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化肥生產(chǎn)過程和產(chǎn)品的總有機(jī)碳(TOC)含量評(píng)估

檢測(cè)樣品:化肥

檢測(cè)項(xiàng)目:TOC

方案概述:化肥生產(chǎn)廠致力于改進(jìn)工藝、限制排放、節(jié)約成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量,同時(shí)確保工作環(huán)境的安全1。要想實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo),至關(guān)重要的一點(diǎn)就是控制生產(chǎn)過程中的有機(jī)碳水平。

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更新時(shí)間2023年09月19日

上傳企業(yè)威立雅Sievers分析儀

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  簡(jiǎn)介

  化肥生產(chǎn)廠將空氣和巖石等原料轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)養(yǎng)料供給植物。長(zhǎng)期以來(lái),化肥生產(chǎn)的流程未變,但生產(chǎn)技術(shù)和技巧已經(jīng)有了顯著變化。1化肥生產(chǎn)廠致力于改進(jìn)工藝、限制排放、節(jié)約成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量,同時(shí)確保工作環(huán)境的安全1。要想實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo),至關(guān)重要的一點(diǎn)就是控制生產(chǎn)過程中的有機(jī)碳水平。

  挑戰(zhàn)

  原料質(zhì)量不穩(wěn):

  化肥廠使用各種來(lái)源的無(wú)機(jī)原料,包括硝酸、鹽酸或磷酸鹽,其質(zhì)量和有機(jī)污染物常有差別。如果原料中的有機(jī)污染物含量過高,就會(huì)嚴(yán)重影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。如果能夠盡快、盡早確定進(jìn)料的質(zhì)量,就能控制生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量,從而節(jié)省時(shí)間、資金、材料。

  硝酸類化肥的含碳量:

  當(dāng)可燃性物質(zhì)(即有機(jī)物)的含量超過一定水平時(shí),硝酸化肥的燃燒和爆炸風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加。在造粒過程中,脂族長(zhǎng)鏈等有機(jī)化合物是*,它們能提供顆粒強(qiáng)度和支持。出于運(yùn)輸和儲(chǔ)存目的,規(guī)則要求硝酸化肥的總碳含量不超過0.2%。2,3

  顆粒的抗結(jié)塊性:

  控制硝酸化肥的抗結(jié)塊性也有助于確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量。抗結(jié)塊劑是長(zhǎng)烴鏈,加入化肥顆粒中使其分子穩(wěn)定??刂祁w粒結(jié)塊的關(guān)鍵是評(píng)估噴灑工藝質(zhì)量的能力。

  測(cè)定尿素硝酸液態(tài)化肥中的酰胺氮:

  尿素硝酸(UAN,Urea Ammonium Nitrate)溶液被稱為21世紀(jì)的化肥。該化肥含有氮的所有形式,即使在植物休眠期,也能滿足植物對(duì)氮元素的需求。必須分別量化UAN液體化肥中三種形式的氮[即銨離子NH4+、硝酸根離子NO3-、酰胺NH2(來(lái)自尿素CO(NH2)2],以確定該化肥的強(qiáng)度。目前這種量化是通過人力和時(shí)間密集型的實(shí)驗(yàn)室工作來(lái)完成的4。只有快速測(cè)出數(shù)據(jù)才能及時(shí)有效地批準(zhǔn)放行產(chǎn)品批次。6

  在尿素生產(chǎn)中損失的尿素:

  尿素越來(lái)越多地用作化肥生產(chǎn)的重要原料,每個(gè)硝酸生產(chǎn)廠都有尿素生產(chǎn)車間。尿素是由氨和一氧化碳在需要多個(gè)熱循環(huán)的過程中產(chǎn)生的。尿素生產(chǎn)中有一項(xiàng)非常重要的工作,就是精確測(cè)量生產(chǎn)中損失的尿素,或隨廢水、冷卻水、冷凝物一起被排放掉的尿素。但尿素是一種難以氧化的化合物,因此很難測(cè)量。目前人們用復(fù)雜的滴定方法來(lái)測(cè)量尿素,通常需要1-3天才能完成,這對(duì)實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)管理人員提出了挑戰(zhàn)。只有找到快速定量分析排放物中的有機(jī)氮的方法,才能將尿素含量同其它形式氮(硝酸鹽和氨)的含量區(qū)分開來(lái),從而使高效生產(chǎn)所需的實(shí)時(shí)決策成為可能。

