Конверсія N-вмісних сполук конденсату скової пари виробництва карбаміду в гідразин сульфат

Автор(и)

  • Ivanna Demchuk Черкаський державний технологічний університет бул. Шевченка, 460, м. Черкаси, Україна, 18006 Публічне акціонерне товариство «АЗОТ» вул. Першотравнева, 72, м. Черкаси, Україна, 18014, Україна https://orcid.org/0000-0002-5619-7733
  • Hennadii Stolyarenko Черкаський державний технологічний університет бул. Шевченка, 460, м. Черкаси, Україна, 18006, Україна https://orcid.org/0000-0001-5287-3733
  • Natalia Fomina Черкаський державний технологічний університет бул. Шевченка, 460, м. Черкаси, Україна, 18006, Україна https://orcid.org/0000-0003-4362-5206
  • Victoria Mikheyenko Донбаська національна академія будівництва і архітектури вул. Героїв Небесної Сотні, 14, м. Краматорськ, Україна, 84333, Україна https://orcid.org/0000-0001-7685-2507

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155753

Ключові слова:

виробництво карбаміду, конденсат сокового пара, гідразин сульфат, гідразин-сирець, електромагнітний реактор, електромагнітне випромінювання

Анотація

Виробництво карбаміду супроводжується утворенням 1,5 м3 стічних вод на одну тону карбаміда у вигляді конденсату сокової пари. Для очищення від сполук Нітрогену, що містяться в конденсаті сокової пари, стоки піддають двоступеневої десорбції і гідролізу. Утилізація залишкових N-вмісних сполук в промислових умовах здійснюється на біологічних очисних спорудах. Незважаючи на те, що такий багатоступеневий спосіб очищення призводить до 72–77 %-го зниження сполук N, даний спосіб потребує високих витрат електричної та теплової енергії. Гідроліз та десорбція конденсату сокової пари оцінюється, як сучасний та найбільш перспективний спосіб утилізації стоків, який впроваджений на всіх установках синтезу карбаміду.

У роботі запропоновано новий метод утилізації N-вмісних сполук в конденсаті сокової пари виробництва карбаміду шляхом переробки аміаку, карбаміду та біурета в гідразин сульфат. Проведенними дослідженнями процесу синтезу гідразин сульфату з стоків виробництва карбаміду встановлені механізми, що протікають в процесі синтезу гідразин-сирцю в електромагнітному реакторі. Доведено, що запропонований спосіб утилізації є економічно рентабельним, екологічно безпечним та енергоефективним. Він зменшує навантаження на біологічні очисні споруди, знижує витрати електричної та теплової енергії. Завдяки цьому методу стає можливим переробка N-вмісних сполук конденсату сокової пари в дорогий продукт - гідразин сульфат. Експериментальними дослідженнями підтверджено, що електромагнітне випромінювання позитивно впливає на процес синтезу гідразину-сирцю. Це призводить до підвищення коефіцієнта корисної дії реактора синтезу гідразин-сирцю на 88 %. Проаналізовано три найбільш ймовірні хімізму проходження реакцій синтезу гідразин-сирцю з використанням неімпірічного методу квантової хімії. Показано, що при утилізації конденсату сокової пари в модельній установці шляхом переробки в гідразин сульфат, з урахуванням параметрів оптимізації, початковий вихід готового продукту становить 5,3 кг з 1 м3 N-вмісної сировини. При циркуляції (багаторазовому використанні) фільтрату як джерела сірчаної кислоти встановлено збільшення виходу кінцевого продукту до 6 кг з 1 м3 N-вмісної сировини. Проведена проекція результатів роботи модельної установки на промислові масштаби з урахуванням роботи агрегату синтезу карбаміду, продуктивністю 330000 т/рік. В результаті чого встановлено максимальну розрахункову виробничу потужність агрегату синтезу гідразин сульфату на рівні 132–150 кг/добу. З огляду на отримані дані розрахункової потужності роботи агрегату, розрахована рентабельність роботи агрегату синтезу гідразин сульфату. Встановлено: чистий прибуток при виробництві гідразин сульфату за запропонованою схемою становить не менше 12 %

