Способ получения кальцийазотосульфатного удобрения

Способ получения кальцийазотосульфатного удобрения

Реферат

Изобретение относится к способу получения сложного удобрения, содержащего азот, кальций и серу, и может найти применение в химической промышленности.

В сельском хозяйстве все более широкое применение находят сложные удобрения на основе аммиачной селитры, дополнительно содержащие соединения кальция и серы, желательно с мольным соотношением Ca:S, близким к 1:1.

Известен способ получения удобрения, содержащего азот, кальций и серу, включающий смешение плава аммиачной селитры с компонентом или компонентами, содержащими кальций и серу, и гранулирование полученной смеси. При этом в качестве компонентов, содержащих кальций и серу, используют известняк, мел, доломит, цементную пыль, металлургический шлак, фосфогипс и/или их смеси. Плав аммиачной селитры подают на стадию смешения в количестве 1÷70% от общей массы, а остальное количество плава направляют на стадию гранулирования [авт. св. СССР №1505920, МКИ 4 С05С 1/00, опубл. 07.09.89, бюл. №33]. Недостаток способа состоит в сложности его реализации в промышленных условиях.

Наиболее близким к настоящему по технической сущности и достигаемому результату является способ получения кальцийазотосульфатного удобрения с мольным соотношением Ca:S, близким к 1:1 [пат. РФ №2186751, МПК 7 С05С 1/00, С05G 1/00, 1/08, опубл. 10.08.2002, бюл. №22]. Плав аммиачной селитры берут в количестве 60÷98% от массы удобрения. В качестве кальцийсеросодержащего компонента используют гипс, фосфогипс, металлургический шлак и/или их смеси. В качестве кальцийсодержащего компонента используют доломит, мел, известняк, цементную пыль и/или их смеси. В качестве серосодержащего компонента используют серу, сульфат калия, сульфат магния и/или их смеси. При этом получают удобрение, в котором мольное соотношение Ca:S близко к 1:1, а содержание питательных компонентов составляет, мас.%:

N	20,4÷32,2
Са	0,59÷11,76
S	0,47÷9,41

Недостаток известного способа состоит в невысоких потребительских свойствах получаемого удобрения из-за несоответствия гранулометрического состава современным требованиям потребителей: основная фракция гранул получаемого удобрения имеет размер 1÷4 мм, в то время как в соответствии с требованиями потребителей, предъявляемыми к удобрениям, содержащим азот, кальций и серу, основная фракция гранул должна иметь размер 2÷5 мм. Прочность гранул находится на уровне 60 кг/см², что также недостаточно для удобрений, получаемых методом гранулирования в барабанных грануляторах-сушилках.

Технической задачей настоящего изобретения является получение сложного удобрения, удовлетворяющего современным требованиям по гранулометрическому составу и с более высокой прочностью гранул, то есть улучшение потребительских свойств удобрения.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения кальцийазотосульфатного удобрения с мольным соотношением Ca:S, близким к 1:1, включающем приготовление водной пульпы с влажностью 5÷15 мас.%, содержащей аммиачную селитру и соли сульфата и кальция, гранулирование последней в барабанном грануляторе-сушилке, согласно изобретению гранулированию подвергают пульпу, приготовленную путем обработки раствора нитрата кальция сульфатом аммония с избытком последнего сверх стехиометрии, равным (0,2÷1) моль на 1 моль нитрата кальция, с добавкой нитрата аммония, с последующей выпаркой и добавлением к упаренной смеси карбоната кальция из расчета (0,8÷1,2) моль СаСО₃ на 1 моль избыточного сульфата аммония.

Добавку нитрата аммония осуществляют в виде 35-90%-ного раствора в количестве 7÷19 кг (в пересчете на 100%-ную NH₄NO₃) на 1 кг кальция.

Обработку раствора нитрата кальция сульфатом аммония ведут при температуре 50÷105°С.

Раствор нитрата кальция готовят из тетрагидрата нитрата кальция - побочного продукта производства сложных удобрений по азотнокислотной технологии.

Концентрацию кальция в растворе нитрата кальция поддерживают в пределах 8÷13 мас.%.

Сульфат аммония используют в виде раствора с концентрацией 40÷45 мас.%.

В качестве карбоната кальция используют синтетический карбонат кальция, полученный из тетрагидрата нитрата кальция - побочного продукта производства сложных удобрений по азотнокислотной технологии.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Кальцийазотосульфатное удобрение получают на промышленном оборудовании, используя следующие исходные реагенты:

- раствор нитрата кальция, приготовленный из тетрагидрата нитрата кальция - побочного продукта в производстве сложных удобрений по азотнокислотной технологии с содержанием кальция 8÷13% (здесь и далее % массовые) и свободной азотной кислоты 6÷12%;

- 35÷90%-ный раствор нитрата аммония;

- кристаллический сульфат аммония или его 40÷45%-ный раствор;

- синтетический карбонат кальция, полученный из тетрагидрата нитрата кальция - промежуточного продукта в производстве сложных удобрений по азотнокислотной технологии с содержанием CaCO₃ - 93%;

- 15%-ную аммиачную воду.

Обработку раствора нитрата кальция сульфатом аммония ведут в первом реакторе каскада реакторов. Расход сульфата аммония поддерживают в пределах (0,96÷1,61) т на 1 т нитрата кальция (все в пересчете на 100%-ные вещества), что соответствует избытку сульфата аммония, равному 0,2÷1 моль на 1 моль нитрата кальция.

