способ получения азотного удобрения

Формула изобретения

1. Способ получения азотного удобрения, включающий получение 87-93%-ного раствора нитрата аммония, его упаривание, смешение полученного плава нитрата аммония с карбонатом кальция или магния или доломитом в присутствии солей магния с последующим гранулированием и охлаждением целевого продукта, отличающийся тем, что 87-93%-ный раствор нитрата аммония перед упариванием на первой стадии смешивают с раствором сульфата и/или нитрата магния в интервале рН 1,5÷3,0, а на второй стадии осуществляют нейтрализацию смеси до рН не менее 5,0.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что корректировку рН в интервале 1,5÷3,0 на первой стадии смешения 87-93%-ного раствора нитрата аммония и раствора солей магния ведут дозировкой азотной и серной кислот.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рН 1,5÷3,0 на первой стадии смешения 87-93%-ного раствора нитрата аммония и раствора солей магния обеспечивают регулированием содержания азотной или серной кислоты в растворе сульфата и/или нитрата магния в пределах 1,5-7%.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нейтрализацию смеси до рН не менее 5,0 на второй стадии ведут газообразным аммиаком.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что суммарное содержание водорастворимых кальция и магния в целевом продукте в пересчете на MgOвод.+CaOвод. составляет 0,3-0,9% при соотношении MgOвод./CaOвод., не менее 2,0, предпочтительно 3,0-4,0.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии производства азотных удобрений на основе аммиачной селитры и карбонатного сырья и может найти применение в производстве известково-аммиачной селитры (ИАС). В качестве карбонатного сырья используют карбонат кальция, карбонат магния или доломит.

Наличие карбонатов кальция или(и) магния в составе азотного удобрения препятствует закислению почв, которое наблюдается при использовании аммиачной селитры и снижает взрывоопасность аммиачной селитры. Так, известково-аммиачная селитра с содержанием азота менее 27% невзрывоопасна.

В производстве удобрений при смешении плава нитрата аммония и карбонатов кальция происходит частичное образование нитрата кальция, что обуславливает повышенную гигроскопичность и невысокую прочность гранул получаемого удобрения и, в конечном итоге, его повышенную слеживаемость. Улучшение потребительских свойств известково-аммиачной селитры может быть обеспечено как за счет снижения гигроскопичности продукта, так и за счет увеличения прочности гранул.

Известен способ получения ИАС, включающий смешение плава нитрата аммония с карбонатом кальция в присутствии 0,2% сульфата магния в качестве ингибитора образования нитрата кальция, с последующим гранулированием и охлаждением целевого продукта (Технология аммиачной селитры. Под редакцией В.М.Олевского. - М.: Химия, 1978, с.240-243).

Недостатком способа является невысокая прочность гранул ИАС и, следовательно, повышенная слеживаемость.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения известково-аммиачной селитры путем смешения плава нитрата аммония с карбонатом кальция в присутствии соли магния как ингибитора образования нитрата кальция с последующим гранулированием и охлаждением целевого продукта, а в качестве соли магния используют нитрат магния в количестве 0,1÷0,4% в пересчете на магний к массе целевого продукта. При этом в качестве плава нитрата аммония используют продукт упаривания 87-92% водного раствора нитрата аммония, а для смешения с плавом берут химически осажденный карбонат кальция с температурой не ниже 40°С и размером частиц не более 0,1 мм и влажностью не более 1,0% (RU 2223934 C1, 03.09.2002).

Недостатком известного способа является относительно невысокая прочность гранул ИАС.

Целью изобретения является повышение прочности гранул азотного удобрения на основе нитрата аммония и карбонатного сырья.

Техническим результатом является получение азотного удобрения на основе нитрата аммония и карбоната кальция, или карбоната магния, или доломита с повышенной прочностью гранул, т.е. с улучшенными потребительскими свойствами.

Технический результат достигается способом получения азотного удобрения, включающим получение 87-93% раствора нитрата аммония, его упаривание, смешение полученного плава нитрата аммония с карбонатами кальция или магния или доломитом в присутствии солей магния с последующим гранулированием и охлаждением целевого продукта. При этом 87-93% раствор нитрата аммония перед упариванием смешивают с раствором солей магния в две стадии: на первой при рН 1,5-3,0, на второй при рН не менее 5,0.

