СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОАММОНИЙФОСФАТА Российский патент 2005 года по МПК C01B25/28 C05B7/00 

Описание патента на изобретение RU2259941C1

Изобретение относится к способу получения моноаммонийфосфата, широко используемого в качестве минерального удобрения, основанному на разложении фосфатного сырья смесью фосфорной и серной кислот с получением фосфорной кислоты и дальнейшей ее переработкой на моноаммонийфосфат.

Известны способы получения моноаммонийфосфата из апатитового концентрата разложением его с получением фосфорной кислоты, нейтрализации ее аммиаком в одну или две стадии до мольного отношения NH33PO4, равного 1,03-1,2, грануляции и сушки готового продукта (Технология фосфорных и комплексных удобрений./ Под ред. С.Д.Эвенчика и А.А.Бродского. М.: Химия, 1987, с.191-194. Фосфорные удобрения России. М.: Маргус, 1995, с.221-231, Бродский А.А., Гриневич В.А., Гриневич А.В. Современное состояние производства моноаммонийфосфата из апатитовой ЭФК и направления его оптимизации. Химическая промышленность сегодня, № 8, 2003, с.29-35). По данным способам для производства моноаммонийфосфата используется как упаренная фосфорная кислота, так и смесь упаренной и неупаренной фосфорных кислот, а также неупаренная фосфорная кислота. Из апатитовой ЭФК в зависимости от способа производства слабой ЭФК (дигидратный или полугидратный) и наличия стадии концентрирования производится следующий ассортиментный ряд моноаммонийфосфата по содержанию питательных веществ: от 11:52 до 13:52 (содержание азота,%: содержание фосфора в пересчете на Р2O5,%). Основной типовой маркой моноаммонийфосфата является марка 12:52. Технологический процесс производства проводят без дополнительной очистки фосфорных кислот от примесей. Для получения продукта с содержанием P2O5 52% используется ввод в технологический процесс производства аммофоса серной кислоты, что является методом регулирования содержания Р2O5 в продукте. Норма ввода серной кислоты в некоторых случаях достигается 100 кг мнг/т Р2O5.

Недостатком указанных способов является получение продуктов с содержанием суммы основных питательных веществ (P2O5 и N) не более 62-64% Р2O5 на основе апатитового концентрата - одного из самых чистых видов промышленного фосфатного сырья в мире.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения фосфатов аммония, в частности моноаммонийфосфата, включающий разложение фосфата смесью фосфорной и серной кислот, разделение реакционной массы с выделением продукционной кислоты, очистку ее от примесей, концентрирование, аммонизацию с получением фосфатной пульпы и последующие гранулирование и сушку продукта (Патент РФ № 2230026, С 01 В 25/28, С 05 В 7/00, 2003 г.).

По этому способу разложение хибинского апатитового концентрата осуществляют смесью серной (93% H2SO4) и фосфорной кислот.

Полученную реакционную массу разделяют с выделением продукционной фосфорной кислоты, содержащей 28,5-37% P2O5 и 0,5-2% твердых веществ. Содержание P2O5 в слабой фосфорной кислоте зависит от режима ее получения (дигидратный или полугидратный), слабую фосфорную кислоту очищают от примесей (осветляют). В результате чего получают продукционную, осветленную фосфорную кислоту с содержанием 0,2-0,5% по массе твердых веществ и сгущенную пульпу с содержанием 20% твердых веществ. Сгущенную часть полностью возвращают на стадию разложения.

Возможно после очистки слабой фосфорной кислоты ее концентрировать, а далее аммонизировать до мольного отношения NH33PO4=1,05-1,10 (в случае получения моноаммонийфосфата).

Недостатком способа является то, что полученный моноаммонийфосфат по этому способу имеет сравнительно низкую прочность гранул (не более 6 МПа) и однородность состава - содержание фракции 3-4 мм не превышает 50%, вследствие следующих причин:

- сравнительно небольшое удаление балластирующих примесей (сульфата кальция и др.) из слабой фосфорной кислоты (27-59 кг/т Р2О5) из-за значительной их растворимости при концентрациях 28-37%;

- протекание процессов высаливания примесей из осветленной фосфорной кислоты при ее концентрировании, осаждение данных примесей в емкостной аппаратуре и, как следствие, колебания состава фосфорной кислоты на входе в производство удобрений, что дестабилизирует качество моноаммонийфосфата по химическому составу;

- наличие в осаждаемых при концентрировании примесях водонерастворимых соединений фтора, натрия и калия, оказывающих негативное влияние на проведение процесса гранулирования и физико-химические свойства конечного продукта.

