Способ получения сульфоаммофоса

 

Изобретение относится к получению сложных удобрений, в частности азотно-фосфорных-сульфоаммофоса. Способ получения сульфоаммофоса включает нейтрализацию фосфорной и серной кислот аммиаком, грануляцию и сушку готового продукта, причем серную кислоту концентрацией 70-93% подают в зону нейтрализации фосфорной кислоты при рН 4,6-5,8. При сокращении продолжительности процесса сохраняются высокие физические свойства удобрения. Коэффициент гигроскопичности 1 е.г., состав готового продукта: P₂O₅, % усв. 20-31; N,% 15-17,14; N : Р₂O₅ = 0,48 - 0,86. 1 табл.

Изобретение относится к технике получения сложных удобрений, в частности азотно-фосфорных - сульфоаммофоса.

Известен способ производства сульфоаммофоса, в котором к фосфату аммония добавляют сульфат аммония либо в виде готовых продуктов, либо в виде растворов с последующей грануляцией и сушкой (Позин М.Е. Технология минеральных солей. - Л.: Химия, 1970, с. 1266).

Недостатком этого способа является высокая стоимость продукта в связи с использованием готовых продуктов при получении смешанного удобрения или введение в систему большого количества дополнительной воды при получении сложного удобрения с необходимостью ее последующего удаления.

Известен способ получения гранулированного сложного удобрения на основе фосфата и сульфата аммония, который включает смешение компонентов и грануляцию смеси. Сначала смешивают сухие компоненты и подают на грануляцию. Грануляцию ведут при увлажнении ее 10-15%-ным водным раствором сульфата и фосфата аммония с весовым соотношением в нем, равным (5-20):1, в барабане грануляторе при добавлении раствора, обеспечивающего соотношение N:P₂O₅ в готовом удобрении, равное (14-20): (20-22) (Заявка на изобретение 9305159/26 от 03.11.93. Б.И. 19 1995. Способ получения гранулированных сложных удобрений).

Недостатком известного способа является высокая стоимость продукта в связи с тем, что для получения сложного удобрения применяются готовые продукты, для чего в систему вводится дополнительное количество воды, которую затем необходимо испарить.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения сульфоаммофоса путем аммонизации фосфорнокислых растворов - отходов производства, содержащих,%: P₂O₅ 8-15; SO₃ 4-6; Fe₂O₃ 0,5-1,5; Al₂O₃ 0,3-1,22; F 0,5-1,2, выпаривания аммонизированной пульпы в системе выпарных аппаратов, грануляции и сушки готового продукта в аппаратах БГС (А.А. Соколовский, Т.Н. Унанянц. Краткий справочник по минеральным удобрениям. - М.: Химия, 1977, с. 254). Готовое удобрение содержит 48-52% питательных веществ, в том числе 26,5% P₂O₅ водн. и до 11,7% N, 1% воды. Отношение азота к фосфору составляет 0,4-0,5.

Недостатком этого способа является сложность процесса в связи с использованием разбавленных растворов, необходимость упарки пульпы с удалением большого количества воды и длительность процесса.

Задачей изобретения является упрощение процесса, сокращение его длительности.

Способ получения сульфоаммофоса включает нейтрализацию фосфорной и серной кислот аммиаком, грануляцию и сушку готового продукта, причем серную кислоту концентрацией 70-93% подают в зону нейтрализации фосфорной кислоты при рН 4,6-5,8.

Изменение условий процесса достигается за счет раздельной подачи кислот в зону нейтрализации, использования концентрированной серной кислоты 70-93% и подачи серной кислоты в зону нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком при рН 4,6-5,8.

Как известно (Позин М. Е. Технология минеральных солей. - Л.: Химия, 1970, с.1216), при постепенной аммонизации концентрированной серной и смеси концентрированной серной и фосфорной кислот при рН ниже 3-3,5 будет наблюдаться выпадение плохо растворимых кислых простых и двойных солей серной и фосфорной кислот, обладающих высокой гигроскопичностью, таких как NH₄HSO₄, NH₄HSO₄ NH₄H₂PO₄, (NH₄)₂SO₄ 2NH₄HSO₄, которые не растворяются и остаются в пульпе при последующем увеличении ее рН. Коэффициент гигроскопичности сульфоаммофоса составляет 1 е.г. (единиц гигроскопичности), в то время как коэффициент гигроскопичности таких солей, как бисульфат аммония (NH₄HSO₄) 17,8 е. г. , бисульфат-фосфата аммония (NH₄HSO₄ NH₄H₂PO₄) 15,6 е.г., сульфат-бисульфата аммония ((NH₄)₂SO₄ 2NH₄HSO₄) 9,9 е.г. (Кувшинников И.М. Минеральные удобрения и соли. - М.: Химия, 1987, с. 168). Это приводит к ухудшению физических свойств сульфоаммофоса. Во избежание этого получение сульфоаммофоса проводят в разбавленных растворах без выпадения осадка в зоне рН не ниже 3,5 - 4,5. При введении серной кислоты в зону рН выше 3,5 - 4,5 образуется сульфоаммофос - смесь сульфата и фосфата аммония, обладающий хорошими гигроскопическими свойствами - коэффициент гигроскопичности (NH₄)₂SO₄ меньше 1, NH₄H₂PO₄ 2,4 е.г.

