СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНОГО АЗОТНО-ФОСФОРНОГО УДОБРЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК C05B7/00 C05C1/00 

Изобретение относится к способам получения сложных азотно-фосфорных удобрений на основе нитрата аммония и экстракционной фосфорной кислоты и может найти применение в химической промышленности для производства двойных NP-удобрений с содержанием Р₂О₅ 3-7%.

Известен способ получения сложного азотно-фосфорного удобрения путем нейтрализации азотной кислоты с добавкой термической фосфорной кислоты из расчета 3-5 кг Р₂О₅ на 1 т целевого продукта, упарки нейтрализованного раствора и гранулирования плава с получением целевого продукта, содержащего 0,3-0,5% Р₂О₅ [Производство аммиачной селитры в агрегатах большой единичной мощности. Под ред. В.М.Олевского, 2-е изд, М., Химия, 1990, с.130-164]. Недостаток способа заключается в невысоком содержании Р₂О₅ в удобрении, что обесценивает его потребительские свойства.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения сложного азотно-фосфорного удобрения из концентрированного нитрата аммония (89-92%) и экстракционной фосфорной кислоты с концентрацией 52-54% в пересчете на Р₂O₅, включающий разбавление исходной экстракционной фосфорной кислоты слабым раствором нитрата аммония до концентрации 30-42% в пересчете на Р₂О₅, аммонизацию разбавленного раствора при температуре 110-150°C, смешение аммонизированного раствора с концентрированным раствором нитрата аммония, донейтрализацию полученного нитратно-фосфатного раствора до рН 4-5, упарку и гранулирование плава о получением целевого продукта с содержанием фосфора в пределах 4-7 мас.% в пересчете на Р₂О₅ [пат. РФ №2171795, МПК 7 С 05 В 7/00, С 05 С 1/00, опубл. 10.08.2001 г.].

Недостатком способа является сложность осуществления технологического процесса, обусловленная частыми забивками теплообменного оборудования фосфатами железа и алюминия и необходимостью его выключения из работы для проведения промывок. Вероятная причина забивок оборудования заключается в том, что примеси железа и алюминия, присутствующие в экстракционной фосфорной кислоте, при ее аммонизации в условиях известного способа образуют соединения, обладающие повышенной склонностью к образованию плотных отложений на теплообменной поверхности в процессе упаривания.

Технической задачей, решаемой заявляемым способом, является упрощение технологического процесса за счет уменьшения вероятности забивок теплообменного оборудования.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения сложного азотно-фосфорного удобрения из концентрированного раствора нитрата аммония и экстракционной фосфорной кислоты, включающем разбавление исходной экстракционной фосфорной кислоты слабым раствором нитрата аммония, аммонизацию разбавленного раствора, смешение аммонизированного раствора с концентрированным раствором нитрата аммония, донейтрализацию полученного нитратно-фосфатного раствора, упарку и гранулирование плава, согласно изобретению разбавленный раствор дополнительно обрабатывают нитратом аммония до достижения соотношения NH₄NO₃:P₂O₅ в аммонизированном растворе не менее 3:1 и последний перед смешением с концентрированным раствором нитрата аммония упаривают до остаточного содержания воды 5-20 мас.%.

Содержание фосфора в аммонизированном растворе поддерживают предпочтительно в пределах 4-10 мас.% в пересчете на Р₂О₅.

Для дополнительной обработки разбавленного раствора в качестве нитрата аммония используют предпочтительно концентрированный раствор нитрата аммония, полученный нейтрализацией азотной кислоты аммиаком, или 40-50%-ный раствор, полученный путем конверсии нитрата кальция карбонатом аммония, а обработку аммонизированного раствора нитратом аммония проводят до или одновременно с аммонизацией.

