способ получения сульфатонитрата аммония

Формула изобретения

1. Способ получения сульфатонитрата аммония, включающий нейтрализацию аммиаком серной и азотной кислот с испарением вводимой с кислотами воды за счет тепла реакции нейтрализации и последующую переработку продуктов нейтрализации в целевой продукт, отличающийся тем, что серную кислоту предварительно разбавляют сначала азотной кислотой при отношении серной и азотной кислот в пределах 0,75÷1,45 в пересчете на 100%-е кислоты, затем водой и полученный серноазотнокислый раствор направляют на нейтрализацию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход воды на разбавление поддерживают равным 0,2÷0,5 т на 1 т целевого продукта.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукты нейтрализации гранулируют в барабанных грануляторах-сушилках.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии минеральных удобрений и может быть использовано при производстве двойного удобрения типа NS на основе нитрата и сульфата аммония.

В последние годы в сельском хозяйстве все актуальнее становится проблема дефицита серы в почве, поэтому повышен интерес агрохимиков к удобрениям на основе аммиачной селитры, дополнительно содержащим соединения серы.

Одним из распространенных видов NS-удобрений является сульфатонитрат аммония. Основным компонентом такого удобрения является двойная соль типа (NH₄) ₂SO₄·2NH₄NO₃. Последняя обладает меньшей гигроскопичностью по сравнению с аммиачной селитрой или механической смесью индивидуальных солей и, тем самым, обеспечивает удовлетворительные потребительские свойства удобрения.

Известен способ получения сульфатонитрата аммония, включающий получение плава смеси, содержащей нитрат аммония, сульфат аммония и бисульфат аммония с последующим формированием чешуй или гранул с их одновременной аммонизацией [патент Великобритании 1049782, опубл. 30.11.1966]. Недостаток способа заключается в высокой остаточной кислотности получаемого удобрения - около 3% в пересчете на H₂SO₄.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к настоящему изобретению является способ получения сульфатонитрата аммония, включающий нейтрализацию аммиаком серной и азотной кислот с испарением вводимой с кислотами воды за счет тепла нейтрализации и последующую переработку продуктов нейтрализации в чешуированное удобрение [М.Е.Позин. Технология минеральных солей, ч.II, Л.: Химия, 1974, с.1208].

Недостаток известного способа заключается в повышенной гигроскопичности удобрения по сравнению с искусственно синтезированной двойной солью.

Указанный недостаток обусловлен, по-видимому, тем, что в условиях проведения реакции нейтрализации по известному способу замедлена скорость формирования структуры двойной соли (NH₄)₂ SO₄·2NH₄NO₃, и поэтому часть нейтрализованного материала может быть представлена механической смесью сульфата и нитрата аммония, обладающей повышенной гигроскопичностью.

Технической задачей настоящего изобретения является снижение гигроскопичности целевого продукта, то есть улучшение его потребительских свойств.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения сульфатонитрата аммония, включающем нейтрализацию аммиаком серной и азотной кислот с испарением вводимой с кислотами воды за счет тепла реакции нейтрализации и последующую переработку продуктов нейтрализации в целевой продукт, согласно изобретению, серную кислоту предварительно разбавляют сначала азотной кислотой при отношении серной и азотной кислот в пределах 0,75÷1,45 в пересчете на 100%-ные кислоты, затем водой и полученный серноазотнокислый раствор направляют на нейтрализацию.

Расход воды на разбавление поддерживают равным 0,2÷0,5 т на 1 т целевого продукта.

Продукты нейтрализации гранулируют в барабанных грануляторах-сушилках.

Пример

92%-ную серную кислоту (здесь и далее % массовые) разбавляют сначала 58%-ной азотной кислотой в массовом соотношении (0,5÷0,9):1, что соответствует отношению (0,75÷1,45):1 в пересчете на 100%-ные кислоты, а затем водой из расчета 0,2÷0,5 масс. единиц на 1 масс. единицу целевого продукта. Полученный серноазотнокислый раствор подают в реактор синтеза, куда одновременно дозируют газообразный аммиак, отводя пары воды в конденсатор.

В одном из опытов смесь кислот разбавили водным раствором нитрата и сульфата аммония с концентрацией суммы солей ~ 12% (остальное вода) в массовом соотношении к целевому продукту 0,45:1 (что соответствует соотношению 0,4:1 по воде).

Образование близкого по составу раствора может иметь место в промышленных условиях на некоторых стадиях технологического процесса. Такой раствор целесообразно использовать вместо воды.

Образующуюся в реакторе синтеза суспензию с температурой 130-150°С и влажностью 10-18% и значением рН₁:₁₀ 3-4 (замер рН при разбавлении пробы 1:10 по весу) дополнительно нейтрализуют до значения рН₁:₁₀ 5-6 и гранулируют на лабораторном грануляторе, моделирующем работу барабанного гранулятора-сушилки, получая удобрение, содержащее, %:

азот	25-28
сера	15-11%
влага	не более 1

Для оценки гигроскопичности полученного удобрения его выдерживают в эксикаторе с постоянной влажностью 70% при температуре 20°С в течение 24 часов и взвешиванием определяют количество абсорбированной воды. Привес составляет 0,45% от массы образца.

В аналогичных условиях привес для стандартной аммиачной селитры составляет 1,1%, для образца сульфатонитрата аммония, полученного по известному способу, - 0,8%, а для синтезированной двойной соли (NH₄ )₂SO₄·2NH₄NO₃ - 0,43%.

Таким образом, представленные данные показывают, что предложенный способ позволяет решить поставленную техническую задачу, а именно, снижение гигроскопичности удобрения по сравнению с прототипом.

Положительный эффект, по-видимому, обусловлен тем, что предварительное разбавление серной кислоты сначала азотной кислотой, а затем водой или водными растворами нитрата и сульфата аммония обеспечивает в реакторе синтеза условия, благоприятные для исчерпывающего формирования двойной соли (NH₄)₂SO₄·2NH ₄NO₃.

Дополнительным преимуществом предложенного способа является повышение безопасности процесса нейтрализации.

Известно, что продукты нейтрализации смеси серной и азотной кислот способны к саморазложению при определенных условиях: наличие непрореагировавшей серной кислоты, отсутствие свободной воды, превышение температуры.

При раздельной подаче компонентов в реактор в соответствии с прототипом не исключено появление местных очагов саморазложения за счет неравномерного распределения исходных реагентов по всему объему реакционной зоны, что может привести к выделению оксидов азота и даже к разложению всего продукта, находящегося в реакторе.

Предварительное разбавление серной кислоты сначала азотной кислотой, а затем водой или водным раствором солей нитрата и сульфата аммония практически исключает вероятность образования указанных выше местных очагов саморазложения.

Заявленные пределы по соотношению серной и азотной кислот при разбавлении обусловлены необходимостью получения удобрения с соотношением N:S, близким к (25÷28):(15÷11).

Заявленные пределы по расходу воды на разбавление определяются необходимостью отвода тепла реакции нейтрализации с одновременным обеспечением остаточной влажности суспензии, оптимальной для процесса гранулирования.

В промышленных условиях воду для разбавления смеси кислот целесообразно вводить в виде водных растворов нитрата и сульфата аммония, которые могут образовываться в технологическом процессе, например, при промывке оборудования, или при очистке отходящих газов от пыли удобрения.

Гранулирование продуктов нейтрализации, учитывая их реологические свойства, целесообразно проводить в барабанном грануляторе-сушилке.