Способ получения сульфоаммофоса
Владельцы патента RU 2407727:
Шарипов Тагир Вильданович (RU)
Мустафин Ахат Газизьянович (RU)
Изобретение относится к получению сложных удобрений, содержащих азот, фосфор и серу, используемых в сельском хозяйстве. Способ включает нейтрализацию фосфорной и серной кислот аммиаком при раздельной подаче кислот, отделение пара от пульпы, гранулирование и сушку готового продукта. В качестве фосфорной кислоты используют экстракционную фосфорную кислоту концентрацией 32-40% P2O5. Нейтрализацию кислот аммиаком последовательно осуществляют в три этапа. На первом этапе фосфорную кислоту смешивают с абсорбционной жидкостью от стадии очистки отходящих газов от аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана до достижения плотности смеси 1,35-1,45 т/м3 и нейтрализуют с получением реакционной массы с мольным отношением NH3/H3PO4, равным 0,2-0,5. На втором этапе осуществляют нейтрализацию реакционной массы и серной кислоты в трубчатом реакторе с получением сульфоаммофосной пульпы с мольным отношением NH3/H3PO4, равным 0,8-0,9. На третьем этапе проводят донейтрализацию пульпы в аммонизаторе-грануляторе. Изобретение позволяет расширить ассортимент удобрений, содержащих азот в аммонийной форме и значительное количество сульфатной серы, повысить надежность работы технологического оборудования и производительность установки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к получению сложных минеральных удобрений, содержащих азот, фосфор и серу, используемых в сельском хозяйстве, например в производстве сульфоаммофоса.
Известен способ получения сложного удобрения [1] путем постадийной нейтрализации смеси фосфорной и серной кислот в соотношении H2SO4:H3PO4=1:(0,067-3,0) аммиаком до pH 5,8-6,7 и при разрежении 10-30 мм вод. ст. на первой стадии, донейтрализации полученной пульпы до необходимой величины pH на второй стадии, введения калийсодержащей добавки либо в пульпу, полученную после первой стадии нейтрализации, либо после донейтрализации в сухом виде или в виде водной суспензии с добавлением глины в количестве до 2%, гранулированием и сушкой продукта.
Однако, несмотря на преимущество способа - получение азотно-фосфорного или азотно-фосфорно-калийного удобрения с достаточно высоким содержанием серы и легкий переход от одной марки удобрения к другой - он не лишен недостатков. Нейтрализация смеси фосфорной и серной кислот после предварительного смешения приводит к осложнению процесса из-за высокой коррозионной активности смеси кислот. Также подача суспензии удобрения с высоким содержанием воды в стадию грануляции и сушки предопределяет длительность процесса.
Известен способ получения сульфоаммофоса [2], включающий нейтрализацию фосфорной и серной кислот аммиаком в два этапа: предварительную нейтрализацию неупаренной фосфорной кислоты с поддержанием в зоне нейтрализации pH 6,2-9 в присутствии соединений магния в количестве 7-28% MgO по отношению к содержанию P2O5, введение серной кислоты и воды с получением фосфорно-сернокислотной пульпы с показателем pH 4,5-6,8 на втором этапе, упаривание пульпы, грануляцию и сушку продукта. Получают сульфоаммофос, содержащий азот и фосфор, как в водорастворимой, так и лимоннорастворимой формах.
Недостатком метода является расход соединений магния и длительность процесса из-за необходимости упаривания фосфорно-сернокислотной пульпы. Введение серной кислоты во второй стадии в количестве, достаточном лишь для снижения показателя pH пульпы с 6,2-9 до 4,5-6,8, не позволяет получить азотнофосфорное удобрение с высоким содержанием серы и расширить ассортимент получаемых марок удобрений. Кроме того, направление фосфорно-сернокислотной пульпы с влажностью 20-30% на грануляцию предопределяет высокий расход природного газа на стадии сушки, в пределах 14-18 м3 на 1 т готового продукта.
Известен способ получения сульфоаммофоса [3] путем раздельной нейтрализации 20-23%-ной P2O5 неупаренной экстракционной фосфорной и серной кислот аммиаком, причем серную кислоту концентрацией 70-93% и абсорбционную воду подают в зону нейтрализации фосфорной кислоты при pH 4,5-6,8 в скоростной аммонизатор-испаритель (САИ). Грануляцию и сушку продукта проводят в барабанно-грануляционной сушилке (БГС). Длительность процесса 1-2 часа. Получают сульфоаммофос с содержанием 15-17% N, 20-31% Р2O5усв., обладающий хорошими гигроскопическими свойствами.