Біографії авторів

Ivanna Demchuk, Черкаський державний технологічний університет бул. Шевченка, 460, м. Черкаси, Україна, 18006 Публічне акціонерне товариство «АЗОТ» вул. Першотравнева, 72, м. Черкаси, Україна, 18014

Аспірант

Кафедра хімічних технологій та водоочищення

Провідний інженер

Hennadii Stolyarenko, Черкаський державний технологічний університет бул. Шевченка, 460, м. Черкаси, Україна, 18006

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімічних технологій та водоочищення

Natalia Fomina, Черкаський державний технологічний університет бул. Шевченка, 460, м. Черкаси, Україна, 18006

Старший викладач

Кафедра хімічних технологій та водоочищення

Victoria Mikheyenko, Донбаська національна академія будівництва і архітектури вул. Героїв Небесної Сотні, 14, м. Краматорськ, Україна, 84333

Кандидат хімічних наук, доцент

Кафедри прикладної екології, хімії і охорони праці

Посилання

  1. Sergeev, Yu. A., Kuznecov, N. M., Chirkov, A. V. (2015). Karbamid. Svoystva, proizvodstvo, primenenie. Nizhniy Novgorod: Kvarc, 543.
  2. Demchuk, I. M., Stolyarenko, G. S., Tupytska, N. I. (2016). Recuperation of bound nitrogen by processing into hydrazine sulfate in industrial wastewater. Visnyk ChDTU. Seriya: Tekhnichni nauky, 4, 114–120.
  3. Demchuk, I. M., Stolyarenko, G. S. (2017). Economic evaluation of the effectiveness of implementation of technologies of recycling plants waste on the example of utilization of nitrogen-containing wastewater of urea synthesis aggregate. ChDTU. Seriya: Ekonomichni nauky, 48, 37–44.
  4. Anyusheva, M. G., Kalyuzhniy, S. V. (2007). Anaerobnoe okislenie ammoniya: Mikrobiologicheskie, biohimicheskie i biotekhnologicheskie aspekty. Uspekhi sovremennoy biologii, 127 (1), 34–43.
  5. Dolzhenko, L. A. (2017). Development and analysis of the technological scheme for treatment of small agglomerations wastewater. Obrazovanie i nauka v sovremennom mire. Seriya: Innovacii, 5 (12), 52–62.
  6. Halemskiy, A. M., Smirnov, S. V., Shvec, E. M., Kiseleva, G. V. (2014). Utilizaciya uglerodsoderzhashchih othodov v tekhnologii ochistki stochnyh vod ot soedineniy azota. Lesa Rossii i hozyaystvo v nih, 2 (49), 64–66.
  7. Kobuliev, Z. V., Demchuk, I. M., Azizov, F. R., Stolyarenko, G. S. (2018). Development of alternative technology of the processes of wastewater treatment of production of mineral fertilizers. Doklady Akademii nauk Respubliki Tadzhikistan, 61 (4), 373–381.
  8. Hence, M., Armoes, P., Le-Kur-Yansen, Y., Arvan, E. (2006). Ochistka stochnyh vod. Biologicheskie i himicheskie processy. Moscow: Mir, 471.
  9. Gogina, E. S., Gul'shin, I. A. (2013). The possibility of applying the single-sludge denitri-nitrification system in reconstruction of wastewater treatment plants in the russian federation. Vestnik MGSU, 10, 166–174.
  10. Yamagiwa, Y., Takatsuji, W., Nakaoka, M., Furukawa, K. (2010). Nitrogen Removal from Dye-Industry Wastewater using Pile Fabrics as Biomass Carriers. Japanese Journal of Water Treatment Biology, 46 (2), 71–79. doi: https://doi.org/10.2521/jswtb.46.71
