Спосіб одержання складного добрива

Спосіб одержання складного урівноваженого добрива шляхом готування суміші фосфорної і сірчаної кислот, введення в суміш компонентів, що містять азот, у формі аміаку і карбаміду, уведення компонента, що містить калій, у вигляді калію хло ристого або іншої калієвмісної сировини, сушіння і грануляції суміші всіх компонентів при наявності ретуру, класифікації висушених гранул, кондицюнування гранул готового продукту і повернення дрібних часток у вигляді ретуру на стадію грануляції, очищення відпрацьованих сушильних газів від пилу продукту й аміаку з поверненням продуктів очищення на готування суміші кислот, який відрізняється тим, що шляхом регулювання подачі введених аміаку і карбаміду в суміш кислот у нейтралізованій пульпі перед подачею и на стадію сушіння і грануляції підтримують рН в інтервалі 6,5-8,2, а масове співвідношення N3ar P2O5 у межах (1,02-1,1)1, причому в залежності від середньої масової частки компонентів М, % в урівноваженому добриві при готуванні суміші кислот підтримують масове співвідношення БОззаг Р2О5 в інтервалі (А±0,2) 1, де А розраховують за формулою А=[1,5-0,4(М-15)], а М=15 або 16 Спосіб відноситься до хімічної промисловості, зокрема до виробництва складних добрив Відомий спосіб одержання складних добрив, що включає постадійну нейтралізацію суміші фосфорної і сірчаної кислот аміаком, гранулюванням і сушінням продукту, що відрізняється тим, що нейтралізацію ведуть до рН=5,5-6,7 при розрідженні 10-ЗОмм вод ст, а потім донейтралізовують пульпу отриману після першої стадії нейтралізації до необхідного значення рН Співвідношення суміші кислот для нейтралізації беруть рівним H2SO4 НзРО4= (0,67-3) 1, а калієвмісну добавку вводять в пульпу, отриману після першої стадії нейтралізації або після нейтралізації, в сухому виді або у виді водяної суспензії [Патент України 43525Азаявл 25 12 2000, опубл 17 12 2001 Бюл №11] дять концентровані азотні компоненти Найбільш близьким по своїй технічній сутності і результату, що досягається, є відомий спосіб одержання складного добрива типу карбоамофоски шляхом нейтралізації аміаком фосфорної кислоти або и суміші із сірчаною кислотою, введення в отриману пульпу карбаміду і солі, що містить калій, сушіння пульпи у розпилювальній сушарці з одержанням порошкоподібного продукту, агломерування порошку на валковому пресі, роздрібнення продукту пресування, класифікації дробленого продукту з виділенням часток товарного розміру, скатування і кондицюнування гранул товарної фракції (В Н Кочетков Фосфорсодержащие удобрения Справочник Химия, М , 1983, стр 213-218) Даний спосіб прийнятий нами в якості способу - прототипу Для відомого способу характерно те, що процес сушіння не поєднується з процесом грануляції і товарний вид кінцевого продукту не круглі гранули, а кутасті частки роздрібнюваної спресованої Спосіб характеризується неможливістю одержання урівноважених NPK-добрив марок 15 15 15 або 16 16 16 і ряду інших видів складних добрив, де для забезпечення високого вмісту азоту вво ю ю (О плитки порошкоподібного матеріалу Недоліком способу є те, що для нормальної роботи розпилювального пристрою в сушильній башті, необхідно практично повне розчинення в пульпі часток солі, що містить калій Крім того, робота розпилювальної сушарки характеризується високим забрудненням відпрацьованого сушильного газу пилоподібними частками продукту і аміаком Як правило, до 15% внесеного з пульпою, що висушується, аміаку в процесі сушіння переходить у газову фазу і забруднює сушильний реагент Система очищення сушильних газів у зв'язку з цим громіздка і енергоємна при експлуатації Спосіб, що заявляється, спрямований на