第三章化肥生产的污染与防治优秀PPT.ppt
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1、第三章化肥生产的污染与防治现在学习的是第1页,共76页12/3/20221第三章 化肥生产的污染现在学习的是第2页,共76页12/3/20222第一节:化肥生产与废气污染一、氨合成氨是生产氮肥的基本原料合成氨的反应式如下 3H2+N2 2NH3 合成氨所需的N2来自大气,H2来自煤、焦碳、天然气和石油分馏物(重油)等。、P、催化剂现在学习的是第3页,共76页2022/12/33 在合成氨及其后续工序中,都存在少量氨气的泄露,不同浓度的氨对人体的影响如下表NH3对人体的影响NH3浓度人体反应接触后果%Mg/l0.00537.5多数人能嗅出较长时间反复接触无害0.0175.0一般操作2d后有不适感
2、连续接触8h最高容许浓度0.040.07300525鼻喉受刺激,眼睛流泪一般接触1h无严重后果0.20.315002250痉挛性咳嗽,眼睛严重刺激短时间接触即可致命0.51.037507500呼吸道痉挛,立即窒息接触后立即致命现在学习的是第4页,共76页2022/12/34二、氮氧化物(NOx)主要产生于硝酸、硝酸铵、硝酸磷肥生产中由合成氨氧化为硝酸过程中的不完全氧化产物。主要是NO、NO2和不稳定的N2O2,通式为NOx。NO、NO2排入大气后,可产生光化学烟雾,对人体、动物和植物都有害。在氧化为NO3的过程中,将消耗臭氧中的O,使臭氧层变薄,诱发皮肤癌。空气中NO2对人体安全的极限值为9m
3、g/m3现在学习的是第5页,共76页2022/12/35硝酸生产厂NOx尾气排放标准 国别NOx尾气排放标准mg/m3ml/m3美国450220英国1000488原西德10001600488780现在学习的是第6页,共76页2022/12/36三、氧化硫 系指硫酸生产过程中排放的SO2、SO3气体(硫酸是磷肥工业的重要原料)。SO2是一种具有强烈刺激性的气体,空气中SO2浓度达0.4mg/M3时,即能让植物受害,对人体黏膜产生刺激。现在学习的是第7页,共76页2022/12/37硫酸厂SO2排放的控制标准国别控 制 标 准美国每吨产品2.0kgSO2,硫酸烟雾0.075kg(阻光度10%)。英
4、国S的总转化率99.5%,无硫酸烟雾。原西德SO2转化率 99.5%,每吨产品SO2气体0.4kg。现在学习的是第8页,共76页2022/12/38四、气态氟 天然磷矿石的主成分Ca10(PO4)6F2,即氟磷灰石。磷矿石中一般含有34.5%的F,在化学法与热法加工磷肥的过程中,都有一定量的气态氟化物释放,是磷肥厂最为危险的污染物之一。如普通过磷酸钙Ca10(PO4)6F2+7H2SO4+6.5H2O 3Ca(H2PO4)2H2O+7CaSO40.5H2O+2HF现在学习的是第9页,共76页2022/12/39重过磷酸钙Ca10(PO4)6F2+14H3PO4+10H2O10Ca(H2PO4)
5、2H2O+2HF富化过磷酸钙Ca10(PO4)6F2+10H2SO4+5H2O 6H3PO4+10CaSO40.5H2O+2HF Ca10(PO4)6F2+14H3PO4+10H2O 10Ca(H2PO4)2H2O+2HF钙镁磷肥Ca10(PO4)6F2+SiO2+H2O 3Ca3(PO4)2+CaSiO3+2HF当水蒸气较少时2Ca10(PO4)6F2+2SiO2 6Ca3(PO4)2+Ca2SiO4+SiF413501350现在学习的是第10页,共76页2022/12/310脱氟磷肥Ca10(PO4)6F2+2H2O Ca10(PO4)6(OH)2+2HF2 Ca10(PO4)6(OH)2
6、+SiO2 6Ca3(PO4)2+Ca2SiO4+2H2O钙钠磷肥Ca10(PO4)6F2+3Na2CO3 3Ca3Na2P2O9+3CO2+CaF2偏磷酸钙 2 Ca10(PO4)6F2+21SiO2+30C 20CaSiO3+6P2+30CO+SiF42P2+5O2 2P2O5Ca10(PO4)6F2+7P2O5+H2O 10Ca3(PO4)2+2HF160012001000现在学习的是第11页,共76页2022/12/311沉淀磷酸钙Ca10(PO4)6F2+20HCl 6H3PO4+10CaCl2+2HF3H3PO4+3Ca(OH)2+5CaCl2 3CaHPO42H2O+5CaCl2
