до 368 К та подасться на 16 або 18-ту тарілку ректифіка­ційної колони 7. Пари HCN із верхньої частини колони надходять у де­флегматор 19, де відбувається часткова конденсація пари та утворення си­нильної кислоти, частина якої повертається на останню тарілку колони 18 для підтримання постійного складу пари, що виходить із ректифікаційної колони. Несконденсовані гази HCN у дефлегматорі 8 подається в холо­дильник-конденсатор 9, який охолоджується розсолом із температурою 263 К. Синильна кислота з масовою концентрацією не менш 98 % після холодильника-конденсатора прямує на пере­робку в інші речовини або на склад товарної HCN. Для запобігання полі­меризації HCN на стадії ректифікації в кислоту додають 0.2-0,3 % стабілі­затора Н₃РО₄. Ціановмісні стічні води виробництва поступають далі на знешкодження.

Об'ємний склад газів після абсорберу 11 % об., не більше: HCN - 0,05; СО - 6,0; О₂ - 0,2; Н₂ - 16,5; N₂ - 76,0.

Синильна кислота, одержана за даною технологією, містить основної речовини не менше 97,5 %, стабілізатора 0,2-0,4 %.

 

2. Основні поняття про мікроелементи.
До складу рослинних і тваринних організмів входять десятки хімічних елементів. Ті з них, які втримуються в організмах і в ґрунті в кількостях, не перевищуючих тисячних часток відсотка (розраховуючи на суху речовину), називають мікроелементами (ультрамікроелементи - це мікроелементи, що втримуються в зовсім малих кількостях - менше стотисячних часток відсотка). Мінеральні добрива, що дієвою речовиною яких є мікроелементи, називають мікродобривами. Вони необхідні для нормального розвитку рослин.

Для чотирнадцяти мікроелементів установлене їх життєво важливе значення. До них ставляться: В, Mn, Cu, Zn, Co, Mo, Fe і деякі інші. Вони входять до складу ферментів, вітамінів, гормонів, пігментів і інших сполук, що впливають на життєві функції. Впливаючи на біохімічні перетворення, вони роблять дію на багато фізіологічних функцій у рослинних організмах, здійснювані через ферментні системи. Мікроелементи активізують різні ферменти, що є каталізаторами біохімічних процесів. Наприклад, вони впливають на вуглеводний обмін, підсилюють використання світла в процесі фотосинтезу, прискорюють синтез білків. Під впливом окремих мікроелементів можуть підсилюватися ті або інші корисні властивості рослини: посухостійкість, морозовитривалість, прискорення розвитку й дозрівання насіння, опірність хворобам і ін. Нестача мікроелементів обумовлює порушення в обміні речовин і приводить до захворювань рослин і тварин. Так, нестача бору зменшує стійкість озимої пшениці, льону й цукрового буряка до захворювань, нестача марганцю знижує інтенсивність фотосинтезу, молібденове голодування викликає нагромадження нітратів у листах і зниження змісту білка, дефіцит заліза - хлороз листів і т.д.

Однак до шкідливих наслідків може привести й надлишок мікроелементів. Тому при використанні мікродобрив необхідно враховувати зміст даних мікроелементів у ґрунті й потребі в них рослин.

Деякі мікроелементи необхідні для здійснення життєвих функцій всіх рослин, інші ж потрібні для окремих видів, причому роль багатьох мікроелементів, що входять до складу рослин, поки ще не з'ясована.

3. Методи збагачення фосфоритів за кордоном.

У Тунісі (район м. Гафса) на п’яти фабриках агроруду збагачують промиванням за наступною технологічною схемою: дроблення, просіювання по 5 (або 2) мм, промивання дрібної фракції в барабанах, знешламлювання у дві стадії по 0,07 мм, зневоднення в центрифугах або фільтрах, сушіння в барабанних сушарках. Кінцевий концентрат містить 29-31% Р₂О₅.

У Йорданії природні фосфорити, залежно від якості, доставляють або на збагачувальні установки, або, минаючи їх, на сушильні. Збагачення здійснюють дробленням, відсіванням класу + 12 мм, репульпацією, промиванням, контрольним просіюванням, двостадійним знешламлюванням в гідроциклонах, зневодненням в центрифугах і висушуванням до вологості 2%. Кінцева продукція – концентрат з ~ 33% Р₂О₅.

