СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТНОГО УДОБРЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК C05G1/08 C05C1/02 

Изобретение относится к технологии производства азотных удобрений на основе аммиачной селитры и карбонатного сырья и может найти применение в производстве известково-аммиачной селитры (ИАС). В качестве карбонатного сырья используют карбонат кальция, карбонат магния или доломит.

Наличие карбонатов кальция или(и) магния в составе азотного удобрения препятствует закислению почв, которое наблюдается при использовании аммиачной селитры и снижает взрывоопасность аммиачной селитры. Так, известково-аммиачная селитра с содержанием азота менее 27% невзрывоопасна.

В производстве удобрений при смешении плава нитрата аммония и карбонатов кальция происходит частичное образование нитрата кальция, что обуславливает повышенную гигроскопичность и невысокую прочность гранул получаемого удобрения и, в конечном итоге, его повышенную слеживаемость. Улучшение потребительских свойств известково-аммиачной селитры может быть обеспечено как за счет снижения гигроскопичности продукта, так и за счет увеличения прочности гранул.

Известен способ получения ИАС, включающий смешение плава нитрата аммония с карбонатом кальция в присутствии 0,2% сульфата магния в качестве ингибитора образования нитрата кальция, с последующим гранулированием и охлаждением целевого продукта (Технология аммиачной селитры. Под редакцией В.М.Олевского. - М.: Химия, 1978, с.240-243).

Недостатком способа является невысокая прочность гранул ИАС и, следовательно, повышенная слеживаемость.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения известково-аммиачной селитры путем смешения плава нитрата аммония с карбонатом кальция в присутствии соли магния как ингибитора образования нитрата кальция с последующим гранулированием и охлаждением целевого продукта, а в качестве соли магния используют нитрат магния в количестве 0,1÷0,4% в пересчете на магний к массе целевого продукта. При этом в качестве плава нитрата аммония используют продукт упаривания 87-92% водного раствора нитрата аммония, а для смешения с плавом берут химически осажденный карбонат кальция с температурой не ниже 40°С и размером частиц не более 0,1 мм и влажностью не более 1,0% (RU 2223934 C1, 03.09.2002).

Недостатком известного способа является относительно невысокая прочность гранул ИАС.

Целью изобретения является повышение прочности гранул азотного удобрения на основе нитрата аммония и карбонатного сырья.

Техническим результатом является получение азотного удобрения на основе нитрата аммония и карбоната кальция, или карбоната магния, или доломита с повышенной прочностью гранул, т.е. с улучшенными потребительскими свойствами.

Технический результат достигается способом получения азотного удобрения, включающим получение 87-93% раствора нитрата аммония, его упаривание, смешение полученного плава нитрата аммония с карбонатами кальция или магния или доломитом в присутствии солей магния с последующим гранулированием и охлаждением целевого продукта. При этом 87-93% раствор нитрата аммония перед упариванием смешивают с раствором солей магния в две стадии: на первой при рН 1,5-3,0, на второй при рН не менее 5,0.

Отличием способа является смешение 87-93% раствора нитрата аммония перед упариванием с раствором солей магния в две стадии, на первой при рН 1,5-3,0, на второй при рН не менее 5,0.

При этом в качестве растворов солей магния используют раствор нитрата или сульфата магния или их смесь и дозировку осуществляют в количестве, обеспечивающем в целевом продукте суммарное содержание водорастворимых форм магния и кальция в пересчете на MgO+СаО, 0,3-0,9% при соотношении MgOвод./СаОвод. не менее 2,0, предпочтительно 3,0-4,0.

Корректировку рН 1,5-3,0 на первой стадии смешения 87-93% раствора нитрата аммония и раствора солей магния ведут азотной или серной кислотой или раствором солей магния, содержащим 1,5-7,0% азотной или серной кислоты, а корректировку рН не менее 5,0 на второй стадии смешения ведут газообразным аммиаком.

Пример.

Промышленные испытания предлагаемого способа проведены в цехе по производству аммиачной селитры с магнезиальной добавкой по следующей схеме.

Раствор нитрата аммония концентрацией 87-93% и температурой 140-170°С подают в смеситель, в который одновременно подают раствор солей магния и при необходимости азотную или серную кислоту, поддерживая рН смеси в заданных пределах, но не более 3,0. Полученную смесь направляют в донейтрализатор, в котором ее аммонизируют газообразным аммиаком до рН не менее 5,0 и направляют в выпарной аппарат. Упаренный плав донейтрализуют аммиаком в гидрозатворе и с температурой 170-185°С подают в смеситель, куда одновременно подают карбонатное сырье с температурой 50-80°С и размером частиц не более 0,2 мм.

