Технологический процесс производства аммиачной селитры Уралхим

Введение
Рынок удобрений – одна из наиболее перспективных отраслей агропромышленного комплекса во всем мире. Использование удобрений является одним из способов повышения количества и качества получаемых урожаев, широко применяемым сельскохозяйственными предприятиями. Следовательно, это перспектива стабилизации дохода сельхозпредприятий. Потребление органических и неорганических удобрений имеет свою специфику, которая напрямую влияет на формирование рынка органоминеральных удобрений. Рынок минеральных удобрений показывает высокую устойчивость и положительную динамику несмотря на антироссийские санкции.

1. История и расширение
Уралхим был основан в 2007 году бизнесменом Дмитрием Мазепиным , который по-прежнему является мажоритарным акционером предприятия. [3] [4] Согласно информации на сайте компании, «Уралхим» был образован после объединения контрольных пакетов акций химических компаний « Кирово-Чепецкий химический комбинат» и «Азот» в единое предприятие. [5]
В 2008 году Уралхим приобрел 71,1% акций Воскресенских минеральных удобрений, после чего в 2011 году было приобретено 100% акций. [5] Аналогичным образом в 2008 году компания приобрела 7,5% акций химической компании « Тольяттиазот» и увеличила свою долю до чуть менее 10%. в следующем году. В 2009 году он также приобрел 44,3% акций ОАО «Пермские минеральные удобрения» [5]. В 2012 году «Уралхим» увеличил свою долю в ОАО «Пермские минеральные удобрения» до 100%. [6]
В апреле 2010 года компания объявила о размещении 40 процентов своих акций на Лондонской фондовой бирже в надежде привлечь до 600 миллионов долларов средств, которые будут использоваться для обслуживания долга, возникшего в результате приобретений. [4] Однако в октябре того же года IPO было приостановлено, ссылаясь на неблагоприятные рыночные условия и нервозность инвесторов «по поводу внешних факторов». [7]
Спустя три года, в 2013 году, компания купила 20 процентов « Уралкалия» , крупнейшего производителя калийных удобрений в мире. [8] Хотя официальная цена сделки никогда не разглашалась, предполагается, что Уралхим заплатил за приобретение 2,9 млрд долларов. [9]
В 2013 году «Уралхим» и ООО «Рижский торговый порт» завершили строительство и открыли терминал в Рижском порту в Латвии для перевалки и краткосрочного хранения сыпучих удобрений под названием Riga Fertilizer Terminal. Уралхим стал контролирующим акционером предприятия. [10] Через год химическая компания приобрела контрольный пакет акций латвийского терминала по перевалке жидкого аммиака SIA Ventamonjaks. [11]
Фирма также стремится увеличить свое присутствие на африканских рынках в последние годы, в частности , Зимбабве , [12] , где Уралхим надеется приобрести процентную долю минимум 50 в Chemplex, государственный фосфором по производству минеральных удобрений. [13] Uralchem также совершил набеги на Замбию и Анголу , где планирует построить завод карбамида . [14]
Производство

