Способ получения азотосульфатного удобрения

Способ получения азотосульфатного удобрения

Реферат

Изобретение относится к способам получения удобрения, содержащего азот и сульфатную серу, на основе нитрата и сульфата аммония и может быть использовано в химической промышленности для производства удобрения типа NS.

В сельском хозяйстве все более широкое применение находят сложные удобрения на основе аммиачной селитры, дополнительно содержащие соединения серы.

Возросший интерес агрохимиков к сере как элементу питания растений определяется рядом причин: уменьшением содержания ее в почве, расширением производства и потребления свободных или с низким содержанием серы удобрений и увеличением выноса ее из почвы в связи с систематическим ростом урожаев сельскохозяйственных культур.

Известен способ получения удобрения, содержащего азот и сульфатную серу, путем нейтрализации азотной кислоты с добавкой серной кислоты аммиаком, упарки нейтрализованного раствора с последующей грануляцией целевого продукта [Производство аммиачной селитры в агрегатах большой мощности. Под ред. В.М.Олевского, 2-е издание. Химия, 1990, с.130-162]. Недостаток известного способа заключается в получении продукта с низким содержанием сульфатной серы: 0,1-0,15 мас.% или 0,4-0,6 мас.% в пересчете на сульфат аммония.

Известен способ получения азотосульфатного удобрения, включающий приготовление водной пульпы с влажностью 7÷15 мас.% и температурой 80÷100°С, содержащей аммиачную селитру и сульфат аммония, с последующим ее гранулированием в барабанном грануляторе-сушилке [пат. РФ №2227792, МПК 7 С05С 1/00, C05G/00, опубл. 27.04.2004, бюл. №12]. Недостаток способа состоит в невысоких потребительских свойствах получаемого удобрения из-за несоответствия гранулометрического состава современным требованиям потребителей и невысокой прочности гранул.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является способ получения азотосульфатного удобрения, по которому смешивают растворы нитрата и сульфата аммония в соотношении, обеспечивающем содержание сульфатной серы в удобрении в заданных пределах, вводят модифицирующую фосфатную добавку, смешанный раствор упаривают при конечной температуре образующейся суспензии в пределах 142÷155°C, суспензию гранулируют в барабанном грануляторе-сушилке [пат. РФ №2344112, МПК 7 С05С 1/00, опубл. 20.01.2009].

Недостатком известного способа являются неудовлетворительные потребительские свойства получаемых удобрений. Они слеживаются при хранении несмотря на применение фосфатной модифицирующей добавки. Введение известной магнезиальной добавки или добавки сульфата алюминия также не устраняет уплотнения продукта в процессе хранения. Слеживаемость устраняется только путем дополнительной обработки гранул амино-масляной смесью. Однако это существенно снижает устойчивость удобрения против детонации, то есть делает их взрывоопасными.

Вероятная причина неудовлетворительных потребительских свойств заключается в следующем.

Из научно-технической литературы известно, что одним из основных условий получения данного типа удобрений с высокими физико-механическими и физико-химическими показателями является обеспечение условий максимально полного формирования структур двойных солей 2NH₄NО₃·(NH₄)₂SО₄ и 3NH₄NО₃·(NH₄)₂SО₄.

Применительно к удобрениям с относительно невысоким содержанием сульфатной серы (до 8 мас.%) оптимальным является двухкомпонентная система, состоящая из двойной соли и нитрата аммония. Весь сульфат аммония, используемый для получения удобрения, должен входить в состав двойной соли, т.е. в свободном виде в качестве третьей фазы должен отсутствовать.

При получении азотосульфатного удобрения по известному способу, по-видимому, из-за невысокой скорости формирования структуры двойной соли вышеописанное условие не реализуется, что и приводит к ухудшению потребительских свойств удобрения.