  解決方案

  生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、質(zhì)量控制、實(shí)驗(yàn)室等部門的管理人員需要快速可靠的分析方法??傆袡C(jī)碳(TOC,Total Organic Carbon)分析是一種兼有包容性和非專屬性的測(cè)試方法,能夠測(cè)量所有的有機(jī)碳分子的濃度5。同歐盟條例4所述的方法相比,以實(shí)時(shí)(在線)或抓樣(實(shí)驗(yàn)室)模式進(jìn)行的有機(jī)化合物監(jiān)測(cè),能夠及時(shí)提供化肥生產(chǎn)和產(chǎn)品的寶貴和準(zhǔn)確的信息。Sievers*InnovOx TOC分析儀用超臨界水氧化技術(shù)(SCWO,Super Critical Water Oxidation),將有機(jī)碳分子氧化成二氧化碳,然后用非分散紅外(NDIR,Nondispersive Infrared)檢測(cè)法對(duì)其進(jìn)行定量分析。在用SCWO技術(shù)時(shí),有機(jī)物高度可溶,而無(wú)機(jī)鹽即使?jié)舛群芨咭膊豢扇?,這就提高了氧化效率,以及測(cè)量侵蝕性和復(fù)雜基質(zhì)中的TOC的能力。Sievers InnovOx分析儀能夠測(cè)量含有懸浮、膠狀、溶解化合物的樣品中的TOC顆粒(<800μm)和溶解的TOC。

  優(yōu)勢(shì)

  TOC分析是快速而簡(jiǎn)便的分析方法:

  可以在幾分鐘內(nèi)(5-20分鐘,取決于具體方法)完成TOC測(cè)量。

  TOC分析是可重復(fù)的和準(zhǔn)確的分析方法:

  TOC分析只需有限的人為干預(yù)和實(shí)驗(yàn)室操作,分析的準(zhǔn)確性和重復(fù)性高。TOC分析儀能測(cè)量復(fù)雜基質(zhì)中的TOC(較低濃度甚至在2 ppm以下),能充分氧化樣品中的有機(jī)分子。分析儀能夠精確分析含有微粒、高濃度多種離子、低pH或高pH等各種樣品。

  TOC分析是工作安全的技術(shù):

  TOC分析不使用或產(chǎn)生有毒或?qū)Νh(huán)境有害的物質(zhì)。分析儀只用環(huán)境空氣、去礦物質(zhì)水和簡(jiǎn)單試劑進(jìn)行分析。可以將儀器產(chǎn)生的廢液排放到普通廢液排放處。

  結(jié)論

  在化肥生產(chǎn)過程中進(jìn)行嚴(yán)格的分析控制,對(duì)工藝優(yōu)化和最終產(chǎn)品質(zhì)量保障來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。TOC分析法允許工廠在質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)或生產(chǎn)流程中測(cè)量和監(jiān)測(cè)有機(jī)物。6 Sievers InnovOx分析儀提供化肥生產(chǎn)廠所需的準(zhǔn)確、快速、可靠的分析。分析儀有理想的穩(wěn)健性和樣品處理能力,能夠?qū)?fù)雜基質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的TOC測(cè)量,甚至可以應(yīng)用于難氧化分子(如尿素)。

  參考文獻(xiàn)

  1.IFA-International Fertilizer Association.Retrieved January 17,2018

  2.GUIDANCE FOR UN TRANSPORT CLASSIFICATION OF AMMONIUM NITRATE BASED SUBSTANCES[PDF file].(2011,December).Retrieved January 17,2018

  3.UN Recommendations on the Transport of Dangerous Goods,Model Regulations.(2009),Sixteenth edition,United Nations,ISBN`978-92-1-139136-7.

  4.EUR-Lex Access to European Union law.Safe and effective fertilisers on the EU market.Retrieved January 17,2018

  5.ASTM D5173-15.Standard Guide for On-Line Monitoring of Total Organic Carbon in Water by Oxidation and Detection of Resulting Carbon Dioxide.Retrieved January 17,2018

  6.Zych,D.,Stańczyk,?,Kalisz,I.,?ak,K.,&Pankalla,E.(2017).New Methods for Determination of Composition of UreaAmmonium Nitrate Solution-Control Of the Final Product.International Journal of Research in Chemistry and Environment,23-27.Retrieved January 17,2018

 

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