Анализ рынка органоминеральных удобрений в России целесообразно проводить в двух блоках – минеральном и органическом. Минеральные удобрения при интенсивном растениеводстве лишь на 30% компенсируют вынос растениями питательных веществ из почвы. Без применения органических удобрений невозможно восстановление и поддержание плодородия почв [1, 3]. За последние 5 лет в Российской Федерации наблюдается увеличение использования органических удобрений. Это обосновано ориентацией населения на «правильное питание», которое предполагает потребление овощей и фруктов, выращенных без химикатов. Согласно данным Росстата, в 2018 году сельскохозяйственными организациями было внесено 68,8 млн тонн органических удобрений, что на 3,5% больше, чем в 2017 году. В 2019 году, данный показатель превысил 80 млн тонн1 . Основными преимуществами органических удобрений являются: сокращение числа сезонных подкормок, высокая усвояемость, сокращение норм внесения, улучшение структуры и свойств почвы, повышение устойчивости растений к болезням и поражению вредителями [2]. Согласно данным компании Market Publishers, мировой рынок органических удобрений на протяжении последних лет показывает стабильный рост. Ежегодно он увеличивается более чем на 10%. В 2020 г. он оценивался почти в 100 млрд. $, по прогнозам к 2022 году он вырастет на 18%, и в 2024 г. его стоимость будет оцениваться в 200 млрд. $ [4]. Основными факторами его роста будут являться увеличение площадей органического земледелия и улучшение производственных процессов органических удобрений. Положительное влияние на потребление органических удобрений оказывает растущий спрос на фермерские продукты. Анализируя данные ROIF Expert, можно отметить, значительная часть органических удобрений производится и потребляется в рамках фермерских хозяйств и агрохолдингов. По данным за 2019 год, продолжается рост потребления «органики» самими производителями, та же тенденция прослеживается и в 2020 году.
Российский рынок органических удобрений находится на стадии активного формирования. В основном операции по купле-продаже органических удобрений в России сосредоточены на внутреннем рынке. Объем внутреннего рынка органического продовольствия РФ в 2020 г. составил 250 млн. $. Минсельхоз РФ прогнозирует, что к 2024 г. такая продукция составит до 15% всего агроэкспорта России. Исследование ROIF Expert также показывает изменение региональной структуры товарного производства. Ведущие позиции на рынке органических удобрений в России занимают несельскохозяйственные регионы: Московская и Тюменская области2 . Основными игроками на рынке в сегменте азотных и фосфоросодержащих удобрений являются МХК «ЕвроХим», «Уралхим», «ФосАгро» и «Акрон». МХК «ЕвроХим» входит в тройку европейских и десятку мировых лидеров отрасли минеральных удобрений. Компания была создана в 2001 г. и формировалась по смешанному принципу: в ее состав вошли как предприятия, специализирующиеся на выпуске фосфорсодержащих удобрений, так и азотные предприятия3 .
Анализ рынка органоминеральных удобрений в России целесообразно проводить в двух блоках – минеральном и органическом. Минеральные удобрения при интенсивном растениеводстве лишь на 30% компенсируют вынос растениями питательных веществ из почвы. Без применения органических удобрений невозможно восстановление и поддержание плодородия почв [1, 3]. За последние 5 лет в Российской Федерации наблюдается увеличение использования органических удобрений. Это обосновано ориентацией населения на «правильное питание», которое предполагает потребление овощей и фруктов, выращенных без химикатов. Согласно данным Росстата, в 2018 году сельскохозяйственными организациями было внесено 68,8 млн тонн органических удобрений, что на 3,5% больше, чем в 2017 году. В 2019 году, данный показатель превысил 80 млн тонн1 . Основными преимуществами органических удобрений являются: сокращение числа сезонных подкормок, высокая усвояемость, сокращение норм внесения, улучшение структуры и свойств почвы, повышение устойчивости растений к болезням и поражению вредителями [2].
Согласно данным компании Market Publishers, мировой рынок органических удобрений на протяжении последних лет показывает стабильный рост. Ежегодно он увеличивается более чем на 10%. В 2020 г. он оценивался почти в 100 млрд. $, по прогнозам к 2022 году он вырастет на 18%, и в 2024 г. его стоимость будет оцениваться в 200 млрд. $ [4]. Основными факторами его роста будут являться увеличение площадей органического земледелия и улучшение производственных процессов органических удобрений. Положительное влияние на потребление органических удобрений оказывает растущий спрос на фермерские продукты. Анализируя данные ROIF Expert, можно отметить, значительная часть органических удобрений производится и потребляется в рамках фермерских хозяйств и агрохолдингов. По данным за 2019 год, продолжается рост потребления «органики» самими производителями, та же тенденция прослеживается и в 2020 году. Российский рынок органических удобрений находится на стадии активного формирования.


