способ получения гранулированного азотного удобрения

Формула изобретения

1. Способ получения гранулированного азотного удобрения, являющегося композицией двух и более компонентов в виде их смеси, включающий приготовление одного компонента в виде раствора азотного удобрения, отдельную подготовку другого компонента - порошка наполнителя, состоящего из одного или нескольких компонентов, в качестве одного из которых используют порошок, являющийся по минералогическому составу цеолитом, выпаривание раствора азотного удобрения, смешивание полученного при выпаривании азотного удобрения и полученного порошка наполнителя в определенной пропорции, гранулирование образовавшейся смеси, первоначально находящейся в текучем состоянии, отличающийся тем, что порошок наполнителя до контакта с азотным удобрением насыщают хотя бы одним ингибитором реакций между компонентами наполнителя и азотным удобрением, находящимся в жидком и/или газообразном состоянии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что насыщение порошка наполнителя ингибитором проводят путем опрыскивания последнего.

3. Способ по любому из п.п.1-2, отличающийся тем, что порошок наполнителя является тонкодисперсным.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии производства неорганических удобрений, в частности азотных удобрений, и может быть использовано на действующих химических производствах, в частности производстве аммиачной селитры.

Известен способ получения гранулированного азотного удобрения в виде композиционного материала, в котором в качестве компонентов выступают нитрат аммония и известняк (FR, патент 1321519, С 05 С, 1963). Согласно этому способу водный раствор нитрата аммония и тонкодисперсный порошок доломитового известняка смешивают в определенной пропорции до получения однородной смеси, далее направляя на выпаривание с последующей грануляцией.

Недостатками его являются образование нитрата кальция и потери аммонийного азота в повышенных количествах вследствие длительного взаимодействия нитрата аммония и доломита, вызванного их смешением на ранней стадии - до выпаривания и грануляции. Кроме того, смешение в водном растворе вызывает повышенную реакционную активность компонентов и, как следствие, увеличение расхода добавок, ингибирующих реакцию взаимодействия компонентов.

Известен способ получения гранулированного продукта (US, патент, 3379496, 23-103, 1968). Одним из компонентов удобрения является нитрат аммония, а другим - одно из перечисленных веществ: каолин, каустический магнезит, карбонат кальция, оксиды алюминия, кремния, железа, цинка, меди.

Плав нитрата аммония смешивают с тонкодисперсным порошком другого компонента и подают на стадию грануляции, например, башенным методом.

Недостатком этого способа является то, что проведение процесса смешения ведется в режиме, когда температура безводного нитрата аммония достигает 180-185°С, при этом отсутствуют добавки, ингибирующие реакцию взаимодействия нитрата аммония и карбоната кальция. В результате, при башенном способе гранулирования выделяющиеся газы, содержащие аммиак и диоксид углерода, разрыхляют структуру формирующихся гранул, делают продукт пористым и непрочными. Кроме того, известно, что такие добавки, как оксиды железа, меди и цинка по соображениям безопасности допустимы к применению в ограниченном количестве, что связано с их взаимодействием с нитратом аммония.

Известен способ получения известково-аммиачного удобрения из конверсионной суспензии производства NPK-удобрений азотно-кислотным разложением апатита, включающий обработку конверсионной суспензии, содержащей карбонат кальция (мел) и аммиачную селитру, в присутствии нейтрализующей добавки, грануляцию и сушку продукта при повышенной температуре (Косяков Н.Е., Сергиенко И.Д. Получение гранулированной известково-аммиачной селитры из конверсионных растворов в производстве NPK-удобрений. - М.: Химическая промышленность, 1992, № 9, с.14-16). По этому способу для предотвращения образования кальциевой селитры в суспензии, то есть разложения аммиачной селитры с потерей аммиака, в суспензию добавляют по одному из вариантов серную кислоту (нейтрализующую добавку). Недостатком способа является достаточно сложная технология процесса, а также длительное время взаимодействия раствора аммиачной селитры и мела, приводящее к увеличению содержания нитрата кальция в готовом продукте. Полученные удобрения обладают повышенной слеживаемостью и невысокой прочностью. Данный способ позволяет получать ограниченное количество марок удобрения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гранулированного азотного удобрения, являющегося композицией двух и более веществ в виде их смесей (RU, патент № 2113421, приоритет 11.01.97, публикация 20.06.98).

В этом способе в качестве одного из компонентов используют тонкодисперсный порошок, являющийся по минералогическому составу цеолитом, в количестве не менее 5 мас.%, а в качестве второй добавки используют измельченный силикагель, при этом раствор азотного удобрения выпаривают до конечной концентрации не более 97-99 мас.%.

Недостатком этого способа является то, что, несмотря на понижение температуры раствора на 5-15°С, не удается устранить реакционную активность смеси раствора с порошком.

Образующийся в результате этого взаимодействия Ca(NO ₃)₂ чрезвычайно гигроскопичен, что отрицательно сказывается на качестве конечного продукта.

