Фосфаттарды азот қышқылымен өңдеу
Азот қышқылын синтетикалық әдіспен өндіре бастағаннан бері фосфор тыңайтқыштарын өндіруге мүмкіншілік туды. Азот қышқылымен өндірудің нәтижесінде концентрлі және күрделі тыңайтқыштар өндіріледі, күкірт қышқылын қолданғандағы алатын тыңайтқыштар кұрамындағы кальций және сульфат иондары топырақ кұрамында өсімдіктерге керек болмай (сіңбей) босқа жиналып қалатын болса, азот қышқылын қолданғанда өнетін тыңайтқыш құрамындағы кальций және қышқыл қалдығыда толық өсімдікке керек болады.
Фосфориттерді сұйытылған азот қышқылымен өндегенде, фосфорит немесе апатит құрамындағы негізгі қажетті элементтер ерітінді түріне айналады.
Негізгі реакция мынадай:
Са3(РO4)2+6НNO3=2Н3РO4+ЗСа(NO3)2
Ерімеген заттардан (таужыныстары және т.б.) ерітіндіні бөліп алып, бөлінген ерітіндіні үш әдіспен өңдейді: 1) 10°С температураға дейін салқындатқанда кальций нитраты ірі кристалл күйінде ерітіндіден бөлінеді. Фильтратты (ерітіндіні) аммиакпен бейтараптағанда бөлінетін жылу ерітіндідегі суды буландырып, ерітінді концентрациясын жоғарылатады. Пульпаны одан әрі буландырып қоюланған кезде калий хлоридін қосып, ол қоспаны құрғатып екі түрлі тыңайтқыш алады: кальций нитраты және нитрофоска (құрамында N, Р жэне К).
2)Ерітіндіні аммиакпен бейтараптайды. Ерітінді аммиакпен бейтараптағанда түзілген қоспаларға тағы да (СаНРO4, Са(NO3)2 және NH4NО3,), калий хлоридін қосып күрделі - үш элементті (Р, N, К) тыңайтқыш алынады.
3)Аммиакпен бейтараптағаннан кейін ерітіндіні көміртек қышқыл газымен өдейді. Осы жағдайда СаНРO4 және СаСО, тұнбаға тұнады. Ерітіндіде аммоний нитраты қалады.
Фосфаттағы кальцийдіц орнына сутек емес, айталық натрий, калий сияқты металл енгізудің әдісі ізделуде.
Фосфатты сілтілік металдардың тұздарымен жоғары температурадағы (1100-1200°С) жағдайда қыздырса, құрамында СаNaРO4, иә басқа сол сияқты тұз түзіледі екен. Осы түзілген заттар термофосфат деп аталады.
Термофосфат қасиеттері және өсімдікке сіңімділігі жағынан суперфосфаттан кем емес.
Термофосфатты өңдеуге болатындығын Қазақ мемлекеттік университетінің, академик А.Б.Бектұров бастаған бір топ қызметкерлерінің зерттеу жұмыстары дәлелдеді.
2Са3(РO4)2+SiO2+2Na2СO3=4NаСаРO4+
+Са2SіO4+2СO2
Термофосфат құрамында 20-35% Р2O5 болады, қышқыл топыраққа қолданылады.
11.5 Карбамидті (несеп нәрін) ((nн2)2со) өндіру
1828 жылы несеп нәрін синтездеуді ашқан неміс ғалымы Велер - витализмге бірінші соққы берген ғалым. Несеп нәрі жануарлардың несібімен шығатын зат болғандықтан ол тірі организмнің өнімі.
Несеп нәрі оңай еритін түссіз кристалдық зат, өте құнды тыңайтқыш, құрамында өсімдікке жеңіл сіңірілетін 46% азот бар. Агрохимиялық сапасы барлық қатты азот тыңайтқыштарынан басым, топырақ құрамында ұзақ уақыт сақталынады. Өсімдіктерге тамыры және жапырақтары арқылы толық сіңіріледі, өзіндік құны төмен (арзан). Карбамидті мал жемдеріне азот қоспасы ретінде қосады.
