способ получения азотно-калийно-сульфатных удобрений

Формула изобретения

1. Способ получения азотно-калийно-сульфатных удобрений, включающий смешение карбамида с калий- и сульфатсодержащим компонентом, термическую обработку смеси, гранулирование удобрения охлаждением расплава и измельчением полученного кристаллизата, отличающийся тем, что смешение карбамида производят с безводным порошкообразным сульфатом калия, термическую обработку смеси проводят в одну стадию путем нагрева до температуры плавления карбамида в смеси, а охлаждение расплава до момента начала кристаллизации проводят со скоростью 10-30 град./мин.

2. Способ получения азотно-калийно-сульфатных удобрений по п.1, отличающийся тем, что сульфат калия вводят в количестве 10-75%, карбамид остальное.

3. Способ получения азотно-калийно-сульфатных удобрений по п.1, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного сульфата калия используют циклонную пыль сульфата калия, образующуюся при сушке сульфата калия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической технологии получения гранулированных комплексных минеральных удобрений и может использоваться на предприятиях, производящих комплексные удобрения на основе карбамида (мочевины).

Известен способ получения азотно-калийно-сульфатных удобрений путем смешения 40% пылевидного хлорида калия с 20% мочевины, 20% сухого фосфогипса и 20% измельченного серного шлама производства серной кислоты с последующими операциями увлажнения смеси раствором хлоридов калия и натрия, гранулированием удобрения путем экструзии и высушиванием гранул при температурах 110-120^oС /1/. Недостатком способа является низкая механическая прочность получаемых гранул.

Известен также способ получения азотно-калийно-сульфатных удобрений путем предварительного измельчения и смешения 2М хлорида калия (35,39%), 2М карбамида CO(NH₂)₂ (28,5%), 1М сульфата аммония (NH₄)₂SО₄ (31,35%) и 1-1,3 М Н₂O (4,75%) с последующим нагреванием суспензии указанного состава сначала при температуре 120-130^oС, а затем при температуре 150-155^oС. Полученный плав охлаждают и измельчают до товарных фракций 1,5-4,0 мм /2/. Недостатками способа являются повышенные потери азота из-за гидролиза карбамида и многостадийность получения удобрения.

Цель изобретения - упрощение технологии и снижение потерь азота.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения азотно-калийно-сульфатных удобрений, включающем смешение карбамида с калий- и сульфат-содержащим компонентом, термическую обработку смеси, гранулирование удобрения охлаждением расплава и измельчением полученного кристаллизата, смешение карбамида производят с безводным порошкообразным сульфатом калия, термическую обработку смеси проводят в одну стадию путем нагрева до температуры плавления карбамида в смеси, а охлаждение расплава до момента начала кристаллизации проводят со скоростью 10-30 град./мин, причем сульфат калия вводят в количестве 10-75%, карбамид - остальное, а в качестве порошкообразного сульфата калия используют циклонную пыль сульфата калия, образующуюся при сушке сульфата калия.

Смешение карбамида с безводным порошкообразным сульфатом калия позволяет упростить технологию за счет снижения числа сырьевых компонентов, так как при этом уменьшается число аппаратов, необходимых для хранения и подачи сырьевых компонентов в технологический процесс, а процесс термической обработки осуществляется в одну стадию при низкой температуре порядка 135^oС. Кроме того, за счет исключения подачи воды и снижения температуры процесса подавляется гидролиз карбамида, что приводит к снижению потерь азота в технологии изготовления удобрения.

Охлаждение расплава до момента начала кристаллизации со скоростью 10-30 град. /мин предотвращает оседание частиц сульфата калия в нижнюю часть слоя охлажденного расплава, что делает гранулы удобрения однородными по составу с. высокой механической прочностью. При этом высокие скорости охлаждения (порядка 20-30 град./мин) применяют при использовании в качестве сырья крупнодисперсного сульфата калия, а меньшие скорости охлаждения 10-15 град./мин применяют при использовании тонкодисперсного сульфата калия. При меньшей чем 10 град./мин скорости охлаждения происходит нарушение однородности гранул, а более высокие (чем 30 град./мин) скорости охлаждения не влияют на гомогенность гранул, но требуют повышенных затрат на охлаждение расплава.

