способ получения диаммонийфосфата

Формула изобретения

1. Способ получения диаммонийфосфата, включающий смешение фосфорной кислоты с серной, постадийную нейтрализацию аммиака смесью кислот до мольного отношения NH₃ : H₃PO₄ = 1,4, а затем до 1,75, грануляцию, сушку и последующую очистку отходящих газов в две ступени, на первую из которых подают пульпу фосфитов аммония с мольным отношением NH₃ : H₃PO₄ = 0,4 - 0,5, а на вторую - раствор, содержащий фосфорную кислоту, отличающийся тем, что на смешение с фосфорной кислотой подают серную кислоту, содержащую 8 - 10 мас.% в пересчете на углерод органических соединений, в количестве 52 - 60 кг серной кислоты (в пересчете на моногидрат) на 1000 кг P₂O₅, а на вторую ступень очистки газов в фосфорную кислоту добавляют серную кислоту, содержащую органические соединения, при соотношении в смеси серной и фосфорной кислот, равном 1:1,5 - 4.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве серной кислоты, содержащей органические соединения, используют отработанную серную кислоту нефтехимических производств.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения диаммонийфосфата, широко используемого в качестве минерального удобрения для различных видов почв.

Известен способ получения диаммонийфосфата, включающий постадийную нейтрализацию аммиака кислым компонентом сначала до мольного отношения 1,4, а затем до 1,75, грануляцию и сушку готового продукта и последующую очистку отходящих газов. По этому способу аммиак нейтрализуют фосфорной кислотой сначала до мольного отношения 1,4, а затем до мольного отношения 1,75. Гранулирование ведут в аммонизаторе-грануляторе, а сушку - в сушильном барабане. Отходящие газы после аммонизатора-гранулятора и нетрализации, а также после сушильного барабана подают на абсорбцию экстракционной фосфорной кислотой и водой (Технология фосфорных и комплексных удобрений. Химия. Москва, 1987, с. 194).

Недостатком известного способа является сложность проведения стадии гранулирования в связи с заниженной вязкостью подаваемой пульпы фосфатов аммония, что приводит к снижению выхода товарной фракции (2-4 мм) за счет образования большого количества мелкой фракции и вследствие этого увеличивается нагрузка на грохота.

Выход фракции 2-4 мм не превышает 70%. Указанный выход в данном способе 60-80% дан на фракцию 1-4 мм.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения диаммонийфосфата, включающий смешение фосфорной кислоты с серной, постадийную нейтрализацию аммиака полученной смесью кислот до мольного отношения NH₃/H₃PO₄ = 1,4, а затем до 1,75, грануляцию, сушку, классификацию готового продукта и последующую очистку отходящих газов в две ступени. По этому способу фосфорную кислоту смешивают с серной кислотой до получения в смеси отношения SO₃:P₂O₅=1: 9-15, то есть на 1000 кг P₂O₅ добавляют 86-120 кг H₂SO₄ (в расчете на моногидрат). Очистку отходящих газов ведут в две ступени, на первую из которых подают пульпу фосфатов аммония с мольным отношением NH₃:H₃PO₄=0,4-0,6, и очистку ведут до поглощения 30-50% аммиака от общего его количества в поступающих на очистку газах, а на вторую ступень подают экстракционную фосфорную кислоту и очистку ведут до достижения санитарной нормы содержания аммиака в выходных газах (Патент РФ N 2122989, 1998 г., C 05 B 7/00).

Известный способ позволяет увеличить выход готового продукта в виде фракции 2-4 мм, повысить технологчность процесса, снизить энергозатраты и достичь устойчивых санитарных норм аммиака в выхлопных газах.

Однако, в данном способе достаточно велики объемы аммиака в отходящих газах 10-14% об. от введенного в процесс, кроме того несколько затруднена управляемость стадии гранулирования, то есть проведения ее таким образом, чтобы в зависимости от требований, предъявляемых к готовому продукту, получать внутри него фракции различного необходимого состава.

Нами поставлена задача, сохраняя преимущества известного способа, избежать вышеперечисленных недостатков и получить удобрение, обладающее и дополнительными полезными свойствами, а именно антисептическими.

Поставленная задача решена в предложенном способе получения диаммонийфосфата, включающем смешение фосфорной и серной кислот, постадийную нейтрализацию аммиака полученной смесью до мольного отношения NH₃:H₃PO₄=1,4, а затем до 1,75, грануляцию, сушку, классификацию готового продукта и последующую очистку отходящих газов в две ступени, на первую из которых подают пульпу фосфатов аммония с мольным отношением NH₃:H₃PO₄=0,4-0,5, а на вторую - раствор, содержащий фосфорную кислоту, тем, что на смешение с фосфорной кислотой подают серную кислоту, содержащую 8-10% мас. в пересчете на углерод органических соединений в количестве 52-60 кг H₂SO₄ (в пересчете на моногидрат) на 1000 кг P₂O₅, а на вторую ступень очистки газов добавляют ту же серную кислоту (содержащую 8-10% в пересчете на углерод) при соотношении в смеси серной и фосфорной кислот, равном 1:(1,5-4) соответственно.

Сущность способа заключается в следующем. Добавка в фосфорную кислоту серной кислоты, содержащей органику, приводит к тому, что часть аммиака на стадии нейтрализации связывается с органической частью, что приводит к уменьшению его выбросов с отходящими газами на 2-3%. Кроме того, органические соединения позволяют изменять вязкость пульпы фосфатов аммония. Образование пленок определенного состава позволяет изменять поверхностное натяжение их на гранулах и соответственно влияет на их рост, что позволяет изменять размер получаемых гранул в зависимости от требований, предъявляемых к готовому продукту. В качестве серной кислоты используются отработанные серные кислоты различных нефтехимических производств. Регламентирующим фактором ее использования является наличие в ней органических соединений в указанных пределах. Только наличие органической части в указанных пределах приводит к вышеописанному эффекту и не дает необоснованного загрязнения удобрений органикой.

