способ получения удобрений

Формула изобретения

1. Способ получения сложных удобрений, включающий постадийную нейтрализацию смеси фосфорной и серной кислот аммиаком, гранулирование и сушку продукта, отличающийся тем, что нейтрализацию ведут сначала до рН 5,8-6,7 при разрежении 10-30 мм вод. ст., а затем ведут донейтрализацию полученной после первой стадии нейтрализации пульпы до необходимой величины рН.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение в смеси кислот берут равным Н₂SО₄: Н₃РО₄= 1: (0,067-3,0) и дополнительно вводят калийсодержащую добавку либо в пульпу, полученную после первой стадии нейтрализации, либо после донейтрализации в сухом виде или в виде водной суспензии.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в водную суспензию калийсодержащей добавки добавляют глину в количестве 0-2% от веса суспензии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения минеральных удобрений, содержащих фосфор, азот, серу и при необходимости калий, которые широко используются для различных видов культур на всех видах почв.

Известен способ получения удобрения, например, диаммонийфосфата, содержащего фосфор, азот и небольшое количество серы. Способ включает постадийную нейтрализацию смеси фосфорной и серной кислот при соотношении H₂SO₄ : H₃PO₄ в ч. = 1 : 9-15 аммиаком до мольного отношения NH₃ : H₃PO₄ = 1,4, а затем доаммонизацию смеси до 1,75 и последующие грануляцию, сушку готового продукта (Патент РФ N 2122989, кл. C 05 B 7/00, 1998 г.).

Однако данное удобрение содержит очень небольшое количество серы и не может быть использовано как серосодержащее удобрение.

Известен способ получения удобрения, содержащего достаточно большое количество серы, путем нейтрализации аммиаком сначала фосфорной кислоты, а затем добавления серной кислоты и доаммонизации смеси, а также добавления к смеси солей калия с последующим гранулированием и сушкой продукта (Патент РФ N 2116282, кл. C 05 G 1/06, 1998 г.). Однако, несмотря на преимущества способа - получение удобрений в широком ассортименте и упрощение процесса за счет снижения коррозионности оборудования - он не лишен недостатков. В смесителях происходит повышение давления и температуры процесса за счет тепла реакции. Это приводит к осложнению процесса гранулирования и, в конечном итоге, к снижению выхода товарной фракции и увеличению пылимости.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату - получение удобрения с достаточным количеством серы - является другой известный способ получения удобрения, например, сульфоаммофоса, включающий смешение фосфорной и серной кислот при их соотношении H₂SO₄ : H₃PO₄ = 1 : 2,25 - 2,81, упаривание полученной смеси в барботажном аппарате топочными газами с температурой 900 - 1000^oC, нейтрализацию упаренных растворов аммиаком сначала до pH 3 - 3,5 а затем до pH 5,4 - 5,6, грануляцию и сушку продукта (Промышленность удобрений и серной кислоты. НИУИФ - Москва, вып. 2, 1968 г.).

Недостатком способа является невозможность получения удобрений широкого ассортимента, в котором варьировались бы не только количественные показатели основных компонентов, но и их солевой состав (т.е. фосфаты - соотношение моно- и ди-формы, соотношение фосфатов и сульфатов аммония). Кроме того, способ не позволяет полностью автоматизировать процесс и снизить выбросы в атмосферу.

Нами поставлена задача создания технологичного способа получения удобрений, содержащих фосфор, азот, серу, а также калий широкого ассортимента с различным соотношением моно- и ди-форм фосфата, с различным соотношением фосфатов и сульфатов аммония, позволяющий легко переходить с одной марки удобрения на другую.

Задача решена в предложенном способе получения удобрения, включающем постадийную нейтрализацию смеси фосфорной и серной кислот аммиаком, грануляцию и сушку продукта, в котором нейтрализацию смеси кислот аммиаком ведут сначала до pH 5,8 - 6,7 при разрежении 10 - 30 мм вод.ст., а затем проводят донейтрализацию до необходимой (исходя из марки удобрения) величины pH. Фосфорную и серную кислоты берут в количествах, необходимых для достижения в смеси соотношения ₂SO₄ : H₃PO₄ = 1 : (0,067 - 3,0).

При необходимости в удобрение вводят калийсодержащую добавку в нейтрализованную пульпу. Ее можно вводить до или после донейтрализации в сухом виде либо в виде водной суспензии. При использовании водной суспензии калийсодержащей добавки в нее могут добавлять 0 - 2% от веса суспензии глину.