  11. Infante, C., León, I., Florez, J., Zárate, A., Barrios, F., Zapata, C. (2013). Removal of ammonium and phosphate ions from wastewater samples by immobilized Chlorella sp. International Journal of Environmental Studies, 70 (1), 1–7. doi: https://doi.org/10.1080/00207233.2012.742643
  12. Pat. No. 2503623 RF. Sposob ochistki stochnyh vod proizvodstva Melanina (2005). No. C02F1/02; declareted: 2012.09.2005; published: 10.01.2014.
  13. Pat. No. 2400431. Sposob ochistki stochnyh vod melaminnyh ustanovok (2006). RF No. C02F1/04, C02F9/10, C07D251/56, C02F103/362; declareted: 13.06.2006; published: 27.09.2010.
  14. Bolisetty, S., Mezzenga, R. (2016). Amyloid–carbon hybrid membranes for universal water purification. Nature Nanotechnology, 11 (4), 365–371. doi: https://doi.org/10.1038/nnano.2015.310
  15. Pat. No. 6506305B2 USA. Methods of isolating urea, urea composisitions and methods for prodicing the same (2001). No. 6506305 B2; declareted: 25.05.2001; published: 14.01.2003.
  16. Simka, W., Piotrowski, J., Robak, A., Nawrat, G. (2009). Electrochemical treatment of aqueous solutions containing urea. Journal of Applied Electrochemistry, 39 (7), 1137–1143. doi: https://doi.org/10.1007/s10800-008-9771-4
  17. Li, Z., Ren, X., Zuo, J., Liu, Y., Duan, E., Yang, J. et. al. (2012). Struvite Precipitation for Ammonia Nitrogen Removal in 7-Aminocephalosporanic Acid Wastewater. Molecules, 17 (2), 2126–2139. doi: https://doi.org/10.3390/molecules17022126
  18. Demchuk, I. M., Stolyarenko, G. S. (2018). Studies of the process of synthesis of hydrazine in an electromagnetic reactor with condensates of juice vapor production of ureas. Visnyk Skhidnoukrainskoho natsionalnoho universytetu imeni Volodymyra Dalia, 3, 37–43. Available at: http://dspace.snu.edu.ua:8080/jspui/bitstream/123456789/2364/1/%D0%92i%D1%81%D0%BD%D0%B8%D0%BA_3_%28244%29_.pdf#page=37
  19. Demchuk, I. M., Stolyarenko, G. S., Kuznetsova, S. Y. (2018). Hydrazine sulfate technology out of urea production waste in the electromagnetic reactor. Proceedings of the VI International Scientific and Practical Conference International Trends in Science and Technology. Warsaw, 14–20.
  20. Pat. No. US7118655B1. Direct synthesis of hydrazine through nitrogen fixation by means of two-photon absorptions (2003). No. US7118655B1; declareted: 25.07.2003; published: 10.10.2006.
  21. Tekushchaya texnologiya proizvodstva gidrazin gidrata. TongJiu Hydrazine. Available at: http://ru.hydrazine-hydrate.org/profile/News131030.html
  22. Nazmutdinova, L. R., Nazmutdinov, F. F. (2015). Model' vysokochastotnogo elektromagnitnogo vozdeystviya na kinetiku himicheskih reakciy. Sbornik trudov po materialam VIII Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii. Belgorod, 20–22.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-02-04

Як цитувати

Demchuk, I., Stolyarenko, H., Fomina, N., & Mikheyenko, V. (2019). Конверсія N-вмісних сполук конденсату скової пари виробництва карбаміду в гідразин сульфат. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(6 (97), 53–64. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155753

Номер

Том 1 № 6 (97) (2019): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Ivanna Demchuk, Hennadii Stolyarenko, Natalia Fomina, Victoria Mikheyenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.