Карбамид ауыл шаруашылығынан басқа өндіріс орындарында көп қолданылады. Ағаш жоңқасынан плита (тақтасын), синтетикалық желім және т.б. пластмассалар өндіретін шайырларды алуға, фармацевтік (дәрі-дәрімек) өндірістерінде, мұнай өнімдерін өңдеуге, синтетикалық талшық-урилон алуға және т.б. өндіріс орындарында қолданылады.
Карбамид өндіруге шикізат ретінде аммиак және көміртек диоксидін қолданады. Карбамид синтезі екі сатымен жүреді. Бірінші сатысында карбамид қышқылының аммоний тұзы (карбамат) түзіледі:
2NH3 + CO2↔ NH2COONH4+159кДж (а)
Ары қарай карбамат дегидратталынып карбамид түзіледі:
NН2СOONН4↔ (NН2)2СO+Н2O- 285 кДж (б)
Жалпы қорытқанда карбамидтің синтезі гетерогенді Г-С жүйесіндегі процесс, кинетикалық аймақта жүреді. Аммиак карбаматты оңтайлы жағдайда толық және үлкен жылдамдықта түзіледі. Карбаматтың дегидратациялауы баяу және толық жүрмейді, тек сұйық фазада ғана жылдамдайды. Температура жоғарылағанда карбамидтің түзілу жылдамдығы көбейеді және шығымы өседі. Карбамид шығымын арттыру үшін температура мен қатар қысымды үлкейту және аммиак мөлшерін стехиометриялық шамадан артық алу қосымша өнімдердің түзілуіне жол бермейді.
Өндірісте карбамидті синтездеуге температура 180-200°С, қысым 18-20 МПа және аммиак 100% артық алынады. Оңтайлы жағдайда 100% көміртек диоксидін және (абсолют) мүлде тап-таза аммиакты қолданғанда карбамид шығымы 60-70% шамасында болады. Өндірістің экономикалық көрсеткішін көтеру үшін реакцияласпаған аммиак және көміртек диоксидті басқа өнімдер өндіруге жұмсалынады және қайтадан процесс басына оралады (тұйық сұлба).
12- суретте алшақ құралған карбамид өндірісінің технологиялық процесінің сұлбасы көрсетілген. Сұйық аммиак соратпамен (1) және көміртек диоксиді компрессормен (2) легирленген болаттан құйылған синтез құбырына (3) беріледі.
Синтез құбырын агрессивті ортадан қорғау үшін құбыр ортасына қорғасын цилиндрі орналасады, синтез процесі осы цилиндрде жүреді. Құбыр биіктігі 10-15 м, диаметрі 1 м. Балқыған күйдегі карбамидті құбырдың жоғарғы шетінен шығарып, атмосфера қысымына жеткенше дроссельдеп (қысымды бірден төмендету) дистиляциялау құбырына (5) ауыстырады. Бұл құбырда бос күйінде қалған артық аммиактан, көмір қышқылының аммоний тұздарының ыдырауынан пайда болған заттардың карбамидті (тазартады) босатады.
Карбамид ерітіндісі буландырғыш аппаратта (6) буланып онан соң карбамид иә кристализаторларда кристаладанады, иә кристалды ерітіндіден сүзіліп бөлінеді, иә түйіршіктейтін мұнараға (8) келтіріліп түйіршіктелінеді. Газдар дистиляцияланғаннан кейін регенерациялануға жіберіледі, одан әрі пайдалануға жұмсалынады (көрсетілген сұлба аммиак селитрасын өндіруге қолданылады).
Қайталауға және өздік бақылауға арналған сүрақтар(3-5);
1 .Фосфор қышқылын шайғындау әдісімен қалай өндіреді?
2.Фосфор қышқылын алудың қандай электрохимиялық әдісі бар?
3.Фосфаттарды азот кышқылымен қалай өңдейді?
4. Карбамидті қалай өндіреді?
5. Карбамидті өндіру технологиясының сұлбасын түсіндіріндер?
ХІІ-тарау. КҮЙДІРГІШ НАТР ЖӘНЕ ХЛОРДЫ ӨНДІРУ