способ получения азотно-сульфатного удобрения и азотно- сульфатное удобрение

Формула изобретения

1. Способ получения азотно-сульфатного гранулированного удобрения, включающий смешение раствора карбамида с сульфатом аммония, концентрирование полученной смеси и гранулирование, отличающийся тем, что при смешении сульфат аммония берут в виде раствора в количестве 1450 мас.%, полученную смесь выпаривают, а затем гранулируют методом приллирования в грануляционной башне при 100-140С, причем при смешении используют раствор сульфата аммония концентрацией 5080 мас.% и раствор карбамида концентрацией 7090 мас.%.

2. Азотно-сульфатное удобрение, приготовленное согласно способу по п.1.

3. Азотно-сульфатное удобрение по п.2, отличающееся тем, что содержит N 33,542,4 мас.%, S 12,03,36 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способам получения гранулированных азотно-сульфатных удобрений на основе карбамида и сульфата аммония и может быть использовано в химической промышленности и в сельском хозяйстве.

Известны способы производства гранул карбамида-сульфата аммония путем смешения частиц твердого сульфата аммония с расплавленным карбамидом при температуре от 270^oF (150^oC) до 325^oF (180^oС) в смесителе, гранулирование полученной смеси в тарельчатом грануляторе, причем доля сульфата аммония, подающегося на стадию смешения, находится в диапазоне от 15 маc.% до 70 мас. % (US 3785796, С 05 С 9/00, 1974). На тарелке температура грануляции составляет от 190^oF (105^oC) до 250^oF (139^oC). В результате получают продукт, содержащий от 42 мас.% до 25 мас.% N (азота) и от 3 мас.% до 17 мас.% S (серы).

Основной недостаток данного способа заключается в том, что на стадии смешения используются высокие температуры от 150^oС до 180^oС, что способствует большим потерям азота.

В этом же патенте описан способ получения карбамида-сульфата аммония методом грануляции в минеральное масло, который был опробован только в лабораторных условиях. Метод включает смешение потоков твердых веществ карбамида и сульфата аммония с добавлением отходов некондиционного удобрения карбамид-сульфат аммония. В смесителе эти твердые вещества плавили при температуре от 280^oF (156^oС) до 300^oF (167^oC). Затем расплавленную смесь направляли в сосуд для грануляции в минеральное масло, имеющий диаметр 10 дюймов (25,4 см), высоту цилиндрической части 18 дюймов (45,7 см) и коническую часть, выполненную под углом в 45^o. Температура гранулирования (приллирования) в минеральном масле смеси карбамида-сульфата аммония составляла от 32^oF до 200^oF (от 0^oС до 111^oС).

Недостатком данного способа является повышенный расход тепла, связанный с тем, что при реализации необходимо плавить все исходные компоненты, поступающие в твердом виде в смеситель. Затем расплавленную смесь карбамида с сульфатом аммония разбивают на отдельные капли, которые затвердевают при охлаждении их в объеме нейтральной жидкости, в частности в минеральном масле. Улавливание и охлаждение гранул также производят в минеральном масле. При этом теплоотдача незначительна, поскольку жидкость нагревается и от нее следует отводить тепло или периодически менять минеральное масло, что снижает эксплуатационную надежность способа из-за простоя. Кроме того, для утилизации минерального масла необходимо дополнительное оборудование (охлаждающий барабан, центрифуги, емкости, насосы). В известном способе гранулы получаемого продукта имеют неоднородный состав.

Известен метод производства гранулированных удобрений, содержащих карбамид и сульфат аммония, которые получают гранулированием смеси, содержащей карбамид, сульфат аммония и воду, и который характеризуется тем, что сульфат аммония полностью растворяется в водном растворе карбамида концентрацией 7085 мас.%, в результате концентрация раствора увеличивается до 9297 мас.% по сухому веществу, с добавлением на любой стадии переработки грануляционной добавки для карбамида, в последующем укреплении раствора, гранулируемого на тарелке, содержащей центры кристаллизации (ядра). В качестве грануляционной добавки используют сульфат алюминия.