Недостатком способа является получение сульфоаммофосной пульпы в одну стадию нейтрализацией фосфорной и серной кислот, что ограничивает пределы соотношений фосфорной и серной кислот, а также аммиака значениями, обеспечивающими достаточную подвижность пульпы. В связи с этим данный способ характеризуется узким пределом возможных соотношений питательных элементов в готовом продукте и ограниченным ассортиментом марок получаемого сульфоаммофоса. Кроме того, из-за необходимости обеспечения подвижности пульпы, подаваемой на грануляцию, поддерживается ее высокая влажность в пределах 20-30%, что приводит к повышенному расходу энергоресурсов при сушке продукта и ограничению производительности установки. Расход природного газа на сушку продукта составляет 14-20 м3 на 1 т готового продукта.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ получения удобрения, содержащего азот, фосфор и серу - сульфоаммофоса [4], включающий нейтрализацию фосфорной и серной кислот аммиаком при раздельной подаче кислот в два этапа, отделение пара от пульпы, гранулирование и сушку полученного продукта, причем на первом этапе нейтрализацию кислот проводят в циркуляционном потоке пульпы при величине pH 2,0-2,8, на первый этап нейтрализации подают ЭФК с концентрацией 25-29% P2O5, серную кислоту с концентрацией 92-95% H2SO4 и абсорбционную жидкость, на втором этапе осуществляют донейтрализацию пульпы в трубчатом реакторе до величины pH 5,0-8,0, Для повышения содержания азота в продукте перед грануляцией дополнительно вводят азотсодержащий компонент в количестве 0,5-6,5% от массы конечного продукта в пересчете на азот, а в качестве азотсодержащего компонента используют карбамид, растворы карбамида и аммиачной селитры (КАС).
Недостатком способа является сложность процесса, связанная с нейтрализацией фосфорной и серной кислот в циркуляционном потоке пульпы на первом этапе и введением азотсодержащих компонентов. Проведение нейтрализации фосфорной и серной кислот аммиаком на первом этапе до величины pH 2,0-2,8 в циркуляционном потоке приводит к получению пульпы сульфоаммофоса температурой 110-120°С. Высокая коррозионная активность среды сульфоаммофосной пульпы, обусловленная низким значением величины pH и высокой температурой, требует применения насосного оборудования и реактора из дорогостоящей высоколегированной стали, как 06ХН28МДТ. Кроме того, известный способ с проведением процесса нейтрализации смеси фосфорной и серной кислот аммиаком с отделением пара от пульпы на первом этапе, из-за условия обеспечения достаточной подвижности сульфоаммофосной пульпы после первого этапа требует использование экстракционной фосфорной кислоты низкой концентрации и введение дополнительной влаги с абсорбционной жидкостью, что в свою очередь ограничивает производительность установки. Ведение процесса нейтрализации кислот аммиаком в два этапа не обеспечивает полноту их аммонизации, что ограничивает достижение высокого содержания аммонийного азотного компонента в продукте и предопределяет необходимость дополнительного введения в процесс в качестве азотсодержащего компонента карбамида, раствор карбамида и аммиачной селитры. Тепло нейтрализации серной кислоты аммиаком расходуется на испарение влаги на первом этапе, однако необходимость при этом поддержания достаточной подвижности пульпы (т.е. высокой влажности), подаваемой на донейтрализацию на втором этапе, приводит к высокой кратности ретура процесса грануляции (соотношение ретур:продукт = 7,5-12:1) и, соответственно, к завышенному расходу природного газа на стадии сушки (14,5-20 м3 на 1 т продукта), к ограничению производительности установки.
Задачей изобретения является получение сложных удобрений, содержащих азот, фосфор и серу, а именно сульфоаммофоса, расширение ассортимента получаемых удобрений, содержащих азот в аммонийной форме и значительное количество сульфатной серы, высокая надежность работы технологического оборудования за счет снижения коррозионного воздействия сред на оборудование и повышение производительности установки при снижении расхода природного газа за счет эффективного использования тепла реакций нейтрализации.
