Способ получения сложного удобрения на основе нитрата аммония

Способ получения сложного удобрения на основе нитрата аммония

Реферат

Изобретение относится к способу получения сложного удобрения на основе нитрата аммония, содержащего, кроме азота, дополнительно другие питательные элементы - фосфор, калий и серу, и может найти применение в химической промышленности на предприятиях, производящих минеральные удобрения для нужд сельскохозяйственных производителей.

В сельском хозяйстве все более широкое применение находят сложные удобрения на основе нитрата аммония, дополнительно содержащие, кроме азота, другие питательные элементы в относительно небольших количествах (3-7 мас.%).

Известны, в частности, способы получения сложных удобрений на основе нитрата аммония с добавками фосфора [Производство аммиачной селитры в агрегатах большой единичной мощности. Под ред. В.М.Олевского, второе изд., М.: Химия, 1990 г., с.130-164], калия [пат. РФ №2182144, МПК 7 C05G 1/001, опубл. 10.05.2002] или серы [пат. РФ №2279416, опубл. 10.07.2006]. Недостаток известных способов состоит в использовании дефицитных и дорогостоящих реагентов - термической фосфорной кислоты, нитрата калия и мелкодисперсного сульфата аммония.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сложного удобрения на основе нитрата аммония, содержащего, кроме азота, дополнительно другой питательный элемент, а именно фосфор, включающий смешение плава нитрата аммония с фосфорсодержащим реагентом, в качестве которого используют минеральное азотнофосфорное удобрение с содержанием Р₂О₅ 13÷21 мас.%, с последующим гранулированием. Получаемое сложное удобрение содержит 32÷34 мас.% азота и 2÷6 мас.% Р₂О₅ [пат. РФ №2253639, МПК 7 С05С 1/02, опубл. 10.06.2005].

Недостаток способа заключается в ограниченной возможности расширения ассортимента получаемых удобрений. В частности, способ не позволяет получать тройное NPK-удобрение с использованием в качестве калиевой составляющей доступного хлорида калия, так как введение последнего в плав нитрата аммония с температурой 170°С приведет к взрывному разложению смеси.

В случае получения удобрений на основе нитрата аммония, содержащих серу, в рамках известного способа выбор серосодержащего реагента ограничен только дорогостоящими сухими сульфатными солями, а доступная и относительно дешевая серная кислота не может быть применена.

Задачей настоящего изобретения является техническое обеспечение возможности расширения ассортимента получаемых удобрений.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения сложного удобрения на основе нитрата аммония, содержащего, кроме азота, дополнительно не менее одного питательного элемента, включающем смешение нитрата аммония с реагентами, содержащими другие питательные элементы, и гранулирование целевого продукта, согласно изобретению нитрат аммония в виде водного раствора делят на две части, одну из которых смешивают с кислым фосфорсодержащим реагентом, а другую с упаренной пульпой, образованной путем нейтрализации аммиаком смеси нитрата аммония и кислого фосфорсодержащего реагента в присутствии серосодержащего реагента с последующей упаркой, добавляя одновременно калийсодержащий реагент и подвергая смешанную пульпу гранулированию в барабанном грануляторе-сушилке.

Долю нитрата аммония при смешении с кислым фосфорсодержащим реагентом поддерживают в пределах 15÷65% от общего расхода.

В качестве кислого фосфорсодержащего реагента используют азотнокислотную вытяжку апатита с частично выделенным кальцием в виде тетрагидрата нитрата кальция до отношения Са:Р₂О5, равного (0,35÷0,55): 1.

В качестве калийсодержащего реагента используют хлорид калия.

В качестве серосодержащего реагента используют серную кислоту.

Концентрацию водного раствора нитрата аммония при смешении с кислым фосфорсодержащим реагентом поддерживают в пределах 30÷93 мас.%, а при смешении с упаренной пульпой - в пределах 85÷93 мас.%.

Содержание воды в упаренной пульпе поддерживают в пределах 8÷15%.

Пример 1

Сложное удобрение на основе нитрата аммония получают на промышленном оборудовании.

В производство поступает 28,4 т/ч нитрата аммония (в пересчете на 100%-ную NH₄NO₃). Часть нитрата аммония в количестве 22,8 т/ч, что составляет 32% от общего расхода, в виде 40%-ного (здесь и далее % массовые) раствора смешивают с азотнокислотной вытяжкой, взятой в количестве 35,2 т/ч, из которой частично выделен кальций в виде тетрагидрата нитрата кальция и содержащей, %:

N	5,3
Р2О5	10,2
Са	4,1
Отношение Са/Р2О5	0,4.

