СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ УДОБРЕНИЙ Российский патент 1998 года по МПК C05G1/06 

Предлагаемое изобретение относится к технике получения сложных удобрений.

Известен способ производства сложного удобрения (Технология фосфорных и комплексных удобрений. /Под ред. С.Д.Эвенчика и А.А.Бродского. - М.: Химия, 1989, с. 132) путем аммонизации смеси фосфорной и азотной кислот и добавлением хлорида калия.

Недостатком этого способа является наличия хлора в удобрении, отрицательно влияющего на агрохимические свойства продукта.

Наиболее близким является способ получения комплексных удобрений путем смешения смеси фосфорной и серной кислот с калийными солями с последующей аммонизацией смеси до pH 4-4,5, ее охлаждением и отделением кристаллического продукта. Для уменьшения слеживаемости готового продукта в кислотную смесь вводят ПАВ. (Способ получения комплексных удобрений. авт. св. СССР N 707901 кл. C 05 G 3/06 БИ N 1 опубл. 7.01.80).

В известном способе сначала смешивают водный раствор едкого калия в маточником, отфильтровывают осадок, смешивают раствор с форфорной и серной кислотами, затем раствор нейтрализуют аммиачной водой до pH 2-2,6, добавляют нитрат калия и ПАВ, аммонизируют аммиачной водой до pH 4-4,5 и для формирования кристаллов заданной величины раствор подвергают трехступенчатому охлаждению от 130 до -4^oC, отделяют твердую фазу на центрифугах и смешивают полученные на отдельных стадиях твердые соли. Жидкая фаза возвращается в голову процесса. Длительность процесса охлаждения и кристаллизации 3,3-6 ч, общая длительность процесса составляет 5-8 ч. Удобрение содержит 40,2% питательных веществ при соотношении N:P₂O₅:K₂O=17,27:5,95:16,96 (2,9:1:1,68).

При двухступенчатой аммонизации первая стадия доводится до pH 2.-2,6. Известно (Технология фосфорных и комплексных удобрений. /Под ред. С.Д.Эвенчика, А.А.Бродского. - М.: Химия, 1987, с. 182), что смесь серной и фосфорной кислот при аммонизации образует различные формы аммонийных солей. При pH менее 3 в растворе образуются ультракислые аммонийные соли состава NH₄H₂PO₄ • H₃PO₄ и NH₄HSO₄ • H₂SO₄, которые при дальнейшей нейтрализации частично распадаются. При этом наряду с NH₄H₂PO₄ образуется малорастворимая двойная соль NH₄H₂PO₄ • NH₄HSO₄. Эта соль очень гигроскопическая (коэффициент ее гигроскопичности равен 15,6, при коэффициенте гигроскопичности сульфата аммония 0,25, моноаммонийфосфата - 2,4). Для уменьшения гигроскопичности удобрения приходится вводить ПАВ.

Недостатками этого способа являются сложность и многостадийность процесса, его длительность, необходимость введения ПАВ для улучшения физических свойств удобрений, неуравновешенность состава удобрений по компонентам и недостаточно высокое содержание питательных веществ.

Задачей данного изобретения является упрощение процесса, сокращение его длительности и улучшение физических и потребительских свойств продукта, а именно, улучшение его гигроскопических свойств без введения ПАВ, расширение диапазона соотношения питательных веществ и повышения содержания питательных компонентов.

Способ получения комплексных удобрений включает нейтрализацию фосфорной и серной кислот калийсодержащим щелочным реагентом и аммиаком, грануляцию и сушку готового продукта, причем нейтрализацию ведут в две стадии: сначала фосфорную кислоту нейтрализуют щелочным калийсодержащим реагентом при pH 3,5-7,2, а затем серную кислоту в присутствии фосфатов калия нейтрализуют аммиаком при pH 3,8-5,3.

Изменение условий процесса достигается за счет раздельной нейтрализации фосфорной и серной кислот и изменения pH нейтрализации. При нейтрализации фосфорной кислоты калийсодрежащим щелочным реагентом происходят следующие реакции: сначала протекает реакция нейтрализации первого иона водорода фосфорной кислоты
2H₃PO₄ + K₂CO₃ = 2KH₂PO₄ + CO₂ + H₂O,
а затем идет нейтрализация второго иона водорода фосфорной кислоты
2KH₂PO₄ + K₂CO₃ = 2K₂HPO₄ + CO₂ + H₂O
При pH 5-6 образуется эквимолекулярная смесь моно- и дикалийфосфатов, имеющая соотношение P₂O₅:K₂O=1:1. При использовании 47%-ного раствора поташа (или сухой соли с эквивалентным количеством воды) эта смесь хорошо текучая, не загустевает. Кроме того при взаимодействии углекислого калия с содержащимися в экстракционной фосфорной кислоте кремнефторидами образуются водонерастворимые соли по реакции
K₂CO₃ + H₂SiF₆ = K₂SiF₆ + CO₂ + H₂O
что делает удобрение экологически чистым.

Нейтрализация 93%-ной серной кислоты аммиаком в присутствии фосфатов калия при pH 3,8-5,3 позволяет получать удобрения, имеющие соотношение питательных веществ в пределах N:P₂O₅:K₂O=0,7-0,84-1:0,66-1,32 с низким коэффициентом гигроскопичности, так как в этом интервале значений pH исключено образование кислых солей с высокой гигроскопичностью.

Сущность способа поясняется примерами.