Нами была поставлена задача получения моноаммонийфосфата с максимальным содержанием суммы питательных веществ при повышении качества готового продукта по химическому и гранулометрическому составу, его физико-химическим свойствам.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения моноаммонийфосфата, включающем разложение апатита смесью фосфорной и серной кислот, разделение реакционной массы с выделением продукционной кислоты, очистку ее от примесей, концентрирование, аммонизацию с получением фосфатной пульпы и последующие гранулирование и сушку продукта. По этому способу сначала отделенную продукционную кислоту концентрируют, а затем подвергают очистке от примесей и аммонизируют, при этом варьируя на этих стадиях содержание Р2O5 в концентрированной кислоте в пределах 52-56%, содержание SO3 - 1,5-3,2%, остаточное содержание твердых примесей осветленной концентрированной кислоты - 0,2-0,6% по массе, а мольное отношение NH33PO4 в пределах 1,01-1,16.

Управление выходом на требуемую марку моноаммонийфосфата по содержанию основных питательных веществ и их соотношению осуществляют изменением содержания SO3 в слабой фосфорной кислоте и изменением величины мольного отношения NH33PO4 при аммонизации.

В зависимости от технологических условий и имеющегося оборудования процесс очистки упаренной фосфорной кислоты от взвешенных примесей проводят: осветлением в радиальных отстойниках, тонкослойных отстойниках типа "Ламелла" или цилиндрических тонкослойных отстойниках с вращающимися коническими пластинами; фильтрованием с использованием ленточных вакуум-фильтров; фугованием с использованием отстойных и других видов центрифуг.

Наиболее эффектным удалением взвешенных примесей из упаренной фосфорной кислоты, полученной из апатитового концентрата как дигидратным, так и полугидратным методом до остаточного содержания 0,2-0,6%, является использование тонкослойных отстойников. При использовании в качестве метода очистки от взвесей отстаивания сгущенную часть кислоты возвращают на стадию разложения апатита непосредственно в экстрактор или подвергают фильтрации на вакуум-фильтрах. С целью сокращения до минимума потерь Р2О5 при использовании процесса фильтрации сгущенной части кислоты переработка осадков после вакуум-фильтров осуществляется в экстракционной реакторной системе при производстве слабой ЭФК.

Наиболее технологичной представляется очистка полугидратной ЭФК вследствие более высоких скоростей отстаивания и удельных съемов при разделении на вакуум-фильтрах.

Сущность способа заключается в следующем. Концентрирование слабой фосфорной кислоты ведут до содержания P2O5 в ней 52-56%. При концентрировании часть примесей, растворенных в слабой фосфорной кислоте (сульфат кальция, кремнефториды натрия и калия и др.), выпадает в осадок (процесс высаливания обуславливается изменением растворимости солей). Стадия удаления взвесей из упаренной ЭФК позволяет значительно уменьшить (до 80-100 кг/т Р2O5) попадание в продукционный моноаммонийфосфат балластирующих примесей. Следовательно, содержание питательных веществ в моноаммонийфосфате увеличивается. Процесс очистки упаренной фосфорной кислоты от взвесей проводят при регламентном содержании твердых взвесей в очищенной кислоте на уровне 0,2-0,6% по массе.

Процесс аммонизации фосфорной кислоты с получением более концентрированных марок моноаммонийфосфатата осуществляется без введения дополнительного количества серной кислоты в производство удобрений. Управление требуемой марки моноаммонийфосфата производится изменением сульфатного режима при производстве слабой кислоты. Сульфатный режим в производстве слабой фосфорной кислоты регулируется по содержанию SO3 в фосфорной кислоте после стадии концентрирования. Содержание SO3 в упаренной фосфорной кислоте изменяется от 1,5 до 3,2%.

Возможности изменения содержания сульфатного режима определяются типом используемого процесса производства слабой фосфорной кислоты. Возможная марка продукта по сумме содержания питательных веществ при фиксированном содержании взвесей и концентрации ЭФК определяется содержанием SO3 в упаренной фосфорной кислоте и мольным отношением NH33PO4 при аммонизации.