Основной недостаток данного способа заключается в том, что в качестве одного из компонентов исходного сырья используется готовый продукт - сульфат аммония, при получении которого уже были затрачены энергоресурсы, и использовалось оборудование на стадиях выпарки, кристаллизации (грануляции) и рассева готового продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является способ получения азотно-сульфатного гранулированного удобрения, включающий смешение раствора карбамида с сульфатом аммония, концентрирование полученной смеси и гранулирование (SU 1671162, С 05 С 9/00, 1991). В известном способе тонкоизмельченный сульфат аммония вводят в водный раствор карбамида. Причем сульфат аммония вводят в раствор карбамида 7280%-ной концентрации. Получаемое удобрение содержит 71,779,0% карбамида, 19,0% сульфата аммония, 1,02,0% сульфата алюминия и воду.

Основным недостатком известного способа является использование тонкоизмельченного сульфата аммония, при этом используется также готовый продукт, но в данном способе помимо расхода энергоресурсов и использования оборудования на стадиях концентрирования и грануляции добавляются стадии дробления до тонкоизмельченного состояния и рассева сульфата аммония, который затем используется для растворения в водном растворе карбамида.

Еще одним недостатком является использование на стадии гранулирования аппарата с псевдосжиженным слоем, который является малопроизводительным аппаратом с большим пылеуносом на единицу товарной продукции.

Основная техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в создании способа получения азотно-сульфатного удобрения с повышенными агрохимическими свойствами и расширении диапазона сельскохозяйственных культур для его эффективного применения.

Поставленная задача решается в способе получения азотно-сульфатного удобрения, включающем смешение раствора карбамида с сульфатом аммония, концентрирование полученной смеси и гранулирование, причем при смешении сульфат аммония берут в виде раствора в количестве 1450 мас.%, полученную смесь выпаривают, а затем гранулируют методом приллирования в грануляционной башне при температуре 100140^oС, причем при смешении используют раствор сульфата аммония концентрацией 5080 мас.% и раствор карбамида концентрацией 7090 мас.%.

Кроме того, согласно указанному выше способу готовят азотно-сульфатное удобрение.

Кроме того, азотно-сульфатное удобрение, приготовленное по указанному выше способу, содержит, мас.%:

N 33,542,4; S 12,03,36.

Основные отличительные признаки способа заключаются в том, что при смешении сульфат аммония берут в виде раствора в количестве 1450 мас.%, полученную смесь выпаривают, а затем гранулируют методом приллирования в грануляционной башне при температуре 100140^oС, причем при смешении используют раствор сульфата аммония концентрацией 5080 мас.% и раствор карбамида концентрацией 7090 мас.%.

Способ, в соответствии с настоящим изобретением, позволяет получать азотно-сульфатное удобрение состава N 33,542,4 мас.%, S 12,03,36 мас.%.

Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна", поскольку в известном уровне техники не содержится технического решения, существенные признаки которого полностью совпадают со всеми признаками, имеющимися в независимом пункте формулы настоящего изобретения. Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень", поскольку в известном уровне техники не выявлены технические решения, отличительные признаки которых направлены на решение технической задачи, достигаемой настоящим изобретением.

Сущность настоящего изобретения поясняется нижеприведенными примерами.

Пример 1. В смеситель подают раствор карбамида концентрацией 90 мас.% в количестве 57,4 т/ч и раствор сульфата аммония концентрацией 50 мас.% в количестве 16,8 т/ч при температуре в смесителе 100140^oС. Концентрация сульфата аммония в смеси составляет 14,0 мас.%. Далее полученную смесь выпаривают до остаточного содержания влаги 0,2 мас.%. Гранулирование осуществляют методом приллирования, для чего полученную смесь направляют на гранулирование в башню, которая имеет диаметр 10960 мм и высоту 68 м. Высота полета гранул составляет 62 м. Снизу в башню подается от 530 тыс. м³/ч до 600 тыс. м³/ч воздуха. Температура гранулирования составляет 100^oС. Полученное азотно-сульфатное удобрение имеет состав N 42,4 мас.%, S 3,36 мас.%, Н₂О не более 0,2 мас.%. Это удобрение имеет не менее 93% гранул размером 14 мм, содержание гранул размером менее 1 мм составляет до 5%. Средняя часовая производительность составляет 60 т/ч.