удосконалення способу одержання складного добрива типу карбоамофоски шляхом приготування суміші фосфорної і сірчаної кислот, введення в суміш компонентів, що містять азот, у формі аміаку і карбаміду, уведення компоненту, що містить калій, у виді калію хлористого або іншої калієвмісної сировини, сушіння і грануляції суміші всіх компонентів при наявності ретура, класифікації висушених гранул, кондицюнування гранул готового продукту і повернення дрібних часток у виді ретура на стадію грануляції, очищення відпрацьованих сушильних газів із поверненням продуктів очищення на приготування суміші кислот ВІДМІННОЮ рисою способу, що заявляється, є те, що шляхом регулювання подачі аміаку і карбаміду в суміш кислот у нейтралізованій пульпі перед подачею її на стадію сушіння і грануляції підтримують рН в інтервалі 6,5-8,2, а масове відношення N 3ar P2O5 У межах (1,02^-1,1)1, причому в залежності від середньої масової частки компонентів М, % в урівноваженому добриві при готуванні суміші кислот підтримують МаСОВе СПІВВІДНОШеННЯ БОззаг Р2О5 В 62255 зону формування і сушіння гранул супроводжується утворенням у гранульованому матеріалі, який висушується, локальних обсягів маси збагачених карбамідом Якщо концентрація карбаміду в локальним обсягах маси, що висушується, більш 80%, то маса стає такою, що мажеться Заростають насадочні пристрої сушильних агрегатів, у гранульованій масі утворюються значні грудки розміром 50-100мм і більш Це пояснюється тим, що в локальних обсягах можливе утворення евтектик карбаміду з калієм хлористим і фосфатами амонію з дуже низькою температурою плавлення 113116°С Наявність вологи в шихті ще більш знижує температуру и підплавлення інтервалі (А±0,2) 1 Значення А розраховують по формулі А=[1,5-0,4 (М-15)] (1) де М - середня масова частка компонентів, % (15 або 16) Спосіб, що заявляється, дозволяє одержувати на основі фосфорної і сірчаної кислот, калію хлористого і карбаміду урівноважені NPK-добрива типу карбоамофоски марок 15 15 15 або 16 16 16 у гранульованому виді в апаратах типу БГС, де поєднуються процеси сушіння і грануляції Для способу, що-заявляється, характерно знижений вміст пилу і забруднення аміаком відпрацьованих сушильних газів, що істотно спрощує апаратурне оформлення систем газоочищення і підвищує економічність їхньої експлуатації ВІДПОВІДНО ДО способу, що заявляється, карбамід вводять у пульпу, що містить помітну КІЛЬКІСТЬ (ІЧЬЦЬНРСч, це дозволяє запобігати термопдролізу карбаміду на стадії приготування суміші сировинних компонентів і гальмує цей процес на стадії сушіння Прийоми і інтервали чисельних значень параметрів, що заявляються, запропонованого способу обґрунтовуються такими аргументами При подачі на стадію грануляції у виді самостійного матеріального потоку гарячого висококонцентрованого плаву карбаміду є ризик кристалізації карбаміду в трубопроводах при неправильному їхньому обслуговуванні Крім того, введення карбаміду у виді плаву або у виді сухих гранул безпосередньо в При введенні карбаміду, ВІДПОВІДНО ДО способу, що заявляється, в амонізовану пульпу досягається його рівномірне розосередження в масі рідкої фази матеріалу, який висушується При видаленні вологи в ході сушіння карбамід зкристалізовується з масою інших компонентів у виді сольового комплексу, склад якого далекий від зони низькотемпературних евтектик Таке розосередження карбаміду дозволяє реалізувати процес одержання карбоамофоски марки 151515 або 16 16 16 у таких апаратах, як БГС Спосіб реалізується таким чином Екстракційна фосфорна кислота, переважно з масовою часткою Р2О5 20-37% частково або цілком надходить у систему очищення відпрацьованих газів виробництва, де уловлюється пил