Способ получения сульфоаммофоса включает нейтрализацию фосфорной и серной кислот аммиаком при раздельной подаче кислот, отделение пара от пульпы, гранулирование и сушку готового продукта, нейтрализацию кислот последовательно осуществляют в три этапа, причем на первом этапе фосфорную кислоту смешивают с абсорбционной жидкостью до достижения плотности смеси 1,35-1,45 т/м3 и нейтрализуют с получением реакционной массы с мольным отношением (м.о.) NH3/H3PO4=0,2-0,5, на втором этапе осуществляют нейтрализацию реакционной массы и серной кислоты в трубчатом реакторе с получением сульфоаммофосной пульпы с м.о. 0,8-0,9, а на третьем этапе проводят донейтрализацию пульпы в аммонизаторе - грануляторе (АГ) до требуемого м.о. NH3/H3PO4 в зависимости от марки получаемого удобрения. В качестве сырья используют экстракционную фосфорную кислоту (ЭФК) с концентрацией 32-40% P2O5. Кроме того, перед грануляцией в процесс вводят фосфогипс или пыль цементного производства в качестве балластного компонента в количестве до 4% от массы продукта.
Изменение условий процесса обеспечивается за счет использования фосфорной кислоты концентрации 32-40% P2O5, смешения фосфорной кислоты с абсорбционной жидкостью до достижения плотности 1,35-1,45 т/м3, проведения нейтрализации фосфорной и серной кислот аммиаком в непрерывном режиме в три этапа, предварительной аммонизации фосфорной кислоты до м.о. NH3/H3PO4=0,2-0,5, нейтрализации фосфорной и серной кислот получением сульфоаммофосной пульпы с м.о. NH3/H3PO4=0,8-0,9, донейтрализации пульпы в аммонизаторе-грануляторе, введения балласта перед грануляцией в количестве до 4% от массы готового продукта.
Как известно [4, 5], при постепенной аммонизации серной кислоты или смеси серной и фосфорной кислот при pH ниже 3-3,5 имеет место образование и выпадение кислых солей, обладающих высокой гигроскопичностью, как NH4HSO4, NH4HSO4·NH4H2PO4, (NH4)2SO4·2NH4HSO4. Присутствие вышеуказанных солей в конечном продукте обуславливает слеживаемость сульфоаммофоса. Во избежание этого фосфорная кислота предварительно нейтрализуется аммиаком в емкостном реакторе до мольного соотношения NH3/H3PO4=0,2-0,5, после смешения с абсорбционной жидкостью полученная реакционная масса далее подается в трубчатый реактор. Трубчатый реактор представляет аппарат с металлическим корпусом диаметром 450-540 мм, длиной 3,5-4 м, изнутри выложенный углеграфитовыми блоками. Реактор имеет свободное сечение диаметром 200 мм. На передней стенке скоростного реактора имеются тангенциальные вводы для жидкого аммиака и реакционной смеси, подаваемой из емкостного реактора. В центре передней стенки трубчатого реактора имеется ввод для серной кислоты, который удлинен на 400-500 мм внутрь реактора, что обеспечивает подачу серной кислоты в зону нейтрализации фосфорной кислоты, что обеспечивает надежную работу реактора без гидродинамических ударов. В реакторе сульфоаммофосная пульпа нейтрализуется до м.о. NH3/H3PO4=0,8-0,9. Трубчатый реактор на выходе снабжен форсункой диаметром от 70 до 100 мм для подачи сульфоаммофосной пульпы в аммонизатор-гранулятор. Проведением дополнительной аммонизации шихты удобрения в АГ обеспечивается полнота нейтрализации серной и фосфорной кислот, исключается присутствие в продукте кислых простых и двойных солей, обладающих высокой гигроскопичностью.
За счет теплоты разбавления серной кислоты и экзотермических реакций нейтрализации кислот сульфоаммофосная пульпа нагревается до температуры 130-140°С, в трубчатом реакторе создается избыточное давление 3-4 атм, под действием которого сульфоаммофосная пульпа распыляется в АГ, при этом происходит интенсивное испарение воды. Таким образом, в предложенном способе теплота реакции разбавления и нейтрализации серной кислоты в полном объеме и донейтрализации фосфорной кислоты аммиаком используется на испарение влаги из сульфоаммофосной пульпы на стадии грануляции, что позволяет снизить кратность ретура процесса гранулообразования, сократить расход природного газа на стадии сушки и значительно повысить производительность установки.
