Спосіб одержання азотно-калійного добрива

Даний винахід відноситься до способів одержання азотно-калійних гранульованих добрив на основі карбаміду і хлориду калію і може бути використане в хімічній промисловості. Відомий спосіб одержання гранульованих азотно-калійних добрив шляхом змішування пилоподібного хлориду калію з 15-18%мас. карбаміду з наступним безводним обкочуванням суміші при 116-180°С у тарілчастому грануляторі та охолодженням одержаних гранул повітрям (SU 966087, С05D1/02, 1982). Основний недолік цього способу полягає в підвищеній гігроскопічності гранульованого продукту. Відомий спосіб одержання гранульованих азотно-калійних добрив, в якому з метою зменшення гігроскопічності гранульованого продукту одержані гранули карбаміду в процесі охолодження піддають обпудрюванню пилоподібним хлоридом калію при температурі гранул карбаміду, що надходять на охолодження, 115-125°С (SU 1084262, С05D1/02, 1984). При цьому пилоподібний хлорид калію вводять на обпудрювання в кількості 10-12%мас. Основним недоліком даного способу є його знижена експлуатаційна надійність, тому що повторне обкочування (охолодження) гранул призводить до накопичення хлориду калію на тарілці гранулятора і припинення процесу. Відомий спосіб одержання гранульованих азотно-калійних добрив, який включає одержання суміші хлориду калію і карбаміду та/або аміачної селітри, гранулювання одержаної суміші, причому частка карбаміду та/або аміачної селітри в готовому продукті складає 10-50%мас., що у перерахунку на N складає для карбаміду 4,6-23,0%мас. N (FR 1476296, С05D1/02, 1966). Гранулювання здійснюють у барабанному грануляторі-сушарці. Основний недолік способу полягає в тому, що отримане гранульоване азотно-калійне добриво містить недостатню кількість азоту і гранули мають неоднорідний склад по об'єму. Відомий також спосіб одержання азотно-калійного добрива, що включає змішування карбаміду з хлоридом калію, нагрівання суміші до плавлення карбаміду і гранулювання добрива (RU 2100326, С05D1/00, 1997). У відомому способі карбамід беруть у кількості 35-90%. Гранули добрива, одержані відомим способом, мають підвищену міцність. Однак застосовуваний у відомому способі метод гранулювання шляхом охолодження нагрітої суміші на охолоджуваній металевій поверхні вимагає додаткової стадії здрібнювання плитки, що утворюється, до гранул із середнім розміром (1-4)мм, що знижує надійність і, як наслідок, продуктивність способу. Найбільш близьким за технічною сутністю та результатом, що досягається, до даного винаходу є спосіб одержання азотно-калійного добрива, що включає змішування хлориду калію з карбамідом у змішувачі, нагрівання суміші та її гранулювання (SU 347324, С05D1/02, 1972). У відомому способі карбамід беруть у кількості 10-30%мас., що в перерахунку на азот складає 4,6-13,8%мас. N. Вміст К2О дорівнює 42,054,0%мас. Основним недоліком способу - найближчого аналога є його знижена експлуатаційна надійність (визначення терміну надійність за ГОСТом та її показників див. у примітці до таблиці, представленій наприкінці даного опису), обумовлена підвищеною кількістю відмов установки, у якій реалізується відомий спосіб. Ще одним недоліком способу найближчого аналога є підвищений вміст калію в одержуваному добриві, що ускладнює гранулювання і також знижує експлуатаційну надійність способу. Основна технічна задача, на рішення якої спрямований даний винахід, полягає в підвищенні експлуатаційної надійності способу за рахунок скорочення часу простою через відмови, збільшення напрацювання на відмову, що одночасно забезпечує | збільшення продуктивності способу. Технічним результатом винаходу є збільшення часу напрацювання на відмову устаткування, що реалізує спосіб, і одержання добрива з вмістом К2О, %мас., від 1 до 5,94. Вказана вище задача з досягненням технічного результату вирішується в способі одержання азотнокалійного добрива, що включає змішування хлориду калію з карбамідом у змішувачі, нагрівання суміші та її гранулювання, причому при змішуванні хлорид калію беруть у кількості 1,66-9,9%мас, карбамід подають у змішувач у вигляді плаву, гранулювання ведуть прилюванням в газовому потоці у грануляційній башті. Крім того, одержані гранули добрива уловлюють зі згаданого газового потоку струменями рідини. Крім того, відношення швидкісних напорів кожного струменя рідини і газового потоку підтримують в діапазоні 3650-9980. Можливий варіант реалізації винаходу, коли як рідину використовують водний розчин одержаного добрива. Крім того, масове співвідношення кількості калію у водному розчині та у газовому потоці підтримують у діапазоні 22-250. Азотно-калійне добриво, одержуване даним способом, містить К2О 1-5,94%мас., N 41,4-45,2%мас. Основні відмітні ознаки пропонованого способу полягають у тому, що при змішуванні хлорид калію беруть 1,66-9,9%мас., карбамід подають у змішувач у вигляді плаву, а гранулювання здійснюють методом прилювання. Додаткові відмітні ознаки пропонованого способу полягають у тому, що одержані гранули добрива уловлюють з газового потоку струменями рідини, краще, водним розчином одержаного добрива. Відношення швидкісних напорів кожного струменя рідини і газового потоку підтримують в інтервалі 36509980, а масове співвідношення кількості калію у водному розчині добрива та в газовому потоці підтримують у діапазоні 22-250. Під швидкісним напором мається на увазі відношення W 2p/2, де W і р - швидкість потоку і густина речовини