Отличием способа является смешение 87-93% раствора нитрата аммония перед упариванием с раствором солей магния в две стадии, на первой при рН 1,5-3,0, на второй при рН не менее 5,0.

При этом в качестве растворов солей магния используют раствор нитрата или сульфата магния или их смесь и дозировку осуществляют в количестве, обеспечивающем в целевом продукте суммарное содержание водорастворимых форм магния и кальция в пересчете на MgO+СаО, 0,3-0,9% при соотношении MgOвод./СаОвод. не менее 2,0, предпочтительно 3,0-4,0.

Корректировку рН 1,5-3,0 на первой стадии смешения 87-93% раствора нитрата аммония и раствора солей магния ведут азотной или серной кислотой или раствором солей магния, содержащим 1,5-7,0% азотной или серной кислоты, а корректировку рН не менее 5,0 на второй стадии смешения ведут газообразным аммиаком.

Пример.

Промышленные испытания предлагаемого способа проведены в цехе по производству аммиачной селитры с магнезиальной добавкой по следующей схеме.

Раствор нитрата аммония концентрацией 87-93% и температурой 140-170°С подают в смеситель, в который одновременно подают раствор солей магния и при необходимости азотную или серную кислоту, поддерживая рН смеси в заданных пределах, но не более 3,0. Полученную смесь направляют в донейтрализатор, в котором ее аммонизируют газообразным аммиаком до рН не менее 5,0 и направляют в выпарной аппарат. Упаренный плав донейтрализуют аммиаком в гидрозатворе и с температурой 170-185°С подают в смеситель, куда одновременно подают карбонатное сырье с температурой 50-80°С и размером частиц не более 0,2 мм.

Полученную смесь подают в напорный бак гранулятора и гранулируют разбрызгиванием в гранбашне. Гранулы охлаждают в аппарате «кипящего слоя» до температуры 20-50°С и направляют на склад.

В качестве исходных материалов и реагентов используют следующие:

1. 87-93% раствор нитрата аммония, полученный упариванием 50-60% раствора из производства азофоски (таблица 1, №1-19) или нейтрализацией 56-59% азотной кислоты аммиаком (таблица 1, №20, 21).

2. Растворы нитрата магния, полученные обработкой магнезита азотной кислотой состава, %: нитрат магния - 30-35, азотная кислота - 1,0-7,0.

3. Раствор сульфата магния, полученный обработкой магнезита серной кислотой состава, %: сульфат магния - 21,4, серная кислота 4,5.

4. Доломит - доломитовый наполнитель (ТУ 5716-001-21079129-00) состава, %: CaO - 30,6, MgO - 19,8, влага - 0,2.

5. Карбонат магния - измельченный природный магнезит состава, %: MgO - 44,8, CaO - 0,6, влага - 0,25.

6. Карбонат кальция - химически осажденный карбонат кальция, полученный при обработке карбонатом аммония тетрагидрата нитрата кальция в производстве азофоски состава, %: CaO - 53,7, влага - 0,2.

Таблица 1
№ п/п	Кислота для корректировки рН	Раствор солей магния	рН смеси		Содержание в продукте, %		Отношение MgO/CaO	Карбонатное сырье	Прочность гранул, кг/гр
			1 стадия смеситель	2 стадия донейтрализатор	MgO вод.	CaO вод.
1.	-	Mg(NO3) 2	-	5,6	0,42	0,11	3,8	доломит	1,9
2.	HNO3	Mg(NO3)2	3,1	5,8	0,40	0,11	3,6	доломит	1,9
3.	HNO3	Mg(NO 3)2	3,0	5,6	0,40	0,11	3,6	доломит	2,1
4.	HNO3	Mg(NO 3)2	2,7	6,0	0,38	0,11	3,5	доломит	2,4
5.	HNO3	Mg(NO 3)2	2,3	5,9	0,38	0,11	3,5	доломит	2,6
6.	HNO3	Mg(NO 3)2	2,0	6,2	0,40	0,11	3,6	доломит	2,9
7.	HNO3	Mg(NO 3)2	1,5	6,0	0,45	0,10	4,5	доломит	3,0
8.	H2SO4	MgSO4	2,6	5,9	0,40	0,11	3,6	доломит	2,5

