гранулированное азотное удобрение на основе аммиачной селитры и карбамида и способ его получения
Классы МПК: | C05C1/00 Удобрения на основе аммиачной селитры C05C13/00 Смеси азотных удобрений, отнесенных к более чем одной из основных групп 1/00 |
Автор(ы): | Киселевич Петр Викторович (RU), Кощеев Владимир Анатольевич (RU), Бойков Сергей Владимирович (RU), Пономарев Николай Павлович (RU), Наумов Анатолий Алексеевич (RU), Хохлов Владимир Михайлович (RU), Абрамов Олег Борисович (RU), Захарова Ольга Михайловна (RU), Мухачева Татьяна Ефимовна (RU), Терещенко Ольга Леонидовна (RU), Медянцева Дарья Геннадьевна (RU) |
Патентообладатель(и): | Закрытое акционерное общество "Завод минеральных удобрений Кирово-Чепецкого химического комбината" (ЗАО "ЗМУ КЧХК") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-12-26 публикация патента:
20.07.2010 |
Изобретение относится к составу и способу получения азотного удобрения на основе аммиачной селитры и карбамида с сульфатной добавкой и может быть использовано в химической промышленности для производства новой марки удобрения, так называемой КАС гранулированной. Сущность способа состоит в получении гранулированного азотного удобрения на основе аммиачной селитры, карбамида и сульфатной добавки, гранулы которого содержат ядро из аммиачной селитры, внешнюю оболочку из карбамида и промежуточный слой из сульфата аммония. Удобрение содержит 37-41% азота и 1-3% сульфатной серы. Удобрение получают путем последовательного нанесения на гранулы аммиачной селитры водной суспензии сульфата аммония с одновременной сушкой и плава карбамида с последующим охлаждением целевого продукта. Количество наносимого сульфата аммония поддерживают в пределах 80-210 кг на 1 т аммиачной селитры. Концентрацию сульфата аммония в водной суспензии поддерживают в пределах 55-70%. Массовое отношение карбамид:аммиачная селитра в целевом продукте поддерживают в пределах (0,5÷1,5):1. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Формула изобретения
1. Гранулированное азотное удобрение на основе аммиачной селитры и карбамида с сульфатной добавкой, характеризующееся тем, что гранулы содержат ядро из аммиачной селитры, внешнюю оболочку из карбамида и промежуточный слой из сульфата аммония.
2. Удобрение по п.1, характеризующееся тем, что содержит 37-41% азота и 1-3% сульфатной серы.
3. Способ получения гранулированного азотного удобрения на основе аммиачной селитры и карбамида с сульфатной добавкой, характеризующийся тем, что на гранулы аммиачной селитры последовательно наносят сульфат аммония в виде водной суспензии с одновременной сушкой и плав карбамида с последующим охлаждением целевого продукта.
4. Способ по п.3, характеризующийся тем, что количество наносимого сульфата аммония поддерживают в пределах 80-210 кг на 1 т аммиачной селитры.
5. Способ по п.3, характеризующийся тем, что концентрацию сульфата аммония в водной суспензии поддерживают в пределах 55-70%.
6. Способ по п.3, характеризующийся тем, что массовое отношение карбамид: аммиачная селитра в целевом продукте поддерживают в пределах (0,5÷1,5):1.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к составу и способу получения азотного удобрения на основе аммиачной селитры и карбамида с сульфатной добавкой и может быть использовано в химической промышленности для производства новой марки удобрения, так называемой КАС гранулированной.
Известен широкий ассортимент азотных удобрений, применяемых в земледелии, способы получения которых предложены и реализованы в промышленности: карбамид, кальциевая селитра, аммиачная селитра с фосфатной добавкой и др. [Технология аммиачной селитры. Под ред. В.М.Олевского, М., Химия, 1978 г.; В.А.Клевке, Н.Н.Поляков, Л.З.Арсеньева. Технология азотных удобрений, М., ГХИ, 1963 г.].