готового продукту й аміак Потім фосфорну кислоту з продуктами уловлювання подають на готування її суміші із сірчаною кислотою, наприклад в апараті з мішалкою Сірчану кислоту беруть переважно з масовою часткою H2SO4 65-75% При змішуванні кислот можна вводити частину аміаку Шляхом регулювання потоків фосфорної і сірчаної кислот, при готуванні суміші кислот підтримують значення масового співвідношення SO3 P2O5 яке заявляється, рівне SO3 Р2Об=(А±0,2) 1 Значення А розраховують по формулі (1) у залежності від того, який різновид урівноваженого добрива випускають Різновид добрива визначається розміром М, що відповідає середній масовій частці компонентів у % Наприклад, при випуску NPK-добрива марки 15 15 15 розмір М=15 При цьому масове співвідношення SO3 P2O5 для даного різновиду добрива, ВІДПОВІДНО до способу, що заявляється, підтримують у межах (1,5±0,2) 1 У суміш кислот вводять компоненти, які містять азот аміак і карбамід Аміак уводять переважно в дві стадії, а карбамід уводять переважно після введення більшої частини аміаку Введення аміаку супроводжується нейтралізацією кислот і підвищенням рН технологічного середовища Суміш амонізують газоподібним аміаком в апаратах-нейтралізаторах різноманітної конструкції Пари води, що виділяються в газову фазу, за рахунок тепла нейтралізації спрямовують у систему очищення від аміаку Карбамід переважно вводять на завершальних етапах введення аміаку, коли в продукті нейтралізації кислот уже є помітний вміст діамонійфосфату Пульпа, яка містить карбамід, повинна мати температуру не більш 95°С ВІДПОВІДНО ДО способу, що заявляється, регулюванням витрати аміаку і карбаміду, які подаються у суміш кислот у пульпі, яку спрямовують на сушіння і грануляцію, підтримують рН в інтервалі 6,5-8,2 і масове співвідношення N3ar P2O5 у межах (1,02-5-1,1) 1 Отриману пульпу подають безпосередньо на стадію сушіння і грануляції або в її склад додатково вводять компонент, що містить калій, у виді калію хлористого або іншої калієвмісної сировини КІЛЬКІСТЬ калію хлористого, який вводять, беруть пропорційно Р205, який надходить з фосфорною кислотою Переважно компонент, що містить калій, у виді калію хлористого вводити в сухому виді безпосередньо на стадію сушіння і грануляції Сушіння і грануляцію суміші всіх компонентів ведуть переважно в апаратах типу БГС, де зазначені процеси поєднуються Одночасно в апарат БГС вводять у якості ретура дрібні частки продукту, що виділяються на стадії класифікації Для сушіння в апараті БГС використовують продукти згоряння палива, наприклад природного газу, розведені повітрям до температури 300450°С При одержанні NPK-добрива марки 151515 переважно початкову температуру сушильних газів підтримувати в межах 380-420°С Відпрацьовані сушильні гази відводять з апарата БГС із температурою 85-95°С Температуру висушеного грануляту підтримують не більш 80°С Відпрацьовані сушильні гази, забруднені пилоподібними частками продукту й аміаком, подають на стадію мокрого очищення Абсорбент на стадії мокрого очищення підпитують водою і фосфорною кислотою У ході мокрого очищення гази очищають від пилу продукту, крім того, із відпрацьованих газів у процесі хемосорбції фосфорною кислотою на 80-98% витягають аміак Відпрацьований абсорбент спрямовують на стадію приготування суміші сірчаної і фосфорної кислот Висушений гранулят з апарату БГС подають на стадію класифікації, наприклад на грохот, обладнаний сітками з отворами 1,8мм і 4мм У виді товарної фракція продукту одержують не менше 90% гранул із розміром від 1 до 4мм Гранули, розмір котрих більш 4мм, дроблять і спрямовують на повторну класифікацію Дрібні частки продукту, в основному з розміром гранул менше 