Способ получения сложного удобрения

 

Изобретение относится к технологии получения сложных концентрированных удобрений методом азотнокислотной переработки фосфатов. Цель изобретения - упрощение процесса и уменьшение выбросов окислов азота в атмосферу. . Способ получения сложного удобрения включает двуступенчатое разложение фосфатного сырья азотной кислотой с подачей на первую стадию разложения 70-90% азотной кислоты от общего ее количества и 2-10% нитрата аммония со стадии конверсии нитрата кальция от общей массы азотной кислоты, необходимой для разложения фосфатного сырья, а остального количества азотной кислоты - на вторую стадию разложения , получение азотнокислотной вытяжки, выделение из нее и конверсию нитрата кальция с получением нитрата аммония, аммонизацию азотнофосфорного раствора, смешения с калийной солью, упарку, сушку и грануляцию с получением готового продукта . 2 табл. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 05 В 11/04, 11/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4435081/26

I (22) 03,06,88 (46) 07.03.91. Бюл. У 9 (71) Новгородское производственное объединение "Азот" им. 50-летия Великого Октября и Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) В.А.Дмитревский, В.Е.Сукманов, Г.А.Морозова, С.В.Федина, С.А.Сергеев, Л,И.Мусиенко, M.Â.Таук и А,И.Разумов (53) 631.5 (088.8) (56) Гольдинов А.Л., Шишканов А.П.

Двухстадийное разложение фосфата,,—

Журнал прикладной химии, 1984, 1 4, т. LVII, с. 726-729. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНОГО УДОБРЕНИЯ (57) Изобретение относится к технологии получения сложных концентрированных удобрений методом азотнокислотной переработки фосфатов. Цель изобретеИзобретение относится к технологии получения сложных концентрированных удобрений методом азотнокислотной переработки фосфатов.

Целью изобретения является упрощение процесса и уменьшение выбросов окислов азота в атмосферу.

Пример 1. 100 мас;ч. апатитового концентрата обрабатывают на первой стадии 198,48 мас.ч. 47%-ной азотной кислоты (70% от общего ее количества) и 20,4 мас.ч. 50%-ного раствора нитрата аммония в течение

15 мин при 60 С. Затем вводят оставшуюся часть (85,06 мас.ч.) азотной

„„SU„„1632958 А1 ния — упрощение процесса и уменьшение выбросов окислов азота в атмосферу.

Способ получения сложного удобрения включает двуступенчатое разложение фосфатного сырья азотной кислотой с подачей на первую стадию разложения

70-90% азотной кислоты от общего ее количества и 2-10% нитрата аммония со стадии конверсии нитрата кальция от общей массы азотной кислоты, необходимой для разложения фосфатного сырья, а остального количества азотной кислоты — на вторую стадию разложения, получение азотнокислотной вытяжки, выделение из нее и конверсию нитрата кальция с получением нитрата аммония, аммонизацию азотнофосфорного раствора, смешения с калийной солью, упарку, сушку и грануляцию с получением готового продукта. 2 табл, кислоты и выдерживают при перемешивании 45 мин, Суспензию охлаждают и отделяют 163,73 мас.ч. тетрагидрата нитрата кальция, 240, 2 мас.ч, аэотнофосфатного раствора нейтрализуют газообразным аммиаком{37,7 мас.ч, а затем смешивают 61,4 мас.ч. хлористого калия, упаривают и сушат. Получают 194,7 мас.ч. сложного удобрения с соотношением N:Ð 0 : К О = 1: 1: 1 и с сухарным содержанием питательных веществ 48%. Общий расход азотной кислоты на разложение апатита составляет 105% от стехиометрической нормы, коэффициент разложения апатита 99,67., 1632958 общее время разложения на обеих стадиях 1 ч. При этом исключены две ста- дии фильтрации в процессе разложения апатита азотной кислотой и затраты на необходимое оборудование и его

5 эксплуатацию, П р и:м е р 2, 100 мас.ч. апатитового концентрата обрабатывают на пер, вой стадии разложения 255,19 мас.ч, 47)-ной азотной кислоты (90/ от общего ее количества). и 20,4 мас,ч. 50/ного раствора нитрата аммония в течение 15 мин при 60 0. Затем вводят оставшуюся часть 28,35 мас.ч.,(15X от общего ее количества) азотной кислоты и выдерживают при перемешивании 45 мин, Суспензию охлаждают и отделяют 163,73 мас.ч. тетрагндрата нитрата кальция, 240,2 мас.ч, азотно- 0 фосфатного раствора нейтрализуют

37,7 мас.ч. газообразного аммиака, смешивают с 61,4 мас.ч. хлористого, калия, упаривают и сушат. Получают 194,7 мас.ч. сложного удобрения с со- р5 отношением N!P O . К О=1:1:1 и с суммарным содержанием питательных веществ 48Х, Общий расход азотной кислоты составляет 105Х от стехиометрической нормы, коэффициент разложения апатита равен 99,9/, время разложения.

