Способ получения жидких азотных удобрений Советский патент 1990 года по МПК C05C13/00 

Изобретение относится к технологии минеральных удобрений и может быть использовано в азотной промышленности для получения жидких удобрений.

Целью изобретения является интенсификация процесса при создании возможности точной корректировки.

Согласно изобретению сначала смешивают водные растворы одинарных удобрений с образованием смеси, затем к последней добавляют воду с образованием готовой смеси, корректировочные растворы вводят в готовую смесь при 20-60 С, при этом в качестве корректировочных растворов используют смесь одинарных удобрений, охлажденную до 20-60 0.

Соотношение масс готовой смеси и добавляемого к ней при корректировке корректировочного раствора определяют расчетом по формуле

О5 О

сл

о оз

k

1 - t

где k - отношение массы концентрата к массе готовой смеси,

. t + t,

t, равно максимальному значению из ряда значений, вычисленных по уравне- нийм-(Q

t. Е ммни хо п „ 1 2 п) Ч V .. «. 1,,...п;

Х,X ||

X,;

t, t Г4

пV

Щ x,jj - х«

1 4

: I

tj равно минимальному значению из| ряда значений, вычисленных по уравне-: ниям

Х4 | гл

(i - 1,2,...n)

CWOM t,

Ц2 ;г n ZZ ii сЦз

i -- J -

n - число всех одинарных азот ных удобрений в многоком-

понентном жидком азотном

удобрении; X ,4 - концентрахщя i-ro одинар

ного азотного удобрения в

готовой смеси;

40

Ч

концентрация 1-го одинар

ного азотного удобрения в концентрате; ММИ; соответственно минимально 45

iwiebi и максимально допустимые концентрации i-ro одинарного азотного удобрения в продукте} минимально и максимально ел

Маке допустимые суммарные кон- центрации всех одинарных азотных удобрений в про-. ДУкте.;

На фиг, приведена принципиальная схема установки для реализации пред лагаемого способа; на фиг. 2 - графическая иллюстрация метода расчета

Q

5

0

5

0

0

45

л

5

массового соотношения, в котором сме шивается корректировочный раствор с готовой смесью.

Смеситель 1 (фиг„ 1) предназначен для смешения только водньк jpacTBopoB отдельных одинарных азотных удобрений с образованием смеси. Смеситель 2 служит для смешения ее с водой и добавления в смесь при необходимости небольших количеств аммиака (до 0,1 - 0,5 мас.% в смеси) и/или ингибитора коррозии, например фосфатов аммония (до 0,2% в пересчете на ). Холодильник 3 предусмотрен для охлаждения готовой смеси, а холодильник 4 - для охлаждения смеси: горячих водных растЕоров одинарных азотных-удобрений (до введения в нее воды) до 20 - . Корректировочные резервуары 5 установлены для накопления готовой

I смеси, а также для коррекции ее со.. става перед отгрузкой на склад или потребителю в качестве готового про дукта. При этом резервуары 5 поочередно вьшолняют взаимно дополняющие функции: когда в одном из них осуществля- ется накопление и коррекция готовой смеси, готовый продукт из другого от- гр жается на склад.

Сборник 6 расположен после холодильника 4 и служит для накопления охлажденной смеси одинарных удобрений, используемой в качестве корректировочного раствора, добавляемого в резервуар 5 с готовой смесью,

В сборнике 7 накапливается вода, используемая для приготовления смеси в смесителе 2 и для корректировки готовой смеси в резервуаре 5, если в ней окажется недос -аток воды.

Установка работает следующим образом.

Пусть, необходимо приготовить двуХ компонентное жидкое азотное удобрение на основе карбамида и аммиачной селит ВЫ, Водный раствор карбамида концент- , рацией 67-73 мае,% при 70-120 С и водный раствор аммиачной селитры кон- ,центрацией 78-88% при 80-11)0 с непре- рывно подают на смешение в смеситель 1 Большая часть полученной смеси по :ступает в другой смеситель 2, где ее непрерывно разбавляют водой до нужной кондиции. Здесь готовая смесь подще- ;лачивается аммиаком, в нее добавляют ингибитор коррозии - фосфаты аммония. Жидкое азотное удобрение - двухкомпо-.