Введение в технологический процесс производства аммофоса стадии удаления взвесей из упаренной фосфорной кислоты существенно стабилизирует качество ЭФК перед аммонизацией (с учетом высокой дисперсности твердой фазы после стадии очистки до содержания взвесей в ЭФК менее 0,6% практически маловероятно их осаждение взвесей в емкостной аппаратуре), что позволит стабилизировать качество готового продукта по химическому составу и создать реальную возможность исключения ввода корректирующих добавок в производстве удобрений, а также улучшить процесс гранулирования и физико-механические свойства продукта из-за резкого уменьшения водонерастворимых соединений фтора, калия и натрия.

В предлагаемом способе достигнутого эффекта можно добиться только при варьировании и поддержании в строго заявленных пределах всех указанных выше параметров процесса.

Так, например, при уменьшении содержания Р2О5 в упаренной кислоте менее 52% выпадение указанных соединений уменьшается, что приводит к увеличению баластовых примесей в кислоте после стадии удаления взвесей. Концентрированно кислоты выше 56% приводит к увеличению вязкости кислоты, что сопряжено с трудностями транспортирования кислоты и уменьшением скоростей осаждения взвешенных примесей.

Уменьшение содержания твердых веществ в продукционной упаренной кислоте менее 0,2% сопряжено со значительным понижением производительности оборудования. Увеличение содержания взвесей выше 0,6% приводит к спонтанному отстаиванию взвешенных примесей в емкостных аппаратах, что приведет к дестабилизации качества выпускаемого моноаммонийфосфата по химическому составу.

Уменьшение содержания SO3 ниже 1,5% в упаренной фосфорной кислоте приводит к ухудшению процесса кристаллизации сульфата кальция в производстве слабой ЭФК, что резко понижает производительность фильтровального оборудования. Увеличение содержания SO3 в упаренной ЭФК выше 3,2% приводит к блокировке частиц фосфата при разложении фосфата в производстве слабой фосфорной кислоты. И то, и другое ухудшает разложение фосфатного сырья и приводит к дополнительным потерям Р3O5, а следовательно, и удорожанию продукции.

Уменьшение мольного отношения NH32PO4 ниже 1,01 приводит к возможности недонейтрализации свободной фосфорной кислоты и, следовательно, к резкому ухудшению физико-механических свойств готового продукта, увеличение выше величины 1,16 - к увеличению выделения аммиака со стадии нейтрализации, что связано с необходимостью реконструкции системы очитки отходящих газов.

Использование предложенного способа получения моноаммонийфосфата в заявленных интервалах в совокупности позволяет по сравнению с прототипом увеличить содержание суммы питательных веществ до 68-70%, повысить прочность гранул до 7-9 МПа и их однородность (содержание фракции 2-5 мм до 98 и фракции 3-4 мм до уровня 75%). Способ создает реальную возможность исключения ввода корректирующих добавок в производстве удобрений.

Способ проиллюстрирован следующими примерами:

Пример 1. Разложение Хибинского апатитового концентрата (39% Р2O5 содержание фракции +0.16 - 13%) осуществляется смесью серной (93% H2SO4) и фосфорной кислот в режиме полугидратного процесса с получением продукционной фосфорной кислоты, содержащей 37,2% P2O5 и 1,2% твердых веществ. Слабую фосфорную кислоту подвергают концентрированию до 56% Р2O5. Содержание H2SO4 в пересчете на SO3 в упаренной ЭФК составляет 1,5% и поддерживается путем изменения сульфатного режима при производстве слабой фосфорной кислоты. Упаренную фосфорную кислоту очищают от взвесей до остаточного содержания 0,2% с использованием центрифуг. Очищенную от взвесей упаренную фосфорную кислоту подвергают одноступенчатой аммонизации в трубчатом реакторе до мольного отношения NH3:H3PO4=1,14. Полученную пульпу одновременно гранулируют и сушат в аппарате БГС. Товарный моноаммонийфосфат содержит N - 13,1%, Р2O5 - 57,2% при влажности 1,2%. Прочность гранул 8 МПа. Содержание фракции 3-4 мм - 74%.