С другой стороны, ряд цеолитов сравнительно легко взаимодействует с кислотами, образуя студень. Ограниченная стабильность цеолитных алюмосиликатов в кислой среде обусловлена вымыванием из их структуры алюминия. По своей химической природе цеолиты аналогичны другим алюмосиликатным минералам и гидратированным аморфным алюмосиликатам. Они особенно чувствительны к воздействию кислот, так как чаще всего в них практически весь алюминий находится на поверхности, и кислота может на него непосредственно воздействовать. Действие кислоты всегда в той или иной степени модифицирует структуру цеолита [Химия цеолитов и катализ на цеолитах. Редактор Дж.Рабо. Т.1. М.: Мир, 1980, - с.356-357]. Это снижает эффективность цеолитов как компонента наполнителя и исключает применение в качестве добавки серной кислоты.

Проведенный анализ показал, что внесение ингибиторов реакции во время проведения технологического процесса встречает ряд трудностей, обусловленных в первую очередь свойствами компонентов. При внесении ингибитора до начала процесса выпарки раствора нитрата аммония происходит взаимодействие ингибитора с другими компонентами, в результате чего, в частности, образуется много нитрата кальция. Происходит “срабатывание”, расход добавки в ходе последующих стадий технологического процесса, что резко снижает эффект от внесения ингибитора в смесь. Внесение же ингибитора реакции в плав выдвигает жесткие требования к процессу перемешивания. Серную кислоту нельзя вносить в плав из соображений безопасности ведения процесса. Сульфат аммония в твердом виде вносить бесполезно, так как реакция не успевает пройти. Внесение же сульфата аммония в виде раствора резко увеличивает затраты на выпаривание, так как раствор сульфата аммония имеет низкую концентрацию; кроме того, появляется опасность увеличения влажности готового продукта. Также малые количества вещества надо распределить равномерно в большом объеме плава, что создает большие сложности как с точки зрения технологии и качества продукта, так и с точки зрения мер безопасности.

Задачей предлагаемого изобретения является создание условий, при которых можно было бы воспрепятствовать протеканию реакций взаимодействия между мелкодисперсным порошком компонентов и раствором (плавом) азотного удобрения.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения гранулированного азотного удобрения, являющегося композицией двух и более компонентов в виде их смеси, включающем приготовление одного компонента в виде раствора азотного удобрения, отдельную подготовку другого компонента - порошка наполнителя, состоящего из одного или нескольких компонентов, в качестве одного из которых используют порошок, являющийся по минералогическому составу цеолитом, выпаривание раствора азотного удобрения, смешивание полученного при выпаривании азотного удобрения и полученного порошка наполнителя в определенной пропорции, гранулирование образовавшейся смеси, первоначально находящейся в текучем состоянии, согласно изобретению порошок наполнителя до контакта с азотным удобрением насыщают хотя бы одним ингибитором реакций между компонентами наполнителя и азотным удобрением, находящимся в жидком и/или газообразном состоянии.

В частности, насыщение порошка наполнителя ингибитором проводят путем опрыскивания последнего.

Порошок наполнителя может быть тонкодисперсным.

Процесс обработки и насыщения мелкодисперсного порошка наполнителя ингибитором реакций между раствором (плавом) азотного удобрения и наполнителем перед их смешением может проводится в промежуточной емкости между узлом подачи мелкодисперсного наполнителя и устройством смешения раствора азотного удобрения и наполнителя.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в использовании ингибитора реакций взаимодействия между раствором азотного удобрения и компонентами наполнителя, причем ингибитор вносится на компоненты наполнителя, в частности цеолит. При этом цеолит забирает излишнюю влагу, вносимую с ингибитором, что устраняет необходимость ее выпаривания. Кроме того, при попадании в плав на стадии смешения ингибитор поступает непосредственно в область контакта наполнителя и плава, что позволяет снизить расходы на распределение ингибитора по всему объему плава, кроме того, снижается общий расход ингибитора на единицу продукта.

Таким образом, нанесение ингибитора, в частности сульфата аммония, на цеолит перед сушкой не требует увеличения энергозатрат (сушильный агент всегда подается с избытком, кроме того, остатки влаги впитываются в поры цеолита). Обеспечивается равномерность смешения.

Пример 1. Осуществляют гранулирование азотного удобрения, состоящего из 86,6 мас.% нитрата аммония, 2,7 мас.% воды и 10,7 мас.% цеолита. С этой целью готовят раствор нитрата аммония концентрацией 97 мас.% и температурой 150°С методом выпаривания в выпарном аппарате с давлением греющего пара 0,8 МПа и температурой 169,6°С. Порошок цеолита обрабатывают добавкой раствора сульфата аммония в количестве 89,3%. Полученный раствор нитрата аммония смешивают с цеолитом в соотношении 86,6 мас.% раствора нитрата аммония и 10,7 мас.% порошка цеолита.