2.Проблемные вопросы в производстве аммиачной селитры химических предприятий РФ
Основными проблемами в производстве аммиачной селитры в РФ являются: необходимость технического вооружения действующих предприятий, слияние интеграция компаний по производству аммиака, возведение новых объектов (установки, агрегаты, оборудование, резервуары) строительства.
«Основные принципы, которые должны всегда учитываться при разработке концепции модернизации аммиачного агрегата:
1) Минимально возможное вовлечение природных ресурсов в технологический
процесс.
2) Рециклирование в границах установки отходящих и отбросных потоков.
3) Использование малотоксичных химических веществ и некоррозионных материалов.
4) Использование материалов и катализаторов с возможностью их повторного использования в технологическом процессе.
5) Повышение надежности аппаратов и оборудования.
6) Интегрирование и диверсификация производств. Можно выделить две стратегии:
- радикальная модернизация. Радикальную модернизацию следует предпринимать в современных условиях в России только в том случае, если есть уверенность в устойчивом спросе на азотную продукцию. Примерами успешного проведения радикальных модернизаций являются модернизации производств аммиака в Китае;
- стратегия частного техперевооружения. Учитывая риски, связанные с радикальной модернизацией, большинство предприятий в настоящее время выбирают тактику частных модернизаций. Такая тактика позволяет планировать капитальные вложения в модернизацию и реконструкцию в течение времени, постоянно используя амортизационные отчисления на замену выработавшего ресурс оборудования. Такая тактика приносит частный успех и улучшает экономические показатели всей цепочки азотных производств. Разработка и использование единой технологической концепции частных модернизаций является надежной базой для выработки программы инвестиций, обеспечивающей быстрый коммерческий успех» [1].
«Одним из направлений модернизации, позволяющим повысить конкурентоспособность и получить возможность более гибко реагировать на изменения рынка, является создание интегрированных производств на базе агрегатов аммиака. Аммиачные агрегаты могут технологически удачно интегрироваться с производством метанола, причем удельные затраты энергии при производстве обоих продуктов понижаются. Агрегаты аммиака интегрируются также с производствами капролактама, азотной кислоты, что приводит к снижению затрат по сумме производств» [1].
«Оценки перспективы производства аммиака и удобрений на его основе показывают, что при существующей цене природного газа рентабельными и конкурентоспособными на мировом рынке станут производства азотных удобрений, которые будут использовать аммиак, получаемый с затратами энергии не более, чем 7÷7,5 Гкал/т. Достижения в
области технологии, аппаратуры и катализаторов создают научную и техническую базу для разработки и строительства новых российских аммиачных агрегатов» [1].
2.1 Технологический процесс производства аммиачной селитры «Уралхим»

Производство селитры аммиачной осуществляется путем нейтрализации азотной кислоты аммиаком, впоследствии процесса происходит упаривание и гранулирование расплава.
По внешнему виду гранулы селитры аммиачной белые или светло- желтые. Селитра аммиачная NH4NO3 содержит не менее 34,0 % азота, находящегося в соли в двух формах аммиачной (NH4) и нитратной (NO3).
Кристаллические формы:
Существует пять различных кристаллических форм модификаций, в зависимости от температуры селитры аммиачной. При застывании плава образуются кристаллы 1 (кубические), которые переходят по мере охлаждения во II, III, IV и V формы. Полиморфные превращения сопровождаются выделением (поглощением) тепла и изменением плотности кристаллов, данные приведены в таблице 3.
2.1.1 Получение селитры аммиачной

Селитра аммиачная образуется при взаимодействии газообразного аммиака и неконцентрированной азотной кислоты. Кроме газообразного аммиака для получения селитры аммиачной используются газы дистилляции производства карбамида.
Процесс получения гранулированной селитры аммиачной состоит из следующих стадий:
1. Получение азотнокислого раствора магнезита
2. Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком или аммиаком, содержащимся в газах дистилляции производства карбамида в составе двух аппаратов ИТН и двух скрубберных установок с предварительным упариванием раствора в двух выпарных аппаратах.
3. Упаривание плава, доупаривание, гранулирование соли из плава и ее охлаждение в составе четырех выпарных аппаратов II ступени, двух доупарочных аппаратов и двух грануляционных башен.
4. Транспортирование, упаковка и хранение готового продукта.
5. Обработка готового продукта антислеживающими добавками.

2.2 Промышленная безопасность и охрана труда на
«Уралхим»