Плотность смеси ЭФК и абсорбционной жидкости в емкостном реакторе поддерживается в интервале 1,35-1,45 т/м3, при этом обеспечивается высокая текучесть сульфоаммофосной пульпы, надежная работа трубчатого реактора и оптимальные условия гранулирования шихты удобрения в АГ. При понижении плотности смеси ниже 1,35 т/м3 имеет место высокая влажность шихты удобрения в АГ, что приводит к снижению производительности установки, а также к увеличению доли крупных фракций и комкообразованию. Повышение плотности смеси выше 1,45 т/м3 приводит к увеличению доли мелких фракций и пылению продукта, а также является причиной повышения давления в трубчатом реакторе и его забивки.
Пределы величин мольного отношения NH3/H3PO4 реакционной смеси на первом этапе нейтрализации подобрана исходя необходимости обеспечения низкой коррозионной активности среды, подвижности реакционной массы и достижения последующей полноты нейтрализации фосфорной и серной кислот. Верхняя величина м.о. NH3/H3PO4, равная 0,5, при нейтрализации фосфорной кислоты на первом этапе подобрана для поддержания температуры реакционной массы в емкостном реакторе не выше 75°С с целью снижения коррозионной активности среды, обеспечения надежной и долговечной работы насосного оборудования, самого реактора. Кроме того, при м.о. NH3/H3PO4 более 0,5 резко возрастает вязкость реакционной массы, снижается ее подвижность, что может привести к сбоям в работе насосного оборудования вследствие его забивки. Ведение аммонизации при м.о. NH3/H3PO4 менее 0,2 приводит к значительному возрастанию скорости коррозии технологического оборудования, а также затрудняет последующее достижение полноты нейтрализации серной и фосфорной кислот.
Поддержание мольного отношения NH3/H3PO4 в пределах от 0,8 до 0,9 при нейтрализации серной и фосфорной кислот в трубчатом реакторе обеспечивает минимальную вязкость и максимальную текучесть сульфоамофосной пульпы, стабильную и надежную работу трубчатого реактора без повышения давления. При ведении процесса нейтрализации на втором этапе при м.о. NH3/H3PO4 пульпы ниже 0,8 или выше 0,9 имеет место резкое увеличение вязкости и снижение подвижности пульпы, что может быть причиной постепенного забивания трубчатого реактора.
Использование в качестве сырья ЭФК концентрации 32-40% Р2О5 обусловлено следующими факторами. Использование ЭФК концентрации 32-40% P2O5 обеспечивает оптимальные условия проведения процесса при высокой производительности установки и полной утилизации абсорбционной жидкости в технологическом процессе производства сульфоаммофоса. При применении ЭФК концентрации ниже 32% P2O5 снижается производительность, повышается ретурность процесса гранулирования, уменьшается объем возврата абсорбционной жидкости в технологический процесс. Применение ЭФК концентрации выше 40% P2O5 нецелесообразно из-за увеличения необоснованных затрат на упаривание кислоты.
Значение мольного соотношения NH3/H3PO4 при доаммонизации пульпы удобрения на третьем этапе нейтрализации в аммонизаторе-грануляторе составляет не менее 1,0 и подбирается исходя из марки выпускаемого продукта - сульфоаммофоса. Регулированием м.о. NH3/H3PO4 пульпы удобрения формируются удобрения определенного качественного и количественного состава, включая соотношения содержания моно- и диаммонийфосфатов в готовом продукте. При м.о. NH3/H3PO4 пульпы менее 1,0 продукт получается кислым, гигроскопичным, слеживающимся. Чрезмерное увеличение м.о. пульпы удобрения в аммонизаторе-грануляторе приводит к увеличению потерь аммиака. Ведение процесса нейтрализации в трубчатом реакторе, совмещение стадий доаммонизации и гранулирования в одном аппарате, в предлагаемом способе, обеспечивает упрощение и сокращение продолжительности процесса.
Для корректировки содержания питательных веществ в готовом продукте для некоторых марок сульфоаммофоса в стадию грануляции вместе с ретуром вводится фосфогипс в качестве балластного материала в количестве до 4% от массы готового продукта. Введение фосфогипса приводит также к обогащению продукта сульфатной серой. При введении балласта более 4% нарушается процесс грануляции. В качестве балластного материала применяется также пыль цементного производства.
Проведение нейтрализации фосфорной и серной кислоты в три этапа обеспечивает возможность получения широкой номенклатуры удобрения с заданными количествами азота в аммонийной форме, фосфора и серы, включая марки удобрений, сбалансированных по содержанию азота и фосфора, обладающих высокими физико-химическими свойствами.