7、 HF是一种腐蚀性很强的有害气体。空气中如含有0.05mg/l的HF,即能对人的黏膜产生刺激;人如果在含HF0.4mg/l的空气中呼吸610分钟,即能导致中毒。植物则比人和动物更敏感。现在学习的是第12页,共76页2022/12/312氟化物排放标准(中国)含氟物质允 许 排 放 标 准含氟废气1.8kg/h(烟囱高30米)4.1kg/h(烟囱高50米)含氟废水10mg/l(按F计)现在学习的是第13页,共76页2022/12/313五、粉尘沉降 在化肥生产中,原料的破碎、筛分、装卸、烟道气体的排放等过程中,均有一定量的粉尘进入大气,尿素造粒塔也能排出含氨和尿素的粉尘,这些物质而后降落到水面、
8、作物的叶面与地表,造成污染。现在学习的是第14页,共76页2022/12/314第二节:化肥生产与废液污染一、氮肥厂的废液 如尿素厂排出的废液中通常含有(以重量计):NH33.55.5%,CO21.52.5%,尿素12%。二、磷肥厂的废液 主要是含氟废水或含有微量磷化合物的酸性废液。如:每生产1t硝酸磷肥约排出废水0.27t,其中含NH36001000mg/l,氟710Mg/l,其他形态的氮(以NO3计)10001500mg/l。现在学习的是第15页,共76页2022/12/315 钙镁磷肥的炉气洗涤液含氟约0.53g/l,通常用石灰乳中和、沉降后,澄清液含氟约1040g/l,供循环使用;此外
9、,每生产1t钙镁磷肥排出约2030m3水淬水,水淬水一般含氟610mg/l,如循环使用,含氟浓度可达1020mg/l。磷肥厂排放的含氟废水将直接对人体产生有害影响。现在学习的是第16页,共76页2022/12/316含氟废水对人体的影响氟化物浓度(mg/l)对人体的影响0.8无0.81.5牙齿产生斑点(氟斑牙)的临界浓度1.5 饮用水临界浓度6.0对骨骼产生影响的临界浓度1015鱼及水生物不能生存,人骨骼硬化50甲状腺病变100生长迟缓125肾脏病变现在学习的是第17页,共76页2022/12/317 家畜中牛、羊对HF最敏感,家禽耐性较强。家蚕对氟也是很敏感的,桑叶含氟30mg/kg以上,可
10、使蚕发育不良。有人认为,对动物危害最大的是经过植物合成的氟代醋酸盐和氟代柠檬酸盐。另外,许多磷肥厂均附设有硫酸制取工序,硫酸生产排出的废液中常含有砷、汞、铅、镉、锌、铜、氟及悬浮物等。现在学习的是第18页,共76页2022/12/318第三节:化肥生产与废渣污染 化肥厂产生的废渣较少,主要是湿法磷酸产生的磷石膏。湿法磷酸:Ca10(PO4)6F2+10H2SO4+5H2O 6H3PO4+10CaSO40.5H2O+2HF干法磷酸:2P2+5O2 2P2O5 平均每生产1tP2O5产生5t磷石膏,目前世界上每年副产磷石膏1亿多吨。现在学习的是第19页,共76页2022/12/319 磷石膏中含有
11、可溶性氟化物、水溶性P2O5及从磷矿石中转移到磷石膏中的重金属元素。在堆置、堆放磷石膏时,必须考虑它可能给环境带来的污染。湿法磷酸副产磷石膏成分(%)P2O5FSO3SiO3Al2O3昆明矿0.50.0551.598.200.11二水法佛罗里达矿1.390.5842.442.880.490.20.50.6444451.700.32半水二水法现在学习的是第20页,共76页2022/12/320重金属从磷矿转移到磷石膏的百分数元 素美国西部北卡佛州北部北卡中部Cd40544030Cu946464100Zn25222049Pb100100100100Cr2625153V17100181 欧洲的研究表
12、明,不论磷矿中Cd的起始含量是多少,只有20%的Cd转移到磷石膏中。现在学习的是第21页,共76页2022/12/321第四章 化肥生产污染的治理第一节:氮肥生产污染的治理一、合成氨生产的污染治理1.尾气成分合成氨尾气组成:H2-5565%、CH4-915%、NH3-46%、N2-1822%、Ar-36%,微量的He、Kr、Xe等稀有气体。吨氨尾气排放量约为170200m3。现在学习的是第22页,共76页2022/12/3222.氨气回收第一步:在加压下用水吸收尾气中的氨,得到稀氨水。第二步:将稀氨水浓缩成浓度为15%的农用氨水或碳化氨水。以上措施,可使排放的废水中氨的浓度降至0.05%以下。
13、现在学习的是第23页,共76页2022/12/3233.其他气体的分离与回收回收的方法(1)选择渗透法:利用某种聚合物薄膜对气体中各组分通过速度的不同实现尾气分离(2)深冷分离法:根据尾气中不同气体沸点的差异,采用深冷精馏获得纯净气体(3)变压吸附法(PSA法):利用吸附剂在不同的压力下吸附牢度的不同,通过降低已饱和的吸附床压力解吸后,使各种气体得到分离现在学习的是第24页,共76页2022/12/324 回收得到的氢气,可回入合成氨的新鲜原料气流,也可用做生产锦纶、苯胺等工业加氢用,并可用于生产双氧水。由深冷分离法得到的甲烷气,可用做民用燃料气;氩气主要用于氩弧焊。现在学习的是第25页,共7