На вторую стадию очистки газов в фосфорную кислоту добавляют ту же серную кислоту, содержащую органические соединения в количестве 8-10% в пересчете на углерод. Это позволяет не только упростить технологический цикл, так как по сути дела подачу отработанной серной кислоты просто практически делят на две точки технологического процесса, но и аммиак завязывается также с органикой и образовавшиеся соединения, возвращаясь в процесс, придают полученному удобрению антисептические свойства. Такие удобрения при их использовании не дают развиваться грибковым заболеваниям. Заявленное соотношение кислот на второй стадии абсорбции позволяет достичь, с одной стороны, максимально возможного поглощения аммиака, а, с другой стороны, - получить удобрения, обладающие антисептическими свойствами.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. 2126 кг H₃PO₄ концентрацией 53% мас. смешивают в сборнике с 61,9 кг H₂SO₄ концентрацией 84% мас., содержащей 10% мас. органической составляющей в пересчете на углерод. Содержание H₂SO₄ в пересчете на моногидрат составляет 52 г на 1000 P₂O₅. Полученную смесь подают в трубчатый реактор, где нейтрализуют аммиаком до мольного отношения NH₃:H₃PO₄=1,4. Температура пульпы в нейтрализаторе составляет 145^oC. Полученную пульпу подают в аммонизатор-гранулятор, где доаммонизируют аммиаком до мольного отношения до мольного отношения 1,65. Степень выделения аммиака в газовую фазу составляет 8,2% от введенного в процесс. Далее шихту направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте 1,2% мас. H₂O. Гранулированный продукт поступает на классификацию. Выход фракции 2-4 мм составляет 93,5%. Отходящие газы после аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана поступают на первую ступень очистки в форабсорбер, который орошается пульпой фосфатов аммония с мольным отношением NH₃:H₃PO₄=0,4, подаваемой в количестве, необходимом для поглощения аммиака на 40% от приходящего с отходящими газами. Далее отходящие газы поступают в абсорбер, где очищаются смесью фосфорной и серной кислот, взятых в соотношении H₂SO₄:H₃PO₄=1,5 до санитарной нормы (20 мг/нм³ NH₃).

Пример 2. 2126 кг H₃PO₄ концентрацией 53% мас. смешивают в сборнике с 67,9 кг H₂SO₄ концентрацией 84% мас., содержащей 9% мас. органической составляющей в пересчете на углерод. Содержание H₂SO₄ в пересчете на моногидрат составляет 57 кг на 1000 кг P₂O₅. Полученную смесь подают в трубчатый реактор, где нейтрализуют аммиаком до мольного соотношения NH₃:H₃PO₄=1,4. Температура пульпы в нейтрализаторе составляет 145^oC. Полученную пульпу подают в аммонизатор-гранулятор, где диаммонизируют аммиаком до мольного отношения 1,75. Степень выделения аммиака в газовую фазу составляет 10,5% от введенного в процесс. Далее шихту направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте 1,2% мас. H₂O. Гранулированный продукт поступает на классификацию. Выход фракции 2-4 мм составляет 93%. Отходящие газы после аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана поступают на первую ступень очистки в форабсорбер, который орошается пульпой фосфатов аммония с мольным отношением NH₃: H₃PO₄= 0,45, подаваемой в количестве, необходимом для поглощения аммиака на 40% от приходящего с отходящими газами. Далее отходящие газы поступают в абсорбер, где очищаются смесью фосфорной и серной кислот, взятых в соотношении H₂SO₄:H₃PO₄=3 до санитарной нормы (20 мг/нм³ NH₃).

Пример 3. 2126 кг H₃PO₄ концентрацией 53% мас. смешивают в сборнике с 71,4 кг H₂SO₄ концентрацией 84% мас., содержащей 8% мас. органической составляющей в пересчете на углерод. Содержание H₂SO₄ в пересчете на моногидрат составляет 60 кг на 1000 кг P₂O₅. Полученную смесь подают в трубчатый реактор, где нейтрализуют аммиаком до мольного отношения NH₃:H₃PO₄=1,4. Температура пульпы в нейтрализаторе составляет 145^oC. Полученную пульпу подают в аммонизатор-гранулятор, где доаммонизируют аммиаком до мольного отношения 1,65. Степень выделения аммиака в газовую фазу составляет 11% от введенного в процесс. Далее шихту направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте 1,2% мас. H₂O. Гранулированный продукт поступает на классификацию. Выход фракции 2-4 мм составляет 92%. Отходящие газы после аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана поступают на первую ступень очистки в форабсорбер, который орошается пульпой фосфатов аммония с мольным отношением NH₃:H₃PO₄=0,6, подаваемой в количестве, необходимом для поглощения аммиака на 40% от приходящего с отходящими газами. Далее отходящие газы поступают в абсорбер, где очищаются смесью фосфорной и серной кислот, взятых в соотношении H₂SO₄:H₃PO₄=4 до санитарной нормы (20 мг/нм³ NH₃).

Во всех трех примерах в результате получают 2300 кг готового продукта состава: P₂O₅ - 46,2%, N - 18,1%.

Использование предложенного способа позволит получить диаммонийфосфат, обладающий хорошими физико-механическими свойствами при высоком выходе товарной фракции, при этом фракционный состав на стадии гранулирования может варьироваться и удовлетворять требованиям потребителя. Удобрение обладает дополнительными антисептическими свойствами.

Кроме того, способ позволяет использовать отход нефтехимических производств - отработанную серную кислоту и заменить ею дефицитную серную кислоту.