Пример 2. Разложение Хибинского апатитового концентрата (39% P2O5 содержание фракции +0.16 - 13%) осуществляется смесью серной (93% H2SO4) и фосфорной кислот в режиме дигидратного процесса с получением продукционной фосфорной кислоты, содержащей 28,5% Р2O5 и 2% твердых веществ. Слабую фосфорную кислоту подвергают концентрированию до 52% P2O5. Содержание H2SO4 в пересчете на SO3 в упаренной ЭФК составляет 3,2% и поддерживается путем изменения сульфатного режима при производстве слабой фосфорной кислоты. Упаренную фосфорную кислоту осветляют до остаточного содержания взвешенных веществ 0,5% в тонкослойных отстойниках. Сгущенную часть, содержащую 10-30% взвешенных веществ, подают в экстрактор и перерабатывают в производстве слабой ЭФК. Осветленную упаренную фосфорную кислоту подвергают двухступенчатой аммонизации (1-ая ступень в трубчатом реакторе, 2-ая ступень в аммонизаторе-грануляторе (АГ)) до мольного отношения NH32PO4=1,01, грануляции в аппарате АГ и сушке в сушильном барабане до остаточной влажности 1,2%. Товарный моноаммонийфосфат содержит N - 12,0%, Р2O5 - 56,0%. Прочность гранул 8,5 МПа. Содержание фракции 2-5 мм - 98%.

Пример 3. Процесс получения ЭФК проводят в полугидратном режиме (см. пример 1). Слабую фосфорную кислоту подвергают концентрированию до 54% Р2O5. Содержание H2SO4 в пересчете на SO3 в упаренной ЭФК составляет 2,0% и поддерживается путем изменения сульфатного режима при производстве слабой фосфорной кислоты. Упаренную фосфорную кислоту очищают от взвесей до остаточного содержания 0,5% с использованием вакуум-фильтров. Осадки после вакуум-фильтра перерабатывают в производстве слабой ЭФК (в экстракторе). Очищенную от взвесей упаренную фосфорную кислоту подвергают одноступенчатой аммонизации в трубчатом реакторе до мольного отношения NH32PO4=1,16. Полученную пульпу одновременно гранулируют и сушат в аппарате БГС. Товарный моноаммонийфосфат содержит N - 13,2%, Р2O5 - 56,2% при влажности 1,5%. Прочность гранул 90 МПа. Содержание фракции 3-4 мм составляет 75%.

Пример 4. Процесс получения ЭФК проводят в полугидратном режиме (см. пример 1). Содержание H2SO4 в пересчете на SO3 в упаренной ЭФК (53% P2O5) составляет 2,0% и поддерживается путем изменения сульфатного режима при производстве слабой фосфорной кислоты. Упаренную фосфорную кислоту осветляют до остаточного содержания 0,6% в радиальных отстойниках. Сгущенную часть, содержащую 10-30% взвешенных веществ, подают в экстрактор и перерабатывают в производстве слабой ЭФК. Осветленную упаренную фосфорную кислоту подвергают двухступенчатой аммонизации (см. пример 2) до мольного отношения NH32PO4=1,03, грануляции в аппарате АГ и сушке в сушильном барабане до остаточной влажности 1,2%. Товарный моноаммонийфосфат содержит N - 12,0%, Р2O5 - 57,1% при влажности 1,5%. Прочность гранул 85 МПа. Содержание фракции 3-4 мм составляет 73%.