1 ч. Продукт получают без фильтрации или отстаивания на стадии разложения фосфатного сырья., П р к м е р 3, 100 мас,ч. апатито" вого концентрата обрабатывают на пер5 вой стадии разложения 226,83 мас.ч.

47/-ной азотной кислоты (80X от обще го ее количества) и 20,4 мас,ч. 50Хного раствора нитрата аммония в течение 15 мин при 60 С. Затем вводят. оставшуюся часть (56,71 мас;ч., 25 от общего ее количества) азотной кислоты и выдерживают при перемешивании

45 мин, Суспензию охлаждают и отделяют 163,73 Мас.ч. тетрагидрата нитрата калия 240,2 мас.ч, азотнофос) фатного раствора нейтрализуют

37,7 мас,ч. газообразного аммиака, смешивают с 61,4 мас.ч. хлористого калия, упаривают и сушат. Получают

194,7 мас.ч. сложного удобрения с со-. отношением N: Р О . К О =11: 1: 1 и с суммарным содержанием питательных ве ществ 48/. Общий расход азотной кислбты составляет 105/ цт стехиометри- 55 ческой нормы, коэффициент разложения апатита 99,9Х, время разложения 1 ч, Продукт получен без фильтрации или отстаивания на стадии разложения фосфатного сырья.

Пример 4, 100 мас.ч. апатитового концентрата, обрабатывают на первой стадии разложения смесью кислот:

168,24 мас.ч. азотной кислоты, используемой для промывки нитрата кальция, и 58,59 мас.ч. 58Х-ной азотной кислотьг (смесь кислот составляет 80 от общего количества азотной кислоты, подаваемой на разложение апатитового концентрата), и 20,4 мас.ч. 50Х-ного раствора нитрата аммония (7,2Х от массы азотной кислоты) в течение

15 мин при 60 С. Затем вводят оставшуюся часть азотной кислоты (56,71 мас.ч., 58X-ная HNO>, 25/ от общего количества) и выдерживают при перемешивании 30 мин. Сусп нзию охлаждают и отделяют 163,73 мас.ч. тетрагидрата нитрата кальция,240,2 мас,ч. азотнофосфатного раствора нейтрализуl ют 37,7 мас.ч. газообразного аммиака, смешивают с 61,4 мас.ч. хлористого калия, упаривают и сушат. Получают

194,7 мас.ч. сложного удобрения с соотношением N:Ð О : К О = 1: 1: 1. Общий расход азотной кислоты составляет

105Х от стехиометрической нормы, коэффициент разложения апатита 99,6%> время разложения 45 мин. Продукт получен без фильтрации или отстаивания на стадии разложения фосфатного сырья.

-Приведенные данные испытаний по влиянию количества азотной кислоты, подаваемой на первую и вторую стадии разложения фосфатного сырья, на степень разложения фосфата подтверждают, что проведение процесса получения сложного удобрения двуступенчатым разложением фосфатов с подачей на первую стадию разложения азотной кислоты и 40-70/-ного нитрата аммония со стадии конверсии нитрата кальция в количестве 70-90Х и 2-10 от общей массы азотной кислоты соответственно и подачей на вторую стадию разложения оставшейся части азотной кислоты позволяет при времени разложения 1 ч на обеих стадиях разложения (вместо 11,5 ч по известному способу) и 105 ной норме азотной кислоты от стехиометрии (вместо 105"115/ по известному способу) достигнуть высокого коэффициента разложения фосфатного сырья (99,7-99,9Х), снизить более чем на

40 количество выделяющихся окислов азота па стадии разложения апатита

163295 и получить сложное удобрение меньшим количеством операций: при проведении процесса по предлагаемому способу отпадает необходимость в двух стадиях фильтрации (или отстаивания) суспенS зии после каждой ступени разложения фосфатного сырья, Высокий коэффициент разложения фосфатного сырья, азотной кислоты в предлагаемом способе достигается эа счет разделения начальной и завершающей стадий процесса разложения фосфата.

На первой стадии высокая степень извлечения Р О (97Х) достигается за первые 10-15 мин при расходе 70-9ОХ

HNO> от общего ее количества за счет высокой концентрации азотной кислоты в начальный период и хорошо развитой Ю удельной поверхности частиц фосфата.

На фторой стадии происходит доразложение нераэложившейся части фосфата оставшейся долей концентрированной азотной кислоты. 25

Отличием предлагаемого способа от известного является замена части азотной кислоты, взятой в количестве

105Х от стехиометрической нормы вместо 110-115Х для получения в готовом 30 продукте соотношения N: P O» равного

1:1, на дешевый полупродукт — раствор нитрата аммония со стадии конверсии нитрата кальция, Содержание NH+NO@ в этом растворе составляет 40-70Х.