На чертеже приведена упрощенная принципиальная технологическая схема получения удобрения, содержащего азот, фосфор и серу.
Технологическая установка включает емкостный реактор поз.1 для смешения фосфорной кислоты с абсорбционной жидкостью и нейтрализации аммиаком (I этап нейтрализации). Отходящие газы уносятся из реактора в систему абсорбции. Далее реакционная смесь насосом поз.5 подается в трубчатый реактор поз.2. В трубчатый реактор также подается серная кислота по среднему вводу и аммиак для нейтрализации кислот (II этап нейтрализации). Сульфоаммофосная пульпа при температуре 130-140°С и под избыточным давлением из трубчатого реактора подается в аммонизатор-гранулятор поз.3 и гранулируется. В аммонизатор-гранулятор для донейтрализации пульпы удобрения подается аммиак (III этап нейтрализации), вместе с ретуром вводится балласт. Испаряемая влага уносится с отходящими газами в систему абсорбции. Полученная шихта удобрения для сушки гранул подается в сушильный барабан поз.4. Сушка гранул в сушильном барабане осуществляется топочными газами, полученными при сжигании природного газа. Испаряемая влага и пыль продукта уносится в систему абсорбции. Высушенный продукт направляется на классификацию. Схемы узлов классификации, абсорбции и подачи реагентов не показаны. Реализация указанной технологической схемы позволяет разное конструктивное решение, в частности возможно использование нескольких трубчатых реакторов в работе, что повышает надежность работы технологического процесса. В технологическом процессе используются жидкий аммиак, серная кислота 92-95 мас.% H2SO4, экстракционная фосфорная кислота 32-40 мас.% P2O5, абсорбционная жидкость, балластный материал. В указанной технологической схеме достигается раздельная подача фосфорной и серной кислот на этапах нейтрализации, что позволяет избежать смешения вышеуказанных кислот и образования коррозионной реакционной среды. Марка выпускаемого удобрения определяется соотношением расхода фосфорной и серной кислот и мольным отношением NH3/H3PO4 шихты удобрения на третьем этапе нейтрализации.
Сущность процесса поясняется примерами.
Пример (по прототипу). В емкостный реактор на первом этапе нейтрализации подается 29,56 т/ч (тонн в час) ЭФК с содержанием 27,4% P2O5, серная кислота в количестве 16,25 т/ч с содержанием 92,5% моногидрата, абсорбционная жидкость в количестве 8 т/ч, аммиак в количестве 5,1 т/ч. Получают пульпу с величиной pH 2,24, возвратную пульпу, сформированную насосом в виде циркуляционного потока с мощностью 200 м3/ч. После нейтрализации от пульпы отделяют пар в количестве 12,71 т/ч. Далее полученную пульпу нейтрализуют в трубчатом реакторе аммиаком при дозировке 2,1 т/ч до получения pH пульпы 6,14. При этом пароотделение составляет 8,5 т/ч. Полученную на втором этапе нейтрализации пульпу из трубчатого реактора подают в барабанный гранулятор, куда также подается 300-400 т/ч ретура и 4,8 т/ч карбамида. После сушки продукта в сушильном барабане при расходе природного газа 580-800 м3/ч и классификации получают 40 т/ч удобрения, содержащего 20,3% Nобщ, 20,4% P2O5, 12,2% S и 1,2% влаги. Кратность ретура процесса грануляции составляет 7,5-10, расход природного газа - 14,5-20 м3/т продукта. Готовый продукт содержит 5,5% азота в амидной форме, 14,8% аммонийного азота. Отношение Nобщ: P2O5 в удобрении составляет 1:1, Nаммон:P2O5=0,7:1.
