способ получения азотно-калийного удобрения

Формула изобретения

1. Способ получения азотно-калийного удобрения, включающий смешение хлорида калия с плавом карбамида, нагревание смеси, ее гранулирование приллированием в газовом потоке в грануляционной башне и улавливание полученных гранул жидкостью, отличающийся тем, что на смешение подают хлорид калия в количестве 1,66 - 9,9 мас.%, а улавливание полученных гранул осуществляют струями жидкости, в качестве которой используют водный раствор полученного удобрения.

2. Способ получения азотно-калийного удобрения по п.1, отличающийся тем, что отношение скоростных напоров каждой струи жидкости и газового потока поддерживают в диапазоне 3650 - 9980.

3. Способ получения азотно-калийного удобрения по п.1 или 2, отличающийся тем, что массовое отношение количества калия в водном растворе и в газовом потоке поддерживают в диапазоне 22 - 250.

4. Азотно-калийное удобрение, полученное в соответствии со способом по пп.1 - 3.

5. Азотно-калийное удобрение по п.4, содержащее К₂О 1 - 5,94 мас.% и N 41,4 - 45,2 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения азотно-калийных гранулированных удобрений на основе карбамида и хлорида калия и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ получения гранулированных азотно-калийных удобрений путем смешения пылевидного хлорида калия с 15-18 мас.% карбамида с последующим безводным скатыванием смеси при 116-180^oC в тарельчатом грануляторе и охлаждением полученных гранул воздухом [SU, N 966087, МПК C 05 D 1/02,1982].

Основной недостаток этого способа заключается в повышенной гигроскопичности гранулированного продукта.

Известен способ получения гранулированных азотно-калийных удобрений, в котором с целью уменьшения гигроскопичности гранулированного продукта, полученные гранулы карбамида в процессе охлаждения подвергают опудриванию пылевидным хлоридом калия при температуре поступающих на охлаждение гранул карбамида при 115 - 125^oC [SU, N 1084262, МПК C 05 D 1/02, 1984]. При этом пылевидный хлорид калия вводят на опудривание в количестве 10-12 мас.% Основным недостатком данного способа является его пониженная эксплуатационная надежность, так как повторное окатывание (охлаждение) гранул приводит к накоплению хлорида калия на тарелке гранулятора и прекращению процесса.

Известен способ получения гранулированных азотно-калийных удобрений, включающий получение смеси хлорида калия и карбамида и/или аммиачной селитры, гранулирование полученной смеси, причем доля карбамида и/или аммиачной селитры в готовом продукте составляет 10-50 мас.%, что в пересчете на N составляет для карбамида 4,6 - 23,0 мас.% N [FR, N 1476296, МПК C 05 D 1/02, 1966].

Гранулирование осуществляют в барабанном грануляторе - сушилке. Основной недостаток способа заключается в том, что полученное гранулированное азотно-калийное удобрение содержит недостаточное количество азота и гранулы имеют неоднородный состав по объему.

Известен также способ получения азотно-калийного удобрения, включающий смешение карбамида с хлоридом калия, нагревание смеси до плавления карбамида и гранулирование удобрения [RU, N 2100326, МПК C 05 D 1/00, 1997]. В известном способе карбамид берут в количестве 35- 90%. Гранулы удобрения, полученные известным способом, обладают повышенной прочностью. Однако применяемый в известном способе метод гранулирования путем охлаждения нагретой смеси на охлаждаемой металлической поверхности, требует дополнительной стадии измельчения образующейся плитки до гранул со средним размером 1-4 мм, что снижает надежность и, как следствие, производительность способа.

Известен способ получения азотно-калийного удобрения, включающий смешение хлорида калия с карбамидом в смесителе, нагревание смеси и ее гранулирование [SU N 347324, МПК C 05 D 1/02, 1972]. В известном способе карбамид берут в количестве 10-30 мас.%, что в пересчете на азот составляет 4,6 - 13,8 мас.% N. Содержание K₂O равно 42,0 - 54,0 мас.%.

Основным недостатком известного способа является его пониженная эксплуатационная надежность [определение термина надежность по ГОСТу и ее показателей см. в примечании к таблице, представленной в конце настоящего описания], обусловленная повышенным количеством отказов установки, в которой реализуется известный способ.

Еще одним недостатком способа является повышенное содержание калия в получаемом удобрении, что затрудняет гранулирование и также снижает эксплуатационную надежность способа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является способ получения азотно-калийного удобрения, включающий смешение хлорида калия с плавом карбамида, нагревание смеси, ее гранулирование приллированием в газовом потоке в грануляционной башне и улавливание полученных гранул жидкостью (US 3539326, C 05 G 1/00, 1970).

В известном способе смесь хлорида калия с плавом карбамида разбивают на отдельные капли, которые отверждают при охлаждении их жидкостью. Улавливание и охлаждение гранул производят в объеме нейтральной жидкости, в частности в масле. При этом теплоотдача незначительна, поскольку жидкость нагревается и от нее следует отводить тепло или периодически менять жидкость, что снижает эксплуатационную надежность способа за счет простоя. Кроме того, известный способ предполагает существенное содержание калия в получаемом удобрении. Повышенное содержание калия затрудняет гранулирование, что также приводит к снижению эксплутационной надежности.

Основная техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в повышении эксплуатационной надежности способа за счет сокращения времени простоя из-за отказов, увеличение наработки на отказ, что одновременно обеспечивает увеличение производительности способа.

Техническим результатом изобретения является увеличение времени наработки на отказ оборудования, реализующего способ и получение удобрения с содержанием K₂O мас.% от 1 до 5,94.

