Гранулированное азотное удобрение на основе аммиачной селитры и карбамида и способ его получения

Гранулированное азотное удобрение на основе аммиачной селитры и карбамида и способ его получения

Реферат

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.

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.