способ получения окрашенного диаммонийфосфата

Формула изобретения

Способ получения окрашенного диаммонийфосфата, включающий смешение фосфорной кислоты с серной, постадийную нейтрализацию аммиака смесью кислот до мольного отношения NН₃:Н ₃РO₄ = 1,4 в присутствии окрашивающих органических соединений, а затем до 1,75, грануляцию, сушку и последующую очистку отходящих газов в две ступени, на первую из которых подают пульпу фосфатов аммония, на вторую - раствор, содержащий фосфорную кислоту, а полученные абсорбционные жидкости возвращают в процесс, отличающийся тем, что в качестве органического окрашивающего вещества используют тростниковую рафинадную патоку - отход сахарного производства в количестве 7-11 кг на 1 т готового продукта, которую вводят в абсорбционную жидкость, полученную после второй стадии абсорбции при величине рН в последней, равной 1,0-2,0, и полученную смесь направляют на стадию нейтрализации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения фосфорсодержащего минерального удобрения, а именно диаммонийфосфата, имеющего стабильную темную окраску, пользующегося широким спросом на рынке.

Известен способ получения окрашенного азотно-фосфорного удобрения, в котором для его окраски используют суспензию мелкодисперсного углерода в водном растворе. Суспензию вводят в упаренную пульпу удобрения перед ее подачей на гранулирование в количестве 0,2-1,0 кг на 1 т продукта.

Однако данный прием не может быть использован при получении диаммонийфосфата, так как технология его предусматривает нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком в трубчатом реакторе и добавление суспензии мелкодисперсного углерода полностью нарушит режим проведения процесса (изменение вязкости смесей и пульпы) [Патент РФ №2193018, C 05 G 3/00, 2001 г.]

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения диаммонийфосфата, включающий смешение фосфорной кислоты с серной, постадийную нейтрализацию смеси кислот аммиаком до мольного отношения NН₃:Н ₃РO₄=1,4 в присутствии окрашивающего органического соединения, а затем доаммонизацию до м.о. 1,75, грануляцию, сушку и последующую очистку отходящих газов в две ступени, на первую из которых подают пульпу фосфатов аммония с мольным отношением NH₃:Н₃РO₄=0,4-0,5, а на вторую - раствор, содержащий фосфорную кислоту, с подачей абсорбционных жидкостей на стадию нейтрализации.

По этому способу в качестве серной кислоты используют серную кислоту, содержащую 8-10 мас.% в пересчете на углерод органических соединений и подают ее в две точки на смешение с фосфорной кислотой перед стадией нейтрализации и на вторую стадию абсорбции. В качестве серной кислоты используют отработанные серные кислоты различных нефтехимических производств. Способ обладает рядом преимуществ: он позволяет за счет органики получить диаммонийфосфат, обладающий хорошими физико-механическими свойствами и довольно высоким выходом готовой фракции [Патент РФ №2157355, С 05 В 7/00, 2000].

В связи с тем, что органическая часть отработанной кислоты имеет углерод являющийся пигментом диаммонийфосфат изменяет цвет и является окрашенным. Однако окраска его неравномерна и неустойчива, что вызывает нарекания традиционных потребителей так называемого “черного диаммонийфосфата”. Кроме того, применение отработанной серной кислоты - отхода нефтеперерабатывающего производства из-за наличия в ней вредных неорганических примесей существенно затрудняет технологический процесс в связи с интенсивным пенообразованием на стадии абсорбции, а также с возможными вредными газообразными выбросами H₂S и SO₂ из трубчатых реакторов при высоких температурах, а на всех остальных стадиях процесса большую роль играют вязкости перерабатываемых масс, что также вызывает определенные затруднения.

Нами поставлена задача получить равномерно окрашенный диаммонийфосфат при улучшении технологичности и экологичности процесса в целом с сохранением всех достоинств известного способа.

Поставленная задача решена в способе получения окрашенного диаммонийфосфата, включающем смешение фосфорной кислоты с серной, постадийную нейтрализацию смеси кислот аммиаком до мольного отношения NН₃:Н ₃РO₄=1,4 в присутствии окрашивающих органических соединений, а затем до 1,75, грануляцию, сушку и последующую очистку отходящих газов в две ступени, на первую из которых подают пульпу фосфатов аммония, на вторую - раствор, содержащий фосфорную кислоту, а полученные абсорбционные жидкости возвращают в процесс. По этому способу в качестве органического окрашивающего вещества используют тростниковую рафинадную патоку - отход сахарного производства в количестве 7-11 кг на 1 т готового продукта. Тростниковую патоку вводят в абсорбционную жидкость, полученную после второй стадии абсорбции, при величине рН в последней 1,0-2,0. Полученную смесь тростниковой патоки и абсорбционного раствора направляют на стадию нейтрализации.

Сущность способа заключается в следующем. Как известно, отход сахарного производства представляет собой соединения типа С₁₂Н₁₂О₁₁, и при обработке его при высоких температурах, при которых проходит процесс нейтрализации, это соединение восстанавливается до углерода, который и дает прочный окрас продукту. Кроме того, именно это позволяет добавлять данную органическую добавку в небольших количествах. Тростниковая рафинадная патока содержит значительное количество сахарозы, что увеличивает содержание углерода, который получается при высоких температурах стадии нейтрализации. Повышенное количество углерода даже при небольших количествах добавляемой органической добавки дает более насыщенный и устойчивый черный цвет. Однако ее должно быть достаточно не только для получения равномерного окраса, но и для связывания части аммиака и уменьшения его выбросов с отходящими газами. Так как тростниковая рафинадная патока имеет пониженный рН (рН-5,5), то она хорошо связывает аммиак, что приводит к снижению выбросов аммиака с отходящими газами на 4-5%. Образование пленок определенного состава позволяет изменять их поверхностное натяжение на гранулах и соответственно влияет на их рост, то есть все достоинства способа-прототипа сохраняются.