Пример 1. 667 кг 23,1% P₂O₅ экстракционной фосфорной кислоты, полученной из фосфоритового концентрата кингисеппского месторождения, нейтрализуется 490,3 кг 47%-ного раствора поташа (230 кг K₂CO₃, 157 кг K₂O) при температуре 80^oC в течение 15 мин при pH 6,5. Раствор фосфатов калия в количестве 1075 кг с влажностью 64,3% поступает на вторую стадию нейтрализации в аппарат-нейтрализатор. Газовая фаза в количестве 81 кг состоит из 75 кг CO₂ и 6 кг H₂O. В нейтрализатор подается 487,5 кг 92,5% серной кислоты и 156,2 кг аммиака. За счет тепла нейтрализации процесс протекает при 90^oC, величина pH 3,8. Продолжительность процесса 15 мин. При этом за счет тепла нейтрализации испаряется 224,3 кг воды. Пульпа в количестве 1493,7 кг с влажностью 33,3% поступает на сушку и грануляцию. При этом испаряется 493,7 кг воды. Готовый продукт в количестве 1000 кг с влажностью 1% имеет состав N:P₂O₅:K₂O=12,6: 15:15. Солевой состав продукта: 80 кг K₂HPO₄, 206,3 кг KH₂PO₄, 96,7 кг других фосфатов и примесей, 607 кг (NH₄)₂SO₄, 10 кг воды. Гигроскопичность продукта 60%. Соотношение питательных компонентов составляет N:P₂O₅:K₂O=0,84:1: 1. Сумма питательных веществ 42,6%.

Пример 2. 793,6 кг 28% P₂O₅ экстракционной фосфорной кислоты, полученной из апатитового концентрата, нейтрализуется 215,3 кг поташа, туда же вводится 242,8 кг воды. Процесс протекает в течение 10 мин при температуре 70^oC при pH 3,5. При этом образуется 1177 кг пульпы, содержащей 58% влаги. В газовую фазу выделяется 68,5 кг СO₂ и 7 кг воды. Далее пульпа поступает во второй нейтрализатор. Туда подается 399 кг 93% серной кислоты и 128,7 кг аммиака. За счет тепла нейтрализации процесс протекает при 100^oC. Величина pH процесса нейтрализации 4,5. При этом испаряется 320 кг воды. Пульпа в количестве 1384,7 кг с влажностью 38,5% направляется в БГС на сушку и грануляцию. При этом испаряется 384,7 кг воды. Готовый продукт в количестве 1000 кг имеет состав N:P₂O₅:K₂O=10,55:22,2:14,68. Солевой состав продукта 495 кг KH₂PO₄ и других фосфатов и примесей, 495 кг (NH₄)₂SO₄, 10 кг воды. Гигроскопичность продукта 62%. Соотношение питательных компонентов составляет N:P₂O₅:K₂O= 0,47:1:0,66. Сумма питательных веществ 47,4%.

Пример 3. 1000 кг 20% PO₅ экстракционной фосфорной кислоты нейтрализуется 646,1 кг 60%-ного раствора поташа. Процесс протекает в течение 10 мин при температуре 75^oC и величине pH 7,2. При этом в газовую фазу выделяется 123,6 кг CO₂ и 6 кг воды. Пульпа в количестве 1516,5 кг с влажностью 60,8% направляется на вторую стадию нейтрализации. Туда же подается 361 кг 92,5% серная кислота и 115,9 кг аммиака. Процесс протекает при температуре 80^oC при pH 5,3. При этом испаряется 500 кг воды. Пульпа в количестве 1493 кг с влажностью 33,6% направляется на грануляцию и сушку. При этом испаряется 493 кг воды. Готовый продукт в количестве 1000 кг имеет состав N:P₂O₅:K₂O=9,6:20: 26,4. Солевой состав продукта 550 кг K₂HP0₄ и других фосфатов, 440 кг (NH₄)₂SO₄, 10 кг воды. Гигроскопичность продукта 58%. Соотношение питательных компонентов составляет N:P₂O₅:K₂O=0,48:1:1,32. Сумма питательных веществ 56%.

В таблице приведены сравнительные показатели предлагаемого и известного способов.

Как видно из таблицы, в предлагаемом способе сокращаются количество стадий процесса, длительность процесса, количество воды, вводимой в процесс, термическая фосфорная кислота заменяется на более дешевую экстракционную фосфорную кислоту, удобрение получается более уравновешенного состава с широким диапазоном изменения соотношений компонентов с хорошими гигроскопическими свойствами. Удобрение не требует дополнительной обработки поверхности или затаривания. Продолжительность процесса сокращается в 3-4 раза, количество воды в 1,5-2 раза.

Изобретение относится к получению сложных удобрений. Сущность изобретения: способ получения сложных удобрений включает нейтрализацию фосфорной и серной кислот калийсодержащим щелочным реагентом и аммиаком, грануляцию и сушку готового продукта, причем нейтрализацию ведут в две стадии: сначала фосфорную кислоту нейтрализуют щелочным калийсодержащим реагентом при рН 3,5 - 7,2, а затем серную кислоту в присутствии фосфатов калия нейтрализуют аммиаком при рН 3,8 - 5,3. Полученное NPK - удобрение обладает хорошим гигроскопическими свойствами и имеет широкий диапазон соотношений питательных компонентов. 1 табл.

Способ получения сложных удобрений, включающий нейтрализацию фосфорной и серной кислот калийсодержащим щелочным реагентом и аммиаком, грануляцию и сушку готового продукта, отличающийся тем, что нейтрализацию ведут в две стадии: сначала фосфорную кислоту нефтрализуют щелочным калийсодержащим реагентом при рН 3,5 - 7,2, а затем серную кислоту в присутствии фосфатов калия нейтрализуют аммиаком при рН 3,8 - 5,3.