В Сірії (родовища Кнейфіс і Шаркіє) фосфорит роздрібнюють і послідовно розсіюють по фракціям 120, 40, 5 (або 2) мм. Одержаний таким простим способом концентрат (29-31% Р₂О₅) висушують до вологості 1% і відвантажують (частково і без висушування) споживачам. Особливість сірійського фосфоритного концентрату є (як і туніського) вміст небажаного для наступної хімічної переробки хлору (до 0,2-0,24%) при досить високому відсотку засвоюваного Р₂О₅.

В Сенегалі природні фосфорити проходять термічну обробку при температурах 773-873 К (500-600°С) з наступним здрібнюванням до тонкого порошку. Одержаний концентрат містить 32-34% Р₂О₅ (до 27% Р₂О_{5 засв.}).

Фосфатно-карбонатну агроруду Іраку (родовище Акашат) з вмістом 21% Р₂О₅ збагачують випалом з наступним промиванням до 29-30% Р₂О₅.

У США фосфатну промисловість зосереджено у штатах Флорида, Північна Кароліна, Теннессі, Айдахо, Монтана, Юта і Вайоминг (близько 85% фосфатної сировини добувається у перших двох штатах). Природні фосфорити (жовнові, фосфатизовані сланці, оолітові) збагачують на 35-40 підприємствах потужністю від 0,9 до 5 (в основному, 2-3) млн. т/рік концентрату. Агроруду добувають підземним і відкритим способами. Вміст Р₂О₅ у фосфоритах різних родовищ і у межах одного родовища є мінливим і залежить від шарів породи, які можуть бути представлені як багатою агрорудою (32-36% Р₂О₅), так і бідною (8-24% Р₂О₅) або майже порожньою породою (1-7% Р₂О₅).

При збагаченні жовнових фосфоритів США відмивають великі жовни, виділяють у відвал шлами і флотують матеріал методом подвійної флотації: на першій стадії аніонною флотацією відокремлюють у пінний продукт чорновий фосфатний концентрат, із якого на другій стадії катіонною флотацією «витягують» у пінний продукт кварцові піски. При збагаченні «чорних (темних) фосфоритів» передбачається ще й операція випалу, при 1073 К (800°С). В цьому випадку з агроруди, що містить 18-24% Р₂О₅, одержують концентрати з 31-31,5% Р₂О₅. Обмежуючись тільки промиванням і просіюванням, з «білих (світлих)» агроруд одержують концентрати, що містять ~ 30% Р₂О₅. Фосфоритну «руду» з середнім вмістом 24% Р₂О₅ використовують при виробництві елементарного фосфору (в електропечах) і термічної фосфатної кислоти. Більш багаті концентрати переробляють хімічним шляхом в ЕФК і фосфоровмісні мінеральні добрива.

Процес збагачення агроруд здійснюється у три стадії. На першій – основній флотації здрібненої породи – одержують проміжний концентрат при віддаленні левової маси порожньої породи («хвостів»). Після відстоювання «хвости» (піски) відкачують в хвостосховище, а рідку фазу – злив з згущувачів – використовують як оборотну воду у наступних стадіях процесу. Проміжний концентрат основної флотації спрямовують на другу стадію – першу й другу перечисні флотації, що реалізують за допомогою аніоноактивних збирачів (колекторів). Збідніла фракція першого перечищення повертається на основну

флотацію, а збагачена – зазнає вторинного перечищення з одержанням концентрату і хвостів, що спрямовуються на третю стадію – катіонну флотацію і перечищення. Концентрати другого та третього перечищення після згущування фільтрують і висушують.

В Росії збагачення фосфоритів та виробництво фосфоритного борошна з них проводиться на основі жовнових фосфоритів Єгор’ївського і Вятсько-Камського родовищ (промивання вихідної агроруди з наступним здрібненням), Полпінського родовища (промивання і флотаційне збагачення), черепашкових фосфоритів Кінгісепського родовища (подрібнення і флотаційне збагачення). До речі, черепашкові фосфорити належать до агроруд, що найбільш легко збагачуються.

 

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ № 16______