В связи с этим в предлагаемом способе рН пульпы поддерживается в интервале 4,6 - 5,8 и осуществляется раздельная подача концентрированной серной кислоты в зону нейтрализации фосфорной кислоты. Нижний предел величины рН определяется соотношением N : P₂O₅ и составом готового продукта. При рН 4,5 образуется удобрение, содержащее меньше азота и больше фосфора при отношении N : P₂O₅=0,47 : 1. Ниже этого соотношения содержание азота в удобрении целесообразно. При рН 5,8 удобрение содержит количество азота, близкое к количеству P₂O₅ (0,86: 1). Верхняя величина рН определяется величиной рН удобрения, при дальнейшем повышении рН будет наблюдаться выделение аммиака при сушке продукта.

Введение в процесс концентрированной серной кислоты приводит к значительному выделению тепла в процессе аммонизации за счет теплот разбавления и нейтрализации серной кислоты, что позволяет исключить стадию выпарки. Снижение концентрации серной кислоты ниже 70% приводит к уменьшению выделения тепла разбавления и способствует повышению влажности пульпы (более 30%), и она не может быть непосредственно направлена в БГС. Введение концентрированной серной кислоты приводит к снижению длительности процесса (в 3-4 раза). Раздельная подача кислот и введение серной кислоты в зону нейтрализации фосфорной кислоты с рН 4,6 - 5,8 позволяет получить продукт с хорошими гигроскопическими свойствами - коэффициент гигроскопичности составляет 1 е.г.

Сущность процесса поясняется примерами.

Пример 1. 100 кг 20%-ной P₂O₅ экстракционной фосфорной кислоты нейтрализуется в аппарате САИ газообразным аммиаком в количестве 20,82 кг. В зону реакции с рН 5,8 подается 49,46 кг 93%-ной серной кислоты (46 кг мнг) и 10 кг абсорбционной воды. За счет тепла разведения серной кислоты и нейтрализации серной и фосфорной кислот температура пульпы поднимается до 120^oС. При этом испаряется 55,2 кг воды. Время нейтрализации 10 мин. Пульпа в количестве 125 кг с остаточной влажностью 20% направляется в БГС на грануляцию и сушку. При этом испаряется 25 кг воды. Общая продолжительность процесса 1 ч. Готовый продукт в количестве 100 кг содержит 17,14% N, 20% P₂O₅ и 1% воды. Отношение азота к P₂O₅ составляет 0,86. Коэффициент гигроскопичности равен 1 е.г.

Пример 2. 90 кг 20%-ной P₂O₅ экстракционной фосфорной кислоты нейтрализуется в аппарате САИ газообразным аммиаком в количестве 19,4 кг. В зону реакции с рН 5 подается 47,25 кг 80%-ной серной кислоты (37,5 кг мнг) и 5 кг воды с отделения абсорбции. За счет тепла разведения серной кислоты и реакции нейтрализации кислот температура пульпы поднимается до 110^oС и при этом испаряется 28 кг воды. Пульпа в количестве 133,5 кг с влажностью 25% направляется в БГС на грануляцию и сушку. При этом испаряется 33,5 кг воды. Общая продолжительность процесса составляет 2 ч. Готовый продукт в количестве 100 кг содержит 16% N, 25% P₂O₅ и 1% воды. Отношение азота к P₂O₅ составляет 0,64. Коэффициент гигроскопичности равен 1 е.г.

Пример 3. 134 кг 23%-ной P₂O₅ экстракционной фосфорной кислоты нейтрализуется в аппарате САИ аммиаком в количестве 18,2 кг. В зону реакции с рН 4,6 подается 43,3 кг 70%-ной серной кислоты (30,3 кг мнг). За счет тепла разведения серной кислоты и нейтрализации кислот температура пульпы поднимается до 100^oС, при этом испаряется 52,5 кг воды. Пульпа в количестве 143 кг с влажностью 30% направляется в БГС на сушку и грануляцию. При этом испаряется 43 кг воды. Общая продолжительность процесса составляет 1,5 ч. Готовый продукт в количестве 100 кг имеет состав,%: N 15, P₂O₅ 31 и вода 2. Отношение азота к P₂O₅ составляет 0,48. Коэффициент гигроскопичности равен 1 е.г.

В таблице приведены сравнительные показатели предлагаемого и известного методов.

Как видно из таблицы, в предлагаемом способе сокращается продолжительность процесса в 2-3 раза при сокращении количества стадий до 2 вместо 3 и сохранении высоких физических свойств готового продукта.

Формула изобретения

Способ получения сульфоаммофоса, включающий нейтрализацию фосфорной и серной кислот аммиаком, грануляцию и сушку готового продукта, отличающийся тем, что серную кислоту концентрацией 70 - 93% подают в зону нейтрализации фосфорной кислоты при pH 4,6 - 5,8.

РИСУНКИ

Рисунок 1

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:ООО "Промышленная Группа "Фосфорит"

(73) Патентообладатель:ЗАО "Минерально-химическая компания "ЕвроХим"

Договор № 21380 зарегистрирован 15.11.2005

Извещение опубликовано: 20.01.2006        БИ: 02/2006