14、6页2022/12/3254.含氰废水的处理 以煤为原料的合成氨生产中,形成以氰化物为主的造气含氰废水,一般吨氨排放废水5060t,氰化物含量高达1020mg/l(排放标准为0.5mg/l)。目前,处理造气含氰废水大都采用生物氧化法(生化法)。现在学习的是第26页,共76页2022/12/3265.碳黑的回收 以重油为原料生产合成氨时,约有3%的重油生成碳黑。碳黑污水流入江河,将严重污染水体。污水中的碳黑经回收后,可用做锅炉燃料或用于其他工业用途。现在学习的是第27页,共76页2022/12/327二、硝酸生产尾气污染的治理 方法实 质使用条件净化度使用情况化学吸收法用各种碱液回收,生成硝酸盐
15、和亚硝酸盐。尾气中NOx含量较高的情况下尾气浓度可降至1.5 l/m3左右常压法系统使用催化还原法选择性在催化剂作用下,NH3将NO、NO2还原为N2。NOx不高时使用,操作费用高.0.50.8 l/m3国内中压机组使用非选择性采用CH4将尾气中的NOx还原为N2。操作温度高,流程复杂。0.20.5 l/m3国外多用直接吸收法提高系统压力,使吸收后尾气达到微量标准。加压至10106Pa0.2 l/m3国外新系统使用现在学习的是第28页,共76页2022/12/328三、尿素生产污染的治理1.排放的气体中含有 NH3、CO2、CO、N2、O2、CH4、H2S等,治理方法基本同合成氨尾气回收。2.
16、蒸发系统含氨、二氧化碳、尿素的冷凝水以及设备、管道的清洗水。一般采用解吸回收和水解并用的方法处理。新近开发了一种新的水解气提法,可使废水中的NH35mg/l,尿素2mg/l。3.造粒塔或造粒器排出的含尿素粉尘的气体,一般采用湿法处理,即用水洗涤,净化率在7080%,处理后的含尘量在4560mg/m3。现在学习的是第29页,共76页2022/12/329第二节:磷肥生产污染的治理一、在磷肥生产中循环利用1.氟硅酸代替硫酸或用氟硅酸与硫酸的混合酸分解磷矿石生产普钙(意大利、前苏联);2.法国的VIF工艺:在湿法磷酸生产中,利用回收的氟硅酸分解磷矿制磷酸,该工艺于1985年取得美国专利;3.广西北海
17、化肥厂将回收得到的氟硅酸加入球磨机研磨磷矿,实现了封闭循环。现在学习的是第30页,共76页2022/12/330二、综合利用1.氟硅酸钠的生产H2SiF6+2NaClNa2SiF6+2HCl或 H2SiF6+Na2SO4Na2SiF6+H2SO4 主要用作搪瓷助熔剂、玻璃乳化剂、木材防腐剂、饮用水净化剂、杀虫剂、耐酸胶泥和耐酸混凝土固化剂以及制备无机氟化物等。现在学习的是第31页,共76页2022/12/3312.氟化铝的生产(1)奥地利OSW法H2SiF6+2Al(OH)32AlF3+SiO2+4H2O(2)荷兰UKF法 H2SiF6+6NH4OH6NH4F+SiO2+4H2O去除磷酸盐杂质
18、(略)Al2O30.6H2O+6NH4F (NH4)3AlF6+0.5Al2O3H2O+3NH3+1.6H2O2(NH4)3AlF6+Al2O3H2O 3NH4AlF4+0.5Al2O3H2O+3NH4+3H2O 2(NH4)3AlF6+0.5Al2O3H2O 4AlF3+NH3+3H2O氨回收现在学习的是第32页,共76页2022/12/332 氟化铝主要用于铝电解质的调整剂和石油化工的催化剂。3.氟化钠的生产Na2SiF6+2Na2CO3 6NaF+SiO2+2CO22SiO2+2NaOH Na2Si2O5+H2ONa2Si2O5+CO2 Na2CO3+2SiO2 NaF主要用作木材防腐剂
19、、酿造业杀菌剂、搪瓷熔剂、炼铝电解质的调整剂等。现在学习的是第33页,共76页2022/12/3334.冰晶石的生产(1)直接合成法6NaF+AlF3Na3AlF6(2)氨法12NH4F+Al2(SO4)32(NH4)3AlF6+3(NH4)2SO42(NH4)3AlF6+3Na2SO42Na3AlF6+3(NH4)2SO4 冰晶石主要用作炼铝的熔剂,此外还用于玻璃、陶瓷生产和磨料生产的填充剂等。现在学习的是第34页,共76页2022/12/3345.氟化钙的生产6NH4F+3Ca(OH)2+3H2O 3CaF2+9H2O+6NH3德国拜尔和钾盐化学公司的工艺H2SiF6+3CaCO33CaF
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