способ получения азотно-фосфорных удобрений

Формула изобретения

Способ получения азотно-фосфорного удобрения, включающий нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком, смешение с мочевиной, грануляцию и сушку готового продукта, отличающийся тем, что в зону нейтрализации подают серную кислоту и(или) сульфат аммония, а мочевину вводят на стадии грануляции и сушки до соотношения СО(NH₂)₂ : Р₂О₅ : SО₃= 0,32-1,58 : 1 : 0,11-1,87.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению сложных удобрений, в частности азотно-фосфорных, содержащих мочевину.

Известен способ получения сложных удобрений путем смешения плава карбамида с плавом фосфата аммония с молярным отношением NН₂Н₂РO₄ - 0,5-0,8 и влажностью 0,1-1,84% при 130-1500^oС и аммонизации полученной смеси до отношения NН₃ Н₃РO₄ в пределах, равных 1,3-2 (а.с. СССР 781103, 23.11.80).

Недостатком известного способа являются потери азота и низкие физические свойства получаемых удобрений - высокая гигроскопичность и слеживаемость.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения азотно-фосфорного удобрения (карбоаммофоса) путем нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком, смешения растворов фосфата аммония с мочевиной, грануляции и сушки готового продукта (А.А. Соколовский, Т.П.Унанянц. Краткий справочник по минеральным удобрениям. М. Химия, 1977. Стр.284-291).

Недостатком известного способа является получение удобрений с недостаточно хорошими физическими свойствами - высокой гигроскопичностью 4,1 е.г. и слеживаемостью 300-400 кПа и большие потери азота (до 5%).

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение физических свойств удобрений и предотвращение потерь азота.

Способ получения азотно-фосфорных удобрений включает нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком, смешение с мочевиной, грануляцию и сушку готового продукта, причем в зону нейтрализации подают серную кислоту и (или) сульфат аммония, а мочевину вводят на стадии грануляции и сушки до соотношения CO(NH₂)₂:P₂O₅:SO₃=0,32-1,58:1:0,11-1,87.

Изменение условий процесса достигается за счет введения в состав пульпы серной кислоты и (или) сульфата аммония и введения мочевины на стадии грануляции и сушки до соотношения CO(NH₂)₂:P₂O₅:SO₃=0,32-1,58:1:0,11-1,87.

Введение сульфата аммония в систему фосфат аммония-мочевина-вода приводит к изменению физических свойств этой системы. Мочевина в водном растворе гидролизуется одновременно с самопроизвольной изомеризацией:

CO(NH₂)₂=NH₂OCN,

NH₂OCN+Н₂O=(NH₄)₂CO₂.

Константа скорости гидролиза мочевины зависит от температуры и концентрации раствора, рН среды и присутствия других компонентов. При разбавлении раствора и повышении его температуры скорость гидролиза повышается. В присутствии фосфорной кислоты константа скорости гидролиза увеличивается более чем в 40 раз. При 100^oС степень разложения мочевины в смеси с фосфорной кислотой составляет 5%. Моноаммонийфосфат также увеличивает степень разложения мочевины в водных растворах с образованием токсичных для растений продуктов распада. Сульфат аммония обладает высокими физическими свойствами по сравнению с фосфатом аммония - гигроскопичность сульфата аммония - 0,25 е.г., фосфата аммония - 2,5 е.г. (И.М. Кувшинников. Минеральные удобрения и соли. М. Химия. 1987. Стр. 95). Введение сульфата аммония приводит к улучшению физических свойств практически всех удобрений. Гигроскопичность смесей на основе сульфата аммония, содержащих три малогигроскопичных компонента, практически не меняется. Введение сульфата аммония в систему, содержащую растворы фосфата аммония и мочевину, значительно замедляют гидролиз карбамида и улучшает физические свойства удобрений (И.М. Кувшинников. Минеральные удобрения и соли. М. Химия. 1981. Стр. 171. Рис.6-10). Подача мочевины на стадию грануляции и сушки снижает время контакта мочевины с водным раствором фосфата аммония и тем самым снижает потери мочевины. Проведенные исследования показали, что при введении в состав удобрения, содержащего фосфаты аммония и мочевину, сульфата аммония в количестве 5-58% на стадию нейтрализации при подаче твердой мочевины на стадию грануляции и сушки, разложения мочевины практически не происходит, а получаемое удобрение обладает хорошими физическими свойствами. Коэффициент гигроскопичности удобрений в зависимости от их состава составляет 1-1,5 е. г. , а слеживаемость - 50-70 кПа. На ОАО "Фосфорит" выпущена промышленная партия удобрений с хорошими физическими свойствами и без потерь мочевины.

Сущность процесса поясняется примерами.

Пример 1. 117,4 кг 23%-ной экстракционной фосфорной кислоты нейтрализуется газообразным аммиаком в количестве 9 кг. В зону реакции подается 4 кг 93%-ной серной кислоты (3,7 кг мнг) и 10 кг воды, затем пульпу упаривают. При этом испаряется 57,8 кг воды. Пульпа в количестве 72,6 кг с остаточной влажностью 20% направляется на грануляцию и сушку. Туда же подается мочевина в количестве 42 кг. Количество готового продукта составляет 100 кг. Соотношение CO(NH₂)₂: P₂O₅:SO₃ в готовой продукции составляет 1,58:1:0,11. Потери азота отсутствуют.

Пример 2. 75,7 кг 28%-ной экстракционной фосфорной кислоты нейтрализуется газообразным аммиаком в количестве 16,2 кг. В зону реакции подается 40 кг 68,8%-ной серной кислоты (27,54 кг мнг) и 5 кг сульфата аммония. Количество испарившейся воды составляет 20,2 кг. Пульпа в количестве 111,7 кг с влажностью 25% направляется на грануляцию и сушку. Туда же подается 16,7 кг мочевины. Количество готового продукта составляет 100 кг. Соотношение CO(NH₂)₂: P₂O₅: SO₃ в готовой продукции составляет 0,8:1:1,2. Потери азота отсутствуют.

Пример 3. 94 кг 20%-ной экстракционной фосфорной кислоты нейтрализуется газообразным аммиаком в количестве 19,6 кг. Туда же подается 58 кг сульфата аммония и 10 кг воды. Температура 120^oС. При этом испаряется 44,1 кг воды. Пульпа в количестве 116 кг с остаточной влажностью 20% направляется в БГС на грануляцию и сушку. Туда же подается мочевина в количестве 6 кг. Количество готового продукта составляет 100 кг. Соотношение CO(NH₂)₂:P₂O₅:SO₃ в готовой продукции 0,32:1:1,87. Потери азота отсутствуют.

Уменьшение количества SO₃: P₂O₅ менее 0,11:1 и мочевины CO(NH₂)₂:P₂O₅ более 1,58: 1 приведет к ухудшению физических свойств удобрений и потере азота, увеличение количества SO₃P₂O₅ более 1,87:1 и мочевины CO(NH₂)₂:P₂O₅ менее 0,32:1 не позволит получить уравновешенное по азоту и фосфору удобрение.

В таблице приведена характеристика готовой продукции предлагаемого и известного способов.

Как видно из таблицы, ведение процесса в предлагаемых пределах обеспечивает получение уравновешенных удобрений с хорошими физическими свойствами (коэффициент гигроскопичности равен 1-1,5, слеживаемость равна 50-70 кПа) и предотвращает потери азота.