51606503

нентное азотное удобрение на основе карбамида и аммиачной селитры, содержащее также 0,,5 мас.% свободного аммиака и около 0,2 фосфатов, охлаждается далее до 30-50 с в холодильни- значениями суммы концентраций компо м-: и { «ин1 2 глчкС чмнг

Нйрмированная разность между максимальным и минимальным допустимыми

значениями суммы концентраций компо м-: и { «ин1 2 глчкС чмнг

Нйрмированная разность между максимальным и минимальным допустимыми

Изобретение относится к технологии получения минеральных удобрений, может быть использовано в азотной промышленности для получения жидких удобрений и позволяет интенсифицировать процесс при создании возможности точной корректировки. Сначала смешивают горячие водные растворы карбамида и аммиачной селитры с последующим ее охлаждением до 20-60°С, часть полученной смеси используют в качестве корректировочных растворов, а в оставшуюся часть вводят воду. Водный раствор карбамида используют концентрации 67-73 мас.% при 70-120°С, а водный раствор аммиачной селитры - концентрации 78-88% при 80-150°С. Предложенный способ позволяет интенсифицировать процесс за счет уменьшения в 1,5-2 раза времени, затрачиваемого на приготовление партии товарного продукта. При этом точность корректировки состава удобрения по содержанию общего азота повышается с 28,0±0,4 до 28,0±0,3%. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

ке 3 и перетекает в сборник 5, снаб- женньй перемешивающими устройствами, где сначала происходит накопление готовой смеси.

Меньшая часть смеси одинарных удобрений до введения в нее воды отводится через холодильник 4 в сборник 6 корректировочного раствора, будучи ох. лажденной до 20-60 со

После накопления готовой смеси в одном резервуаре 5 ее подачу переключают на другой резервуар 5, который к этому моменту освобождается от готовонентов в продукте составляят CWQCC 1

.Т.е. она в 2 раза меньше.

На фиг. 2. область допустимых значений концентраций одинарных азотных удобрений в смеси согласно условию . имеет вид шестиугольника abcdef. Лю- 15 бой точке, находящейся в указанной

области, соответствует содержание атомов азота в продукте, не выходящее из интервала 27,93 - 28,51%.

В результате смешения в массовом

и 87%-ного водного раствора аммиачной селитры с температурой 120 С получилась смесь, содержащая

Часть ее после охлаждения в холодильнике 4 до 20-60°С была отобрана в сборник 6 для использования в качестпошла на смешение с водой в смесителе 2. После охлаждения в холодильнике 3 до готовая смесь поступала в рего продукта. Измеряют состав готовой 20 соотношении 0,92:1 72%-ного водного смеси в резервуаре 5, устанавливают раствора карбамида с температурой выходит ли отклонение действительного состава смеси от номинального за допу- стим1 1е рамки. При необходимости осуще-- ствляют корректировку, в процессе ко- 25 37,1% карбамида и Xj2 44,8% амми- iторой сумму концентраций карбамида и ачной селитры (см, точку 2 на фиг. 2), аммиачной селитры в готовой смеси доводят до заданных значений. Это осуществляется периодической.подачей в

резервуар 5 необходимого количества ЗО корректировочного раствора. Боль- смеси одинарных удобрений из сборника шая часть смеси одинарных удобрений 6 (если в смеси содержится избыток воды) либо воды из сборника 7 (если ощущается ее недостаток). После пере мешивания в резервуаре 5 получают це- зервуар 5. Через некоторое время там левой продукт. Его начинают подавать накопилось 52 т готовой смеси, содер- на склад. В это время на режим коррек- жащей 30,2% карбамида и х.,2 тировки переключают другой резерву- 39,6% аммиачной селитры (смо точку 1 ар 5.на фиг. 2).