1мм, спрямовують у якості ретуру на стадію сушіння і грануляції Продукт товарної фракції кондицюнують, наприклад наносячи на нього прошарок органічних амінів із витратою 0,5-2кг/т При необхідності готовий продукт охолоджують до 45-50°С і відправляють на склад або споживачу Готовий продукт одержують у виді добре сформованих сферичних гранул Статична тривкість продукту 2-6МПа або 20-60кгс/см2 Готове складне добриво (карбоамофоска) марки 15 15 15 містить Р2О5 - 15±0,5%, N 3ar 15±0,5%, К2О - 15±0,5%, Н2О - не більш 1% Тривкість гранул не менше 2МПа (20кгс/см2) По запропонованому способові виконано цикл лабораторних досліджень У серпні-жовтні 2002 р проведені промислові іспити технології з наступним випуском більш 5000т продукту Промислова реалізація способу дозволяє оде 62255 ржувати складне добриво в гранульованому виді при використанні апарата БГС, де поєднуються процеси грануляції і сушіння Спосіб характеризується низьким ступенем термогідролізу карбаміду, зниженим пиловиносом Нижче приводяться приклади реалізації способу у всьому інтервалі параметрів, що заявляється У прикладах реалізації способу беруть екстракційну фосфорну кислоту, виготовлену з- туніських фосфоритів Склад кислоти РгОбзаг - 26%, SO3 1 , 9 6 % , І Н Ш І 5 , 5 8 % Ступінь зв'язування перших ІОНІВ Н3РО4 -15% Приклад 1 Одержання урівноваженого NPK-добрива марки 15 15 15 У розрахунковій формулі способу, що заявляється, ВІДПОВІДНО М=15, значення співвідношення SO3 P2O5=(A±0,2) 1=(1,5±0,2) 1, тобто співвідношення SO3 P2O5 підтримують в інтервалі (1,3-5-1,7) 1 Беруть 580,15в ч екстракційної фосфорної кислоти, що містить 150,84вч Р2О5, 11,37вч SO3, 32,36в ч інших і спрямовують на стадію очищення відпрацьованих газів виробництва від пилу продукту й аміаку Співвідношення SO3 P2O5 у ВИХІДНІЙ КИСЛОТІ 0,025 1 У процесі абсорбції поглинається 7,75в ч аміаку і 99,92в ч пилу готового продукту, у складі якого 15,08в ч Р2О5 і 22,83в ч SO3 Масове співвідношення SO3 P2O5 у фосфорній кислоті після стадії абсорбції, 0,21 1 Фосфорну кислоту з продуктами, які уловлено в ході пилогазоочистки відпрацьованих газів, спрямовують на готування суміші кислот Беруть 363,78в ч сірчаної кислоти, із масовою часткою H2SO4 - 73%, що містить 265,51 в ч SO3 і спрямовують на змішання з фосфорною кислотою При цьому співвідношення ЗОзР2О5=1,51 1, що близько до оптимуму Змішання ведуть в апараті з мішалкою в умовах одночасної подачі частини компонента, що містить азот, у формі газоподібного аміаку Вводять у суміш кислот 134,61в ч аміаку У результаті виділення тепла хімічної реакції нейтралізації кислот температура суміші підвищується до 115°С, при цьому з реакційної маси випаровується 452,63в ч води 3 парами води з реактора виводять 1,5вч аміаку Парогазову сумішспрямовують на стадію мокрого очищення, що ведеться при підживленні абсорбенту водою і фосфорною кислотою Частково нейтралізовану суміш кислот у КІЛЬКОСТІ 1097,65в ч передають на другу стадію переробки, де до неї вводять компоненти, що містять азот, у формі аміаку і карбаміду Газоподібний аміак разом із частково нейтралізованою сумішшю кислот подають у трубчастий реактор у КІЛЬКОСТІ 16вч Карбамід у виді 60% розчину подають або разом з аміаком, або в бак, куди надходить доамонізована суміш кислот після трубчастого реактора Для підтримки параметрів способу, що заявляються, вводять 65,77в ч карбаміду У сумі КІЛЬКІСТЬ поданих компонентів, що містять азот, забезпечують ВІДПОВІДНІСТЬ характеристик пульпи параметрам способу, що заявляються Пульпа має рН =7,0, а співвідношення N3ar P2O5-1,04 1 Пульпу спрямовують на стадію сушіння і грануляції У барабанну сушарку-гранулятор (БГС) подають 62255 8 1175,77в