Сущность способа заключается в следующем. Нейтрализация смеси кислот сначала до pH 5,8 - 6,7 при разрежении 10 - 30 мм вод.ст. исключает ведение процесса при высоких давлениях пара. Процесс протекает более стабильно, его легче автоматизировать. Величины pH выбраны исходя из оптимальной температуры процесса и, соответственно, потерь аммиака в газовую фазу. Кроме того, учитывается и количество вводимой ₂SO₄, и вероятность разубоживания продукта. Заявленная величина разрежения продиктована также оптимальными условиями проведения процесса нейтрализации (степень нейтрализации смеси кислот, давление водяного пара и, соответственно, выбросы аммиака). Стадия донейтрализации (величина pH) обуславливается необходимыми марками удобрения. Количество калийсодержащей добавки подбирается только исходя из необходимой марки удобрения, а способ ее введения - от конкретных технологических условий и аппаратурного оформления на производстве.

При использовании водной суспензии калийсодержащей добавки желательно введение глины, которая препятствует расслоению суспензии и ограничено количественное внесение глины.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. Фосфорную кислоту концентрацией 35% P₂O₅ в количестве 788,6 кг в смеси с серной кислотой в количестве 185,7 кг концентрацией 75% при соотношении H₂SO₄ : H₃PO₄ = 1 : 2,99 нейтрализуют аммиаком в количестве 127,81 кг до pH 6,25. Процесс ведут при разрежении 20 мм вод.ст. Затем суспензию подают на донейтрализацию аммиаком в количестве 39,74 кг до pH 7,5, после чего в суспензию вносят сульфат калия в сухом виде в количестве 276,0 кг.

Полученную суспензию в количестве 1417,85 кг подают на гранулирование и сушку. После сушки получают 1000,0 кг готового продукта, содержащего 13,8% азота, 27,6% P₂O₅, 13,8% K₂O, 8,2% серы.

В процессе аммонизации в газовую фазу выделяется 2,5 кг аммиака, отходящие газы очищают в абсорберах до допустимой величины.

Пример 2. Фосфорную кислоту концентрацией 34% P₂O₅ в количестве 630,56 кг и серную кислоту в количестве 330,84 кг концентрацией 75% при соотношении H₂SO₄ : H₃PO₄ = 1 : 1,34 смешивают с аммиаком в количестве 147,84 кг до pH 6,2. Процесс ведут при разрежении 30 мм вод.ст. В суспензию вводят суспензию хлористого калия в количестве 381,47 кг, в которую добавлено 1,5% глины. Полученную смесь в количестве 1490,7 кг подают на донейтрализацию аммиаком в количестве 25,72 кг до pH 7,3.

Смесь в количестве 1516,43 кг гранулируют, высушивают и получают 1000,0 кг продукта, содержащего 14,3% азота, 21,5% ₂O₅, 14,3% K₂O, серы 8,2%. В газовую фазу в процессе нейтрализации выделяется 3,5 кг аммиака. Далее по примеру 1.

Пример 3. Фосфорную кислоту в количестве 120 кг концентрацией 25% P₂O₅ в смеси с серной кислотой в количестве 1196,96 кг концентрацией 58% при соотношении H₂SO₄ : H₃PO₄ = 1 : 0,067 смешивают с аммиаком в количестве 248,95 кг до pH 5,8. Процесс ведут при разрежении 10 мм вод.ст. Смесь реагентов в количестве 1565,91 кг подают на донейтрализацию аммиаком в количестве 6,05 кг до pH 8. Полученную смесь в количестве 1571,96 кг гранулируют и высушивают. После сушки получают 1000,0 кг продукта, содержащего 21% азота, 3% P₂O₅.

В процессе аммонизации в газовую фазу суммарно выделяется 1,25 кг аммиака. Отходящие газы проходят очистку в системе абсорбции до допустимых количеств.

Пример 4. Фосфорную кислоту в количестве 559,3 кг концентрацией 26% P₂O₅ и серную кислоту концентрацией 76% в количестве 463,87 кг при соотношении H₂SO₄ : H₃PO₄ = 1 : 0,65 смешивают с аммиаком в количестве 169,6 кг до pH 6,7. Процесс ведут при разрежении 20 мм вод.ст. В суспензию вводят суспензию хлористого калия в количестве 380,37 кг и подают на донейтрализацию аммиаком в количестве 7,0 кг до pH 7,1. Полученную суспензию в количестве 1573,14 кг гранулируют и высушивают. После сушки получают 1000,0 кг продукта, содержащего азота 14,4%, P₂O₅ 14,4%, K₂O 14,4%, серы 11,3%. В процессе аммонизации в газовую фазу выделяется 2,8 кг аммиака. Далее по примеру 1.

Использование предложенного способа позволит получать азотно-фосфорные или азотно-фосфорно-калийные удобрения с достаточно высоким содержанием серы широкого ассортимента.

Процесс достаточно стабилен, легко автоматизируется, позволяет без дополнительных затрат переходить от одной марки удобрения к другой.