Способ получения диаммонийфосфата

 

Изобретение относится к способу получения диаммонийфосфата, широко используемого в качестве азотнофосфорного удобрения для различных видов почв. Способ включает постадийную нейтрализацию аммиаком смеси серной и фосфорной кислот до мольного отношения NH₃:H₃PO₄=1,4, а затем до 1,75, грануляцию, сушку продукта и последующую очистку отходящих газов в две стадии, сначала пульпой фосфатов аммония, а затем фосфорной кислотой, при этом в качестве фосфорной кислоты, подаваемой на стадию нейтрализации, берут смесь упаренной и неупаренной кислот, которые предварительно смешивают в количествах, необходимых для достижения в смеси соотношения F:P₂O₅, равного 0,03 - 0,05, и концентрации 40-46%. Технический результат заключается в получении гранул с пластичной поверхностью, и прочность их не превышает 30-40 кгс/см².

Изобретение относится к способу получения диаммонийфосфата, широко используемого в качестве минерального удобрения для различных видов почв.

Известен способ получения диаммонийфосфата, включающий постадийную нейтрализацию аммиака кислым компонентом сначала до мольного отношения 1,4, а затем 1,75, грануляцию и сушку готового продукта и последующею очистку отходящих газов. По этому способу аммиак нейтрализуют упаренной фосфорной кислотой (конц. 52%) сначала до мольного отношения 1,4, а затем до мольного отношения 1,75. Гранулирование ведут в аммонизаторе-грануляторе, а сушку - в сушильном барабане. Отходящие газы после аммонизатора-гранулятора и нейтрализации, а также после сушильного барабана подают на абсорбцию экстракционной фосфорной кислотой и водой (Технология фосфорных и комплексных удобрений. Химия, Москва, 1987, с.194).

Недостатком известного способа является сложность проведения стадии гранулирования из-за заниженной вязкости подаваемой пульпы фосфатов аммония, что приводит к снижению выхода товарной фракции (2-4 мм) за счет образования большого количества мелкой фракции, и вследствие этого увеличивается нагрузка на грохота. Выход фракции (2-4 мм) не превышает 70%. Указанный выход - 60-80% дан на фракцию 1-4 мм.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения диаммонийфосфата, включающий постадийную нейтрализацию аммиака смесью серной и фосфорной кислот до мольного отношения NH₃ : H₃PO₄ = 1,4, а затем до 1,75, грануляцию, сушку продукта и последующую очистку отходящих газов в две стадии, сначала пульпой фосфатов аммония, а затем экстракционной фосфорной кислотой. По этому способу упаренную фосфорную кислоту концентрацией 50% смешивают в сборнике с серной кислотой. Соотношение F и P₂O₅ в смеси составляет 0,02. Полученную смесь подают в трубчатый реактор, где нейтрализуют аммиаком до мольного соотношения NH₃: H₃PO₄ = 1,4. Температура пульпы в нейтрализаторе составляет 135^oC. Полученную пульпу подают в аммонизатор-гранулятор, где доаммонизируют аммиаком до мольного отношения 1,75. Далее шихту направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте 1,2% H₂O. Гранулированный продукт поступает на классификацию. Отходящие газы после аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана поступают на первую ступень очистки в скруббер Вентури, который орошается пульпой фосфатов аммония с мольным отношением NH₃ : H₃PO₄, подаваемой в количестве, необходимом для поглощения аммиака на 50% от приходящего с отходящими газами. Далее отходящие газы поступают в абсорбер, где очищаются фосфорной кислотой до санитарной нормы (20 мг/м³ NH₃). (Патент РФ N 2122989).

Недостатком способа является то, что полученные гранулы имеют очень высокую прочность до 90 кгс/см². При такой высокой прочности возникают трудности при внесении удобрений в почву, так как в сеялках они достаточно сильно истираются. Кроме того, гранулы с такой прочной поверхностью замедленно растворяются в почвенных водах.