Пример. Необходимо получить дО жидкое азотное удобрение марки КАС-28, содержащее кроме воды 30,5 ± 1,0% карбамида (первый компонент, ) и 40,0 ± 1,0% аммиачной селитры (второй компонент, i 2). При этом сумма дд ° ) концентраций карбамида и аммиачной не выполняется условие на сз ммарную селитры должна составлять 70,5 + 0,5%. концентрацию карбамида и аммиачной Таким образом имеем (в вьш1еприведен- селитры с Хд, + 30,2 + 39,6

69,8, которая не вошла в заданный 50 интервал 70-71.

Таким образом, действительный соПри соблюдении требований на содержание в готовой смеси каждого одинарного азотного удобрения в отдельности (х„мн. «- Хл««ьл )т.е. 29,5 30,2 31,5 и

ных обозначениях):

п 2; хтии,4

HMWjS 39,0;

29,5%; х,,«ен 31,5%; 41,0%;

с NkvvH 70%;с глакс. 71%.

При этом нормированные разности между максимальными и минимальными допустимыми значениями концентраций отдельных компонентов составляют

55

став готовой смеси недопус И ИМо отклоняется от ее номинального состава, И:ее состав необходимо корректировать.

Нужно найти количество g корректировочного раствори, которое следует добавить к G 52 т готовой смеси, чтобы состав продукта удовлетворял заданным техническим условиям. Для

нентов в продукте составляят CWQCC 1

.Т.е. она в 2 раза меньше.

На фиг. 2. область допустимых значений концентраций одинарных азотных удобрений в смеси согласно условию имеет вид шестиугольника abcdef. Лю- бой точке, находящейся в указанной

области, соответствует содержание атомов азота в продукте, не выходящее из интервала 27,93 - 28,51%.

В результате смешения в массовом

и 87%-ного водного раствора аммиачной селитры с температурой 120 С получилась смесь, содержащая

соотношении 0,92:1 72%-ного водного раствора карбамида с температурой 37,1% карбамида и Xj2 44,8% амми- ачной селитры (см, точку 2 на фиг. 2)

Часть ее после охлаждения в холодильнике 4 до 20-60°С была отобрана в сборник 6 для использования в качестсоотношении 0,92:1 72%-ного водного раствора карбамида с температурой 37,1% карбамида и Xj2 44,8% амми- ачной селитры (см, точку 2 на фиг. 2),

пошла на смешение с водой в смесителе 2. После охлаждения в холодильнике 3 до готовая смесь поступала в ре корректировочного раствора. Боль- шая часть смеси одинарных удобрений зервуар 5. Через некоторое время там накопилось 52 т готовой смеси, содер- жащей 30,2% карбамида и х.,2 39,6% аммиачной селитры (смо точку 1 на фиг. 2).

корректировочного раствора. Боль- шая часть смеси одинарных удобрений зервуар 5. Через некоторое время там накопилось 52 т готовой смеси, содер- жащей 30,2% карбамида и х.,2 39,6% аммиачной селитры (смо точку 1 на фиг. 2).

° ) не выполняется условие на сз ммарную концентрацию карбамида и аммиачной селитры с Хд, + 30,2 + 39,6

При соблюдении требований на содержание в готовой смеси каждого одинарного азотного удобрения в отдельности (х„мн. «- Хл««ьл )т.е. 29,5 30,2 31,5 и

став готовой смеси недопус И ИМо отклоняется от ее номинального состава, И:ее состав необходимо корректировать.

Нужно найти количество g корректировочного раствори, которое следует добавить к G 52 т готовой смеси, чтобы состав продукта удовлетворял заданным техническим условиям. Для этого достаточно определить k g/G, : Вычисляем ряд значений t|:

2-X,i

«

|Z «ai -Ux,-,

. 70 (xu + xia)

Ua, + xe) - (х„ + x,,)

70 (30.2 )

+ 44,8) - (30,2 )

02 J2 0,0165 (CM. точку M

на фиго 2);

Xtl

.1 0.7

11 |

- 30.2 37,1 - 30,2

- -0,1014 (точка К);

, x,g 39,0 - 39.6 Xfta - ,8 + 39,6

- 0,1154 (точка L);

0,6 5,2

Из вычисленных значений t выбира ем наибольшее: t 0,0165 (т.е„ вы-- бираем точку М на фиг. 2).