ч пульпи, 499,6в ч ретура і компонент, 1мм у КІЛЬКОСТІ 499,6 в ч повертають у якості рещо містить калій У якості компонента, що містить тура на стадію сушіння і грануляції в апарат БГС калій, беруть технічний порошкоподібний калій Гранули з розміром часток переважно 1-4мм у хлористий із масовою часткою КгО - 60% При реКІЛЬКОСТІ 999,2в ч спрямовують на кондицюнуваналізації способу вводять 251,27в ч калію хлористоня Кондицюнування здійснюють шляхом поверхго, що містить 150,74вч КгО Суміш сировинних невого омаслювання гранул розігрітим до 60°С компонентів і ретура сушать і гранулюють При органічним змінним препаратом «Lilamm»-70C» сушінні температуру гранулята, що висушують, Маса нанесеного препарату 0,8в ч Готовий пропідтримують не більш 80°С У ході сушіння з віддукт - складне добриво марки 15 15 15 у КІЛЬКОСТІ працьованими сушильними газами видаляється ЮООвч спрямовують на склад Реалізують його 322,13вч парів води, 99,92в ч пилу і 5,75в ч аміаспоживачу під товарним найменуванням «Карбоаку Забруднені відпрацьовані сушильні гази спрямофоска» або "Суперагро" мовують на стадію мокрої пилогазоочистки Після У результаті реалізації способу одержують очищення відпрацьовані гази викидають в атмоспродукт із такими характеристиками феру Втрати аміаку при ступені абсорбції 80% Масова частка РгОбзаг - 15,08%, РгОбзасв складають 2в ч 15,0%, Р 0 вр - 14,3%, N - 15,26%, К О -15,07%, Висушений гранульований матеріал з апарата БГС спрямовують на стадію класифікації Класифікацію ведуть шляхом розсіву висушеного матеріалу на грохоті, обладнаному сітками 1,8мм і 4мм Фракцію, яка більша 4 мм дроблять і повертають на повторну класифікацію Частки розміром менше 2 5 3ar 2 Н 2 О-0,91% Статична тривкість - 3,5МПа (35кгс/см2) Нижче приводиться таблиця прикладів реалізації способу у всьому інтервалі параметрів, що заявляються Таблиця Перелік прикладів реалізації способу № прикладу 1 Характеристика продукту Співвідно- СпіввідРН Склад продукту, % Статична шення ношення пульпи тривкість, N Р2О5 SO3 Р2О5 К2О Н2О РгОдзаг РгОдзасв N33r/N3MiflH кгс/см2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Одержання NPK-добрива марки 15 15 15 1 1,51 1 1,04 1 7,0 15,08 15,0 15,26/3,45 15,07 0,91 2 1,7 1 1,04 1 7,0 14,7 14,4 14,6/1,89 15,5 0,95 40 3 1,3 1 1,04 1 7,0 155 15,3 15,4/4,2 15,5 1,0 25 4 1,8 1 1,04 1 7,0 14,5 14,3 14,48/1,36 14,48 0,94 40 5 1,25 1 1,04 1 7,0 15,65 15,52 15,6/4,45 15,7 1,0 35 22 Примітки 11 Оптимальні значення параметрів Максимальне значення співвідношення SO3 РгО5, що заявляється Вміст ПОЖИВНИХ речовин у продукті має мінімально припустиме значення для марки 151515 Мінімальне значення співвідношення SO3 РгО5, що заявляється Вміст ПОЖИВНИХ речовин у продукті має максимально припустиме завищення значення для даної марки ЕКОНОМІЧНІСТЬ реалізації продукту, як NPKдобрива марки 15 15 15, мінімально припустима Значення співвідношення SO3 РгО5, що заявляється, більше максимального Вміст поживних речовин у продукті менше, ніж припускається нормативом для марки 15 15 15 Значення співвідношення SO3 P2O5 менше мінімуму, що заявляється Вміст поживних речовин у продукті необґрунтоване більше, ніж передбачається нормативом для марки 15 15 15 Реалізація продукту, як NPK-добрива марки 15 15 15, економічно недоцільна 62255 10 Продовження таблиці 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 1,51 1 1,02 1 7,0 15,35 15,2 14,5/2,1 15,4 0,9 ЗО 7 1,51 1 1,0 1 7,0 15,7 15,5 13,9/1,23 15,69 0,92 25 8 9 1,51 1 1,51 1 1,1 1 1,12 1 7,0 7,0 14,8 14,74 10 1,51 1 1,04 1 6,8 15,22 11 1,51 1 1,04 1 8,2 15,1 14,65 14,5 15,08 15,56/3,6 14,8 0,95 15,8/3,92 14,68 0,95 15,1/3,88 15,2 11 У пульпі перед сушінням