Полученную смесь подают в напорный бак гранулятора и гранулируют разбрызгиванием в гранбашне. Гранулы охлаждают в аппарате «кипящего слоя» до температуры 20-50°С и направляют на склад.

В качестве исходных материалов и реагентов используют следующие:

1. 87-93% раствор нитрата аммония, полученный упариванием 50-60% раствора из производства азофоски (таблица 1, №1-19) или нейтрализацией 56-59% азотной кислоты аммиаком (таблица 1, №20, 21).

2. Растворы нитрата магния, полученные обработкой магнезита азотной кислотой состава, %: нитрат магния - 30-35, азотная кислота - 1,0-7,0.

3. Раствор сульфата магния, полученный обработкой магнезита серной кислотой состава, %: сульфат магния - 21,4, серная кислота 4,5.

4. Доломит - доломитовый наполнитель (ТУ 5716-001-21079129-00) состава, %: CaO - 30,6, MgO - 19,8, влага - 0,2.

5. Карбонат магния - измельченный природный магнезит состава, %: MgO - 44,8, CaO - 0,6, влага - 0,25.

6. Карбонат кальция - химически осажденный карбонат кальция, полученный при обработке карбонатом аммония тетрагидрата нитрата кальция в производстве азофоски состава, %: CaO - 53,7, влага - 0,2.

Таблица 1№ п/пКислота для корректировки рНРаствор солей магниярН смесиСодержание в продукте, %Отношение MgO/CaOКарбонатное сырьеПрочность гранул, кг/гр1 стадия смеситель2 стадия донейтрализаторMgO вод.CaO вод.1.-Mg(NO₃)₂-5,60,420,113,8доломит1,92.HNO₃Mg(NO₃)₂3,15,80,400,113,6доломит1,93.HNO₃Mg(NO₃)₂3,05,60,400,113,6доломит2,14.HNO₃Mg(NO₃)₂2,76,00,380,113,5доломит2,45.HNO₃Mg(NO₃)₂2,35,90,380,113,5доломит2,66.HNO₃Mg(NO₃)₂2,06,20,400,113,6доломит2,97.HNO₃Mg(NO₃)₂1,56,00,450,104,5доломит3,08.H₂SO₄MgSO₄2,65,90,400,113,6доломит2,5

Продолжение Таблицы 1№ п/пКислота для корректировки рНРаствор солей магниярН смесиСодержание в продукте, %Отношение MgO/ CaOКарбонатное сырьеПрочность
гранул, кг/гр1 стадия смеситель2 стадия донейтрализаторMgO вод.CaO вод.9.-Mg(NO₃)₂+1,5% HNO₃2,96,20,380,113,5доломит2,210.-Mg(NO₃)₂+7,0% HNO₃1,86,10,400,113,6доломит2,911.-Mg(NO₃)₂+MgSO₄2,55,90,400,113,6доломит 12.---6,20,060,450,13доломит0,913.HNO₃Mg(NO₃)₂2,56,20,180,121,5доломит2,014.HNO₃Mg(NO₃)₂2,55,60,240,122,0доломит2,115.HNO₃Mg(NO₃)₂2,55,00,340,113,1доломит2,516.HNO₃Mg(NO₃)₂2,56,20,430,113,9доломит2,817.HNO₃Mg(NO₃)₂2,46,00,60,087,5доломит2,918.-Mg(NO₃)₂2,36,10,650,252,6карбонат кальция2,719.-Mg(NO₃)₂2,46,00,32--карбонат магния2,920.-Mg(NO₃)₂1,86,20,580,262,2карбонат кальция2,821.-Mg(NO₃)₂1,86,20,400,113,6доломит2,9

Получение азотного удобрения по предлагаемому способу осуществляют с производительностью 24-28 т/час по готовому продукту, последовательно регулируя параметры процесса. В результате получают азотное удобрение с доломитом или карбонатом магния или карбонатом кальция состава, %:

Нитрат аммония73-77Карбонатное сырье: доломит, магнезит, карбонат кальция22-26Нитрат магния (в пересчете на MgO)0,2-0,6Вода0,2-0,3

Содержание азота в целевом продукте составляет 25-27%. Прочность гранул 2,1-3,0 кг/гранулу. Из представленных данных (таблица 1) видно, что заявленный способ по сравнению с прототипом позволяет повысить прочность гранул на 5-50%.

