Спосіб одержання гранульованої кальцієвої селітри

Изобретение относится к производству минеральных удобрений, в частности к получению гранулированной кальциевой селитры, используемой в качестве азотного удобрения для почв с недостаточным содержанием кальция. Будучи физиологически щелочным удобрением, кальциевая селитра при систематическом применении на дерново-подзолистых почвах значительно улучшает и х свойства. Известен способ получения кальциевой селитры прямым взаимодействием мела или известняка с азотной кислотой (Клевке В.А. и др. Технология азотных удобрений. - М.: Госхимиздат, 1963. 361с.). Нейтрализацию кускового известняка или мела осуществляют обычно в башнях циркулирующей 40 - 48% - ной азотной кислотой. Кислый раствор вытекающий из башни, отводят на донейтрализацию аммиаком или известью-пушонкой. Затем полученный раствор кальциевой селитры отфильтровывают на фильтр-прессах, выпаривают под вакуумом и кристаллизуют на охлаждающих вальцах или в грануляционной башне. Недостатками указанного способа являются неэкономичность и многостадийность процесса, дороговизна продукта из-за повышенных энергозатрат при получении плава кальциевой селитры, получение мелкокристаллического продукта с преобладанием тетрагидрата имеющего самую высокую гигроскопичность из всех известных удобрений, что приводит к его высокой слеживаемости. Известен также способ получения кальциевой селитры из нитрозных газов (Клевке В.А. и др. Технология азотных удобрений. - М.: Госхимиздат, 1963. - 361с.) промывкой их известковым молоком с последующей инверсией нитрит-натратного щелока азотной кислотой при обогреве острым паром и интенсивном перемешивании раствора сжатым воздухом. В инвертированном растворе остается избыток азотной кислоты, которую нейтрализует аммиаком. При этом образуется некоторое количество аммиачной селитры, в присутствии которой скорость кристаллизации увеличивается. Затем раствор упаривают до получения плава. Кристаллизацию кальциевой селитры с добавкой аммиачной селитры (в качестве кристаллообразователя) на охлаждающих вальцах проводят при 90°C. Температуру плава в корыте вальцов поддерживают около 110°C. Перед загрузкой в тару кальциевую селитру о хлаждают. По этому способу получают более дешевый продукт. Однако, при кристаллизации на вальцах большая часть соли кристаллизуется в виде мелкокристаллического двухводного гидрата обладающего высокой гигроскопичностью, из-за чего содержание влаги в готовом продукте составляет 15 - 23мас.%, что приводит к высокой слеживаемости удобрения. Также известен способ получения двойной соли кальциевой селитры и мочевины из растворов кальциевой селитры и мочевины (А.с. СССР №199851, кл. C01f, 12m11/42, 1967), включающий получение плава кальциевой селитры, в котором растворяют кристаллическую мочевину в мольном соотношении 4 : 1 при 115 125°C с последующим охлаждением и кристаллизацией полученного продукта при 60 80°C на охлаждающих вальцах. Недостатками этого способа являются техническая невозможность дозировки плава кальциевой селитры при смешении с мочевиной, получение мелкокристаллического продукта с преобладанием высокогигроскопичного тетрагидрата приводящего к его высокой слеживаемости. На охлаждающих вальцах получают мелкокристаллический продукт, имеющий высокую слеживаемость. Более прогрессивным является получение продуктов в виде зерен путем их гранулирования. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ получения гранулированной кальциевой селитры, полученной при азотнокислотной переработке различного фосфа тного сырья (Косяков Н.Е., Сергиенко И.Д. Промышленная отработка технологии гранулированной кальциевой селитры // Химическая промышленность. - 1992. - №12. - С.20 - 21 - прототип). Гранулированную кальциевую селитру получают из щелоков цеха азофоски. В цехе азофоски тетрагидрат нитрата кальция подвергают нейтрализации газообразным аммиаком до pH = 5,5 - 6,0 при температуре 60°C. Нейтрализованный плав кальциевой селитры из сборника одновременно с топочными газами подают в сушилку-гранулятор-классификатор (СГК), где производятся гранулирование и сушка распыленного плава. Из СГК гранулы направляют на классифицирующие грохоты. Товарная фракция проходит холодильный барабан и барабан кондиционирования и после упаковки поступает на склад. Процесс грануляции и сушки продукта топочными газами протекает при следующих значениях технологических параметров: температура топочных газов на входе в СГК 160 - 180°C; температура отработанных газов на выходе из СГК 78°C. Содержание аммиачной селитры в конечном продукта 11,4 - 12,1мас.%, содержание воды - 10,8 - 15мас.%. По этому способу получается продукт с повышенным содержанием влаги, что приводит к высокой слеживаемости. Использование в качестве кристаллообразователя аммиачной селитры, обладающей высокой гигроскопичностью, также ведет к увеличению гигроскопичности продукта, и, как следствие, повышению слеживаемости и снижению прочности гранул. Максимальное содержание азота в полученном удобрении составляло 17,4мас.%. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения гранулированной кальциевой селитры путем изменения технологических параметров процесса так, чтобы обеспечить получение безводного гранулированного продукта с повышенной прочностью гранул, что приведет к снижению его гигроскопичности и слеживаемости. Поставленная задача решается тем, что в способе получения гранулированной кальциевой селитры, включающем приготовление раствора кальциевой селитры, смешение его с карбамидом, введение смеси в гранулятор с одновременным распылением ее горячими топочными газами, гранулирование, сушку, вывод гранул и их последующее охлаждение, согласно изобретению, смешение раствора кальциевой селитры с карбамидом проводят до содержания азота в конечном продукте 18,2 - 33,5мас.%, топочные газы подают с температурой 180 400°C, а вывод гранул осуществляют при 95 115°C. Благодаря заявляемым параметрам температурного режима и содержанию карбамида в заявляемых пределах в процессе получения кальциевой селитры происходит совместная кристаллизация компонентов с образованием негигроскопичной двойной соли что приводит к повышению прочности гранул вследствие образования фазовых контактов между частицами при высушивании гранул. Повышение прочности гранул в итоге резко снижает слеживаемость удобрения. Следует отметить, что содержание азота в конечном продукте увеличено по сравнению с удобрениями, получаемыми известными способами, и позволяет более эффективно использовать питательные элементы при внесении в почву. Сущность изобретения поясняется следующими примерами. Раствор кальциевой селитры приготавливают путем нейтрализации 56% - ной азотной кислоты (ОСТ 6 - 03 - 270 - 76) известковым молоком (с содержанием до 120г/л) до pH = 7,0. Получают раствор с массовой долей 45 - 60мас.%. Указанную смесь с содержанием воды 18,2 37,0мас.% подают в барабан-гранулятор-сушилку (БГС) с температурой на входе 180 - 400°C. Из-за высокой интенсивности процессов тепло- и массообмена в зоне распыла формирование основной массы гранул и удаление из них большей части влаги практически завершается на первых 2 - 3 метрах аппарата. Окончательная досушка гранул осуществляется далее по длине аппарата при более мягких температурных условиях. Вывод гранул осуществляют при 95 115°C и остаточном содержании влаги 0,1 2,0мас.%. Последующее охлаждение гранул до температуры 20 - 40°C ведут в аппарате любого типа. Полученный продукт содержит 18,2 33,5мас.% азота, обладает повышенной прочностью гранул - не менее 7кг/гранулу и 100% - ной рассыпчатостью после 12 месяцев хранения в полиэтиленовой упаковке любого типа. Примеры осуществления способа в зависимости от содержания компонентов в растворе и технологических параметров процесса приведены в таблице. Как видно из данных таблицы, по сравнению с известным продуктом (пример 1) продукты, полученные по предлагаемому способу (примеры 2 - 9), имеют повышенное содержание азота, более чем в 5 раз пониженное содержание влаги, более чем в 2 раза увеличенную прочность гранул и 100% - ную рассыпчатость. Понижение содержания карбамида в растворе кальциевой селитры (примеры 13, 14) приводит к тому, что продукт плавится в, процессе грануляции, что объясняется повышенным содержанием гидратов нитрата кальция в растворе, имеющих температуры плавления в пределах 42,5 - 51,7°C. Добавление карбамида с температурой плавления 135°C снижает нежелательный эффект. Кроме того, этого количества карбамида недостаточно для образования двойной соли Повышение содержания карбамида в растворе выше 40мас.% и снижение температуры топочных газов на входе и выходе из БГС (примеры 10 - 12) приводит к образованию пылевидного слеживающегося продукта, т.к. замедляется совместная кристаллизация компонентов, значительно повышается вязкость растворов, что ухудшает возможность их транспортирования и диспергирования форсунками. Равномерность распыла при этом нарушается. Более мелкие капли раствора высыхают в потоке топочных газов, не успевая попасть на твердые частицы, являющиеся центрами гранулообразования. Это и приводит к повышению доли пылевидной фракции. Крупные же капли раствора, попадая на твердые частицы, не успевают высохнуть до предельной влажности и гранулы сливаются (примеры 16, 17). Капли распыливаемого раствора должны быть мельче твердых частиц, являющихся центрами гранулообразования, тогда образуется более равномерная пленка на поверхности зародыша и повышается прочность гранул. Это достигается в заявляемом способе, когда создаются благоприятные условия для тепло- и массообмена в интервале температур 180 - 400°C. Повышение температуры на входе в гранулятор выше 400°C (пример 15) нецелесообразно, т.к. продукт в процессе грануляции плавится вследствие образования безводной кальциевой селитры, которая выше 450°C разлагается, теряя связанный азот. Досушк у и вывод гранул из БГС проводят в интервале температур 95 - 115°C. Поднимать температуру выше 115°C нецелесообразно, т.к. основные процессы кристаллизации и удаление большей части влаги завершились на первых метрах аппарата, а процесс сушки продолжается до тех пор, пока давление водяных паров в топочных газах не станет равным давлению насыщенных паров над высушиваемым материалом. Повышение температуры выше 115°C (примеры 13, 14) приводит к расплавлению гранул. При температурах ниже 95°C (примеры 16, 17) материал не досушивается и гранулы слипаются. Таким образом, по заявляемому способу получают безводную гранулированную кальциевую селитр у с повышенным содержанием азота и прочностью гранул, сниженной гигроскопичностью и слеживаемостью.