Введение нитрата аммония в количестве 2-10Х от общей массы азотной кислоты, что обеспечивает получение уравновешенных удобрений, на стадии разложения фосфатного сырья азотной 40 кислотой значительно снижает выделение оксидов азота в газовую фазу.

Введение на- стадии разложения . нитрата аммония вместе с азотной кислотой снижает почти вдвое выделение оксидов азота в газовую фазу, î обусловлено способностью нитрата аммония образовывать кислые соли в растворах азотной кислоты (табл.1 и 2), Кроме того, использование нитрата аммония значительно снижает стабильность азотнокислотной вытяжки, что способствует более быстрой и полной . кристаллизации тетрагидрата нитрата кальция, вследствие высаливающего действия иона N03 йа нитрат кальция в нитратнофосфатных растворах.

Введение нитрата аммония в азотнокислотную вытяжку в количестве 2-10Х

6 от общей массы азотной кислоты при- .. водит к повышению температуры начала массовой кристаллизации Са(ИОз) fr х4Н О с 16,4 С в отсутствии ХН+ХОз до 2", 6 С при добавке селитры.

Изменение содержания оксидов азота в газовой фазе в зависимости от нормы азотной кислоты и количества вводимого раствора нитрата аммония показано.в табл.1.

В присутствии нитрата аммония можно вьделить из азотнокислотной вытяжки то же количество тетрагидрата нитрата кальция, но с меньшей затратой холода, осуществляя процесс при более высоких температурах (около о

-10 вместо -15 С). Умеренное охлаж- дение вытяжки позволяет получать крупные, хорошо фильтрующиеся кристаллы нитрата кальция.

Предлагаемый интервал количества подаваемой на первую и вторую стадии разложения азотной кислоты подтверждается данными лабораторных испытаний, сведенными в табл.2, Подача на первую стадию разложения менее 70/ от общей массы азотной кислоты ведет к снижению коэффициента разложения (или увеличению времени разложения),так как в этом случае на второй стадии необходимо разлагать более ЗОХ фосфатного сырья, на что потребуется длительное время.при- низкой концентрации азотной кислоты.

Увеличение количества азотной кислоты на первой стадии свыше 90Х от ее общей массы практически равнозначно одноступенчатому процессу разложения, т.е. также ведет к снижению коэффициента разложения, для увеличения кото рого необходимо увеличивать или норму кислоты, или время разложения. Технико-экономический эффект от использования изобретения по сравне.нию с известным способом состоит в упрощении и удешевлении процесса pasложения фосфатов азотной кислотой sa счет ликвидации двух стадий фильтрования или отстаивания суспензии, а следовательно, и затрат,. связанных с их проведением, в сокращении расхода чистой азотной кислоты, взамен части которой используют конверсионный раствор нитрата аммония; в сокращении времени разложения сырья до

1 ч; в сокращении расхода энергоресурсов на упаривание конверсионного раствора нитрата аммония при перера1632958 ботке его в товарную аммиачную селитру, а также в уменьшении загрязнения. воздушного бассейна за счет сок- ращения количества окислов азота в отходящих газах производства.

Формула и з о брет е н и я

Т а б л и ц а 1

Количество Количество

Степень снижения содержания NOg, в газовой фазе, %

Опыт Количество азотной кислоты,. % от стехиометрической нормы

Содержание

NH

NO< в газовой фазе, мг/л раствора аммония, % от общей массы кислоты

О

О

107

107

105

3

5

2,0

29,0

26,6

46,6

46,9

40,9

1О

Таблица2

Количество HNO>ox ее массы, %, на стадии

*! **Коэффициент разложения апатита, %

Время разложения, мин

Норма НИО от стехиометрии, %

10 бО

105

Составитель P.Ãåðàñèìîâ

Редактор И.Дербак Техред М.Дидык Корректор С.Шекмар

-. е М

Заказ 595 . Тираж 307.. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Способ получения сложного удобрения,. включающий двустадийное разложе- 0 ние фосфатного сырья азотной кислотой с получением азотнокислотной вытяжки, выделение из нее нитрата кальция, аммонизацию азотнокислотной вытяжки, смешение ее с калийной солью, упарку и сушку с получением готового продукта, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и уменьшения выбросов окислов азота в атмосферу, на первую стадию разложения фосфатного сырья подают 70-90% азотной кислоты от общего ее количества и 2-10% нитрата аммония со стадии конверсии нитрата кальция от общей. массы азотной кислоты, необходимой для разложения фосфатного сырья, а остальное количество азотной кислоты подают на вторую стадию разложения.

4,5 10 з

4,4 ° 10 э

3,3«10"

2,4 10

2,33 ° 10 3

2,66 10 3

97,4

98,2

99,6

99,8

99,8

99,7

98,3