Пример 1. В емкостный реактор подается 31,8 т/ч ЭФК концентрацией 34% P2O5 и 9 т/ч абсорбционной жидкости от стадии очистки отходящих газов от АГ и сушильного барабана с поддержанием плотности смеси 1,35 т/м3. На первый этап нейтрализации фосфорной кислоты в реактор подается 1,1 т/ч жидкого аммиака, при этом получают реакционную массу с м.о. NH3/H3PO4=0,3 и температурой 65°С. Реакционная масса в количестве 41,9 т/ч направляется в трубчатый реактор, для нейтрализации кислот на втором этапе подается 10,4 т/ч жидкого аммиака. В трубчатый реактор в зону нейтрализации фосфорной кислоты подается 93%-ная серная кислота в количестве 30,3 т/ч, при этом получают сульфоаммофосную пульпу с м.о. NH3/H3PO4=0,85. За счет теплоты экзотермических реакций пульпа нагревается до температуры 140°С, которая в количестве 82,6 т/ч под давлением 4 атм подается в АГ, при этом испаряется 19,9 т/ч воды. В АГ подается 240 т/ч ретура и 1,1 т/ч аммиака для доаммонизации пульпы удобрения и доведения м.о. NH3/H3PO4 до 1,36. Полученные гранулы удобрения сушат в сушильном барабане при расходе природного газа 360 м3/ч (испаряется 3,7 т/ч воды) и после классификации получают 60 т/ч готового продукта, содержащего 18,0% N, 18,0% P2O5, 16,0% S и 1,0% влаги. Кратность ретура процесса грануляции составляет 4, расход природного газа - 6 м3/т продукта. Азот в удобрении находится полностью в аммонийной форме. Отношение N:Р2О5 в удобрении составляет 1,0. Продукт не слеживается. Отходящие газы от емкостного реактора, гранулятора и сушильного барабана направляются на абсорбцию, абсорбционная жидкость возвращается в технологический процесс.
Пример 2. В емкостный реактор подается 33,8 т/ч ЭФК концентрацией 36% P2O5, полученная сернокислотной переработкой фосфоритов Каратау. В емкостный реактор подается 7 т/ч абсорбционной жидкости, плотность смеси 1,39 т/м3. На первый этап нейтрализации фосфорной кислоты в реактор подается 1,8 т/ч жидкого аммиака, при этом м.о. NH3/H3PO4=0,4, температура 70°С. Далее реакционная масса в количестве 42,6 т/ч направляется в трубчатый реактор, для нейтрализации кислот на втором этапе подается 10,1 т/ч жидкого аммиака. В трубчатый реактор в зону нейтрализации фосфорной кислоты подается 93%-ная серная кислота в количестве 29,0 т/ч, при этом м.о. NH3/H3PO4 пульпы = 0,85. Пульпа в количестве 81,7 т/ч температурой 140°С подается в АГ, при этом испаряется 17,9 т/ч воды. В АГ подается 240 т/ч ретура и 0,4 т/ч аммиака для донейтрализации пульпы удобрения и доведения м.о. NH3/H3PO4 до 1,00. Полученные гранулы удобрения сушат в сушильном барабане при расходе природного газа 420 м3/ч и после классификации получают 60 т/ч продукта, содержащего 16,8% N, 20,3% P2O5, 15,3% S и 1,0% влаги. Кратность ретура процесса грануляции составляет 4,0, расход природного газа - 7 м3/т. Азот в удобрении находится полностью в аммонийной форме. Отношение N:P2O5 составляет 0,83. Продукт не слеживается, не требует обработки антислеживателями.
Пример 3. В емкостный реактор подается 33,3 т/ч ЭФК концентрацией 36% P2O5 и 7 т/ч абсорбционной жидкости, плотность смеси 1,39 т/м. На первый этап нейтрализации фосфорной кислоты в реактор подается 1,8 т/ч жидкого аммиака, получают реакционную массу с м.о. NH3/H3PO4=0,3 и температурой 65°С. Реакционная масса в количестве 42,1 т/ч направляется в трубчатый реактор, для нейтрализации кислот на втором этапе подается 9,5 т/ч жидкого аммиака. В трубчатый реактор подается 93%-ная серная кислота в количестве 27,3 т/ч, получают пульпу с м.о. NH3/H3PO4=0,85 и температурой 140°С. Пульпа в количестве 78,9 т/ч подается в АГ, при этом испаряется 17,6 т/ч воды. В АГ подается 240 т/ч ретура и 2,4 т фосфогипса в пересчете на сухое вещество для корректировки состава удобрения. Расход балласта составляет 4% от массы готового продукта. На третий этап нейтрализации для донейтрализации пульпы удобрения в АГ подают 0,46 т/ч аммиака и м.о. NH3/H3PO4 доводят до 1,03. Полученные гранулы удобрения сушат в сушильном барабане при расходе природного газа 420 м3/ч и после классификации получают 60 т/ч продукта, содержащего 16,0% N, 20,0% P2O5, 14,4% S и 1,0% влаги. Кратность ретура процесса грануляции составляет 4, расход природного газа - 7 м3/т продукта. Азот в удобрении находится полностью в аммонийной форме. Отношение N:P2O5 составляет 0,80. Продукт не слеживается.
