Способ получения гранулированного минерального удобрения, содержащего азот и фосфор, и гранулированное минеральное удобрение
Владельцы патента RU 2253639:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инженерный центр" (ООО "НИЦ") (RU)
Изобретение относится к получению гранулированного минерального азотнофосфорного удобрения. Сущность способа получения сложного гранулированного минерального удобрения состоит в смешении нитрата аммония и фосфатной добавки, содержащей моноаммонийфосфат, при этом в качестве фосфатной добавки используют гранулированное минеральное двойное удобрение, содержащее одновременно нитрат аммония, моноаммонийфосфат и фосфаты кальция при общем содержании усвояемого фосфора 13-21% в пересчете на Р2О5, а введение фосфатной добавки осуществляют путем ее расплавления и подмешивания полученного расплава в плав нитрата аммония. В качестве фосфатной добавки используют нитроаммофосфат с массовым соотношением питательных вещества N:P2O5, равным 23:21 или 26:13, а расплав фосфатной добавки предварительно полностью или частично отделяют от неплавкой твердой фазы и вводят фосфатную добавку в количестве 2-6% в пересчете на Р2O5 от массы готового продукта. Гранулированное минеральное удобрение содержит нитрат аммония и моноаммонийфосфат с общим содержанием усвояемых Р2О5 в пределах 2-6%, при этом 0,4-28,6 отн.% Р2O5 присутствует в виде дикальцийфосфата. Технический результат - уменьшение коррозионной агрессивности технологической среды и получение удобрения с высокой питательной ценностью, не уступающее по физико-механическим свойствам известным удобрениям при упрощении технологии получения. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в производстве гранулированного минерального азотнофосфорного удобрения, содержащего азот в виде нитрата аммония и фосфор в виде моноаммонийфосфата и дикальцийфосфата.
Известен способ получения минерального азотнофосфорного удобрения путем нейтрализации аммиаком азотной кислоты с добавкой термической фосфорной и серной кислот, упарки нейтрализованного раствора и грануляции плава [Производство аммиачной селитры в агрегатах большой единичной мощности под ред. В.М.Олевского, изд.2, М.: Химия, 1990, с.130-164]. Недостаток известного способа заключается в невысоком содержании фосфора в получаемом удобрении (по 0,5% Р2O5), что обесценивает его потребительские свойства.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения гранулированного минерального удобрения, содержащего азот и фосфор, включающий нейтрализацию азотной кислоты аммиаком, введение раствора аммофоса в качестве фосфатной добавки, упарку нейтрализованного раствора и грануляцию плава. Фосфатную добавку вводят из расчета содержания Р2O5 до 7% в целевом продукте [пат. РФ №2169720, МПК 7 С 05 В 7/00, С 05 G 1/06, опубл. 27.06.2001].
Недостаток известного способа заключается в высокой коррозионной агрессивности технологической среды. Раствор аммофоса (основной компонент раствора - моноаммонийфосфат), как и все фосфорсодержащие удобрения, полученные кислотной переработкой природных кальций фосфатов, содержит примеси фтора (до 0,8% по отношению к Р2О5), которые при выпарке частично переходят в газовую фазу, обуславливая ее высокую коррозионную агрессивность. В промышленных условиях это проявляется в коррозионном поражении стенок газоходов сокового пара и необходимости устранения возникающих "течей".
Технической задачей настоящего изобретения является уменьшение коррозионной агрессивности технологической среды.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения сложного гранулированного минерального удобрения на основе нитрата аммония и фосфатной добавки, содержащей моноаммонийфосфат, включающем смешение фосфатной добавки с нитратом аммония, грануляцию плава, согласно изобретению в качестве фосфатной добавки используют гранулированное минеральное двойное удобрение, содержащее одновременно нитрат аммония, моноаммонийфосфат и фосфаты кальция при общем содержании усвояемого фосфора 13-21% в пересчете на Р2О5, а введение фосфатной добавки осуществляют путем ее расплавления и подмешивания полученного расплава в плав нитрата аммония.
В качестве фосфатной добавки используют нитроаммофосфат с массовым соотношением питательных веществ N:Р2О5, равным 23:21 или 26:13.
Расплав фосфатной добавки предварительно полностью или частично отделяют от неплавкой твердой фазы.
Фосфатную добавку вводят в количестве 2-6% в пересчете на Р2О5 от массы готового продукта.
Вместе с фосфатной добавкой по предлагаемому способу вводится некоторое количество сульфата аммония, присутствующего как примесь в нитроаммофосфате, используемом в качестве фосфатной добавки. Однако наличие сульфатов в качестве примеси возможно во многих видах удобрений, поэтому присутствие сульфата аммония в целевом продукте, полученном по заявляемому способу, не является существенным признаком.
