способ получения аммофоса

Формула изобретения

Способ получения аммофоса, включающий нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком, гранулирование и сушку продукта в барабанном грануляторе - сушилке, классификацию гранул и охлаждение готового продукта в псевдоожиженном слое, отличающийся тем, что на нейтрализацию подают аммиак в количестве на 0,2-0,5 абс.% (в пересчете на азот) большем относительно требуемого в продукте, а охлаждение гранул готового продукта ведут под разрежением 300-600 мм вод. ст. и продувают псевдоожиженный слой атмосферным воздухом, полученным за счет этого разрежения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения минеральных удобрений, а именно аммофоса, широко используемого в сельском хозяйстве.

Известен способ производства аммофоса, включающий нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком, последующую донейтрализацию полученной пульпы, гранулирование, сушку, классификацию продукта и последующее охлаждение товарной фракции гранул. По этому способу получают моноаммонийфосфат. Нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком сначала ведут до мольного отношения (м.о.) NH₃:H₃ PO₄=0,7, а доаммонизацию проводят жидким аммиаком в аммонизаторе-грануляторе (АГ) до м.о. NH₃:Н ₃РО₄=1,0-1,05. Общее количество аммиака, подаваемого на обе стадии, при этом соответствует содержанию в продукте 12% азота.

Сушку продукта ведут в прямоточной барабанной сушилке. Высушенные гранулы рассеивают на вибрационных грохотах. Мелкую фракцию в качестве ретура возвращают в аммонизатор-гранулятор. Крупную фракцию направляют на дробление. Товарную фракцию также частично используют в качестве ретура, а остальную часть, соответствующую часовой производительности, направляют на охлаждение в холодильник, где охлаждают атмосферным воздухом до температуры 60°С.( В.В.Бабкин, А.А.Бродский. Фосфорные удобрения России. М.: Маргус., 1995 г., с.227-228.)

Однако схема с использованием АГ, хотя и дает достаточно большую производительность, но имеет высокую ретурность.

Наиболее близким к предлагаемому является другой известный способ получения аммофоса, который позволяет снизить ретурность процесса. Процесс осуществляется следующим образом. Фосфорная кислота концентрацией 36-37% P₂O₅ нейтрализуется аммиаком в одну ступень, затем полученную пульпу подают в барабанный гранулятор-сушилку (БГС) и распыляют сжатым воздухом на завесу ретура. В аппарат БГС вводят теплоноситель. Продукт из БГС подают на классификацию, а товарную фракцию на охлаждение в аппарате с псевдоожиженным слоем при атмосферном давлении. (Технология фосфорных и комплексных удобрений. Под ред. С.Д.Эвенчика и А.А.Бродского, М.: Химия, 1987 г., с.191-192). Данный способ позволяет значительно снизить ретурность процесса (с 4-5 до 1-1,5), но при этом снижается и производительность с 35 до 23 т/ч для БГС диаметром 4 м, поскольку используется менее концентрированная кислота.

Применение более концентрированных кислот в схеме с аппаратом БГС приводит к образованию густых пульп, не поддающихся гранулированию.

Нами была поставлена задача разработать способ получения аммофоса, который позволил бы при низкой ретурности добиться производительности не менее, чем в способе с использованием аппарата АГ.

Задача решена в предложенном способе получения аммофоса, включающем нейтрализацию концентрированной фосфорной кислоты аммиаком, гранулирование и сушку продукта в барабанном грануляторе-сушилке, классификацию гранул и охлаждение готового продукта в псевдоожиженном слое. По этому способу используют концентрированную фосфорную кислоту, на нейтрализацию которой подают аммиак в количестве, на 0,2-0,5% абс. (в пересчете на азот) большем относительно требуемого в продукте, а охлаждение гранул готового продукта ведут под разрежением 300-600 мм вод. ст. и продувают псевдоожиженный слой атмосферным воздухом, полученным за счет этого разрежения.

При разработке любого способа производства ставится основная задача - повышение его производительности. В данном случае при использовании БГС, который позволяет значительно снизить ретурность, производительность можно поднять за счет увеличения концентрации используемой экстракционной фосфорной кислоты, но при этом получается густая пульпа, которая плохо гранулируется и транспортируется. Избежать этого можно, увеличивая количество вводимого аммиака, но такого содержания его в продукте не требуется. Избыток аммиака, следовательно, должен быть удален, но при этом оставаться в процессе, не увеличивая содержание его в выхлопных газах.

Удаление избытка аммиака из гранул достигается тем, что в предложенном способе охлаждение гранул готового продукта в псевдоожиженном слое ведут под разряжением 300-600 мм вод. ст. Разрежение позволяет отделить часть аммиака, избыток которого содержится в подаваемом на охлаждение продукте.

