CC BY
20УТИЛИЗАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ КИСЛОТ ПРОИЗВОДСТВА НИТРАТОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Сабиров Рауф Фидаилевич
Заведующий лабораторией кафедры «Оборудования химических заводов», Казанский национальный исследовательский технологический университет
Махоткин Алексей Феофилактович Доктор технических наук, профессор кафедры «Оборудования химических заводов», Казанский национальный исследовательский технологический университет
Сахаров Юрий Николаевич Кандидат технических наук, доцент кафедры «Оборудования химических заводов», Казанский национальный исследовательский технологический университет
Махоткин Игорь Алексеевич Кандидат технических наук, доцент кафедры «Оборудования химических заводов», Казанский национальный исследовательский технологический университет
Сахаров Илья Юрьевич Ассистент кафедры «Оборудования химических заводов», Казанский национальный исследовательский технологический университет
Аннотация. В области политики оборонно-промышленного комплекса к пороховым заводам предъявляются новые требования по конверсии производства. Для соответствия новым требованиям пороховым заводам необходимо создавать и внедрять в производство новые технологии с получением гражданской продукции, что в большинстве случаев является проблемой. Предложенное решение проблемы конверсии на основе применения смеси отработанных кислот производства нитратов целлюлозы для разложения фосфатного сырья (апатитового концентрата и фосфоритной муки) с получением ценного продукта в виде фосфорсодержащего удобрения экономически целесообразно.
Ключевые слова: утилизация, технология удобрений, фосфорсодержащее удобрение, серная кислота, азотная кислота, отработанные кислоты.
DISPOSAL OF SPENT ACIDS FROM CELLULOSE NITRATES PRODUCTION
Sabirov Rauf Fidailevich
Head of the Laboratory of the Department of the «Equipment for Chemical Plants», Kazan National Research Technological University Makhotkin Alexey Feofilaktovich Doctor of Technical Sciences, Professor of the «Department of Equipment for Chemical Plants», Kazan National Research Technological University
Sakharov Yuri Nikolaevich
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the «Department of Equipment for Chemical Plants», Kazan National Research Technological University
Makhotkin Igor Alekseevich
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the «Department of Equipment for Chemical Plants», Kazan National Research Technological University
Sakharov Ilya Yurievich
Assistant of the Department of the «Equipment for Chemical Plants», Kazan National Research Technological University Abstract. In the field of defense-industrial complex policy, new requirements for the conversion of production are imposed on gunpowder factories. To meet the new requirements, gunpowder factories
need to create and introduce new technologies into production with the receipt of civilian products, which in most cases is a problem. The proposed solution to the conversion problem based on the use of a mixture of waste acids from the production of cellulose nitrates for the decomposition of phosphate raw materials (apatite concentrate and phosphate rock) to obtain a valuable product in the form of a phosphorus-containing fertilizer is economically feasible.
Key words: utilization, fertilizer technology, phosphorus-containing fertilizer, sulfuric acid, nitric acid, waste acids.
На пороховых заводах в условиях производства нитратов целлюлозы образуется значительное количество отработанных кислот в виде смеси H2S04-HN03-H20 [1]. Регенерация этой кислотной смеси представляет собой сложную научно-техническую, экономическую и экологическую проблему [2,9].
Одним из подходов в решении проблемы конверсии стало внедрение технологии утилизации отработанной серной кислоты в ценные продукты, выполненное Федеральным казенным предприятием «Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов», которым разработана новая технология получения производства коагулянта в виде сульфата алюминия. Технология реализована на практике на Федеральном казенном предприятии «Пермский пороховой завод» и подтвердила правильность направления работ по высвобождению действующей технологии концентрирования отработанной серной кислоты. Однако при этом действующая технология денитрации отработанных кислот и концентрирования серной кислоты осталась без изменений.
Нами предложен комплексный подход, основанный на применении смеси отработанных кислот производства нитратов целлюлозы без их разделения для разложения фосфатного сырья (апатитового концентрата и фосфоритной муки [3, 4, 10]), и разработана новая технология получения фосфорсодержащего удобрения [5]. Технико-экономические показатели разработанной технологии в пересчёте на одну тонну отработанной кислотной смеси показаны в таблице 1.
Таблица 1. Технико-экономические показатели предлагаемой технологии
Наименование затрат Единицы измерения Стоимость ед., руб. Норма расхода Сумма затрат, руб.