Технической задачей настоящего изобретения является получение удобрений, не слеживающихся при хранении даже без обработки гранул аминомасляной смесью, т.е. улучшение потребительских свойств.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения азотосульфатного удобрения, включающем смешение растворов нитрата и сульфата аммония в соотношении, обеспечивающем заданное содержание сульфатной серы в удобрении, введение модифицирующей добавки, упарку смешанного раствора при конечной температуре образующейся суспензии не выше 155°С, гранулирование суспензии, согласно изобретению суспензию перед гранулированием выдерживают при перемешивании в течение не менее 30 минут и доупаривают при конечной температуре 186-198°C.

Суспензию перед гранулированием предпочтительно выдерживают при перемешивании в течение 40-120 минут.

Конечную температуру при доупаривании суспензии предпочтительно поддерживают в пределах 190-195°С.

Гранулирование суспензии осуществляют методом приллирования.

Пример

Смешивают 35÷90%-ный (здесь и далее % массовые) раствор нитрата аммония и 40÷45%-ный раствор сульфата аммония в массовом соотношении, обеспечивающем содержание сульфатной серы в получаемом удобрении 3, 5 и 7%, вводят модифицирующую добавку из числа известных (фосфатную, магнезиальную, сульфат алюминия) в количестве 0,2÷0,4% MgO или 0,3÷0,6% P₂O₅ или 0,3÷0,5% Аl₂O₃ в удобрении, смешанный раствор упаривают при конечной температуре образующейся суспензии 140÷150°С, упаренную суспензию выдерживают при перемешивании в течение не менее 30 минут, оптимально 40÷120 минут, и доупаривают при конечной температуре суспензии 186÷198°С, предпочтительно 190÷195°С.

Доупаренную суспензию гранулируют методом приллирования в гран-башне.

Получают удобрения марок 33:3, 32:5 и 30:6. Удобрение при хранении не слеживается, не требует обработки гранул аминомасляной смесью, что подтверждается тремя независимыми тестами:

- натурные испытания полученных удобрений на складе - опытная партия сохранила рассыпчатость в течение, по крайней мере, 6 месяцев;

- определение рассыпчатости по ГОСТ 21560.5 (рассыпчатость 100%);

- лабораторный тест, в соответствии с которым образец помещается в цилиндрическую форму, выдерживаемую под нагрузкой 0,5 кг/см² в течение 7 суток с последующим определением усилия на разрыв спрессовавшегося брикета. Образец после 7-дневной выдержки рассыпался при раскрытии формы (давление на разрыв менее 0,1 кг/см²). По данным рентгеноструктурного анализа удобрение представляет двухкомпонентную систему нитрата аммония и двойной соли, кристаллическая фаза сульфата аммония отсутствует.

Все опытные партии удобрений выдерживают тест на устойчивость к детонации по методу, указанному в Регламенте ЕС №2003/2003 Европейского Парламента и Совета от 13.10.2003.

Таким образом, предложенный способ позволяет решить поставленную техническую задачу.

Положительный эффект обусловлен, по-видимому, тем, что заявленные отличительные признаки по совокупности обеспечивают оптимальные условия для исчерпывающего формирования структуры двойных солей.

Выдержка при перемешивании суспензии, образующейся при упаривании, в течение не менее 30 минут обеспечивает завершение процесса кристаллизации выпадающей твердой фазы требуемой структуры.

Оптимальное время выдержки составляет 40÷120 минут, при этом верхний предел определяется экономическими соображениями.

Доупаривание суспензии при конечной температуре 186÷198°С обеспечивает исчерпывающее формирование структуры двойных солей на стадии гранулирования.

Оптимальный диапазон температуры при доупаривании составляет 190÷195°С.

1. Способ получения азотосульфатного удобрения, включающий смешение растворов нитрата и сульфата аммония в соотношении, обеспечивающем заданное содержание сульфатной серы в удобрении, введение модифицирующей добавки, упарку смешанного раствора при конечной температуре образующейся суспензии не выше 155°С, гранулирование суспензии, отличающийся тем, что суспензию перед гранулированием выдерживают при перемешивании в течение не менее 30 мин и доупаривают при конечной температуре 186÷198°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензию перед гранулированием предпочтительно выдерживают при перемешивании в течение 40÷120 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что конечную температуру суспензии поддерживают в пределах 190÷195°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулирование проводят методом приллирования.