В гранулированном минеральном удобрении, содержащем нитрат аммония и моноаммонийфосфат с общим содержанием усвояемых Р2О5 в пределах 2-6%, 0,4-28,6 отн.% Р2О5 присутствует в виде дикальцийфосфата.
Пример 1
Для получения азотнофосфорного удобрения берут 1000 г плава нитрата аммония с влажностью 0,1 мас.% и 190 г гранулированного минерального двойного удобрения - нитроаммофосфата 23:21, содержащего, мас.%:
нитрат аммония 57,0
моноаммонийфосфат 24,3
дикальцийфосфат 11,5
сульфат аммония 1,5
балластные примеси (соединения
железа, алюминия, титана, диоксид
кремния) 5,0
в т.ч. фтор - 1,3
вода 0,7
Нитроаммофосфат расплавляют при 140°С, смешивают с плавом нитрата аммония и полученную смесь гранулируют на лабораторном грануляторе. При этом получают 1190 г целевого продукта, содержащего, мас.%:
| нитрат аммония | 93,05 |
| моноаммонийфосфат | 3,88 |
| дикальцийфосфат | 1,84 |
| сульфат аммония | 0,24 |
| балластные примеси | 0,80 |
| вода | 0,19 |
Массовое соотношение питательных веществ в целевом продукте: азот 33,1; пятиокись фосфора 3,35, в том числе в виде моноаммонийфосфата 2,39 (71,5 отн.%).
Пример 2
В отличие от примера 1, на 1000 г плава нитрата аммония берут 250 г нитроаммофосфата (состав - как в примере 1), который расплавляют, и полученный расплав перед смешиванием с плавом нитрата аммония предварительно фильтруют через металлическую сетку с размером ячейки 0,2 (0,2 мм. При этом получают 61,0 г влажного осадка, который в промышленных условиях утилизируется в производстве нитроаммофосфата, и 189 г фильтрата следующего состава:
| нитрат аммония | 63,86 |
| моноаммонийфосфат | 27,22 |
| сульфат аммония | 1,68 |
| дикальцийфосфат | 3,81 |
| балластные примеси | 2,65 |
| вода | 0,78 |
Указанный фильтрат смешивают с плавом нитрата аммония, смесь гранулируют и получают 1189 г целевого продукта. Его состав, мас.%:
| нитрат аммония | 94,17 |
| моноаммонийфосфат | 4,32 |
| дикальцийфосфат | 0,60 |
| сульфат аммония | 0,27 |
| балластные примеси | 9,42 |
| вода | 0,22 |
Массовое соотношение питательных веществ: азот 33,5; пятиокись фосфора 3,0, в том числе в виде моноаммонийфосфата 2,67 (88,9 отн.%).
Пример 3
К 1000 г плава нитрата аммония добавляют соответственно 106, 236 и 400 г расплава нитроаммофосфата, смесь гранулируют и получают целевой продукт в количестве 1106 г (опыт I), 1236 г (опыт II) и 1400 г (опыт III) следующего состава, мас.%:
| I | II | III | |
| нитрат аммония | 95,79 | 91,71 | 87,64 |
| моноаммонийфосфат | 2,33 | 4,64 | 6,94 |
| дикальцийфосфат | 1,10 | 2,20 | 3,29 |
| сульфат аммония | 0,14 | 0,29 | 0,43 |
| балластные примеси | 0,48 | 0,95 | 1,43 |
| вода | 0,16 | 0,21 | 0,27 |
| Массовое соотношение питательных веществ: | |||
| азот | 33,8 | 32,7 | 31,6 |
| пятиокись фосфора, | 2,0 | 4,0 | 6,0, |
| в т.ч. Р2О5 в виде моноаммонийфосфата | 1,44 | 2,86 | 4,28 |
| (71,9 отн.%) | (71,51 отн.%) | (71,4 отн.%) |
Пример 4
Для получения целевого продукта используют 1000 г плава, содержащего, мас.%: 99,1 нитрата аммония, 0,8 сульфата аммония и 0,1 воды, и 300 г нитроаммофосфата N:Р2O5 23:21. Нитроаммофосфат расплавляют, фильтруют через сетку 0,1·0,1 мм, при этом получают 98 г влажного осадка, утилизируемого в промышленных условиях в производстве нитроаммофосфата, и 202 г фильтрата следующего состава, мас.%:
| нитрат аммония | 67,38 |
| моноаммонийфосфат | 28,76 |
| дикальцийфосфат | 0,74 |
| сульфат аммония | 1,78 |
| балластные примеси | 0,50 |
| вода | 0,84 |
Массовое соотношение питательных веществ: азот 27,5; пятиокись фосфора 18,2.
