Способ получения азотно-калийного удобрения

 

Изобретение относится к способам получения азотно-калийных гранулированных удобрений. Способ включает смешение плава аммиачной селитры с хлоридом калия, который вводят в количестве 5,00-36,95 мас.%, гранулирование полученного расплава путем приллирования в грануляционной башне капель расплава, полученных в результате распада вытекающих из гранулятора струй расплава в потоке воздуха, при этом отношение динамического давления струи расплава к гидростатическому давлению слоя расплава в грануляторе выбирают в интервале 1,3-5,3. Кроме того, отношение удельных массовых расходов струи расплава и потока воздуха поддерживают в диапазоне (4,5-17,3)•10³. Азотно-калийное удобрение, приготовленное в соответствии со способом, содержит, мас.%: N 21,43-32,30 и K₂O 3,00-22,17. Использование изобретения позволяет при сохранении производительности улучшить агрохимические параметры получаемого удобрения. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Настоящее изобретение относится к способам получения азотно-калийных гранулированных удобрений на основе аммиачной селитры и хлорида калия и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ получения двухслойных гранулированных азотно-калийных удобрений в псевдоожиженном слое. При этом раствор хлорида натрия наносят на поверхность гранул аммиачной селитры путем его распыления при температуре псевдоожиженного слоя 80-82^oC и концентрации NaCl в растворе 24-25 мас.% [SU N 352861, МПК C 05 C 1/02, 1972]. Недостатком данного способа является низкая производительность по готовому продукту.

Известен способ получения азотно-калийного удобрения, в котором в концентрированный раствор или плав аммиачной селитры вводят тонкоизмельченный хлорид калия с последующим гранулированием плава в грануляционных башнях. Получаемое азотно-калийное удобрение содержит N 16-16,5 мас.%, K₂O 25 мас.% [Позин М.Е. Технология минеральных солей удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот, ч. II, изд. 4, Л.: Химия, 1974, с. 1208-1209]. Недостатком данного способа является его пониженная эксплуатационная надежность, так как он требует использования только тонкоизмельченного хлорида калия, а при использовании стандартных по размеру частиц хлорида калия происходит частая забивка грануляторов, что уменьшает производительность способа.

Известен способ получения гранулированного сложного удобрения, содержащего азот, фосфор и калий, который включает подогрев по крайней мере одного из компонентов перед смешением с другим, а затем смешение вышеупомянутого соединения с плавом мочевины, нитрата аммония и их смесей, чтобы сформировать расплавленную смесь, разделение расплавленной смеси на капли жидкости и охлаждение получившихся капель до их затвердения в гранулированном виде [US N 3539326, МПК C 05 C 9/00, 1970]. Недостатком данного способа является его пониженная эксплуатационная надежность, так как требуется подогрев практически всех компонентов сложного удобрения, что в конечном итоге приводит к потере азота, негативно отражается на процессе гранулирования и приводит к неоднородному составу получаемого продукта. Кроме того, присутствие в сложном удобрении фосфора значительно удорожает удобрение.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является способ получения азотно-калийного удобрения, включающий смешение аммиачной селитры с хлоридом калия и гранулирование полученного расплава [RU N 2154620, МПК C 05 C 1/02, 2000 г.].

В известном способе гранулирование смеси осуществляют в барабанном грануляторе.

Основным недостатком способа-ближайшего аналога является недостаточный уровень удовлетворения агрохимических параметров при использовании готовых продуктов, получаемых при его реализации.

Основная техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в том, чтобы при сохранении надежности и производительности способа, продукт, получаемый при его реализации, имел улучшенные качественные показатели, в частности удовлетворял бы большему количеству агрохимических параметров.

Поставленная задача решается в способе получения азотно-калийного удобрения, включающем смешение плава аммиачной селитры с хлоридом калия, гранулирование полученного расплава, причем хлорид калия берут в количестве 5,00-36,95 мас. %, гранулирование осуществляют путем приллирования в грануляционной башне капель расплава, полученных в результате распада вытекающих из гранулятора струй расплава в потоке воздуха, при этом отношение динамического давления струи расплава к гидростатическому давлению слоя расплава в грануляторе выбирают в интервале 1,3-5,3. Метод приллирования заключается в кристаллизации и отвердении капель расплава, разбрызгиваемого в высоких полых башнях навстречу потоку охлаждающего воздуха [Кувшинников И.M. Минеральные удобрения и соли.- М.: Химия, 1987, с. 13]. Динамическое давление - широкоизвестный технический термин, динамическое давление равно W²• ρ/2, где W и ρ - скорость и плотность текущей среды. Гидростатическое давление - это сила давления столба жидкости, плава или суспензии, отнесенная к единице площади [Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.- M.: Химия, 1971, с. 25]. Динамическое и гидростатическое давления выражаются в системе единиц измерения СИ в Па = Н/м².

