способ получения сульфоаммофоса

Формула изобретения

1. Способ получения сульфоаммофоса, включающий нейтрализацию фосфорной и серной кислот аммиаком с распылением полученной пульпы воздухом на стадии гранулирования и сушки, отличающийся тем, что нейтрализацию кислот аммиаком ведут до получения пульпы с вязкостью 18-35 мПа·с, а затем ее распыливают воздухом с относительной влажностью 90-100% с получением на стадии гранулирования шихты, содержащей частицы размером менее 0,5 мм до 1%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что серную кислоту подают в зону реакции с рН 4,1-4,5.

3. Способ по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что готовые гранулы дополнительно кондиционируют растворами первичных аминов в индустриальных маслах при их соотношении в кондиционирующей смеси 1:(8-10) соответственно и смесь берут в количестве 1-3 кг/т продукта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения сложных удобрений, содержащих фосфаты аммония, а также серу, а конкретно к производству сульфоаммофоса.

Удобрения, носящие названия сульфоаммофос, достаточно широко известны и известны различные способы их получения. Так, например, известен способ производства сульфоаммофоса, в котором к фосфату аммония добавляют сульфат аммония либо в виде готовых продуктов, либо в виде растворов с последующим гранулированием и сушкой. (Позин М.Е. Технология минеральных солей. - Л. Химия, 1970, с.1266).

Недостатком этого способа является высокая стоимость продукта в связи с использованием готовых продуктов или введением в систему большого количества воды с необходимостью ее дополнительного удаления.

К сульфоаммофосу относится и удобрение, получаемое по способу, описанному в следующем источнике: Промышленность удобрений и серной кислоты. Техническая и экономическая информация, с.5, вып.2, НИИФ, М. 1968 г. По этому способу серную кислоту добавляют в фосфорную и смесь подают на смешение с аммиаком и нейтрализацию ведут до мольного отношения NH₃:H₃PO ₄=1,0-1,5 при температуре 100-105°С. Затем суспензию направляют на гранулирование и сушку продуктов. Однако качество продукта не удовлетворяет современным требованиям.

Известен также способ получения сульфоаммофоса из фосфорной кислоты, полученной из сырья, имеющего повышенное содержание магния, в котором фосфорную кислоту сначала нейтрализуют газообразным аммиаком с поддержанием рН пульпы 6,2-9, а затем в пульпу вводят серную кислоту, рН пульпы доводят до 4,6-5,8 и подают на гранулирование.

Однако этот способ применим только для кислоты, содержащей 7-28% MgO, т.к. дает возможность выделить Mg и получить промежуточный продукт - удобрение длительного действия - нерастворимый в воде трехзамещенный фосфат - магнийаммонийфосфат. В других случаях этот способ неприменим, так как удобрение содержит азот в водонерастворимой форме. (Патент РФ № 2202522, кл. С05В 7/00, 2002 г.).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения сульфоаммофоса, включающий нейтрализацию фосфорной кислоты и серной кислоты аммиаком с распылением полученной пульпы воздухом на стадии гранулирования и сушки продукта.

По этому способу 20-23% экстракционную фосфорную кислоту нейтрализуют в скоростном аммонизаторе испарителе (САИ) газообразным аммиаком и в зону реакции с рН=4,6-5,8 подают серную кислоту с концентрацией 70-93% H₂SO₄ , причем при ее концентрации выше 70% добавляют абсорбционные растворы. Температура пульпы поднимается до 100-120°С. Пульпу с вязкостью 5-15 мПа·с распыливают воздухом в барабанный гранулятор-сушилку БГС на гранулирование и сушку. Относительная влажность воздуха 40-70%. (Патент РФ № 2126374, кл. C05G 1/06, 1999 г.).

Основным недостатком описанного процесса является образование при гранулировании и сушке большого количества пыли, что требует дополнительных затрат на стадии очистки отходящих газов (увеличение соответствующего пылеочистного оборудования).

В связи с постоянным повышением требований к экологии производства и качеству продукта задачей нашего изобретения было значительное снижение запыленности отходящих газов, а также улучшения качества продукта, т.е. получение неслеживающегося продукта с прочными и однородными по размерам и структуре гранулами.

Задача решена в предлагаемом способе получения сульфоаммофоса, включающем нейтрализацию фосфорной и серной кислот аммиаком с распылением полученной пульпы воздухом на стадии гранулирования и сушки, в котором нейтрализацию кислот аммиаком ведут до получения пульпы с вязкостью 18-35 мПа·с, а затем ее распыливают воздухом, имеющим относительную влажность 90-100%, с получением на стадии гранулирования шихты, содержащей частицы размером менее 0,5 мм до 1%. Целесообразно серную кислоту подавать в зону реакции с рН=4,1-4,5.

Для полного устранения слеживаемости готовые гранулы дополнительно кондиционируют растворами первичных аминов в индустриальных маслах при их соотношении в кондиционирующей смеси 1:(8-10) соответственно и смесь берут в количестве 1-3 кг/т продукта.

Сущность способа заключается в следующем. Для решения нашей задачи определяющее значение имеет процесс гранулирования. Необходимо, чтобы на поверхности гранул пульпа растекалась ровным слоем, что позволяет получать продукт со стабильным грансоставом и структурой. Следовательно, вязкость ее в каждом конкретном случае должна быть оптимальной. Для предлагаемого процесса нами установлен ее предел - 18-35 мПа·с и достигается он подбором в зависимости от химического состава пульпы таких параметров, как состав и влажность пульпы, температура процесса.

