способ получения диаммонийфосфата

Формула изобретения

1. Способ получения диаммонийфосфата, включающий предварительную нейтрализацию неупаренной экстракционной фосфорной кислоты аммиаком с получением частично аммонизированной фосфорной кислоты, упарку ее, последующую нейтрализацию аммиаком сначала до мольного отношения NH₃:Н₃РО₄=1,4, а затем до мольного отношения - 1,75, грануляцию, сушку продукта и абсорбцию отходящих газов в две ступени, отличающийся тем, что неупаренную фосфорную кислоту подают сначала на стадию абсорбции отходящих газов, процесс ведут до получения частично аммонизированной кислоты с соотношением в ней F:NH₃=0,2-0,6, которую затем упаривают до влажности 26-40%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первой ступени абсорбции отходящих газов поддерживают мольное отношение NH₃:Н₃РО₄=0,4-0,8, а на второй - 0,1-0,3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения диаммонийфосфата, используемого в качестве азотно-фосфорного удобрения для различных видов почв.

Известен способ получения диаммонийфосфата, включающий постадийную нейтрализацию аммиаком смеси серной и фосфорной кислот до мольного отношения NН₃: Н₃РO₄= 1,4, а затем до 1,75, грануляцию, сушку и последующую очистку отходящих газов в две стадии, сначала пульпой фосфатов аммония, а затем фосфорной кислотой. В качестве фосфорной кислоты, подаваемой на стадию нейтрализации, берут смесь упаренной и неупаренной кислот, которые предварительно смешивают в количествах, необходимых для поддержания в смеси соотношения F: Р₂O₅=0,03-0,05, и концентрацией 40-46% (Патент РФ 2152374, кл. С 05 В 7/00, 1998 г.).

Использование этого способа позволило получить гранулы с пластинчатой поверхностью и прочностью 30-40 кгс/см².

Однако при этом в отходящих газах со стадии упарки экстракционной фосфорной кислоты выделяется достаточно большое количество соединений фтора, что требует или больших объемов абсорбционной аппаратуры и последующей утилизации соединений фтора, либо в виде фторсолей (фтористого алюминия, кремнефтористого натрия и др.), потребность в которых очень ограничена и, следовательно, они являются не использующимся отходом производства, либо обезвреживание фтористых соединений известковым молоком, что требует значительного эксплутационного монтажа дополнительного оборудования. Кроме того, упарка даже части фосфорной кислоты из-за агрессивности среды вызывает значительные производственные сложности.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой способ получения фосфатов аммония (в частности, диаммонийфосфата), включающий предварительную нейтрализацию неупаренной фосфорной кислоты аммиаком с получением частично аммонизированной фосфорной кислоты, упарку ее, последующую нейтрализацию аммиаком сначала до мольного отношения NH₃: Н₃РO₄=1,4, а затем до мольного отношения - 1,75, грануляцию, сушку продукта и абсорбцию отходящих газов. По этому способу неупаренную фосфорную кислоту подают на стадию предварительной аммонизации аммиаком до мольного отношения 0,4-0,6, затем проводят упарку частично аммонизированной кислоты до влажности 8-25% Н₂О. Упаренную пульпу далее нейтрализуют аммиаком постадийно до необходимого мольного отношения, продукт гранулируют и сушат. Абсорбцию отходящих газов проводят в две ступени, где аммиак улавливают пульпой фосфатов аммония, а фтористые соединения - известковым молоком или водой ("Технология фосфорных и комплексных удобрений", под ред. С.Д.Эвенчика и А.А.Бродского, М.: Химия. 1987 г., с.192-195).

При упарке частично аммонизированной кислоты снижается агрессивность среды, что значительно улучшает работу выпарного оборудования.

Однако при применении данного способа для производства диаммонийфосфата возникают определенные трудности из-за повышенного выделения аммиака в газовую фазу. Это приводит к образованию дополнительных объемов растворов абсорбции. В результате в процессе разомкнута система очистки отходящих газов и требуется последующая очистка сточных вод. Кроме того, способ в полной мере имеет тот же недостаток, что и вышеописанный способ, то есть выделение соединений фтора в газовую фазу и последующую их утилизацию или обезвреживание.

Нами поставлена задача создать способ получения диаммонийфосфата, который привел бы к практически полному отсутствию выбросов фтора, упрощению стадии очистки отходящих газов и осуществлению замкнутой бессточной технологии производства.

Поставленная задача решена в способе получения диаммонийфосфата, включающем предварительную нейтрализацию неупаренной экстракционной фосфорной кислоты аммиаком с получением частично аммонизированной фосфорной кислоты, упарку ее, последующую нейтрализацию аммиаком сначала до мольного отношения NН₃: Н₃РO₄= 1,4, а затем до мольного отношения - 1,75, грануляцию, сушку продукта и абсорбцию отходящих газов в две ступени. По этому способу всю неупаренную фосфорную кислоту подают сначала на стадию абсорбции отходящих газов, процесс ведут до получения частично аммонизированной кислоты с соотношением в ней F:NН₃=0,2-0,6, которую затем упаривают до влажности 26-40%. Мольное отношение NН₃: Н₃РO₄ на первой ступени абсорбции поддерживают на уровне 0,4-0,8, а на второй - 0,1-0,3.

Сущность способа заключается в следующем.