Сульфат аммония вводят в виде кристаллического порошка или 40÷45%-ного водного раствора. Одновременно в реактор добавляют 35÷90%-ный раствор нитрата аммония из расчета 7÷19 кг (в пересчете на 100%-ную NH₄NO₃) на 1 кг кальция.

Температуру пульпы в реакторе поддерживают в пределах 50÷105°С.

Во второй реактор каскада добавляют аммиачную воду, корректируя рН смеси в пределах 5÷6.

Полученную смесь с влажностью 30÷60% упаривают в выпарной батарее до остаточной влажности 12÷16%.

Упаренную смесь направляют в реактор-смеситель, в который добавляют синтетический карбонат кальция, поддерживая расход последнего 0,65÷0,97 т на 1 т избыточного сульфата аммония, что соответствует расходу 100%-ного CaCO₃, равному (0,8÷1,2) моль на 1 моль избыточного сульфата аммония.

Полученную пульпу с влажностью 10÷15% гранулируют и сушат в барабанном грануляторе-сушилке с производительностью 25 т/час по целевому продукту.

Целевой продукт - кальцийазотосульфатное удобрение, содержит 92÷96% фракции гранул с размером 2÷5 мм и имеет следующий состав, мас.%:

Nобщий	27÷29
Са	5÷6,5
S	4÷5
мольное соотношение Ca:S	(0,9÷1,0):1
прочность гранул	75÷80 кг/см2

Из представленных данных следует, что способ, в соответствии с настоящим изобретением, позволяет решить поставленную техническую задачу, а именно улучшить потребительские свойства удобрения: основная фракция гранул имеет размер 2÷5 мм, что соответствует требованиям потребителей, при этом прочность гранул повышается в 1,3 раза по сравнению с прототипом.

Поставленная техническая задача решается при выполнении отличительных признаков, заявленных в первом пункте формулы.

При дозировке сульфата аммония без избытка (при избытке менее 0,2 моля на 1 моль нитрата кальция) в составе удобрения присутствует нитрат кальция. ухудшающий процесс гранулирования, что приводит к снижению выхода фракции 2÷5 мм. При избытке сульфата аммония более 1 моль на 1 моль нитрата кальция снижается прочность гранул.

Заявленные пределы по расходу карбоната кальция обеспечивают мольное соотношение Ca:S, близкое к 1:1.

Нижний предел по добавке нитрата аммония обусловлен необходимостью исключить загустевание пульпы в процессе выпарки, что может иметь место при добавке менее 7 кг (в пересчете на 100%-ную NH₄NO₃) на 1 кг кальция. Верхний предел по добавке нитрата аммония определяется необходимостью исключить повышенное содержание азота в удобрении.

Нижний предел по температуре обусловлен свойствами образующегося сульфата кальция: при температуре менее 50°С сульфат кальция осаждается в виде мелкого осадка, вызывающего загустевание пульпы. Верхний предел по температуре обусловлен коррозионной агрессивностью среды.

Приготовление раствора нитрата кальция из тетрагидрата нитрата кальция, побочного продукта производства сложных удобрений по азотнокислотной технологии, целесообразно при реализации заявленного способа на заводах с таким производством.

Для приготовления раствора нитрата кальция возможно также использовать известняк.

Концентрационные пределы растворов нитрата кальция, сульфата аммония и нитрата аммония определяются технологической целесообразностью.

Использование в качестве карбоната кальция синтетического карбоната кальция, полученного из тетрагидрата нитрата кальция - побочного продукта производства сложных удобрений по азотно-кислотной технологии, также целесообразно при реализации заявленного способа на заводах с таким производством.

В качестве карбоната кальция возможно также использование измельченных известняка и природного мела.

1. Способ получения кальцийазотосульфатного удобрения с мольным соотношением Ca:S, близким к 1:1, включающий приготовление водной пульпы с влажностью 5÷15 мас.%, содержащей аммиачную селитру и соли сульфата и кальция, гранулирование последней в барабанном грануляторе-сушилке, отличающийся тем, что гранулированию подвергают пульпу, приготовленную путем обработки раствора нитрата кальция сульфатом аммония с избытком последнего сверх стехиометрии, равным (0,2÷1) моль на 1 моль нитрата кальция, с добавкой нитрата аммония, с последующей выпаркой и добавлением к упаренной смеси карбоната кальция из расчета (0,8÷1,2) моль СаСО₃ на 1 моль избыточного сульфата аммония.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что добавку нитрата аммония осуществляют в виде 35-90%-ного раствора в количестве 7÷19 кг (в пересчете на 100%-ную NH₄NO₃) на 1 кг кальция.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку раствора нитрата кальция сульфатом аммония ведут при температуре 50÷105°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор нитрата кальция готовят из тетрагидрата нитрата кальция - побочного продукта производства сложных удобрений по азотнокислотной технологии.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию кальция в растворе нитрата кальция поддерживают в пределах 8÷13 мас.%.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что сульфат аммония используют в виде раствора с концентрацией 40÷45 мас.%.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве карбоната кальция используют синтетический карбонат кальция, полученный из тетрагидрата нитрата кальция, побочного продукта производства сложных удобрений по азотнокислотной технологии.