Способ получения аммофоса

 

Изобретение относится к способу получения аммофоса. Способ получения аммофоса включает двустадийную нейтрализацию аммиака смесью неупаренной и упаренной фосфорных кислот и серной кислотой в соотношении SO₃:Р₂О₅=0,03-0,11 и массовой долей Р₂О₅ 40-47% в данной смеси кислот сначала до мольного отношения NH₃:Н₃РО₄=0,6-0,8 в аммонизаторе-испарителе, а затем до 1,00-1,15 в трубчатом реакторе, грануляцию, сушку, классификацию готового продукта и последующую очистку отходящих газов в две ступени растворами фосфатов аммония с мольным отношением NH₃:Н₃РО₄=0,4-0,8 на первой ступени, 0,7-1,0 - на второй до достижения санитарной нормы содержания аммиака в выхлопных газах. Способ производства аммофоса дает возможность создать оптимальные условия гранулирования, существенно снизив степень выделения аммиака в газовую фазу, обеспечивает выход товарной фракции (2-4 мм) 95-98%, при этом качество продукта остается неизменным с одновременным увеличением мощности.

Изобретение относится к способу получения аммофоса, широко используемого в качестве минерального удобрения для различных видов почв, а также как продукт для производства смешанных и сложно-смешанных удобрений.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения аммофоса, включающий двустадийную нейтрализацию аммиака кислым компонентом, содержащим фосфорную кислоту, сначала до мольного отношения 1,25-1,30, а затем - 1,00-1,05, грануляцию и сушку готового продукта и последующую очистку отходящих газов. По этому способу фосфорную кислоту с массовой долей P₂O₅ - 52% разбавляют стоками из системы абсорбции до массовой доли Р₂O₅ - 47% и направляют на нейтрализацию аммиака сначала до мольного отношения 1,25-1,30, а затем до мольного отношения - 1,00-1,05. Первую стадию нейтрализации проводят в скоростном аммонизаторе-испарителе (САИ), вторую - в смесителе. Грануляцию и сушку продукта ведут в барабанном грануляторе-сушилке (БГС). Отходящие газы после нейтрализации и аппарата БГС подают на абсорбцию экстракционной фосфорной кислотой и водой (Технология фосфорных и комплексных удобрений. Химия, Москва, 1987 г., стр. 191).

Недостатком известного способа является сложность проведения стадии гранулирования из-за непостоянства химического состава и низкой вязкости подаваемой пульпы фосфатов аммония, что приводит к снижению товарной фракции (2-4 мм) за счет образования большого количества мелкой фракции и, вследствие этого, увеличивается нагрузка на грохоты. Выход фракции (2-4 мм) не превышает 80%. Указанный выход в аналоге 70-90% дан на фракцию 1-4 мм.

Нами была поставлена задача создать способ получения аммофоса, позволяющий увеличить выход фракции 2-4 мм, снизить нагрузку на классификационное оборудование и при этом сохранить на прежнем уровне санитарные нормы по выбросам аммиака в атмосферу.

Поставленная цель достигнута в способе получения аммофоса, включающем двустадийную нейтрализацию аммиака кислым компонентом, содержащим фосфорную кислоту, грануляцию и сушку готового продукта и последующую очистку отходящих газов. При этом в качестве фосфорной кислоты, подаваемой на нейтрализацию, берут смесь упаренной и неупаренной фосфорных кислот и серной кислоты, которые предварительно смешивают до получения в смеси соотношения SO₃:Р₂О₅, равного 0,03-0,11, и массовой доли Р₂O₅, равной 40-47%. Смесь кислот направляют на нейтрализацию аммиака до мольного отношения NН₃:Н₃РO₄=0,6-0,8 в аппарат САИ. Полученную в нем аммофосную пульпу подают на нейтрализацию аммиака до мольного отношения NН₃:Н₃РO₄=1,00-1,15 в трубчатый реактор, встроенный в аппарат БГС. Очистку отходящих газов ведут в две стадии, на первую из которых подают раствор фосфатов аммония с мольным отношением NН₃:Н₃РO₄=0,4-0,8 и очистку ведут до поглощения 40-60% аммиака от общего количества его в поступающих на стадию очистки отходящих газов, а на вторую подают раствор фосфатов аммония с мольным отношением NН₃:Н₃РO₄=0,7-1,0 и очистку ведут до достижения санитарной нормы содержания аммиака в выхлопных газах (20 мг/нм³ NН₃).

Сущность способа заключается в следующем.