співвідношення N Р2О5 відповідає мінімальному значенню, що заявляється Після сушіння, що супроводжується частковою втратою аміаку в газову фазу, вміст азоту в продукті близько до мінімально припустимого значенню по нормативі У пульпі перед сушінням співвідношення N Р2О5 менше мінімального значення, що заявляється На стадію сушіння подається пульпа з заниженим вмістом азоту Після сушіння, що супроводжується частковим виділенням аміаку в газову фазу, у готовому продукті вміст азоту має значення нижче нормативного для NPK-добрива марки 15 15 15 20 У пульпі перед сушінням співвідношення N Р2О5 відповідає максимальному значенню, що заявляється Витрата карбаміду завищена У ході сушіння, що супроводжується частковою втратою аміаку в газову фазу, утворюється продукт, у якого вміст азоту більше нормативної вимоги Нижній припустимий рівень економічності реалізації продукту як NPK-добрива марки 151515 18 У пульпі перед сушінням співвідношення N Р2О5 більше максимального значення, що заявляється На стадію сушіння подається пульпа з завищеним вмістом азоту Сушіння супроводжується підвищеним виділенням аміаку в газову фазу і невиправдани м перевантаження м системи пилогазоочистки Вміст азоту в продукті має не виправдано завищене значення, погіршується врівноваженість поживних речовин у готовому продукті Реалізація продукту, як добрива марки 15 15 15, економічно недоцільна 0,95 21 14,85 15,05/2,65 15,09 0,96 20 Пульпа має мінімальне значення що заявляється рівня рН Через підвищену витрату карбаміду економічність засобу мінімально припустима Тривкість продукту має значення близьке нижньому припустимому розміру Пульпа має максимальне значення рівня рН, що заявляється Гранично припустимий рівень виділення аміаку в газову фазу на стадії сушіння Максимально припустиме навантаження системи пилогазоочистки по аміаку ЕКОНОМІЧНІСТЬ способу мінімально припустима Тривкість продукту має нижнє припустиме значення 11 62255 12 Продовження таблиці 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 1,51 1 1,04 1 6,5 15,3 15 05 15,29/4,57 15,3 0,98 15 13 1,51 1 1,04 1 85 151 14,2 15,04/2,66 15,09 0,95 18 11 Пульпа має рН менше мінімального значення, що заявляється Завищена витрата карбаміду Утруднено грануляцію суміші Тривкість продукту менше нормативної вимоги Пульпа має рН більше максимального значення, що заявляється Великі втрати аміаку на стадії сушіння Тривкість продукту менше нормативної вимоги Одержання NPK-добрива марки 16 16 16 14 1,1 1 1,04 1 7,0 16,0 15 1,3 1 1,04 1 7,0 15,54 150 16 0,9 1 1,04 1 7,0 16,48 16,25 16,52/6,67 16,5 0,8 20 17 1,35 1 1,04 1 7,0 15,4 152 15,43/3,86 15,43 08 40 18 0,85 1 1,04 1 7,0 16,62 16,3 16,68/7,02 16,65 0,85 Комп'ютерна верстка Т Чепелєва 15,85 16,05/5,38 16,06 0,9 15,5/4,15 15,52 0 85 Підписне 27 35 18 Оптимальні значення параметрів Максимальне значення співвідношення SO3 РгО5, що заявляється Вміст ПОЖИВНИХ речовин у продукті має мінімально припустиме значення для марки 161616 Мінімальне значення співвідношення SO3 РгО5, що заявляється Вміст ПОЖИВНИХ речовин у продукті має максимально припустиме завищення значення для даної марки ЕКОНОМІЧНІСТЬ реалізації продукту , як NPKдобрива марки 16 16 16, мінімально припустима Значення співвідношення SO3 P2O5 більше максимального, що заявляється Вміст поживних речовин у продукті менше, ніж припускається нормативом для марки 16 16 16 Значення співвідношення SO3 Р2О5 менше мінімуму, що заявляється Вміст поживних речовин у продукті необґрунтоване завищено в порівнянні з вимогами нормативу для марки 16 16 16 Реалізація продукту, як добрива марки 16 16 16, економічно недоцільна Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119