Введение сульфата калия в количестве 10-75%, а карбамида - остальное позволяет получать концентрированное по сере удобрение с возможностью варьирования в широких пределах содержания питательных компонентов азота, калия и серы. При снижении в удобрении содержания сульфата калия менее 10% снижается содержание питательного элемента серы, а при увеличении в удобрении содержания сульфата калия более 75% резко снижается текучесть плава и нарушается технологический процесс изготовления удобрения.

Использование в качестве сульфата калия циклонной пыли сульфата калия, образующейся при сушке сульфата калия, позволяет утилизировать некондиционные фракции сульфата калия и исключить операцию измельчения в технологии изготовления удобрения, что упрощает технологию удобрения. Ниже приведены примеры осуществления способа.

Пример 1. В обогреваемый при 135^oС смеситель со шнеком загружают 100 г гранулированного карбамида (46,0% N) с размером гранул 2-4 мм, а затем при постоянном перемешивании добавляют 300 г порошкообразного технического сульфата калия, содержащего 95% основного вещества. Полученную расплавленную тукосмесь, содержащую 45% карбамида и 55% сульфата калия, перемешивают в течение 3-5 минут, выливают на охлаждаемую при температуре 10^oС металлическую поверхность. Скорость охлаждения расплава (при охлаждении расплава с начальной температурой 135^oС до температуры отверждения расплава 120^oС) составляла 10 град. /мин. Расплав быстро затвердевал в виде тонкой (3-4 мм) плитки. Образовавшуюся плитку измельчают до гранул со средним размером 1-4 мм. В результате получают 399,28 г гранулированного комплексного удобрения. Потери азота из-за гидролиза карбамида составили 0,18%. Готовый продукт содержит (%): 11,44 - N, 38,52 - К₂О и 11,66 - S, в котором отношение питательных компонентов N:K₂O:S=1:3.3:1.

Примеры 2 - 5. Опыты проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что в реактор подают исходные компоненты в других соотношениях (в диапазоне сульфат калия 10-75%, карбамид - остальное). Характеристики полученного при этом готового продукта приведены в таблице.

Предпочтительными примерами осуществления заявляемого способа являются примеры 2 - 4, в результате выполнения которых получаются азотно-калийно-сульфатные удобрения со сбалансированными по азоту, калию и сере составами.

Пример 6. Опыт проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что в реактор подают небольшое количество сульфата калия (за пределами заявляемого диапазона), т.е. 5%, а карбамида - 95%. При этом скорость охлаждения расплава (при охлаждении расплава с начальной температурой 135^oС до температуры отверждения расплава 120^oС) составляла 5 град./мин, что было ниже заявляемого значения скорости охлаждения. Полученное при этом азотно-калийно-сульфатное удобрение имело низкое содержание питательных компонентов серы и К₂О(%): 43,48 - N, 2,57 - К₂О, 0,78 - S. Процесс получения удобрения сопровождался повышенными потерями азота (0,5%). Кроме того, гранулы удобрения имели негомогенное распределение сульфата калия по объему гранул из-за низкой скорости охлаждения расплава и оседания нерастворившихся в расплаве карбамида частиц K₂SО₄.

Пример 7 осуществляли согласно описанию в прототипе. Процесс получения удобрения сопровождался наибольшими потерями азота, составляющими 2,0%.

Таким образом, проведение процесса получения азотно-калийно-сульфатного удобрения по заявляемому способу позволяет упростить технологию, сократить число стадий, снизить потери азота. Введение сульфата калия в количестве 10-75%, а карбамида - остальное позволяет получать концентрированное по сере удобрение с возможностью варьирования в широком диапазоне содержания питательных компонентов азота, калия и серы.

Источники информации

1. Патент 1698239 РФ. Опубликован 15.12.1991.

2. Заявка 4008763 Германии, МКИ С 05 G 1/10; С 05 С 9/00. Способ получения комплексного калийсодержащего удобрения на основе мочевины. Заявлено 19.03.90, опубликовано 26.02.92.