Фильтрат смешивают с плавом, смесь гранулируют и получают 1202 г целевого продукта, содержащего, мас.%:
| нитрат аммония | 93,78 |
| моноаммонийфосфат | 4,84 |
| дикальцийфосфат | 0,12 |
| сульфат аммония | 0,96 |
| балластные примеси | 0,08 |
| вода | 0,22 |
Массовое соотношение питательных веществ: азот 33,6; пятиокись фосфора 3,0, в том числе в виде моноаммонийфосфата 2,99 (более 99,6 отн.%).
Пример 5
В качестве фосфатной добавки используют гранулированное минеральное удобрение - нитроаммофосфат марки 26:13 следующего состава, мас.%:
| нитрат аммония | 71,33 |
| моноаммонийфосфат | 16,2 |
| дикальцийфосфат | 7,67 |
| сульфат аммония | 1,0 |
| балластные примеси | 3,1 |
| вода | 0,7 |
К плаву нитрата аммония в количестве 1000 г с содержанием воды 0,1 мас.% добавляют 214 г нитроаммофосфата 26:13, полученную смесь гранулируют и получают 1214 г целевого продукта следующего состава, мас.%:
| нитрат аммония | 94,86 |
| моноаммонийфосфат | 2,86 |
| дикальцийфосфат | 1,34 |
| сульфат аммония | 0,18 |
| балластные примеси | 0,56 |
| вода | 0,20 |
Массовое соотношение питательных веществ: азот 33,6; пятиокись фосфора 2,47, в том числе в виде моноаммонийфосфата 1,77 (71,5 отн.%).
Для наглядности данные по составу удобрения, полученного в примерах 1-5, сведены в таблицу. В колонке 9 таблицы указана доля Р2O5 в удобрении в виде дикальцийфосфата.
При проведении опытов отбирали пробу газовой фазы над плавом нитрата аммония с фосфатной добавкой и анализировали ее на содержание соединений фтора. Во всех опытах соединения фтора отсутствуют. Отсутствие соединений фтора в газовой фазе означает, что она не обладает коррозионной агрессивностью.
Был проведен также специальный опыт, в котором завесили образцы из стали 12Х18Н10Т и титана в газовую фазу над плавом нитрата аммония с фосфатной добавкой в виде нитроаммофосфата 23:21. Исследования образцов после выдержки в течение 24 ч показали, что коррозия отсутствует.
Снижение коррозионной агрессивности обусловлено тем, что фосфатную добавку вводят в виде плава в плав аммиачной селитры, т.е. отсутствует упарка смеси, содержащей фосфатную добавку, а следовательно, и отсутствуют условия, способствующие выделению соединений фтора в газовую фазу. По известному же способу фосфатную добавку вводят в виде раствора в 85-90%-ный раствор аммиачной селитры с последующей нейтрализацией и упаркой нейтрализованной смеси, что создает условия для выделения соединений фтора в газовую фазу.
Для образцов удобрения, полученных в примерах 1-5, были определены некоторые физико-механические показатели. Прочность гранул на раздавливание составляет не менее 2,5 кг на гранулу, слеживаемость отсутствует. Полученное удобрение по указанным показателям заметно превосходит известные удобрения на основе нитрата аммония.
Приведенные данные показывают, что предложенный способ позволяет устранить коррозионную агрессивность технологической среды и получать удобрение с высокой питательной ценностью, которое по физико-механическим свойствам (слеживаемость, прочность гранул) не уступает известным удобрениям, при этом технология его получения не осложнена вводом и удалением воды при внесении фосфатной добавки, а в качестве добавки использовать доступный и недорогой продукт - двойное азотнофосфорное удобрение с содержанием Р2О5 13-21%. Использование двойного удобрения с иным содержанием Р2О5 обусловит технологические сложности с введением фосфатной добавки в плав нитрата аммония и потому нецелесообразно.
1. Способ получения сложного гранулированного минерального удобрения на основе нитрата аммония и фосфатной добавки, содержащей моноаммонийфосфат, включающий смешение фосфатной добавки с нитратом аммония, грануляцию плава, отличающийся тем, что в качестве фосфатной добавки используют гранулированное минеральное двойное удобрение, содержащее одновременно нитрат аммония, моноаммонийфосфат и фосфаты кальция при общем содержании усвояемого фосфора 13÷21% в пересчете на Р2O5, а введение фосфатной добавки осуществляют путем ее расплавления и подмешивания полученного расплава в плав нитрата аммония.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фосфатной добавки используют нитроаммофосфат с массовым соотношением питательных веществ N:Р2O5, равным 23:21 или 26:13.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расплав фосфатной добавки предварительно полностью или частично отделяют от неплавкой твердой фазы.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что фосфатную добавку вводят в количестве 2÷6% в пересчете на P2O5 от массы готового продукта.
5. Гранулированное минеральное удобрение, содержащее нитрат аммония и моноаммонийфосфат с общим содержанием усвояемых P2O5 в пределах 2÷6%, отличающееся тем, что 0,4÷28,6 отн.% P2O5 присутствует в виде дикальцийфосфата.