В частности, широкое применение находят жидкие азотные удобрения на основе карбамида и аммиачной селитры - растворы КАС, марки КАС-28, КАС-30 и КАС-32, что соответствует содержанию азота 28, 30, 32% (здесь и далее % массовые) соответственно. Указанные удобрения содержат 40,1-43,3% аммиачной селитры, 30,0-35,4% карбамида, 20,3-29,9% воды и ингибирующие добавки (до 0,5% аммиака и 0,2% фосфатов аммония) [Справочник азотчика. М., Химия, 1987 г., с.245].
Способ получения указанных удобрений заключается в смешении карбамида и аммиачной селитры в виде гранул, плавов или растворов и воды с введением ингибирующих добавок в соотношении, обеспечивающем заданный состав [М.Е.Позин. Технология минеральных удобрений. Л., Химия, 1989 г., с.263].
Удобрения типа КАС имеют определенные агрохимические преимущества по сравнению с другими видами азотных удобрений. Недостаток удобрений КАС заключается в том, что они производятся только в виде водных растворов. Вода, входящая в состав растворов КАС, является балластом и обуславливает дополнительные затраты на их перевозку и хранение.
Получение КАС в сухом гранулированном виде крайне затруднено из-за очень высокой гигроскопичности смесей карбамида и аммиачной селитры. Поэтому в промышленности гранулированные КАС не производятся и способы их получения неизвестны.
Рациональное направление решения проблемы состоит в поиске добавок, ингибирующих протекание негативных процессов, и способов их ввода.
Техническими задачами настоящего изобретения являются гранулированное азотное удобрение на основе аммиачной селитры и карбамида с сульфатной добавкой и способ получения такого удобрения.
Первая поставленная задача решается тем, что гранулы азотного удобрения на основе аммиачной селитры и карбамида с сульфатной добавкой содержат ядро из аммиачной селитры, внешнюю оболочку из карбамида и промежуточный слой из сульфата аммония.
Вторая поставленная задача решается тем, что способ получения гранулированного азотного удобрения на основе аммиачной селитры и карбамида с сульфатной добавкой включает нанесение на гранулы аммиачной селитры последовательно сульфата аммония в виде водной суспензии с одновременной сушкой и плава карбамида с последующим охлаждением целевого продукта.
Предлагаемое удобрение содержит 37-41% азота и 1-3% сульфатной серы.
Количество наносимого сульфата аммония поддерживают в пределах 80-210 кг на 1 т аммиачной селитры.
Концентрацию сульфата аммония в водной суспензии поддерживают в пределах 55-70%.
Массовое отношение карбамид: аммиачная селитра в целевом продукте поддерживают в пределах (0,5÷1,5):1.
Удобрение и способ проверены на опытно-промышленной установке.
Пример
В барабанную сушилку подают гранулированную аммиачную селитру с температурой 50-70°С в количестве 8-11 т/ч, водную суспензию сульфата аммония с концентрацией 55-70%, имеющую температуру 110-116°С, с расходом 1,5-3,5 т/ч и греющий агент (топочные газы от сжигания метана, разбавленные воздухом) с температурой 170-190°С в количестве 50 тыс. нм3/ч.
Выходящий из барабанной сушилки продукт с влажностью 0,2-0,4%, в котором количество нанесенного сульфата аммония составляет 80-210 кг на 1 т аммиачной селитры, подают в аппарат КС ("кипящий слой").
В этот же аппарат через форсунки распыляют плав карбамида с температурой 130°С в количестве 6-12 т/ч.
"Кипение" гранул в аппарате КС поддерживают за счет воздуха, подаваемого в аппарат с температурой 20-30°С в количестве 130-150 тыс. нм3/ч.
Полученное удобрение, содержащее 37-41% азота и 1-3% сульфатной серы (табл.1), перед отправкой потребителю обрабатывают аминомасляной смесью (АМС) с расходом 1-1,2 кг на 1 т удобрения.