Пример 4 осуществляют аналогично примеру 3.
Отличия от примера 3 состоят в том, что на грануляцию вводят 2,4 т пыли цементного производства для корректировки состава удобрения. Расход балласта составляет 4% от массы готового продукта. Получают 60 т/ч продукта, содержащего 16,0% N, 20,0% P2O5, 14,4% S и 1,0% воды. Азот в удобрении находится в аммонийной форме. Отношение N:P2O5 составляет 0,80.
Получаемый продукт соответствует требованиям ТУ 2186-679-00209438-05 «Удобрение азотно-фосфорное».
| № | Наименование показателя | Значения |
| 1 | Внешний вид | Гранулированный продукт |
| 2 | Массовая доля общего азота, % | 16±1 |
| 3 | Массовая доля общих фосфатов в пересчете на P2O5, % | 20±1 |
| 4 | Массовая доля воды, %, не более | 1,3 |
| 5 | Гранулометрический состав. | |
| Массовая доля гранул размером: | ||
| менее 1 мм, %, не более | 3 | |
| от 1 до 6 мм, %, не менее | 97 | |
| менее 6 мм, % | 100 | |
| 6 | Статическая прочность гранул, МПа, не менее | 3,0 |
| 7 | Рассыпчатость, % | 100 |
Пример 5. В емкостный реактор подается 41,7 т/ч ЭФК концентрацией 36% Р2О5 и 5 т/ч абсорбционной жидкости, плотность смеси 1,42 т/м3. На первый этап нейтрализации фосфорной кислоты в реактор подается 2,1 т/ч жидкого аммиака, получают реакционную массу с м.о. NH3/H3PO4 0,4 и температурой 70°С. Далее реакционная масса в количестве 48,8 т/ч направляется в трубчатый реактор, для нейтрализации кислот подается 9,0 т/ч жидкого аммиака. В трубчатый реактор подается 24,6 т/ч 93%-ной серной кислоты, получают пульпу с м.о. = 0,85 и температурой 135°С. Пульпа в количестве 82,4 т/ч подается в АГ, при этом испаряется 18,1 т/ч воды. В АГ подается 280 т/ч ретура и 0,6 т/ч аммиака для донейтрализации пульпы удобрения и доведения м.о. NH3/Н3РО4 до 1,05. Полученные гранулы удобрения сушат в сушильном барабане при расходе природного газа 480 м3/ч и после классификации получают 60 т/ч продукта, содержащего 16,0% N, 25,0% P2O5, 13,3% S и 1,0% влаги. Кратность ретура процесса грануляции составляет 4,7, расход природного газа - 8 м3/т продукта. Азот в удобрении находится в аммонийной форме. Отношение N:P2O5=0,64. Продукт не слеживается.
Пример 6. В емкостной реактор подается 51,0 т/ч 40%-ная P2O5 ЭФК, полученная сернокислотной переработкой фосфоритов Каратау и 4 т/ч абсорбционной жидкости с поддержанием плотности смеси 1,45 т/м3. На первый этап нейтрализации фосфорной кислоты в реактор подается 2,6 т/ч жидкого аммиака, при этом получают реакционную массу с м.о. NH3/H3PO4=0,5 и температурой 70°С. Далее реакционная масса в количестве 57,6 т/ч направляется в трубчатый реактор, для нейтрализации кислот подается 7,2 т/ч жидкого аммиака. В трубчатый реактор подается 17,0 т/ч 93%-ной серной кислоты, получают пульпу с м.о. 0,9 и температурой 130°С. Пульпа в количестве 81,8 т/ч подается в АГ, при этом испаряется 17,1 т/ч воды. В АГ подается 300 т/ч ретура и 0,6 т/ч аммиака для донейтрализации пульпы удобрения и доведения м.о. NH3/H3PO4 до 1,01. Гранулы удобрения сушат в сушильном барабане при расходе природного газа 600 м3/ч и после классификации получают 60 т/ч продукта, содержащего 14,2% N, 34,0% P2O5, 9,5% S и 1,0% влаги. Кратность ретура процесса грануляции составляет 5, расход природного газа - 10 м3/т. Азот в удобрении находится в аммонийной форме. Отношение N:P2O5 составляет 0,42. Продукт не слеживается.