Увеличение прочности гранул наблюдается уже при рН 3,0 на первой стадии смешения. По мере снижения рН в интервале от 3,0 до 1,5 прочность гранул увеличивается с 2,1 кг/гранулу до 3,0 кг/гранулу. Нижний предел рН 1,5 обусловлен требованиями безопасности в производстве аммиачной селитры. Нейтрализация газообразным аммиаком на второй стадии смешения до рН не менее 5,0 осуществляется для исключения возможности закисления плава в процессе его дальнейшего упаривания.

В качестве растворов солей магния используют растворы нитрата или сульфата магния или их смесь.

Регулировку рН на первой стадии смешения 87-93% раствора нитрата аммония с раствором солей магния ведут азотной или серной кислотой как отдельной их дозировкой, так и в составе раствора солей магния, содержащего 1,5-7,0% азотной или серной кислоты.

Увеличение прочности гранул более 2 кг/гранулу отмечается уже при содержании в целевом продукте суммы водорастворимых форм кальция и магния в пересчете на СаОвод.+MgOвод. - 0,3% и соотношении MgOвод./CaOвод. - 2,0.

С увеличением содержания в целевом продукте MgOвод.+СаОвод. до 0,9% и увеличением отношения MgOвод./СаОвод. до 7,5 прочность гранул возрастает до 2,7÷2,9 кг/гранулу. Дальнейшее увеличение дозировки солей магния нецелесообразно, так как не ведет к заметному увеличению прочности гранул. Предпочтительный интервал регулировки отношения MgOвод./СаОвод. составляет 3,0-4,0, при этом прочность гранул обеспечивается на уровне 2,5-2,8 кг/гранулу.

Таким образом, заявленный способ обеспечивает увеличение прочности гранул и, в сочетании с низким содержанием нитрата кальция в продукте позволяет получать удобрение с высокими потребительскими свойствами.

Изобретение относится к производству азотных удобрений на основе аммиачной селитры и карбонатного сырья и может быть использовано в производстве известково-аммиачной селитры. В качестве карбонатного сырья используют доломит или карбонат магния (магнезит), или карбонат кальция. Способ включает получение 87-93% раствора нитрата аммония, его упаривание, смешение с карбонатом кальция, или карбонатом магния, или доломитом в присутствии сульфата и/или нитрата магния с последующим гранулированием и охлаждением целевого продукта, при этом 87-93% раствор нитрата аммония перед упариванием смешивают с раствором сульфата и/или нитрата магния на первой при рН 1,5-3,0, а на второй стадии осуществляют нейтрализацию до рН не менее 5,0. Регулировку рН на первой стадии смешения ведут дозировкой азотной или серной кислоты или регулированием содержания азотной или серной кислоты в составе раствора солей магния в пределах 1,5-7,0%, а нейтрализацию ведут газообразным аммиаком. Раствор солей магния дозируют из расчета обеспечения содержания водорастворимых форм кальция и магния в целевом продукте в пересчете на MgOвод.+СаОвод. 0,3-0,9% при соотношении MgOвод./СаОвод. не менее 2,0, предпочтительно 3,0-4,0. Способ обеспечивает увеличение прочности гранул азотного удобрения на 5-50% и, в сочетании с низким содержанием нитрата кальция в продукте, позволяет получать удобрение с высокими потребительскими свойствами. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения азотного удобрения, включающий получение 87-93%-ного раствора нитрата аммония, его упаривание, смешение полученного плава нитрата аммония с карбонатом кальция или магния или доломитом в присутствии солей магния с последующим гранулированием и охлаждением целевого продукта, отличающийся тем, что 87-93%-ный раствор нитрата аммония перед упариванием на первой стадии смешивают с раствором сульфата и/или нитрата магния в интервале рН 1,5÷3,0, а на второй стадии осуществляют нейтрализацию смеси до рН не менее 5,0.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что корректировку рН в интервале 1,5÷3,0 на первой стадии смешения 87-93%-ного раствора нитрата аммония и раствора солей магния ведут дозировкой азотной и серной кислот.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рН 1,5÷3,0 на первой стадии смешения 87-93%-ного раствора нитрата аммония и раствора солей магния обеспечивают регулированием содержания азотной или серной кислоты в растворе сульфата и/или нитрата магния в пределах 1,5-7%.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нейтрализацию смеси до рН не менее 5,0 на второй стадии ведут газообразным аммиаком.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что суммарное содержание водорастворимых кальция и магния в целевом продукте в пересчете на MgOвод.+CaOвод. составляет 0,3-0,9% при соотношении MgOвод./CaOвод., не менее 2,0, предпочтительно 3,0-4,0.