Таблица 1 | |||
Состав образцов удобрения | |||
№ п/п | Содержание, % | Массовое отношение карбамид: аммиачная селитра | |
Nобщ | Sсульфатная | ||
1 | 39,6 | 2,1 | 1,3:1 |
2 | 37,3 | 2,0 | 0,5:1 |
3 | 40,9 | 1,0 | 1,5:1 |
4 | 40,0 | 1,5 | 1,34:1 |
5 | 38,0 | 1,5 | 0,6:1 |
6 | 37,2 | 2,5 | 0,6:1 |
7 | 36,6 | 3,0 | 0,5:1 |
Примечание: влажность всех образцов, определенная по методу с использованием реактива Фишера, составляет 0,5-0,6% |
Удобрение характеризуется хорошими физико-механическими и физико-химическими свойствами: не слеживается, выдерживает тест на рассыпчатость по ГОСТ 21560.5, по гигроскопичности близко к стандартной аммиачной селитре, а по прочности гранул превосходит ее (табл.2).
Таблица 2 | |
Физико-механические и физико-химические показатели удобрения | |
Показатель | Значение |
Статическая прочность гранул диаметром 3 мм, кг/гр | 2,6-3,1 |
Гигроскопичность (привес после выдержки 24 часа при относительной влажности воздуха 70%), % | 1,35-1,49 |
Слеживаемость по лабораторному тесту (выдержка под прессом 1 кг/см2 ) | Отсутствие |
Рассыпчатость по ГОСТ 21560.5,% | 100 |
Примечание: 1. Привес массы для сухой смеси карбамида и аммиачной селитры в идентичных условиях составил 5,5%, при этом продукт перешел из твердого в жидкое состояние. | |
2. Привес при испытаниях стандартной аммиачной селитры составляет 1,3-1,6%. | |
3. Прочность гранул диаметром 3 мм для стандартной аммиачной селитры составляет 1,7-2 кг/гр. |
Исследование поперечного сечения гранул (среза) под микроскопом показало, что срез состоит из центрального круга из аммиачной селитры диаметром около 3 мм, внешнего кольца из карбамида толщиной 0,2-0,5 мм и промежуточного кольца из сульфата аммония толщиной 0,04-0,1 мм.
Из представленных данных следует, что заявленный способ решает обе поставленные технические задачи.
Положительный эффект определяется "слоистым" строением гранул и способом, обеспечивающим получение таких гранул: карбамид и аммиачная селитра, входящие в состав гранул, разделены слоем сульфата аммония, препятствующим их непосредственному контакту и тем самым обеспечивающим требуемые физико-механические и физико-химические свойства удобрения.
Содержание азота в удобрении составляет 37-41%, что существенно выше, чем в жидких КАС, и удовлетворяет требованиям потребителей.
Сульфатная сера в количестве 1-3% выполняет "двойную функцию", а именно "защитную" в виде слоя сульфата аммония и в качестве питательного элемента: современная агрохимия рассматривает серу как необходимый питательный элемент, наряду с традиционными азотом, фосфором и калием.
Количество сульфата аммония, наносимого на гранулы аммиачной селитры (80-210 кг на 1 т аммиачной селитры), обеспечивает высокую эффективность создаваемого защитного слоя и рациональный уровень содержания серы в удобрении.
Концентрация водной суспензии сульфата аммония в пределах 55-70% обеспечивает надежность работы форсунок, распыляющих суспензию в сушильном барабане, и исключает значительное обводнение технологического процесса.
Массовое соотношение карбамида и аммиачной селитры в пределах (0,5÷1,5):1 позволяет регулировать содержание азота в удобрении в требуемом диапазоне.
В промышленности нанесение водной суспензии сульфата аммония на гранулы аммиачной селитры может быть реализовано в сушильных барабанах различной конструкции или в аппаратах КС, обеспечивающих одновременную сушку материала для удаления вводимой с суспензией воды.
Нанесение плава карбамида может быть осуществлено в КС или в аппаратах барабанного типа.
Класс C05C1/00 Удобрения на основе аммиачной селитры
Класс C05C13/00 Смеси азотных удобрений, отнесенных к более чем одной из основных групп 1/00