Всю неупаренную экстракционную фосфорную кислоту подают сначала на стадию абсорбции отходящих газов. При этом, так как в газах, идущих на абсорбцию, при производстве диаммонийфосфата содержится большое количество аммиака, происходит частичная аммонизация фосфорной кислоты. Мольное отношение NН₃: Н₃РO₄ на первой ступени поддерживают от 0,4-0,8, а на второй - 0,1-0,3. Мольное отношение на второй ступени абсорбции 0,1-0,3 поддерживается для обеспечения допустимых выбросов по аммиаку. Регламентируя процесс абсорбции исходя из концентрации неупаренной кислоты, ее состава, зависящего от вида сырья, и технологических параметров всех стадий процесса, в частично аммонизированной кислоте необходимо получить не только определенное мольное отношение NН₃:Н₃РO₄, но и соотношение F к NН₃. При получении необходимого соотношения F и NН₃ в частично аммонизированной кислоте образуется кремнефтористый аммоний, что, соответственно, при подаче кислоты на упарку снижает наличие в ней H₂SiF₆. При высоких температурах H₂SiF₆ разлагается с выделением HF и SiF₄. Это приводит к значительным выбросам фтора с отходящими газами, что требует дальнейшую утилизацию его или обезвреживание известковым молоком. Соотношение F:NH₃ должно быть равно 0,2-0,6. Увеличение данного соотношения приведет, соответственно, к резкому увеличению выброса фтористых соединений на стадии упарки, а уменьшение - к увеличению давления паров NН₃ и, соответственно, к загрязнению конденсата аммиаком.

Влажность пульпы, полученной после упарки частично аммонизированной фосфорной кислоты, поступающей после абсорбции, 26-40% выбрана с учетом реологических свойств пульпы для обеспечения ее текучести, а также для поддержания устойчивого процесса гранулирования.

Использование предложенного способа позволит практически полностью избежать выбросов фтора, обеспечить замкнутый бессточный режим производства. Кроме того, по сравнению с прототипом упрощается технологическая схема, так как отсутствует предшествующий упарке специальный узел аммонизации кислоты, а повышенное содержание аммиака в отходящих газах при производстве диаммонийфосфата поглощается при подаче на абсорбцию всего объема кислоты. Качество удобрения при этом не ухудшается, так как нерастворимый CaF, в который на последующих стадиях переходит КФА (кремнефтористый аммоний), участвует в создании различных солевых мостиков, включающих фтор, оказывающих положительное влияние на прочность получаемых гранул.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. 73,6 т/ч неупаренной фосфорной кислоты, содержащей 25% P₂O₅, подают на стадию абсорбции отходящих газов после аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана. Неупаренная фосфорная кислота распределяется по ступеням абсорбции таким образом, чтобы мольное отношение NН₃:Н₃РO₄ на первой ступени было равно 0,4, а на второй - 0,3. Абсорбционные стоки со второй ступени абсорбции возвращают на первую ступень. Отношение F:NH₃ в кислоте выходящей с первой ступени равно 0,6. Частично аммонизированная кислота поступает на упарку, где упаривается до содержания влаги в ней 40%. После упарки кислоту подают в трубчатый реактор, где нейтрализуют аммиаком до мольного отношения NН₃:Н₃РO₄, равного 1,4. Далее пульпу подают в аммонизатор-гранулятор, где доаммонизируют до мольного отношения, равного 1,75. Полученный продукт направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте 1,8%. После классификации получают 40 т/ч готового продукта состава: 46,0% Р₂O₅ и 18,0% N.

Пример 2. 68 т/ч неупаренной фосфорной кислоты, содержащей 27% Р₂O₅, подают на стадию абсорбции отходящих газов после аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана. Неупаренную фосфорную кислоту распределяют по ступеням абсорбции таким образом, чтобы мольное отношение NН₃ к Н₃РO₄ на первой ступени было равно 0,6, а на второй - 0,2. Абсорбционные стоки со второй ступени абсорбции возвращают на первую ступень. Отношение F к NH₃ составляет 0,4. Частично аммонизированная кислота поступает на упарку, где упаривается до содержания влаги в ней 31%, а затем направляется в трубчатый реактор и нейтрализуется аммиаком до мольного отношения NН₃:Н₂РО₄, равного 1,4. Полученную пульпу подают в аммонизатор-гранулятор и доаммонизируют до мольного отношения, равного 1,75. Продукт далее направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в нем 1,5%. После классификации получают 40 т/ч готового продукта состава: 46,0% Р₂О₅ и 18,0% N.

Пример 3. 47,3 т/ч неупаренной фосфорной кислоты, содержащей 39% P₂O₅, подают на стадию абсорбции отходящих газов после аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана. Неупаренную фосфорную кислоту распределяют по ступеням абсорбции таким образом, чтобы мольное отношение NН₃:Н₃РO₄ на первой ступени составило 0,8, а на второй - 0,1. Абсорбционные стоки со второй ступени абсорбции возвращают на первую ступень. Отношение F:NH₃ в кислоте, выходящей со стадии абсорбции, равно 0,2. Частично аммонизированная кислота поступает на стадию упарки, где упаривается до содержания влаги 26%. Далее она поступает в трубчатый реактор и нейтрализуется аммиаком до мольного отношения NН₃: Н₃РO₄, равного 1,4. Полученную пульпу подают в аммонизатор-гранулятор и доаммонизируют до мольного отношения, равного 1,75. Продукт направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в нем 1,25%. После классификации получают 40 т/ч готового продукта состава 46,1% P₂O₅ и 18,2% N.