Пример 1

Экстракционную фосфорную кислоту с концентрацией 52% в пересчете на Р₂O₅, взятую в количестве 50 г, разбавляют 15%-ным раствором нитрата аммония, взятым в количестве 170 г. Полученный разбавленный раствор обрабатывают при перемешивании в течение 15 мин концентрированным (90%-ным) раствором нитрата аммония с рН 1,5, полученным в действующем производстве аммиачной селитры путем нейтрализации азотной кислоты аммиаком, взятым в количестве 160 г, и аммонизируют газообразным аммиаком до рН 4,5. Соотношение NH₄NO₃:Р₂О₅ в аммонизированном растворе 6,5:1, содержание Р₂О₅ 6,7%. Аммонизированный раствор упаривают в стакане из стали 12Х18Н10Т до остаточного содержания воды 9 мас.%. Упаренный раствор выгружают из стакана, смешивают с 485 г концентрированного (90%-ного) раствора нитрата аммония с рН 1,5, отобранного в действующем производстве аммиачной селитры. Полученный нитратно-фосфатный раствор донейтрализовывают аммиаком до рН 5,5 и упаривают в стакане из стали 12Х18Н10Т до безводного плава, плав выгружают из стакана и гранулируют на лабораторной установке с получением целевого продукта, содержащего 33,5% азота, 4% Р₂О₅ и 0,2% воды. Прочность гранул на раздавливание 3 кг на гранулу, рН 10%-ного раствора 5,0.

При выгрузке упаренного раствора и плава из стакана визуально оценивают состояние внутренней поверхности стакана. В обоих случаях видимые отложения отсутствуют.

Пример 2

Проводят серию аналогичных опытов, в которых, изменяя расход компонентов, поддерживают соотношение NH₄NO₃:Р₂О₅ в аммонизированном растворе в пределах 5-10:1, содержание Р₂О₅ в нем в пределах 4-10 мас.%, для обработки разбавленного раствора в качестве нитрата аммония используют 88-92%-ный раствор нитрата аммония или 40-50%-ный раствор, полученный в действующем производстве сложных удобрений по азотно-кислотной технологии путем конверсии нитрата кальция карбонатом аммония, а указанную обработку проводят до аммонизации или одновременно с ней. При этом получают сложные азотно-фосфорные удобрения с содержанием азота в пределах 32,6-33,8% и Р₂О₅ в пределах 3-6%.

Визуальный осмотр внутренней поверхности стакана из стали 12Х18Н10Т при выгрузке из него упаренного раствора и плава показал, что видимые отложения во всех опытах отсутствуют.

Пример 3

Проводят опыт по прототипу. Для этого 50 г экстракционной фосфорной кислоты с содержанием Р₂О₅ 52% разбавляют 15%-ным раствором нитрата аммония, взятым в количестве 15 г. Разбавленный раствор аммонизируют до рН 4,5. Аммонизированный раствор смешивают с 670 г концентрированного (90%-ного) раствора нитрата аммония с рН 1,5, отобранного в действующем производстве аммиачной селитры; полученный нитратно-фосфатный раствор донейтрализовывают аммиаком до рН 5,0 и упаривают в стакане из стали 12Х18Н10Т до безводного плава. Плав выгружают из стакана и гранулируют на лабораторной установке с получением целевого продукта, содержащего 33,5% азота и 4% Р₂О₅.

При осмотре внутренней поверхности стакана после выгрузки из него плава отмечено наличие плотного белого налета осадка, который не удаляется при промывке стакана водой.

Из представленных данных следует, что предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет резко уменьшить вероятность образования отложений на теплообменных поверхностях, а следовательно, забивок теплообменного оборудования и его остановок для проведения промывок, то есть упростить технологический процесс.

Положительный эффект достигается совокупностью основных отличительных признаков, обеспечивающих условия аммонизации экстракционной фосфорной кислоты, при которых примеси железа и алюминия образуют стабильные соединения, не отлагающиеся на теплообменных поверхностях.

Минимально допустимое соотношение NH₄NO₃:P₂O₅ в аммонизированном растворе равняется 3:1. При меньшем соотношении образуются менее стабильные соединения, что приводит к появлению отложений.