В таблице 1 представлены сравнительные показатели предлагаемого и известного способов.
Предложенный способ позволяет получить широкую номенклатуру удобрений, содержащих азот в аммонийной форме, фосфор и серу в различных соотношениях питательных веществ в пределах 14-18% N, 18-34% P2O5, 9,5-16% S, включая уравновешенные по составу удобрения, при высокой надежности работы технологического оборудования за счет снижения коррозионного воздействия сред и большой производительности установки при снижении кратности ретура процесса грануляции и расхода природного газа на стадии сушки.
[1]. Патент РФ №2177465, кл. С05В 11/08, 11/10, C05G 1/06, 2000 г.
[2]. Патент РФ №2202522, кл. С05В 7/00, C05D 5/00, 2002 г.
[3]. Патент РФ №2126374, кл. C05G 1/06, 1999 г.
[3]. Патент РФ №2334732, кл. C05G 1/06, 2007 г.
[4]. Позин М.Е. Технология минеральных солей. - Л.: Химия, 1970, с.1216.
[5]. Кувшинников И.М. Минеральные удобрения и соли. - М.: Химия, 1987, с.87-124, 168.
| Таблица 1 | ||
| Сравнительные показатели предлагаемого и известного способа. | ||
| Показатели процесса | Предлагаемый | Известный |
| 1. Исходные реагенты | ||
| Экстракционная фосфорная кислота: | имеется | имеется |
| концентрация, % P2O5 | 32-40 | 25-29 |
| Аммиак | жидкий | жидкий |
| Серная кислота, концентрация, % H2SO4 | 92-95 | 92-95 |
| 2. Нейтрализация | 3 этапа | 2 этапа |
| I этап | предварительная аммонизация фосфорной кислоты | нейтрализация фосфорной и серной кислот в циркуляционном потоке пульпы |
| аппаратура | емкостный реактор | емкостный реактор |
| подача абсорбционной жидкости | имеется, до достижения плотности смеси 1,35-1,45 т/м3 | имеется |
| величина pH | 2,0-2,8 | |
| мольное отношение NH3/H3PO4 | 0,2-0,5 | |
| II этап | нейтрализация фосфорной и серной кислот | донейтрализация пульпы |
| аппаратура | трубчатый реактор | трубчатый реактор |
| величина pH | 5,0-8,0 | |
| мольное отношение NH3/H3PO4 | 0,8-0,9 | |
| подача серной кислоты | имеется | отсутствует |
| III этап | донейтрализация пульпы удобрения | отсутствует |
| 4. Гранулирование, аппарат | аммонизатор-гранулятор | барабанный гранулятор |
| введение балласта | имеется | отсутствует |
| введение азотсодержащих компонентов | отсутствует | имеется |
| кратность ретура | 3,7-5,5 | 7,5-12 |
| 5. Сушка продукта, аппарат | сушильный барабан | сушильный барабан |
| расход природного газа, м3 на 1 т готового продукта | 6-10 | 14,5-20 |
| 6. Готовый продукт | ||
| азотная составляющая | полностью в аммонийной форме | в аммонийной, амидной и нитратной формах |
1. Способ получения сульфоаммофоса, включающий нейтрализацию фосфорной и серной кислот аммиаком при раздельной подаче кислот, отделение пара от пульпы, гранулирование и сушку готового продукта, отличающийся тем, что в качестве фосфорной кислоты используют экстракционную фосфорную кислоту концентрацией 32-40% P2O5, причем нейтрализацию кислот аммиаком последовательно осуществляют в три этапа, на первом этапе фосфорную кислоту смешивают с абсорбционной жидкостью от стадии очистки отходящих газов от аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана до достижения плотности смеси 1,35-1,45 т/м3 и нейтрализуют с получением реакционной массы с мольным отношением NH3/H3РO4, равным 0,2-0,5, на втором этапе осуществляют нейтрализацию реакционной массы и серной кислоты в трубчатом реакторе с получением сульфоаммофосной пульпы с мольным отношением NH3/H3PO4, равным 0,8-0,9, а на третьем этапе проводят донейтрализацию пульпы в аммонизаторе-грануляторе.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед грануляцией в качестве балласта вводят фосфогипс или пыль цементного производства в количестве до 4% от массы готового продукта.