Снижение вязкости пульпы ниже 18 мПа·с приведет к стеканию пульпы с поверхности гранул и, как следствие, к их слипанию. При повышении вязкости пульпы выше 35 мПа·с происходит неравномерное налипание ее на гранулы с образованием на них наростов, которые при истирании приводят к увеличению содержания пыли в продукте до недопустимых пределов.

Рекомендуемая вязкость пульпы должна поддерживаться до контакта ее с частицами ретура, а следовательно, на этом этапе, необходимо предотвратить потери влаги в пульпе, сохранить ее текучесть в «полете». Поэтому предложено в нашем способе распыливать ее влажным воздухом.

При относительной влажности воздуха 90-100% поставленная цель достигается наиболее эффективно. При влажности воздуха более 100% в воздухе присутствует капельная влага, на испарение которой расходуется дополнительное тепло, т.е. уменьшается производительность.

При влажности воздуха менее 90% возможно испарение воды из пульпы, т.е. ухудшение ее адгезивной способности с образованием пыли.

Кроме того, заявленная высокая влажность распыливающего воздуха приводит к тому, что гигроскопичные соли, содержащиеся в пульпе, полностью насыщены влагой, что исключает в дальнейшем поглощение ими влаги из воздуха и снижает слеживаемость продукта.

Процесс гранулирования проходит в предложенном способе с получением шихты, которая содержит очень мало мелких частиц (размером менее 0,5 мм). Их количество составляет не более 1%.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. 1000 кг экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 31% Р₂О₅, 226 кг серной кислоты концентрацией 93% и 169 кг газообразного аммиака вводят в аппарат САИ, где происходит реакция нейтрализации, причем серную кислоту вводят в зону реакции с рН=4,3. Температура процесса нейтрализации составляет 115°С, влажность пульпы 30%. В результате получают пульпу сульфоаммофоса с вязкостью 23 мПа·с, которую воздухом с относительной влажностью 90% пневматической форсункой распыливают в аппарат БГС. Температура теплоносителя на входе составляет 500°С, на выходе - 100°С. В результате гранулирования и сушки получают 1840 кг шихты, содержащей мелкую фракцию (частицы размером менее 0,5 мм) в количестве 1,0% от общей массы. Шихту отделяют от ретура, а 920 кг готового продукта направляют на охлаждение. В результате получают продукт состава: N=14%; P ₂O₅=34%; S=8%.

Пример 2. 1000 кг экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 31% P₂ O₅, 226 кг серной кислоты концентрацией 93% и 169 кг газообразного аммиака вводят в аппарат САИ, где происходит реакция нейтрализации, причем серную кислоту вводят в зону реакции с рН=4,3. Температура процесса нейтрализации составляет 115°С, влажность пульпы 30%. В результате получают пульпу сульфоаммофоса с вязкостью 18 мПа·с, которую воздухом с относительной влажностью 95% пневматической форсункой распыливают в аппарат БГС. Температура теплоносителя на входе составляет 500°С, на выходе - 100°С. В результате гранулирования и сушки получают 1840 кг шихты, содержащей мелкую фракцию (частицы размером менее 0,5 мм) в количестве 0,8% от общей массы. Шихту отделяют от ретура, а 920 кг готового продукта направляют на охлаждение. В результате получают продукт состава: N=14%; P₂O₅=34%; S=8%.

Пример 3. 1000 кг экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 31% P₂O₅, 226 кг серной кислоты концентрацией 93% и 169 кг газообразного аммиака вводят в аппарат САИ, где происходит реакция нейтрализации, причем серную кислоту вводят в зону реакции с рН=4,3. Температура процесса нейтрализации составляет 115°С, влажность пульпы 30%. В результате получают пульпу сульфоаммофоса с вязкостью 35 мПа·с, которую воздухом с относительной влажностью 100% пневматической форсункой распыливают в аппарат БГС. Температура теплоносителя на входе составляет 500°С, на выходе - 100°С. В результате гранулирования и сушки получают 1840 кг шихты, содержащей мелкую фракцию (частицы размером менее 0,5 мм) в количестве 1,0% от общей массы. Шихту отделяют от ретура, а 920 кг готового продукта направляют на охлаждение. В результате получают продукт состава: N=14%; P ₂O₅=34%; S=8%.

Обычно удобрения в процессе охлаждения покрывают смесью масла с аминами. В результате использования предложенного способа структура гранул продукта становится более плотной и однородной, что сводит к минимуму как истирание поверхности гранул с образованием пыли, так и поглощение кондиционирующей жидкости с поверхности вглубь гранул.

Все это позволяет кондиционировать продукт более дешевой смесью (за счет снижения концентрации в ней аминов) с меньшим ее расходом, что удешевляет процесс в целом без ущерба для качества продукта.

Так, сульфоаммофос, полученный по предложенному способу, практически не слеживается при расходе кондиционирующей смеси 2,5 кг/т продукта, причем соотношение аминов и масла в смеси составляет 1:9. Из приведенной ниже таблицы видно, что такое же качество продукта достигается в заявленном интервале соотношений продукт-амины-масло и резко ухудшается при выходе за эти пределы.

№ п/п	Слеживаемость, кг/см2	Соотношение Амины/Индустриальное масло	Количество Кондиционирующая смесь/Продукт, кг/т
1.	4	1:7	2,5
2.	Легкое комкование	1:8	2,5
3.	Не слежался	1:9	2,5
4.	0,5	1:10	2,5
5.	0,4	1:9	0,8
6.	Легкое комкование	1:9	1,0
7.	Не слежался	1:9	2,5
8.	Не слежался	1:9	3,0
9.	0,2	1:9	3,5