Работа по данному направлению включает в себя:
- обеспечение за счет использования прогрессивных технологий такого уровня безопасности производственных объектов, при котором риск возникновения аварий и случаев травматизма минимален;
- повышение квалификации персонала, что снижает вероятность ошибок, приводящих к авариям;
- подготовка сотрудников к предупреждению, локализации и ликвидации аварий;
- контроль над соответствием условий труда работников нормативам, установленным законодательством и Коллективным договором.
Важным направлением является отслеживание и выявление нарушений требований охраны труда и устранение причин их возникновения. Регулярно в подразделениях предприятия проводится оценка рисков и оценка условий труда на рабочих местах по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса с разработкой мероприятий по снижению уровня негативного воздействия, а также оперативные и целевые проверки соблюдения норм промышленной безопасности и охраны труда. Компания имеет все необходимые лицензии по осуществляемым видам деятельности. На опасные производственные объекты разработана соответствующая документация, они застрахованы и эксплуатируются согласно требованиям законодательства и промышленной безопасности. В общей сложности на мероприятия по охране труда и повышению противопожарной безопасности за отчетный период направлено 87,1 млн. руб [6, 12].
Разработка мероприятий по профилактике и снижению рисков в производственной деятельности предприятия
Процесс риск-менеджмента должен сопровождать управляющие решения на всех уровнях менеджмента организации (например, на высшем уровне, на уровне структурных подразделений или проектной группы). Процесс управления рисками должен сопровождать планирование и принятие решений по наиболее важным вопросам. Так как на рассматриваемом в работе предприятии отсутствует система риск- менеджмента, предлагаем её сформировать, используя комплексную схему процесса управления риском.
Реализация предложенного процесса управления рисками позволяет сформировать в рамках организационно-производственной структуры систему риск-менеджмента. Эффективная система риск-менеджмента позволяет [13]:
1) выявить риски, которые в наибольшей степени влияют на результаты деятельности предприятия, и разработать эффективную систему мероприятий по управлению такими рисками;
2) обеспечить проведение комплексной работы по управлению рисками на регулярной основе, четко разграничив ответственность за наступление рисковых событий между различными структурными единицами и уровнями управления на предприятии;
3) улучшить эффективность деятельности предприятия, обеспечив снижение возможных рисковых потерь и оптимизацию затрат на все мероприятия, направленные на управление рисками;
4) повысить эффективность системы управления предприятием за счет использования дополнительных критериев при принятии управленческих решений, получения обратной связи о реализации бизнес-процессов предприятия от специалистов и руководителей всех уровней;
5) повысить уровень доверия к менеджменту предприятия со стороны акционеров, инвесторов, контрагентов и общества;
6) обеспечить рост капитализации предприятия, повышение кредитных и инвестиционных рейтингов.

Обычно аварии предшествует накопление дефектов в оборудовании или отклонение от нормального хода процессов [25].
Проанализировав основные проблемы отрасли, к которой относится «Уралхим» можно выделить следующие:
- относительно низкий технический уровень производства;
- крайне высокая степень износа действующего оборудования;
- в значительной мере устаревшие технологии;
- исключительно высокая капиталоемкость производства;
- высокая тепло- и энергоёмкость производства;
- низкая производительность труда.
Масштабы последствий неблагоприятных событий, а также вероятность их наступления в химической промышленности особенно
велики, наиболее опасные риски на таких производствах относятся к основной производственной деятельности. [10]
Мы рассмотрим риски основной производственной деятельности, которые подразделяются на технологические, аварийные и риски поломок. Проведём выявление факторов риска.
В цехах производства аммиака в каждом из отделений присутствуют свои вредные факторы. Так, например, в газогенераторных и в отделениях конверсии аммиака, компрессии и очистки основная опасность - возможность воздействия на рабочих окиси углерода и сероводорода, которые выделяются через неплотности в аппаратах и коммуникациях. В отделениях синтеза основные опасности - возможность просачивания аммиака из аппарата, а также вероятность внезапных выбросов аммиака из аппаратов и коммуникаций при их прорыве из-за высокого давления. Для предупреждения внезапных прорывов и проливов аммиака из трубопроводов и колонн синтеза в рабочие помещения, а также постоянного просачивания аммиака, для изготовления коммуникаций и аппаратов необходимо применять материалы повышенной прочности, которые способны выдерживать высокое давление и не поддаваться коррозионному воздействию самого аммиака и загрязняющих его газов.
Во всех зданиях производства аммиака необходимо предусматривать аэрационные фонари. Помимо прочего, в данных цехах должна быть оборудована механическая проточно-вытяжная вентиляция с приближением вытяжных устройств к местам возможного выделения вредных газов и с подводом свежего воздуха к местам постоянного или длительного пребывания рабочих.
В отделениях газогенераторов, конверсии, компрессии рабочие должны быть снабжены фильтрующими противогазами марки КД, на коробках противогазов должны быть дополнительные гопкалитовые патроны. По причине вероятности выбросов вредных газов, противогазы у рабочих должны всегда находиться при себе.
Работа внутри конверторов может быть допущена только в изолирующих шланговых противогазах и со спасательными поясами и верёвкой, конец которой должен быть у находящегося вне конвертора рабочего, наблюдающего за состоянием работающего внутри конвертора. В отделениях компрессии и очистки газов основные факторы опасности – это постоянное загрязнение воздуха в рабочих помещениях аммиаком, который просачивается через неплотности сальников на кранах и через прокладкифланцевых соединений и штуцеров, и кроме того возможность внезапных аварийных выбросов аммиака.
Помещения производства аммиака и азотной кислоты относят к помещениям класса В - 1а, в таких помещениях при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов не образуются, а возможны только в случае аварии или неисправности.
Технологичность хранения не уступает технологичности его производству. Жидкий аммиак хранят только в наземных складах: в горизонтальных и шаровых резервуарах под избыточным давлением, в зависимости от температуры окружающего воздуха, без отвода испаряющегося аммиака; в шаровых изолированных резервуарах под избыточным давлением, в которых заданное рабочее давление поддерживается посредством конденсации испарившегося аммиака или отвода потребителям испаряющегося аммиака; в вертикальных изолированных резервуарах при температуре минус 33°С под избыточным давлением, поддерживаемым посредством конденсации испаряющегося аммиака (изотермический способ хранения); в прирельсовых складах аммиак хранят в цилиндрических хранилищах под давлением. Сжижение аммиака, сопровождаемое уменьшением его объема до 600 раз, - весьма экономичный способ хранения и транспортировки. Изотермические резервуары (ИР) представляют собой цилиндрические (одно и двустенные) вертикальные стальные резервуары с теплоизоляцией.
Это крупные инженерные сооружения диаметром 15-46 м, высотой 20- 35 м и объемом 20000-60000 м3 (10-30 тыс. тонн жидкого аммиака). [18]
Изотермические резервуары благодаря большой единичной концентрации взрывопожароопасного и токсичного продукта, потенциально опасны. Тем не менее, в ближайшее время роль изотермических резервуаров в производственных процессах объективно будет возрастать. Это объясняется регулирующей ролью данных хранилищ в условиях неритмичного производства, характерного для экономики переходного периода. Исходя из вышесказанного, обеспечение безопасности эксплуатации изотермических резервуаров является актуальной задачей. [9]
Таким образом самая опасная ситуация на данном производстве – разрушение изотермического резервуара. Выброс аммиака может достигать от 10 до 100 тыс. тонн.
2.3 Использование анализа опасностей и количественной оценки риска аварий