Гранулометрический состав зависит от вязкости пульпы и постоянства ее химического состава. Кроме того, большое значение при гранулообразовании имеет присутствие сульфата аммония, который формирует плотную структуру гранул с гладкой поверхностью. Для того чтобы получить гранулы определенного размера, необходимо регламентировать количество сульфата аммония в пульпе и стабилизировать ее химический состав. Для этого разбавленную стоками из системы абсорбции упаренную фосфорную кислоту заменяют на смесь упаренной и неупаренной фосфорных кислот и серной кислоты. При этом отношение SO₃: Р₂О₅ должно составлять 0,03-0,11, так как такое соотношение позволяет повысить растворимость солей в пульпе при более низком содержании в ней воды. Количество упаренной и неупаренной фосфорных кислот и серной кислоты регламентируется вышеуказанным соотношением и зависит от содержания SO₃ в исходных кислотах, которое определяется сульфатным режимом при производстве фосфорной кислоты методом сернокислотной экстракции. На процесс гранулирования большое влияние оказывает концентрация смеси кислот, так снижение массовой доли Р₂О₅ в смеси ниже 40% приводит к неоправданному увеличению ретурности процесса, а увеличение - более 47% не позволит получить достаточно пластичной пульпы. Кроме того, на гранулометрический состав оказывает влияние даже незначительное изменение химического состава пульпы.

Использование трубчатого реактора в качестве второго нейтрализатора позволит получить в режиме факелообразования постоянную по химическому составу пульпу за счет интенсивного смешения потоков пульпы фосфатов аммония и аммиака. Одновременно в трубчатом реакторе происходит концентрирование пульпы с увеличением ее вязкости. Только заявленное сочетание соотношения SO₃: P₂O₅ в смеси фосфорных и серной кислот и концентрация смеси кислот, а также двустадийная нейтрализация аммиака с применением на второй стадии нейтрализации трубчатого реактора при вышеуказанных значениях мольных отношений позволит получить необходимый эффект. Выход товарной фракции составит 95-98%. При этом качество продукта (химический состав и физико-химические свойства) остается неизменным.

Ведение процесса двухступенчатой нейтрализации смесью фосфорных и серной кислот при указанных выше условиях снижает степень выделения аммиака в газовую фазу из-за низкого парциального давления аммиака над аммонизированными растворами фосфорной кислоты, при этом количество выделившегося аммиака по сравнению с аналогом снижается в 10-30 раз. Абсорбция отходящих газов в две ступени растворами фосфатов аммония с перечисленными выше значениями мольных отношений обеспечивает достижение санитарной нормы по выбросам аммиака в атмосферу. Степень очистки отходящих газов составляет 99%.

Способ позволяет благодаря использованию части неупаренной кислоты снизить энергозатраты на стадии выпарки, а также увеличить мощность производства аммофоса за счет введения дополнительного количества аммиака через трубчатый реактор.

Способ иллюстрируется следующими примерами: Пример 1. 65 т/ч неупаренной Н₃РO₄ с массовой долей Р₂О₅ - 36%; 20 т/ч упаренной Н₃РO₄ с массовой долей P₂O₅ - 52%; 0,1 т/ч H₂SO₄ с массовой долей H₂SO₄ - 92,5% смешивают в сборнике. Соотношение SO₃:Р₂O₅ в смеси 0,03, массовая доля P₂O₅ в смеси - 40%. Затем смесь подают в аппарат САИ, где нейтрализуют аммиаком до мольного отношения NH₃: Н₃РO₄=0,8. Температура пульпы в нейтрализаторе составляет 110^oС. Степень выделения аммиака в газовую фазу составляет 0,03% от введенного в процесс. Полученную пульпу подают в трубчатый реактор, где аммонизируют аммиаком до мольного отношения NН₃: Н₃РO₄= 1,00. Температура пульпы в трубчатом реакторе 115^oС, давление - 0,12 МПа. Степень выделения аммиака в газовую фазу после аппарата БГС составляет 1,5% от введенного в трубчатый реактор. Далее пульпа под давлением 0,08 МПа поступает в аппарат БГС, где ее гранулируют и сушат до содержания влаги в продукте 1 мас.%. Гранулированный продукт поступает на классификацию. После классификации получают 64 т/ч готового продукта состава 52,1 мас.% P₂O₅ и 12,4 мас. % N. Выход фракции 2-4 мм составляет 95%. Отходящие газы от аппарата САИ, трубчатого реактора и аппарата БГС поступают на первую ступень очистки в абсорбер, который орошается раствором фосфатов аммония с мольным отношением NН₃: Н₃РO₄= 0,8, подаваемый в количестве, необходимом для 60% поглощения аммиака, приходящего с отходящими газами. Далее газы поступают в абсорбер на вторую ступень очистки, где очищаются раствором фосфатов аммония с мольным отношением NН₃:Н₃РO₄=1,0 до санитарной нормы (20 мг/нм³ NH₃).