Исходя из вышесказанного нами и определено количество вводимой добавки.

Кроме того, качество тростниковой патоки не зависит от сезона, что обеспечивает ритмичность производства и стабильное качество получаемого окрашенного диаммонийфосфата.

Не менее важную роль в технологической линии производства диаммонийфосфата играет и место введения этой добавки. Ее необходимо вводить в абсорбционный раствор второй стадии при величине рН в нем 1,0-2,0, так как только в этом случае практически устраняется пенообразование, а затем либо отдельно, либо вместе со смесью фосфорной и серной кислот направлять на стадию нейтрализации в трубчатый реактор.

Использование тростниковой рафинадной патоки - отхода сахарного производства в процессе окрашенного диаммонийфосфата при соблюдении всех указанных режимов позволит получить равномерно и устойчиво окрашенный продукт с хорошими физико-химическими свойствами, с высоким выходом товарной фракции. При этом стабильность получаемого окраса готового продукта не зависит от сезона. Кроме того, в связи с тем, что тростниковая патока имеет полностью органический состав, то и продукт, полученный по этому способу, и сам процесс являются гораздо более экологически чистым.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. 46000 кг Н₃РO₄ концентрацией 53% P ₂O₅ смешивают в сборнике с серной кислотой концентрацией 92,5% в количестве 700 кг Смесь подают в трубчатый реактор, где нейтрализуют аммиаком до мольного отношения NH₃:Н ₃РO₄=1,4. Температура пульпы в трубчатом реакторе составляет 145°С. Пульпу направляют на аммонизатор-гранулятор, где она донейтрализовывается аммиаком до мольного отношения 1,75.

Далее шихту направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте 1,5% H₂O. Гранулированный продукт поступает на классификацию. Выход товарной фракции составляет 99%. Отходящие газы поступают на очистку, проходящую в две стадии. На первую стадию подают пульпу фосфатов аммония, а на вторую - раствор, содержащий фосфорную кислоту. Тростниковую рафинадную патоку в количестве 7 кг на 1 т готового продукта и вязкостью 4 Па·с вводят в абсорбционную жидкость, полученную после второй стадии очистки газов. Величина рН абсорбционной жидкости составляет 2,0. Затем полученную смесь направляют на стадию нейтрализации. Выделение аммиака в газовую фазу снижается на 4,0%. Продукт равномерно окрашен. Выделение пены не наблюдается.

Пример 2. 46000 кг Н₃РО₄ концентрацией 53% P₂ O₅ смешивают в сборнике с серной кислотой концентрацией 92,5% в количестве 700 кг. Полученная смесь из емкости подается в трубчатый реактор, где нейтрализуется аммиаком до мольного отношения NН₃:Н₃РO₄=1,4. Температура пульпы в трубчатом реакторе составляет 145°С. Пульпу направляют на аммонизатор-гранулятор, где она донейтрализовывается аммиаком до мольного отношения 1,75.

Далее шихту направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте 1,5% Н₂ O. Гранулированный продукт поступает на классификацию. Выход товарной фракции составляет 96%. Отходящие газы поступают на очистку, проходящую в две стадии. На первую стадию подают пульпу фосфатов аммония, а на вторую - раствор, содержащий фосфорную кислоту. Тростниковую рафинадную патоку в количестве 9 кг на 1 т готового продукта и вязкостью 6 Па·с вводят в абсорбционную жидкость, полученную после второй стадии очистки газов. Величина рН абсорбционной жидкости составляет 1,5. Затем полученную смесь направляют на стадию нейтрализации.

Выделение аммиака в газовую фазу снижается на 4,5%. Продукт равномерно окрашен. Выделение пены не наблюдается.

Пример 3. 46000 кг Н₃РO ₄ концентрацией 53% Р₂O₅ смешивают в сборнике с серной кислотой концентрацией 92,5% в количестве 700 кг. Полученная смесь из емкости подается в трубчатый реактор, где нейтрализуется аммиаком до мольного отношения NH₃ :Н₃РO₄=1,4. Температура пульпы в трубчатом реакторе составляет 145°С. Пульпу направляют на аммонизатор-гранулятор, где она донейтрализовывается аммиаком до мольного отношения 1,75.

Далее шихту направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте 1,5% Н₂O. Гранулированный продукт поступает на классификацию. Выход товарной фракции составляет 97,6%. Отходящие газы поступают на очистку, проходящую в две стадии. На первую стадию подают пульпу фосфатов аммония, а на вторую - раствор, содержащий фосфорную кислоту. Тростниковую рафинадную патоку в количестве 11 кг на 1 т готового продукта и вязкостью 8 Па·с вводят в абсорбционную жидкость, полученную после второй стадии очистки газов. Величина рН абсорбционной жидкости составляет 1,0. Затем полученную смесь направляют на стадию нейтрализации. Выделение аммиака в газовую фазу снижается на 5,0%. Продукт равномерно окрашен. Выделение пены не наблюдается.