Продолжение Таблицы 1
№ п/п	Кислота для корректировки рН	Раствор солей магния	рН смеси		Содержание в продукте, %		Отношение MgO/ CaO	Карбонатное сырье	Прочность гранул, кг/гр
			1 стадия смеситель	2 стадия донейтрализатор	MgO вод.	CaO вод.
9.	-	Mg(NO3) 2+1,5% HNO3	2,9	6,2	0,38	0,11	3,5	доломит	2,2
10.	-	Mg(NO3) 2+7,0% HNO3	1,8	6,1	0,40	0,11	3,6	доломит	2,9
11.	-	Mg(NO3) 2+MgSO4	2,5	5,9	0,40	0,11	3,6	доломит
12.	-	-	-	6,2	0,06	0,45	0,13	доломит	0,9
13.	HNO 3	Mg(NO3) 2	2,5	6,2	0,18	0,12	1,5	доломит	2,0
14.	HNO 3	Mg(NO3) 2	2,5	5,6	0,24	0,12	2,0	доломит	2,1
15.	HNO 3	Mg(NO3) 2	2,5	5,0	0,34	0,11	3,1	доломит	2,5
16.	HNO 3	Mg(NO3) 2	2,5	6,2	0,43	0,11	3,9	доломит	2,8
17.	HNO 3	Mg(NO3) 2	2,4	6,0	0,6	0,08	7,5	доломит	2,9
18.	-	Mg(NO3)2	2,3	6,1	0,65	0,25	2,6	карбонат кальция	2,7
19.	-	Mg(NO3) 2	2,4	6,0	0,32	-	-	карбонат магния	2,9
20.	-	Mg(NO3)2	1,8	6,2	0,58	0,26	2,2	карбонат кальция	2,8
21.	-	Mg(NO3) 2	1,8	6,2	0,40	0,11	3,6	доломит	2,9

Получение азотного удобрения по предлагаемому способу осуществляют с производительностью 24-28 т/час по готовому продукту, последовательно регулируя параметры процесса. В результате получают азотное удобрение с доломитом или карбонатом магния или карбонатом кальция состава, %:

Нитрат аммония	73-77
Карбонатное сырье: доломит, магнезит,
карбонат кальция	22-26
Нитрат магния (в пересчете на MgO)	0,2-0,6
Вода	0,2-0,3

Содержание азота в целевом продукте составляет 25-27%. Прочность гранул 2,1-3,0 кг/гранулу. Из представленных данных (таблица 1) видно, что заявленный способ по сравнению с прототипом позволяет повысить прочность гранул на 5-50%.

Увеличение прочности гранул наблюдается уже при рН 3,0 на первой стадии смешения. По мере снижения рН в интервале от 3,0 до 1,5 прочность гранул увеличивается с 2,1 кг/гранулу до 3,0 кг/гранулу. Нижний предел рН 1,5 обусловлен требованиями безопасности в производстве аммиачной селитры. Нейтрализация газообразным аммиаком на второй стадии смешения до рН не менее 5,0 осуществляется для исключения возможности закисления плава в процессе его дальнейшего упаривания.

В качестве растворов солей магния используют растворы нитрата или сульфата магния или их смесь.

Регулировку рН на первой стадии смешения 87-93% раствора нитрата аммония с раствором солей магния ведут азотной или серной кислотой как отдельной их дозировкой, так и в составе раствора солей магния, содержащего 1,5-7,0% азотной или серной кислоты.

Увеличение прочности гранул более 2 кг/гранулу отмечается уже при содержании в целевом продукте суммы водорастворимых форм кальция и магния в пересчете на СаОвод.+MgOвод. - 0,3% и соотношении MgOвод./CaOвод. - 2,0.

С увеличением содержания в целевом продукте MgOвод.+СаОвод. до 0,9% и увеличением отношения MgOвод./СаОвод. до 7,5 прочность гранул возрастает до 2,7÷2,9 кг/гранулу. Дальнейшее увеличение дозировки солей магния нецелесообразно, так как не ведет к заметному увеличению прочности гранул. Предпочтительный интервал регулировки отношения MgOвод./СаОвод. составляет 3,0-4,0, при этом прочность гранул обеспечивается на уровне 2,5-2,8 кг/гранулу.

Таким образом, заявленный способ обеспечивает увеличение прочности гранул и, в сочетании с низким содержанием нитрата кальция в продукте позволяет получать удобрение с высокими потребительскими свойствами.