«Широкое использование анализа опасностей и количественной оценки риска аварий показало свою продуктивность для априорного поиска «узких мест» на ОПО, которые упускаются действующими требованиями безопасности в силу их апостериорного характера. Совместное применение
«детерминистских» правил безопасности и «вероятностных» рекомендаций из анализа опасностей может существенно повысить безопасность эксплуатации ОПО. Сравнение побочно полученных оценок риска с их
«приемлемыми уровнями» находится вне задач программно-целевого
обеспечения промышленной безопасности на ОПО. В лучшем случае

фактическая безопасность ОПО не изменится, но скорее опасности в ближайшем будущем возрастут из-за получения в настоящем «риск- индульгенций» за эрозию действующих правил безопасности (через смягчение, отступление и невыполнение к нарушению). Хотим мы того или нет, есть или отсутствует какая-либо логика в получении критериев приемлемости и сравнении с ними «расчетов риска», исторические факты последних десятилетий свидетельствуют о достаточно масштабном политическом внедрении «приемлемости» в сферу обеспечения безопасности на ОПО. Реформаторские силы в нагнетании «приемлемости» задействованы немалые, поэтому отвертеться, ссылаясь на «ненаучность» вряд ли уже удастся. Нужно держать наготове и знать общую схему установления критериев приемлемости риска аварии» .



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Риск ориентированный подход – метод оптимизации различных сфер экономики, который необходим для внедрения согласно действующим законодательным актам;
2. Статистические данные аварий показывают, что вероятность возникновения техногенной ЧС на ХОО ничтожно мала (1%), но опасность данного факта заключается в характере и масштабе последствий. Особенность аварий на ХОО – выход паровоздушной смеси АХОВ наносит губительный и молниеносный эффект на все элементы биосферного пространства.
3. Рассмотрение статистических данных обусловлено необходимостью поиска информации для комплексной оценки обеспечения безопасности, а также для получения достоверных результатов исследования.
4. Основные причины техногенных аварий (на химических предприятиях):
5. разгерметизация технологического оборудования;
6. нарушение правил охраны труда, техники безопасности и правильной эксплуатации технологического оборудования (человеческий фактор в ходе непосредственно самого технологического процесса);
7. слабый производственный контроль действующих предприятий (впоследствии руководитель объекта получает достоверную информацию о состоянии промышленной безопасности от сотрудников Ростехнадзора во время проверок)
8. внешние источники, инициирующие аварии.