Десорбция аммиака происходит с поглощением тепла, что, наряду с исключением подогрева при компримировании входящего в псевдоожиженный слой воздуха, обеспечивает увеличение теплосъема, а следовательно, производительности по сравнению с известными способами. Выделяющийся на стадии охлаждения аммиак возвращается в процесс. Уменьшение разрежения в псевдоожиженном слое ниже 300 мм вод. ст. не обеспечивает равномерного распределения теплоносителя по слою продукта, что резко снижает эффективность охлаждения, а следовательно, производительность. Увеличение разрежения в псевдоожиженном слое более 600 мм вод. ст. создает значительный вынос товарной фракции продукта из аппарата, что осложняет его эксплуатацию из-за необходимости очистки отработанного теплоносителя. Что же касается избытка, вводимого на стадии нейтрализации аммиака, следует отметить следующее: указанные пределы (0,2-0,5% абс. в пересчете на азот от требуемого в готовом продукте) достаточны для улучшения условий гранулообразования. Снижение его ниже 0,2% абс. практически не влияет на процесс, а увеличение его более, чем на 0,5% абс. нецелесообразно, т.к. аммиак в таких количествах на стадии охлаждения не десорбируется.

Использование предложенного способа позволит перерабатывать по схеме с БГС концентрированную фосфорную кислоту и тем самым повысить производительность процесса в 1,5-2 раза по сравнению со способом-прототипом. Кроме того, способ позволяет использовать атмосферный воздух без его компримирования, что увеличивает движущую силу и эффективность охлаждения.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. Экстракционную фосфорную кислоту концентрацией 45% P₂ O₅ в количестве 48 т/час подают на орошение скруббера, через который проходят отработанные газы от барабанного гранулятора-сушилки и холодильника с псевдоожиженным слоем. Кислота поглощает 0,28 т/час аммиака, выделившегося из сухого гранулированного продукта в процессе охлаждения. Частично аммонизированная кислота поступает в трубчатый реактор, куда подается также 4,89 т/час аммиака. Образующаяся пульпа, содержащая (в пересчете на сухой продукт) 12,20% азота (избыток 0,2% абс.), гранулируется и сушится в аппарате БГС (диаметром 4 м и длиной 22 м). Полученные гранулы классифицируются по размерам, и товарная фракция 2-5 мм при температуре 85°С направляется в аппарат (площадью 9 м²) с псевдоожиженным слоем, где хвостовым вентилятором создается разрежение 300 мм вод.ст. Всасываемый в аппарат атмосферный воздух в количестве 50000 нм³/час при температуре 22°С приводит в псевдоожиженное состояние и охлаждает гранулы. Одновременно из них выделяется 0,28 т/час аммиака, поступающие вместе с отработанным воздухом в скруббер. Из холодильника выгружают 35 т/час аммофоса при температуре 45°С с содержанием азота 12%.

Пример 2. Экстракционную фосфорную кислоту концентрацией 45% Р₂ О₅ в количестве 48 т/час подают на орошение скруббера, через который проходят отработанные газы от барабанного гранулятора-сушилки и холодильника с псевдоожиженным слоем. Кислота поглощает 0,20 т/час аммиака, выделившегося из сухого гранулированного продукта в процессе охлаждения. Частично аммонизированная кислота поступает в трубчатый реактор, куда подается также 4,97 т/час аммиака. Образующаяся пульпа, содержащая (в пересчете на сухой продукт) 12,35% азота (избыток 0,35% абс.), гранулируется и сушится в аппарате БГС (диаметром 4 м и длиной 22 м). Полученные гранулы классифицируются по размерам, и товарная фракция 2-5 мм при температуре 85°С направляется в аппарат (площадью 9 м²) с псевдоожиженным слоем, где хвостовым вентилятором создается разрежение 450 мм вод.ст. Всасываемый в аппарат атмосферный воздух в количестве 50000 нм³/час при температуре 22°С приводит в псевдоожиженное состояние и охлаждает гранулы. Одновременно из них выделяется 0,20 т/час аммиака, поступающие вместе с отработанным воздухом в скруббер. Из холодильника выгружают 35 т/час аммофоса при температуре 45°С с содержанием азота 12%.

Пример 3. Экстракционную фосфорную кислоту концентрацией 45% P₂ О₅ в количестве 48 т/час подают на орошение скруббера, через который проходят отработанные газы от барабанного гранулятора-сушилки и холодильника с псевдоожиженным слоем. Кислота поглощает 0,11 т/час аммиака, выделившегося из сухого гранулированного продукта в процессе охлаждения. Частично аммонизированная кислота поступает в трубчатый реактор, куда подается также 5,06 т/час аммиака. Образующаяся пульпа, содержащая (в пересчете на сухой продукт) 12,50% азота (избыток 0,5% абс.), гранулируется и сушится в аппарате БГС (диаметром 4 м и длиной 22 м). Полученные гранулы классифицируются по размерам, и товарная фракция 2-5 мм при температуре 85°С направляется в аппарат (площадью 9 м²) с псевдоожиженным слоем, где хвостовым вентилятором создается разрежение 600 мм вод.ст. Всасываемый в аппарат атмосферный воздух в количестве 50000 нм³/час при температуре 22°С приводит в псевдоожиженное состояние и охлаждает гранулы. Одновременно из них выделяется 0,11 т/час аммиака, поступающие вместе с отработанным воздухом в скруббер. Из холодильника выгружают 35 т/час аммофоса при температуре 45°С с содержанием азота 12%.