Указанная выше задача с достижением технического результата решается тем, что в способе получения азотно-калийного удобрения, включающем смешение хлорида калия с плавом карбамида, нагревание смеси, ее гранулирование приллированием в газовом потоке в грануляционной башне и улавливание полученных гранул жидкостью, на смешение подают хлорид калия в количестве (1,66 - 9,9) мас. %, а улавливание полученных гранул осуществляют струями жидкости, в качестве которой используют водный раствор полученного удобрения.

Кроме того, отношение скоростных напоров каждой струи жидкости и газового потока поддерживают в диапазоне 3650 - 9980.

Кроме того, массовое отношение количества калия в водном растворе и в газовом потоке поддерживают в диапазоне 22 - 250.

Азотно-калийное удобрение, получаемое настоящим способом, содержит K₂O 1 - 5,94 мас.%, N 41,4- 45,2 мас.%.

Основные отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в том, что при смешении хлорид калия берут 1,66 - 9,9 мас.%, а улавливание полученных гранул осуществляют струями жидкости, в качестве которой используют водный раствор полученного удобрения.

Дополнительные отличительные признаки предлагаемого способа состоят в том, что отношение скоростных напоров каждой струи жидкости и газового потока поддерживают в интервале 3650 - 9980, а массовое отношение количества калия в водном растворе удобрения и в газовом потоке поддерживают в диапазоне 22 - 250. Под скоростным напором подразумевается отношение W²p/2, где W и p - скорость потока и плотность вещества потока соответственно.

Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности - новизна, поскольку в уровне техники не содержится технического решения, существенные признаки которого полностью совпадают со всеми признаками, имеющимися в независимом пункте формулы изобретения. Изобретение соответствует также условию патентоспособности - изобретательский уровень, поскольку в уровне техники не выявлены технические решения, отличительные признаки которых направлены на решение технической задачи, на выполнение которой направлено настоящее изобретение.

Пример реализации изобретения.

Сущность настоящего изобретения поясняется примером.

В смеситель подают плав карбамида концентрацией 99,7 - 99,8 мас.% в количестве от 54,1 до 59 т/час и порошок хлорида калия - от 1 до 5,94 т/час при температуре 132 - 140^oC. Концентрация хлорида калия в смеси 1,66 - 9,9 мас. %. Гранулирование осуществляют методом приллирования, для чего полученную смесь направляют на гранулирование в башню, которая имеет диаметр 10960 мм и высоту 68 м. Высота полета гранул составляет 62 м. Снизу в башню подается от 530 до 600 тыс. м³/час воздуха. Полученное азотно-калийное удобрение имеет состав K₂O 1 - 5,94 мас.%, N 45,2 -41,4 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 составляет 60 т/час. После гранулирования частицы удобрения улавливают из газового потока струями водного раствора полученного удобрения. Улавливание происходит в 40 очистителях, расположенных с одинаковым шагом в наружном кольцевом кожухе, смонтированном вокруг верхней части башни. Каждый очиститель представляет собой трубу с внутренним диаметром 750 мм и высотой 1250 мм. В верхней части трубы установлена форсунка, которая раздает радиальные струи водного раствора удобрения, направленные перпендикулярно к оси трубы. Внутренний диаметр выходного отверстия форсунки - 14 мм. Газовый поток (воздух), содержащий частицы удобрения, поступает в кольцевой кожух через окна, выполненные в верхней части башни, затем он распределяется по трубам, в которых движется сверху вниз. При контакте газового потока с радиальными струями водного раствора удобрения происходит эффективная очистка газового потока от частиц удобрений. Очищенный газовый поток выбрасывается в атмосферу.

Отношение скоростных напоров струи и газового потока принимают в интервале 3650 - 9980. Количество циркулирующего водного раствора удобрения составляет 600 м³/час.

Массовое отношение количества калия в водном растворе удобрения и в газовом потоке выбирают в диапазоне 22 - 250.

В таблице приведены эксплуатационные показатели предлагаемого способа и способа - ближайшего аналога.

Следует отметить, что при выходе за верхний предел концентрации хлорида калия KCl, указанный в первом пункте формулы изобретения, эксплуатационные показатели надежности способа существенно ухудшаются. Экспериментальные исследования, проведенные авторами, показали, что при превышении верхнего предела концентрации KCl возникают два нежелательных явления. Во-первых, повышается частота забивки диспергатора, раздающего плав удобрения в верхней части башни, и, во-вторых, существенно снижается эффективность очистки газового потока от частиц удобрения, что приводит к повышению частоты забивки патрубков, отводящих газовый поток из кожуха.

Вследствие этого установку приходится чаще останавливать на очистку. При снижении концентрации KCl ниже нижнего предела получается некондиционное удобрение, которое имеет пониженное содержание калия, а именно, в пересчете на K₂O меньше требуемого предела 1 мас.%. Подобные нежелательные явления возникают и при поддержании отношения скоростных напоров струи и газового потока ниже нижнего предела, а также массового соотношения количества калия в водном растворе удобрения и в газовом потоке выше верхнего предела. При превышении верхнего предела параметра по п.3 формулы изобретения и при поддержании параметра по п.4 формулы ниже нижнего предела изобретения надежность способа уменьшается, поскольку для обеспечения данных условий в установке, необходимо увеличить расход насоса или количество насосов, обеспечивающих циркуляцию водного раствора удобрения, направляемого на очистку газового потока от частиц удобрения. На практике это приводит к снижению надежности установки, вследствие увеличения числа отказов.

Как следует из таблицы, предложенный способ позволяет повысить среднюю наработку на отказ в 1,92 раза, уменьшить число отказов в 1,75 раза, уменьшить среднее время восстановления в 1,81 раза. В результате чего суммарная продолжительность простоя из-за отказов снижается в 3,18 раза. Средняя часовая производительность процесса при этом увеличивается в 1,14 раза.

Промышленная применимость.

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