Кроме того, отношение удельных массовых расходов струи расплава и потока воздуха поддерживают в диапазоне (4,5 - 17,3) • 10³. Массовый расход расплава в системе СИ выражают в кг/(м²•с). Кроме того, азотно-калийное удобрение, приготовленное по указанному выше способу, содержит, мас.%: N 21,43-32,30 и K₂O 3,00-22,17.

Основные отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в том, что хлорид калия берут в количестве 5,00-36,95 мас.%, гранулирование осуществляют путем приллирования в грануляционной башне капель расплава, полученных в результате распада вытекающих из гранулятора струй расплава в потоке воздуха, при этом отношение динамического давления струи расплава к гидростатическому давлению слоя расплава в грануляторе выбирают в интервале 1,3-5,3.

Дополнительный отличительный признак состоит в том, что отношение удельных массовых расходов струи расплава и потока воздуха поддерживают в диапазоне (4,5 - 17,3) • 10³.

Способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет получать удобрения состава - N 21,43-32,30 мас.%, K₂O 3,00-22,17 мас.%.

Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности - новизна, поскольку в известном уровне техники не удалось найти технического решения, существенные признаки которого полностью совпадают со всеми признаками, имеющимися в первом независимом пункте формулы настоящего изобретения. Изобретение соответствует также условию патентоспособности - изобретательский уровень, поскольку известный уровень техники не содержит описания технического решения, отличительные признаки которого направлены на решение технической задачи, на выполнение которой направлено настоящее изобретение. Более того, в специальной технической литературе утверждалось, что высота гранулятора и, следовательно, гидростатическое давление слоя расплава в нем никак не влияет на работу гранулятора, в случае если гидростатическое давление меньше динамического давления струй расплава, вытекающих из гранулятора [Холин Б.Г. Центробежные и вибрационные грануляторы плавов и распылители жидкости.- М.: Машиностроение, 1977, с. 77, 5-й абзац сверху]. Авторами впервые установлено, что гидростатическое давление слоя расплава влияет на работу гранулятора и на совокупность агрохимических свойств готовых продуктов, получаемых при реализации способа по настоящему изобретению.

Сущность изобретения поясняется примерами его реализации.

Пример 1.

В смеситель подают плав аммиачной селитры концентрацией 99,7-99,8 мас.% в количестве 25,78 т/ч и порошок хлорида калия в количестве 1,36 т/ч при температуре 145-150^oC. Концентрация хлорида калия в смеси 5 мас.%. Гранулирование осуществляют методом приллирования, для чего полученную смесь направляют на гранулирование в башню, которая имеет диаметр 28 м и высоту 70 м. Высота полета гранулы составляет 50 м. Гранулирование капель расплава, полученных в результате распада вытекающих из гранулятора струй расплава в потоке воздуха, проводят при отношении динамического давления струи расплава к гидростатическому давлению слоя расплава в грануляторе, равном 1,3. Отношение удельных массовых расходов струи расплава и потока воздуха поддерживают равным 4,5•10³. Встречным потоком воздуха, поднимающегося вверх в гранбашне со скоростью 0,6 м/с, падающие капли расплава охлаждаются и кристаллизуются в виде гранул. Отработанный охлаждающий поток воздуха выходит из гранбашни в атмосферу. Образующиеся в гранбашне гранулы попадают на вращающееся поворотное днище, откуда направляются на грохочение и дальнейшее охлаждение в охладителе кипящего слоя. Полученное азотно-калийное удобрение имеет состав: N - 32,30 мас.%, K₂O - 3,0 мас.%, H₂O - не более 0,25 мас.%. Это удобрение имеет не менее 93% гранул размером 1-4 мм, содержание гранул размером менее 1 мм до 5%. Средняя часовая производительность по готовому продукту составляет 27 т/ч.

Пример 2.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями. В смеситель подают плав аммиачной селитры концентрацией 99,7-99,8 мас.% в количестве 17,11 т/ч и порошок хлорида калия в количестве 10,03 т/ч при температуре 145-150^oC. Содержание хлорида калия в смеси 36,95 мас.%. Гранулирование капель расплава, полученных в результате распада вытекающих из гранулятора струй расплава в потоке воздуха, проводят при отношении динамического давления струи расплава к гидростатическому давлению слоя расплава в грануляторе равном 5,3. Отношение удельных массовых расходов струи расплава и потока воздуха поддерживают равным 17,1•10³. Поток воздуха имеет скорость 0,4 м/с. Полученное азотно-калийное удобрение имеет состав N - 21,43 мас.%, K₂O - 22,17 мас.%. В результате реализации способа удобрение имеет не менее 93% гранул размером 1-4 мм, содержание гранул размером менее 1 мм до 5%.