Нами была поставлена задача получать гранулы удобрений с более пластичной поверхностью. Прочность таких гранул не должна превышать 30-40 кгс/см².

Задача решена в способе получения диаммонийфосфата, включающем постадийную нейтрализацию аммиака смесью серной и фосфорной кислот до мольного отношения NH₃ : H₃PO₄ = 1,4, а затем до 1,75, грануляцию, сушку продукта и последующую очистку отходящих газов в две стадии, сначала пульпой фосфатов аммония, а затем фосфорной кислотой. По предлагаемому способу в качестве фосфорной кислоты, подаваемой на стадию нейтрализации, берут смесь упаренной и неупаренной кислоты, которые предварительно смешивают в количествах, необходимых до достижения в смеси соотношения F:P₂O₅, равного 0,03 - 0,05, и получения концентрации смеси фосфорных кислот, равной 40-46% H₃PO₄.

Сущность способа заключается в следующем. Прочность полученных гранул зависит от вязкости пульпы фосфатов аммония и ее солевого состава. Кроме того, большую роль при образовании гранул играют и соединения фтора, образующие солевые мостики с компонентами пульпы, для того, чтобы получить гранулы с определенной прочностью, необходимо регламентировать количество соединений фтора в пульпе. Для этого часть упаренной кислоты заменяют на неупаренную, при этом при упарке кислоты часть фтора уходит в газовую фазу, а часть остается в виде нерастворимых солей. Необходимо, чтобы определенное количество солей фтора оставалось в пульпе. При этом их отношение к P₂O₅ должно составлять 0,03 - 0,05, так как такое соотношение позволяет снизить прочность гранул, но поддерживает ее в пределах 40-60 кгс/см². Количество упаренной и неупаренной кислоты регламентируется вышеуказанным соотношением и зависит от вида сырья, содержания в нем F и соответственно содержания его в исходной кислоте, а также от условий проведения упарки экстракционной фосфорной кислоты. Кроме того, на процесс гранулирования большое влияние оказывает и концентрация смеси фосфорных кислот, так как снижение ее ниже 40% приведет к неоправданному увеличению ретурности процесса, а увеличение не позволит получить достаточно пластичной пульпы. Только заявленное сочетание соотношения F : P₂O₅ в смеси фосфорных кислот и концентрация ее позволит получить необходимый эффект. При этом качество продукта и выход товарной фракции остается неизменным.

Способ позволяет также благодаря использованию части неупаренной кислоты снизить энергозатраты на стадию выпарки.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. 30 т/час неупаренной H₃PO₄ концентрацией 36% P₂O₅ смешивают в сборнике с 10 т/час упаренной H₃PO₄ концентрацией 52% P₂O₅. Соотношение F : P₂O₅ в смеси составляет 0,05, концентрация смеси - 40% P₂O₅. Затем в полученную смесь добавляют 0,585 т/час H₂SO₄ концентрацией 92%. Смесь кислот подают в трубчатый реактор, где нейтрализуют аммиаком до мольного отношения NH₃: H₃PO₄ = 1,4. Температура в нейтрализаторе составляет 130^oC. Полученную пульпу подают в аммонизатор-гранулятор, где доаммонизируют аммиаком до мольного отношения 1,75. Степень выделения аммиака в газовую фазу составляет 10,2% от введенного в процесс. Далее шихту направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте 1,2% H₂O. Гранулированный продукт поступает на классификацию. После классификации получают 34,6 т/час готового продукта состава 46,2% P₂O₅ и 18,2% N, прочность гранул 40 кгс/см². Выход фракции 2-4 мм составляет 89,5%. Отходящие газы после аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана поступают на первую ступень очистки в скруббер Вентури, который орошается пульпой фосфатов аммония с мольным отношением NH₃ : H₃PO₄ = 0,5, подаваемой в количестве, необходимом для поглощения аммиака на 40% от приходящего с отходящими газами. Далее отходящие газы поступают в абсорбер, где очищаются фосфорной кислотой до санитарной нормы (20 мг/м³ NH₃).