Пример 2. 40 т/ч неупаренной Н₃РO₄ с массовой долей P₂O₅ - 36%; 45 т/ч упаренной Н₃РO₄ с массовой долей Р₂O₅ - 52%; 1,6 т/ч H₂SO₄ с массовой долей H₂SO₄ - 92,5% смешивают в сборнике. Соотношение SO₃:P₂O₅ в смеси 0,07. Массовая доля Р₂О₅ в смеси - 44%. Затем смесь кислот подают в аппарат САИ, где нейтрализуют аммиаком до мольного отношения NН₃: Н₃РO₄=0,7. Температура пульпы в нейтрализаторе - 109^oС. Степень выделения аммиака в газовую фазу составляет 0,02% от введенного в процесс. Полученную пульпу подают в трубчатый реактор, где аммонизируют аммиаком до мольного отношения NН₃:Н₃РO₄=1,10. Температура пульпы в трубчатом реакторе 120^oС, давление - 0,15 МПа. Степень выделения аммиака в газовую фазу после аппарата БГС составляет 2% от введенного в трубчатый реактор. Далее пульпа под давлением 0,08 МПа поступает в аппарат БГС, где ее гранулируют и сушат до содержания влаги в продукте 1 мас. %. Гранулированный продукт поступает на классификацию. После классификации получают 70 т/ч готового продукта состава 52,2 мас.% P₂O₅ и 12,2 мас.% N. Выход фракции 2-4 мм составляет 96,5%. Отходящие газы от аппарата САИ, трубчатого реактора и аппарата БГС поступают на первую ступень очистки в абсорбер, который орошается раствором фосфатов аммония с мольным отношением NH₃:Н₃РO₄=0,6, подаваемый в количестве, необходимом для 60% поглощения аммиака, приходящего с отходящими газами. Далее газы поступают в абсорбер на вторую ступень очистки, где очищаются раствором фосфатов аммония с мольным отношением NН₃:Н₃РO₄=0,8 до санитарной нормы (20 мг/нм³ NН₃).

Пример 3. 20 т/ч неупаренной Н₃РO₄ с массовой долей Р₂О₅ - 36%; 65 т/ч упаренной Н₃РO₄ с массовой долей Р₂О₅ - 52%; 2,1 т/ч H₂SO₄ с массовой долей H₂SO₄ - 92,5% смешивают в сборнике. Соотношение SO₃:Р₂О₅ в смеси 0,11. Массовая доля Р₂О₅ в смеси - 47%. Затем смесь подают в аппарат САИ, где нейтрализуют аммиаком до мольного отношения NH₃:Н₃РO₄=0,6. Температура пульпы в нейтрализаторе составляет 110^oС. Степень выделения аммиака в газовую фазу составляет 0,01% от введенного в процесс. Полученную пульпу подают в трубчатый реактор, где аммонизируют аммиаком до мольного отношения NH₃:Н₃РO₄= 1,15. Температура пульпы в трубчатом реакторе 125^oС, давление - 0,29 МПа. Степень выделения аммиака в газовую фазу после аппарата БГС составляет 3,0% от введенного в процесс. Далее пульпа под давлением 0,08 МПа поступает в аппарат БГС, где ее гранулируют и сушат до содержания влаги в продукте 1 мас. %. Гранулированный продукт поступает на классификацию. После классификации получают 75 т/ч готового продукта состава 52,2 мас.% Р₂О₅ и 12,1 мас.% N. Выход фракции 2-4 мм составляет 98%. Отходящие газы от аппарата САИ, трубчатого реактора и аппарата БГС поступают на первую ступень очистки в абсорбер, который орошается раствором фосфатов аммония с мольным отношением NH₃:Н₃РO₄=0,4, подаваемый в количестве, необходимом для 60% поглощения аммиака, приходящего с отходящими газами. Далее газы поступают в абсорбер на вторую ступень очистки, где очищаются раствором фосфатов аммония с мольным отношением NН₃:Н₃РO₄=0,7 до санитарной нормы (20 мг/нм³ NH₃).

Формула изобретения

Способ получения аммофоса, включающий двустадийную нейтрализацию аммиака кислым компонентом, содержащим фосфорную кислоту до мольного отношения 0,6-0,8, а затем до 1,00-1,15, грануляцию и сушку, классификацию готового продукта и последующую очистку отходящих газов, отличающийся тем, что в качестве фосфорной кислоты, подаваемой на стадию нейтрализации, берут смесь упаренной, неупаренной фосфорных и серной кислот, которые предварительно смешивают в количествах, необходимых для достижения в смеси соотношения SO₃: Р₂О₅= 0,03-0,11 и массовой доли Р₂О₅ 40-47%, полученной смесью нейтрализуют аммиак, а очистку отходящих газов ведут в две ступени, на первую из которых подают раствор фосфатов аммония с мольным отношением NH₃: Н₃РО₄= 0,4-0,8 и очистку ведут до поглощения 40-60% аммиака от общего его количества в поступающих на очистку газах, а на вторую ступень подают раствор фосфатов аммония с мольным отношением NH₃: Н₃РО₄= 0,7-1,0 и очистку ведут до достижения санитарной нормы содержания аммиака в выхлопных газах.