Пример 2.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями.

В смеситель подают раствор карбамида концентрацией 70 мас.% в количестве 42,9 т/ч и раствор сульфата аммония концентрацией 80 мас.% в количестве 37,5 т/ч. Концентрация сульфата аммония в смеси составляет 50,0 мас.%. Далее полученную смесь выпаривают до остаточного содержания влаги 0,2 мас.% и направляют на стадию гранулирования. Температура в зоне грануляции составляет 140^oС. Полученное азотно-сульфатное удобрение имеет состав N 33,5 мас.%, S 12,0 мас.%, H₂O не более 0,2 мас.%. Это удобрение имеет не менее 93% гранул размером 14 мм, содержание гранул размером менее 1 мм составляет до 5%. Средняя часовая производительность составляет 60 т/ч.

Пример 3.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями.

В смеситель подают раствор карбамида концентрацией 80 мас.% в количестве 51,0 т/ч и раствор сульфата аммония концентрацией 65 мас.% в количестве 29,54 т/ч. Концентрация сульфата аммония в смеси составляет 32,0 мас.%. Далее полученную смесь выпаривают до остаточного содержания влаги 0,2 мас.% и направляют на стадию гранулирования. Температура в зоне грануляции составляет 120^oС. Полученное азотно-сульфатное удобрение имеет состав N 38,0 мас.%, S 7,74 мас.%, Н₂О не более 0,2 мас.%. Это удобрение имеет не менее 93% гранул размером 14 мм, содержание гранул размером менее 1 мм составляет до 5%. Средняя часовая производительность составляет 60 т/ч.

Пример 4.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями.

В смеситель подают раствор карбамида концентрацией 90 мас.% в количестве 58,7 т/ч и раствор сульфата аммония концентрацией 50 мас.% в количестве 14,4 т/ч. Концентрация сульфата аммония в смеси составляет 12,0 мас.%. Далее полученную смесь выпаривают и направляют на стадию гранулирования. Температура в зоне грануляции составляет 98^oС. Если концентрация сульфата аммония и температура грануляции понижается за пределы параметров способа, приведенных в пункте 1 формулы изобретения, то забивается гранулятор, падает производительность процесса, ухудшается гранулометрический состав азотно-сульфатного удобрения. Получается некондиционное удобрение, имеющее повышенное содержание по азоту N-43,0 мас.% и пониженное по сере S-2,9 мас.%, которое не соответствует составу, приведенному в п.5 формулы изобретения.

Пример 5.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями.

В смеситель подают раствор карбамида концентрацией 70 мас.% в количестве 41,14 т/ч и раствор сульфата аммония концентрацией 80 мас.% в количестве 39,0 т/ч. Концентрация сульфата аммония в смеси составляет 52,0 мас.%. Далее полученную смесь выпаривают и направляют на стадию гранулирования. Температура в зоне грануляции составляет 142^oС. Если концентрация сульфата аммония и температура грануляции повышается за пределы параметров способа, приведенных в пункте 1 формулы изобретения, то наблюдается нестабильный режим работы гранулятора, повышается унос пыли. готового продукта, ухудшается гранулометрический состав азотно-сульфатного удобрения. В результате получается некондиционное удобрение по составу, а именно N 33,0 мас.%, S 12,58 мас.%, в котором пониженное содержание азота и повышенное содержание серы не соответствует составу, приведенному в п.3 формулы изобретения.

В таблице приведены агрохимические параметры азотно-сульфатного удобрения, получаемого по настоящему изобретению (примеры 1-3), по способу-ближайшему аналогу и с режимными параметрами, выходящими за пределы интервалов, приведенные в пунктах 1, 5 формулы изобретения.

Агрохимические параметры азотно-сульфатного удобрения, полученного по способу-ближайшему аналогу, приняты за 100%.

Изобретение с наибольшей эффективностью может быть использовано в химической промышленности при производстве гранулированных азотно-сульфатных удобрений и в сельском хозяйстве.