Допустимый интервал остаточного содержания воды в упаренном аммонизированном растворе равен 5-20 мас.%. При более глубокой упарке на теплообменной поверхности кристаллизуется моноаммонийфосфат. Верхний предел определяется экономическими соображениями: при содержании остаточного содержания воды более 20% возрастает нагрузка по воде на основной стадии упарки, что приведет к снижению производительности промышленного агрегата.

Интервал содержания Р₂О₅ в аммонизированном растворе, равный 4-10%, определяется технологической целесообразностью: при содержании Р₂О₅ менее 4% неоправданно возрастает нагрузка по воде при упарке аммонизированного раствора, что обусловит сложности при организации промышленного процесса, а при содержании Р₂О₅ более 10% осложняется обеспечение оптимального соотношения NH₄NO₃:P₂O₅ в аммонизированном растворе.

Для обработки разбавленного раствора в качестве нитрата аммония могут быть использованы технологические растворы действующих производств: 88-92%-ный раствор, получаемый нейтрализацией азотной кислоты аммиаком, или 40-50%-ный раствор, являющийся одним из продуктов конверсии нитрата кальция карбонатом аммония. В последнем случае 40-50%-ный раствор может служить одновременно и раствором для разбавления 52-54%-ной экстракционной фосфорной кислоты и источником нитрата аммония для дополнительной обработки.

Обработку разбавленного раствора нитратом аммония можно проводить отдельно или совместить с процессом аммонизации.

Использование: в химической промышленности для производства двойных NP-удобрений с содержанием P₂O₅ 3-7 мас.% из концентрированного раствора нитрата аммония и экстракционной фосфорной кислоты. Сущность: исходную экстракционную фосфорную кислоту (52-54%-ную) разбавляют слабым раствором нитрата аммония, разбавленный раствор дополнительно обрабатывают нитратом аммония до достижения соотношения NH₄NO₃:P₂O₅ в аммонизированном растворе не менее 3:1, причем аммонизацию проводят одновременно с дополнительной обработкой или после нее, аммонизированный раствор упаривают до остаточного содержания воды 5-20 мас.% и смешивают с концентрированным раствором нитрата аммония, затем донейтрализовывают аммиаком, упаривают и гранулируют. Содержание фосфора в аммонизированном растворе поддерживают предпочтительно в пределах 4-10 мас.% в пересчете на Р₂O₅, а в качестве нитрата аммония для дополнительной обработки разбавленного раствора используют предпочтительно концентрированный раствор нитрата аммония, полученный нейтрализацией азотной кислоты аммиаком, или 40-50%-ный раствор, полученный путем конверсии нитрата кальция карбонатом аммония. Технический результат - упрощение технологического процесса за счет уменьшения вероятности забивок теплообменного оборудования. 4 з.п. ф-лы.

1. Способ получения сложного азотно-фосфорного удобрения из концентрированного раствора нитрата аммония и экстракционной фосфорной кислоты, включающий разбавление исходной экстракционной фосфорной кислоты слабым раствором нитрата аммония, аммонизацию разбавленного раствора, смешение аммонизированного раствора с концентрированным раствором нитрата аммония, донейтрализацию полученного нитратно-фосфатного раствора, упарку и гранулирование плава, отличающийся тем, что разбавленный раствор дополнительно обрабатывают нитратом аммония до достижения соотношения NH₄NO₃:P₂O₅ в аммонизированном растворе не менее 3:1 и последний перед смешением с концентрированным раствором нитрата аммония упаривают до остаточного содержания воды 5-20 мас.%.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание фосфора в аммонизированном растворе поддерживают в пределах 4-10 мас.% в пересчете на Р₂O₅.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для дополнительной обработки разбавленного раствора в качестве нитрата аммония используют концентрированный раствор нитрата аммония, полученный нейтрализацией азотной кислоты аммиаком.4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для дополнительной обработки разбавленного раствора в качестве нитрата аммония используют 40-50%-ный раствор, полученный путем конверсии нитрата кальция карбонатом аммония.5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что дополнительную обработку разбавленного раствора нитратом аммония проводят до или одновременно с аммонизацией.