Добавляют 92%-ную серную кислоту в количестве 6 т/ч, смесь нейтрализуют аммиаком до рН 4,5-6 и упаривают до остаточной влажности 11%, поддерживая конечную температуру пульпы в пределах 145-150°С.

Упаренную пульпу смешивают с остальной частью нитрата аммония, взятой в количестве 22,2 т/ч в виде 87%-ного раствора, добавляют 6 т/ч хлорида калия и гранулируют в барабанном грануляторе-сушилке, поддерживая температуру греющих газов на входе в пределах 140-160°С, а на выходе 80-85°С. При этом получают 60 т/ч сложного удобрения, содержащего, %:

N	26,3
Р2О5	6,0
К2О	6,0
S	3,0.

Пример 2

Получают сложное удобрение на основе нитрата аммония аналогично примеру 1, изменяя долю нитрата аммония, поступающего на смешение с азотнокислотной вытяжкой в пределах 15÷65%, соотношение Са:Р₂О₅ в ней в пределах (0,35÷0,55):1, концентрацию раствора нитрата аммония, поступающего на смешение с азотнокислотной вытяжкой, в пределах 30÷93%, а на смешение с упаренной пульпой в пределах 85÷93%, остаточную влажность упаренной пульпы в пределах 8-15% и регулируя расход реагентов, получают сложные удобрения на основе нитрата аммония, содержащие, %:

N	25-30
Р2О5	3-7
К2О	3-7
S	1-4.

Прочность гранул получаемых удобрений составляет 100÷120 кгс/см², удобрения не слеживаются, производство работает стабильно.

Представленные данные доказывают, что предложенный способ обеспечивает техническую возможность расширения ассортимента удобрений, получаемых на основе нитрата аммония, в том числе многокомпонентных с использованием доступных реагентов.

Заявленный диапазон доли нитрата аммония при смешении с кислым фосфорсодержащим реагентом обусловлен необходимостью обеспечить требуемую подвижность пульпы в процессе упаривания и ее термостабильность: при выходе за нижний предел (15%) отмечается загустевание пульпы, осложняющее работу насосов, при выходе за верхний предел (65%) заметно возрастает концентрация нитрата аммония в упариваемой пульпе, что потенциально снижает ее термостабильность.

Использование в качестве фосфорсодержащего реагента азотнокислотной вытяжки апатита с частично выделенным кальцием в виде тетрагидрата нитрата кальция до остаточного отношения Ca:P₂O₅, равного (0,35÷0,55):1, обеспечивает наиболее стабильную работу барабанного гранулятора-сушилки. При выходе за указанный интервал или использовании экстракционной фосфорной кислоты отмечаются значительные колебания грансостава получаемого удобрения.

Хлорид калия является доступным калийсодержащим реагентом. Заявленный способ обеспечивает техническую возможность его использования без осложнений в ведении технологического процесса.

Использование серной кислоты в качестве серосодержащего реагента наиболее технологично по сравнению с сухими солями этой кислоты.

Пределы по концентрации раствора нитрата аммония и остаточной влажности упаренной пульпы определяются технологической целесообразностью. Они позволяют при необходимости утилизировать разбавленные растворы нитрата аммония при смешении с азотнокислотной вытяжкой апатита и поддерживать оптимальную влажность смешанной пульпы, подаваемой на гранулирование.

1. Способ получения сложного удобрения на основе нитрата аммония, содержащего дополнительно, кроме азота, не менее одного питательного элемента, включающий смешение нитрата аммония с реагентами, содержащими другие питательные элементы, и гранулирование целевого продукта, отличающийся тем, что нитрат аммония в виде водного раствора делят на две части, одну из которых смешивают с кислым фосфорсодержащим реагентом, а другую - с упаренной пульпой, образованной путем нейтрализации аммиаком смеси нитрата аммония и кислого фосфорсодержащего реагента в присутствии серосодержащего реагента с последующим упариванием, добавляя одновременно калийсодержащий реагент и подвергая смешанную пульпу гранулированию в барабанном грануляторе-сушилке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что долю нитрата аммония при смешении с кислым фосфорсодержащим реагентом поддерживают в пределах 15÷65% от общего расхода.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислого фосфорсодержащего реагента используют азотнокислотную вытяжку апатита с частично выделенным кальцием в виде тетрагидрата нитрата кальция до отношения Ca:P₂O₅, равного (0,35÷0,55):1.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве калийсодержащего реагента используют хлорид калия.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве серосодержащего реагента используют серную кислоту.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию водного раствора нитрата аммония при смешении с кислым фосфорсодержащим реагентом поддерживают в пределах 30÷93 мас.%, а при смешении с упаренной пульпой - в пределах 85÷93 мас.%.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание воды в упаренной пульпе поддерживают в пределах 8÷15 мас.%.