Далее вычисляем ряд значений tj п

CfttXKc

- Z-. |

ТГ

-гг2 x,i -L,x,i

71 - (х

(х

+ X

«)

- (х

1C

71 - (30,2 + 39,6)

(37,1 + 44,8) - (30,2 39,6)

- 0,0992 Хточка N);

ХМЯМ. Х

- х,

31,5 - 30,2 37,1 - 30,2

1,3 6,9

0,1884 (точка О);

t в мяцуй- 41,0 - 39,6 X „- . 44,8 - 39,6

j 0,2692 (точка P),

Из вычисленных значений tj выбира-- ем наименьшее Ц 0,0992 (т.е точку N).

Затем определяем

t i-± - 0.0992

2 -

0,0578

(т.ео делим отрезок MN пополам и находим точку О состава готового продукта) ,

W - . G -Т

0,0578

1 - 0,0578 0,0613$ g kC 0,0613 - 52 3,18.

Таким образом к 52 т готовой смеси нужно добавить 3,18 г концентрата.

Состав готового продукта (точка О на фиг.. 2) после корректировки можно вычислить по формуле

X

01 «« ( (i 1,2,...,п).

При п 2 найдем х о х , + + t (х«, - х, ) 30,2 + 0,0578 (37,1- 30,2) 30,6; хой x,i + t ( - х,в) 39,6 + 0,0578.(44,8 - 39,6) - ° 39,9, т.е. в готовом продукте кон- центрация карбамида составит 30,6%, а аммиачной селитры - 39,9%.

: Аналогично осуществляется корректировка состава готовой смеси,содержащей более двух различных одинарных азотных удобрений, например трехком- понентного ж 1дкого азотного удобрения (п 3), содержащего кроме воды 25 ± + 1% карбамида (i 1), 35 ± 1% аммиачной селитры () и 12+1% сульфата аммония (i 3) при условии, что суммарная концентрация всех трех одинарных азотных удобрений в продукте должна составлять 72 ± 0,5%.

Применение предлагаемого способа позволяет интенсифицировать процесс приготовления многокомпонентного жидкого азотного удобрения за счет умень шения времени и количества операций, затрачиваемых на корректировку соста- ва готовой смеси.

Предложенньй способ получения жид- ких азотных удобрений по сравнению с прототипом позволяет интенсифицировать процесс за счет уменьшения в 1,5 - 2 раза времени, затрачиваемого на приготовление партии товарного продукта. При этом точность корректировки состава удобрения по содержанию общего азота повышается с 28,0 + 0,4 (прототип) до 28,0 i 0,3%,

Формула изобретения

1 Способ получения жидких азотных удоб|)ений, включающий смешение горя- . чих йодных растворов карбамида, ам- 20 миачНой селитры и , охлаждение

Аммиак Ингибитор /п р рсвтл

образовавшейся смеси до 20-60 С, введение корректировочньрс растворов до достижения заданного содержания азота в удобрениях, о тличаю- щ и и с я тем, что, с целью интенси-, фикации процесса при создании возможности точной корректировки, растворы карбамида и аммиачной селитры предварительно смешивают и в полученную ; смесь растворов вводят воду, а в качестве корректировочных растворов используют предварительно полученную смесь , охлажденную до 20-60 С,

Фиг.1

29 30 3J JZ JJ J J5 35 57 3 39 W 4/ CodepjKOHue нардамида ( %;, X;

0ue.Z

Составитель Т. Докшина Редактор Т, Лазоренко Техред ЬГ.Ходанич Корректор Н,Король

Заказ 3527

Тираж 380

ВЕШИЛИ Государственного комитета по изоьретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгород, ул. Гагарина, 101

Подписное