Похожие патенты RU2259941C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТОВ АММОНИЯ 2008
  • Гриневич Владимир Анатольевич
  • Кержнер Александр Марткович
  • Гриневич Анатолий Владимирович
  • Киселёв Андрей Алексеевич
RU2368566C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТОВ АММОНИЯ 2003
  • Гриневич А.В.
  • Бродский А.А.
  • Гриневич В.А.
  • Мошкова В.Г.
  • Кузнецов Е.М.
RU2230026C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АММОФОСА 2009
  • Мустафин Ахат Газизьянович
  • Шарипов Тагир Вильданович
RU2420453C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОАММОНИЙФОСФАТА 2023
  • Тихонов Сергей Валентинович
  • Стрельцов Дмитрий Александрович
  • Коробов Андрей Владимирович
RU2812559C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ 2007
  • Гриневич Анатолий Владимирович
  • Кержнер Александр Марткович
  • Мошкова Валентина Григорьевна
  • Гриневич Владимир Анатольевич
  • Кузнецов Евгений Михайлович
  • Киселев Андрей Алексеевич
RU2323875C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ 2007
  • Гриневич Анатолий Владимирович
  • Кержнер Александр Марткович
  • Гриневич Владимир Анатольевич
  • Кузнецов Евгений Михайлович
  • Киселев Андрей Алексеевич
RU2333151C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНОГО УДОБРЕНИЯ 2009
  • Мустафин Ахат Газизьянович
  • Шарипов Тагир Вильданович
RU2411225C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ 2007
  • Коваленко Александр Михайлович
  • Сырченков Александр Яковлевич
  • Муллаходжаев Тимур Исмайлходжаевич
  • Олифсон Аркадий Львович
RU2341450C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ 2014
  • Гриневич Анатолий Владимирович
  • Кузнецов Евгений Михайлович
  • Киселев Андрей Алексеевич
RU2583956C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТНО-ФОСФОРНОГО УДОБРЕНИЯ 2004
  • Авраменко А.Н.
  • Кононов С.М.
  • Широбоков О.А.
  • Громотков В.Н.
  • Сундиев С.А.
  • Костюченко С.С.
  • Контарева Е.Н.
  • Дмитриева О.А.
RU2263652C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОАММОНИЙФОСФАТА

Изобретение относится к способу получения моноаммонийфосфата, широко используемого в качестве минерального удобрения. Способ включает разложение фосфата смесью фосфорной и серной кислот, разделение реакционной массы с выделением продукционной кислоты, очистку ее от примесей, концентрирование, аммонизацию с получением фосфатной пульпы и последующие гранулирование и сушку, при этом отделенную продукционную кислоту концентрируют, а затем подвергают очистке от примесей и аммонизируют, поддерживая на этих стадиях содержание Р2О5 в концентрированной кислоте в пределах 52-56%, содержание SO3 - 1,5-3,2%, остаточное содержание твердых примесей осветленной концентрированной кислоты - 0,2-0,6% по массе, а мольное отношение NH33PO4 в пределах 1,01-1,16. Управление выходом на требуемую марку моноаммонийфосфата по содержанию основных питательных веществ и их соотношению осуществляют изменением содержания SO3 в слабой фосфорной кислоте и изменением величины мольного отношения NH33PO4 при аммонизации. Технический результат состоит в увеличении содержания суммы питательных веществ в удобрении и повышении прочности гранул и их однородности. 1 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 259 941 C1

1. Способ получения моноаммонийфосфата, включающий разложение апатита смесью фосфорной и серной кислот, разделение реакционной массы с выделением продукционной кислоты, очистку ее от примесей, концентрирование, аммонизацию с получением фосфатной пульпы и последующие гранулирование и сушку продукта, отличающийся тем, что сначала отделенную продукционную кислоту концентрируют, а затем подвергают очистке от примесей и аммонизируют, при этом поддерживают на этих стадиях содержание Р2O5 в концентрированной кислоте в пределах 52-56%, содержание SO3 - 1,5-3,2%, остаточное содержание твердых примесей осветленной концентрированной кислоты 0,2-0,6% по массе, а мольное отношение NH3: H3PO4 в пределах 1,01-1,16.2. Способ по п.1 отличающийся тем, что управление выходом на требуемую марку моноаммонийфосфата по содержанию основных питательных веществ и их соотношения осуществляют изменением содержания SO3 в слабой фосфорной кислоте и изменением величины мольного отношения NH3: H3PO4 при аммонизации.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2259941C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТОВ АММОНИЯ 2003
  • Гриневич А.В.
  • Бродский А.А.
  • Гриневич В.А.
  • Мошкова В.Г.
  • Кузнецов Е.М.
RU2230026C1
Способ получения моноаммонийфосфата 1986
  • Гафарова Альмира Файзрахмановна
  • Гребенникова Галина Борисовна
  • Бекметова Нина Хусаиновна
  • Зайцев Валентин Алексеевич
  • Волкова Анна Макаровна
  • Онопченко Жанна Яковлевна
SU1507730A1
SU 1542896 А, 15.02.1990
US 4325927 А, 20.04.1984
CN 1174812 A, 04.03.1998.

RU 2 259 941 C1

Авторы

Гриневич В.А.

Левин Б.В.

Гриневич А.В.

Кержнер А.М.

Резеньков М.И.

Даты

2005-09-10Публикация

2004-07-21Подача