потоку, відповідно. Даний винахід відповідає умові патентоспроможності - новизна, оскільки рівень техніки не містить технічного рішення, істотні ознаки якого цілком збігаються з усіма ознаками, присутніми в незалежному пункті формули винаходу. Винахід відповідає також умові патентоспроможності - винахідницький рівень, оскільки в рівні техніки не виявлені технічні рішення, відмітні ознаки яких спрямовані на вирішення технічної задачі, на виконання якої спрямований даний винахід. Сутність даного винаходу пояснюється прикладом. До змішувача подають плав карбаміду концентрацією 99,7-99,8%мас. у кількості від 54,1 до 59т/годину і порошок хлориду калію - від 1 до 5,94т/годину при температурі 132-140°С. Концентрація хлориду калію в суміші 1,66-9,9%мас. Гранулювання здійснюють методом прилювання, для чого одержану суміш направляють на гранулювання у башту, що має діаметр 10960мм і висоту 68м. Висота польоту гранул складає 62м. Знизу до башти подають від 530 до 600тис.м3/годину повітря. Одержане азотно-калійне добриво має вміст К2О 15,94%мас., N 45,2-41,4%мас., Н2О не більше 0,25%мас. Це добриво має не менше 93% гранул розміром 14мм, вміст гранул розміром менше 1мм до 5%. Середня годинна продуктивність складає 60т/годину. Після гранулювання частинки добрива уловлюють з газового потоку струменями водного розчину одержаного добрива. Уловлювання відбувається в 40 очисниках, розташованих з однаковим кроком у зовнішньому кільцевому кожусі, змонтованому навколо верхньої частини башти. Кожен очисник є трубою з внутрішнім діаметром 750мм і висотою 1250мм. У верхній частині труби установлена форсунка, яка роздає радіальні струмені водного розчину добрива, спрямовані перпендикулярно до осі труби. Внутрішній діаметр вихідного отвору форсунки - 14мм. Газовий потік (повітря), що містить частки добрива, надходить до кільцевого кожуха крізь вікна, виконані у верхній частині башти, потім він розподіляється по трубах, в яких рухається зверху вниз. При контакті газового потоку з радіальними струменями водного розчину добрива відбувається ефективне очищення газового потоку від частинок добрив. Очищений газовий потік викидається в атмосферу. Відношення швидкісних напорів струменя і газового потоку беруть в інтервалі 3650-9980. Кількість циркулюючого водного розчину добрива складає 600м3/годину. Масове співвідношення кількості калію у водному розчині добрива та у газовому потоці вибирають в діапазоні 22-250. У таблиці приведені експлуатаційні показники пропонованого способу і способу - найближчого аналога. Таблиця Експлуатаційні показники Середнє напрацювання на відмову, годин Число відмов за рік Середній час відновлення, годин Сумарна тривалість - простоїв через відмови, годин/рік - роботи агрегату, годин/рік Середня годинна продуктивність, т/годину Пропонований спосіб 652 14 16 Найближчий аналог 320-360 23-26 28-30 190 7920 60 540-670 7450-7680 52,6 Примітка. Відповідно до ГОСТ 27002-89 «Надежность в технике. Термины и определения» надійність це властивість об'єкта (у нашому випадку способу) зберігати в часі у встановлених межах значення всіх параметрів. Як критерії для оцінки надійності об'єкта можуть бути обрані напрацювання на відмову, число відмов за рік і т.д. Відмова - подія, яка полягає в порушенні працездатного стану об'єкта. Напрацювання на відмову - тривалість роботи об'єкта до його відмови. Слід зазначити, що при виході за верхню межу концентрації хлориду калію КСІ, вказану у першому пункті формули винаходу, експлуатаційні показники надійності способу істотно погіршуються. Експериментальні дослідження, проведені авторами, показали, що при перевищенні верхньої межі концентрації КСІ виникають два небажаних явища. По-перше, підвищується частота забивання диспергатора, який роздає плав добрива у верхній частині башти, і по-друге, істотно знижується ефективність очищення газового потоку від частинок добрива, що приводить до підвищення частоти забивання патрубків, які відводять газовий потік з кожуха. Внаслідок цього установку приходиться частіше зупиняти на очищення. При зниженні концентрації КСІ нижче нижньої межі виходить некондиційне добриво, яке має знижений вміст калію, а саме, у перерахунку на К2О менше потрібної межі 1%мас. Подібні небажані явища виникають і при підтриманні відношення швидкісних напорів струменя і газового потоку нижче нижньої межі, а також масового співвідношення кількості калію у водному розчині добрива та у газовому потоці вище верхньої межі. При перевищенні верхньої межі параметра за п.3 формули винаходу і при підтримуванні параметра за п.4 формули нижче нижньої межі винаходу надійність способу зменшується, оскільки для забезпечення даних умов в установці необхідно збільшити витрату помпи чи кількість помп, що забезпечують циркуляцію водного розчину добрива, який направляється на очищення газового потоку від частинок добрива. На практиці це приводить до зниження надійності установки, внаслідок збільшення числа відмов. Як випливає з таблиці, запропонований спосіб дозволяє підвищити середнє напрацювання на відмову в 1,92 рази, зменшити число відмов у 1,75 рази, зменшити середній час відновлення в 1,81 рази. В результаті чого сумарна тривалість простою через відмови знижується в 3,18 рази. Середня годинна продуктивність процесу при цьому збільшується в 1,14 рази. Винахід з найбільшою ефективністю може бути використаний в хімічній промисловості при виробництві гранульованих азотно-калійних добрив.