Пример 2. 25 т/час неупаренной H₃PO₄ концентрацией 36% P₂O₅ смешивают в сборнике с 15 т/час упаренной H₃PO₄ концентрацией 52% P₂O₅. Соотношение F : P₂O₅ в смеси составляет 0,044. Концентрация смеси 42% P₂O₅. В полученную смесь добавляют 0,750 т/час H₂SO₄ концентрацией 92%. Смесь кислот подают в трубчатый реактор, где нейтрализуют аммиаком до мольного отношения NH₃: H₃PO₄ = 1,4. Температура в нейтрализаторе составляет 135^oC. Полученную пульпу подают в аммонизатор-гранулятор, где доаммонизируют аммиаком до мольного отношения 1,75. Степень выделения NH₃ в газовую фазу составляет 10% от введенного в процесс.

Далее шихта поступает в сушильный барабан, в котором высушивается до остаточной влаги в продукте 1,3% H₂O. Гранулированный продукт поступает на классификацию. После классификации получают 36,2 т/час готового продукта состава 46,3% P₂O₅ и 18,0% N, прочность гранул составляет 52 кг/см². Выход фракции 2-4 мм - 90%. Отходящие газы после аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана поступают на первую ступень очистки, где абсорбция аммиака осуществляется кислым раствором фосфатов аммония с мольным отношением NH₃: H₃PO₄ = 0,5, подаваемым в количестве, необходимом для 40%-ного поглощения NH₃ от входящего. Далее газы поступают на вторую ступень очистки, где очищаются кислотой до санитарной нормы.

Пример 3. 15 т/час неупаренной H₃PO₅ концентрацией 36% P₂O₅ смешивают в сборнике с 25 т/час упаренной H₃PO₄ концентрацией 52% P₂O₅.

Соотношение F : P₂O₅ в смеси составляет 0,03. Концентрация смеси 46% P₂O₅. Затем в полученную смесь добавляют 0,950 т/час серной кислоты с концентрацией 92,5% H₂SO₄. Смесь кислот подается в трубчатый реактор, в котором нейтрализуется аммиаком до мольного отношения NH₃: H₃PO₄ = 1,4 температура в нейтрализаторе составляет 140^oC. Полученную пульпу подают в аммонизатор-гранулятор, где аммонизируют аммиаком до мольного отношения NH₃ : H₃PO₅ = 1,75. Степень выделения NH₃ в газовую фазу составляет 11% от введенного в процесс. Затем шихта направляется в сушильный барабан, где высушивается до остаточной влаги 1,3% H₂O. После классификации получают 39,8 т/час готового продукта следующего состава: P₂O₅ - 46,2%, N - 18,1%. Прочность гранул - 60 кг/см². Выход фракции 2-4 мм составляет 92%. Отходящие газы после аммонизатора-гранулятора поступают на очистку в скруббер Вентури, орошаемый пульпой фосфатов аммония с мольным отношением 0,5, подаваемой в количестве для 40%-ного поглощения аммиака от поступающего. Далее газы от аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана поступают в абсорбер, где очищаются фосфорной кислотой до санитарной нормы - 20 мг/нм³ NH₃.

Формула изобретения

Способ получения диаммонийфосфата, включающий постадийную нейтрализацию аммиаком смеси серной и фосфорной кислот до мольного отношения NH₃ : H₃PO₄ = 1,4, а затем до 1,75, грануляцию, сушку продукта и последующую очистку отходящих газов в две стадии, сначала пульпой фосфатов аммония, а затем фосфорной кислотой, отличающийся тем, что в качестве фосфорной кислоты, подаваемой на стадию нейтрализации, берут смесь упаренной и неупаренной кислот, которые предварительно смешивают в количествах, необходимых для достижения в смеси соотношения F : P₂O₅, равного 0,03 - 0,05, и концентрации 40 - 46%.