1. Сырье и материалы
Основные
ОКС т - 1 -
Апатитовый концентрат т 12000 1,25 15000
Фосфоритная мука т 5800 0,082 475,6
Вода т 17,16 0,316 5
Вспомогательные
Мешки шт. 11 47 517
Всего по ст. 1 15997,6
2. Энергетические затраты на технические цели
Электроэнергия кВт/ч 3,78 144 544,32
Газ 3 м 5,38 40 215,2
Всего по ст. 2 759,52
3. Заработная плата, амортизационные отчисления
Зарплата 960
Коммерческие расходы 60
Амортизационные отчисления на оборудование (здания) 852 (852)
Всего по ст. 3 2724
Полные расходы 19481,12
Прибыль
Реализация продукции т 12500 2,311 28887,5
Выручка с учётом расходов 9406,38
Годовая прибыль с учётом использования 4000 т. ОКС в год
руб. 115 550 000
Годовая выручка с учётом использования 4000 т. ОКС в год
37 625 520
Расходы по действующей технологии регенерации 4000 т. ОКС в год
руб. ~ 40 000 000
Общий экономический эффект в год
77 625 520
Для разработки научных основ предлагаемого комплексного подхода проведены экспериментальные исследования [6, 7, 8], которые показали возможность получения ценного удобрения в виде суперфосфата модифицированного нитратом кальция. Калькуляция себестоимости удобрения рассчитана с учётом:
- стехиометрического количества исходных веществ: отработанная кислотная смесь - 1000 кг, фосфатное сырьё - 1250 кг, вода - 32 кг;
- использования 4000 тонн отработанной кислотной смеси в год.
При этом окупаемость капитальных затрат составит: 1,9 года.
Технико-экономический анализ (таблица 1) показывает, что предлагаемый новый комплексный подход к решению проблемы конверсии на пороховых заводах на основе высвобождения затратной технологии денитрации отработанных кислот и затратной технологии концентрирования как азотной, так и серной кислот с одновременной организацией технологии получения ценного минерального удобрения экономически целесообразен. Развитие данного подхода состоит во внедрении технологии утилизации отработанных кислот в условиях производства нитратов целлюлозы по следующим этапам работ: разработка технических условий на продукцию, разработка исходных данных на проектирование, разработка технологического регламента, разработка проекта производства с привязкой оборудования.
Список источников и литературы
1. Гиндич, В. И. Производство нитратов целлюлозы. Технология и оборудование / В. И. Гиндич, Л. В. Забелин, Г. Н. Марченко. - Москва : ЦНИИНТИ, 1984. - 360 с. -Текст : непосредственный.
2. Махоткин, И. А. Эффективное экономическое направление по сокращению капитальных и эксплуатационных затрат на основе применения современных вихревых аппаратов для интенсификации химических и нефтехимических производств / И. А. Махоткин, К. С. Курамшина, Е. А. Махоткина. - Текст : непосредственный // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - № 18. - С. 224-225.
3. Позин, М. Е. Технология минеральных удобрений / М. Е. Позин. - Ленинград : Химия, 1989. - 352 с. - Текст : непосредственный.
4. Почиталкина, И. А. Физико-химические и технологические основы комплексной переработки бедного и техногенного фосфатного сырья на минеральные удобрения : специальность 05.17.01 «Технология неорганических веществ» : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Почиталкина Ирина Александровна. - Казань, 2020. - 302 с. - Текст : непосредственный.
5. Сабиров Р. Ф. Технология утилизации кислот в фосфорсодержащие удобрения : специальность 05.17.01 «Технология неорганических веществ» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Сабиров Рауф Фидаилевич. -Казань, 2020. - 175 с. - Текст : непосредственный.
6. Сабиров, Р. Ф. Механизм процесса разложения апатита фосфорной кислотой / Р. Ф. Сабиров, А. Ф. Махоткин, Ю. Н. Сахаров, И. А. Махоткин, И. Ю. Сахаров. -Текст : непосредственный // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. - 2019. -№ 1. - С. 294-297.
7. Сабиров, Р. Ф. Исследование влияния ступенчатого дозирования серной кислоты в процессе разложения апатита / Р. Ф. Сабиров, А. Ф. Махоткин, Ю. Н. Сахаров, И. А. Махоткин, И. Ю. Сахаров, Р. В. Дурник. - Текст : непосредственный // Бутлеровские сообщения. - 2019. - № 4. - С. 123-126.
8. Сахаров, Ю. Н. Обобщение закономерностей кинетики процессов разложения фосфорита и апатита растворами фосфорной и серной кислот / Ю. Н. Сахаров, И. А. Махоткин, А. Ф. Махоткин. - Текст : непосредственный // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - Т. 18. - № 22. - С. 37-39.
9. Фазуллин Р. Х. Определение содержания азота в сульфатонитратном удобрении, полученном из отработанной кислотной смеси производства нитратов целлюлозы / Р. Х. Фазуллин, Р. А. Халитов, Р. Х. Хузиахметов, А. А. Фазуллина. - Текст : непосредственный // Вестник Казанского технологического университета - 2020. -Т. 23. - № 2. - С. 40-42.
10. Хузиахметов Р. Х. Физико-химические основы переработки нетрадиционного агрорудного сырья на пролонгированные комплексные минеральные удобрения : специальность 05.17.01 «Технология неорганических веществ» : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Хузиахметов Рифкат Хабибрахманович. - Казань, 2017. - 366 с. - Текст : непосредственный