Пример 3.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями. В смеситель подают плав аммиачной селитры концентрацией 99,7-99,8 мас.% в количестве 21,44 т/ч и порошок хлорида калия в количестве 5,70 т/ч при температуре 145-150^oC. Содержание хлорида калия в смеси 21,0 мас.%. Гранулирование капель расплава, полученных в результате распада вытекающих из гранулятора струй расплава в потоке воздуха, проводят при отношении динамического давления струи расплава к гидростатическому давлению слоя расплава в грануляторе, равном 3,3. Отношение удельных массовых расходов струи расплава и потока воздуха поддерживают равным 10,8•10³. Поток воздуха имеет скорость 0,5 м/с. Полученное азотно-калийное удобрение имеет состав N - 26,86 мас.%, K₂O - 12,6 мас.%. В результате реализации способа удобрение имеет не менее 93% гранул размером 1-4 мм, содержание гранул размером менее 1 мм до 5%.

Пример 4.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями. Гранулирование капель расплава, полученных в результате распада вытекающих из гранулятора струй расплава в потоке воздуха, проводят при отношении динамического давления струи расплава к гидростатическому давлению слоя расплава в грануляторе, равном 1,2. Отношение удельных массовых расходов струи расплава и потока воздуха принимают равным 4,3•10³. Если динамическое давление струй расплава выбирается ниже нижних пределов параметров способа, то падает надежность работы оборудования, забивается гранулятор, падает производительность процесса, ухудшается гранулометрический состав азотно-калийного удобрения.

Пример 5.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями. Гранулирование капель расплава, полученных в результате распада вытекающих из гранулятора струй расплава в потоке воздуха, проводят при отношении динамического давления струи расплава к гидростатическому давлению слоя расплава в грануляторе, равном 5,5. Отношение удельных массовых расходов струи расплава и потока воздуха принимают равным 17,3•10³. Если динамическоe давлениe струи расплава повышается за пределы параметров способа, то наблюдается нестабильный режим работы гранулятора, повышается унос пыли готового продукта, падает надежность работы оборудования, ухудшается гранулометрический состав азотно-калийного удобрения.

В табл. 1 приведены агрохимические параметры азотно-калийного удобрения, получаемого по настоящему изобретению (примеры 1-3), по способу-ближайшему аналогу и с режимными параметрами, выходящими за пределы интервалов, приведенных в пунктах 1, 2 формулы изобретения.

Агрохимические параметры азотно-калийного удобрения, полученного по способу-ближайшему аналогу, принимаем за 100%.

В табл. 2 приведены эксплуатационные показатели способа получения азотно-калийного удобрения (примеры 1-3), по способу- ближайшему аналогу и с режимными параметрами, выходящими за пределы интервалов, приведенных в пунктах 1, 2 формулы изобретения.

Изобретение с наибольшей эффективностью может быть использовано в химической промышленности при производстве гранулированных азотно-калийных удобрений.

Формула изобретения

1. Способ получения азотно-калийного удобрения, включающий смешение плава аммиачной селитры с хлоридом калия, гранулирование полученного расплава, отличающийся тем, что хлорид калия берут в количестве 5,00 - 36,95 мас.%, гранулирование осуществляют путем приллирования в грануляционной башне капель расплава, полученных в результате распада вытекающих из гранулятора струй расплава в потоке воздуха, при этом отношение динамического давления струи расплава к гидростатическому давлению слоя расплава в грануляторе выбирают в интервале 1,3 - 5,3.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение удельных массовых расходом струи расплава и потока воздуха поддерживают в диапазоне (4,5 - 17,3) • 10³.

3. Азотно-калийное удобрение, приготовленное согласно способу по пп.1 и 2.

4. Азотно-калийное удобрение по п.3, содержащее, мас.%: N 21,43 - 32,30 и K₂O 3,00 - 22,17.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

PD4A - Изменение наименования обладателя патента Российской Федерации на изобретение

(73) Новое наименование патентообладателя:Духанина Нелли Наумовна

(73) Новое наименование патентообладателя:Серебряков Александр Иванович

Извещение опубликовано: 20.12.2004        БИ: 35/2004