Способ получения жидких комплексных удобрений

 

Изобретение относится к области производства жидких комплексных удобрений (ЖКУ)о Для ЖКУ получают реэкстракцией фосфорной кислоты из насыщенного ею органического растворителя раствором, содержащим дии моноаммонийфосфат, количества которых определяют по формулам: М 1/(1+K)W - 2 и Мг K/(1+K)W 1, где М , и М - количество соответственно монои диаммонийфосфата, моль/моль 0 , W - вывод водного реэкстракта в качестве ЖКУ, Изобретение относится к области производства жидких комплексных удобрений (ЖКУ) из фосфатного сырья, используемых в сельском хозяйстве в качестве эффективных и экономических минеральных удобрений Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ЖКУ, включающий экстракцию фосфорной кислоты органическим растворителем и ее ре0 ,05-0,17 массовых частей (м0ч.), К - мольное отношение дии моноаммонийфосфата в ЖКУ, 1,2-1,9, разделением образовавшегося водного реэкстракта на ретур и продукт, количество которого составляет 0,05- 0,17м.ч. реэкстракта, обработкой ретура аммиаком с возвращением его на реэкстракцик 0 При этом соотношение потоков реэкстрагирующего раствора и органического растворителя определяют по формуле Р (0,279 (Mt .+ Ма) 4- 0,028). (H3P04)ftf,r, где () орг - концентрация фосфорной кислоты в органическом растворителе , моль/кг растворителя, а количество водного реэкстракта, выводимого в качестве ЖКУ, определяют по формуле, (M040)t W 1/1+(M,+M). По данному изобретению получают ЖКУ с суммой питательных веществ N н- , .равной 34,1-37,%, расход аммиака с составляет 0,369-0,395 кг/кг ,r 2 з0п. ф-лы, 1 табл0, 1 ил. ; экстракцию при 80-110°С аммиаком при массовом соотношении P2Off0pr/NH)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО ЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g()g С 05 В 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,05-0,17 массовых частей (м.ч.), К - мольное отношение ди- и моноаммонийфосфата в ЖКУ, 1,2-1,9, разделением образовавшегося водного реэкстракта иа ретур и продукт, колйчество которого составляет 0,050,17 м.ч. реэкстракта, обработкой ретура аммиаком с возвращением его на реэкстракцию. При этом соотношение потоков реэкстрагирующего раствора и органического растворителя определяют по формуле Р (0,279 (М +

+ M ) + 0,028) ° (H Ð0à) орг в где (Н РО ) „„- концентрация Фосфорной кислоты в органическом раствори" теле, моль/кг растворителя,,а коли" чество водного реэкстракта, выводи- ф мого в качестве ЖКУ, определяют по формуле, (м.ч.): И = 1/1+(И,+М ), По данному изобретению получают ЖКУ с суммой питательных веществ М + Р О,, равной 34,1-37,4(, расход аммиака - . составляет 0,369-0,395 кг/кг Рао орг

2 запе ф лые 1 таблоу 1 ила, аеас экстракцию при 80-110 С аммиаком при массово соотношении Р О „ /NH (2,4-2,6):1 в присутствйи водного раствора смеси ди-(ДАФ) и моноаммо.нийфосфата (МАФ), взятых в мольном соотношении (2,5-3,5): 1. В качестве раствора смеси фосфатов аммония используют ретур, т.е. раствор ЖКУ, при массовом -отношении к органическому растворителю, равном 1:(0,85,0). рН при реэкстракции поддержиГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4890109/26 (22) 02.01.91 (46) 23.08.93. Бюл. Р 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химической технологии (72) З,С.Голынко и Г.((.Целищев (56) Авторское свидетельство СССР

И 1430341, кл. С О1 В 25/22, 1986. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ КОМПЛЕКСНЫХ УДОБРЕНИИ (57) Изобретение относится к области производства жидких комплексных удобрений (ЖКУ). Для ЯКУ получают реэкстракцией фосфорной кислоты из насыщенного ею органического растворителя раствором, содержащим ди- и моноаммонийфосФат, количества которых определяют по Формулам: М

1/(1+К)ц - 2 и М = К/(1+К)Ъ7 + 1, где М, и М - количество соответственно моно- и диаммонийфосфата, моль/моль Hр РО(р - вывод во 11 ного реэкстракта в качестве ЖКУ, Изобретение относится к области производства жидких комплексных удобрений (ЖКУ) из фосфатного сырья, используемых в сельском хозяйстве в качестве эФфективных и экономических минеральных удобрений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ЖКУ, вклю чающий экстракцию фосфорной кислоты органическим растворителем и ее ре„„Я „„1835399 А1

1835399 вают в интервале 6,8-7,2„ По этому способу получают ИКУ, содержащие

23 7-24 5 Р А5 и 7,5-8,33 11, сумма питательных веществ 31,5-33,64 мольное соотношение в ЯКУ ДАФ/МАФ= 2,03-2,90 (заявка на изобретение и 4836484/26 от 04,05.90, кл. С О5 "

В 11/02).

Недостатками способа являются слож-10 ность процесса, заключающаяся в высо" котемпературной реэкстракции, что потребует дополнительных затрат энергии и защитных мер от паров токсичного органического растворителя, недостаточно высокое содержание питательных веществ в ЯКУ и повышенный расход аммиака 0,411-0,413 кг Р О

Целью настоящего изобретения лвляется упрощение процесса, повышение качества ЯКУ при обеспечении в про" дукте мольного соотношения ДЛФ/МАФ, равного 1,2-1 9 и снижение расхода . аммиака.

Поставленная цель достигается в . 25 предложенном способе тем, что реэкстракцию фосфорной кислоты проводят смесью ДАФ и МЛФ с образованием продукционного раствора, 0,05-0,17 массовых частей (м.ч.) которого выводят Я} в качестве продукта, а количество

ДАФ и МАФ в реэкстрагирующем растворе определяют по формулам:

М = --ру-- - 2, К

M -Г-Г--1 (1+К) W где М - количество МАФ, моль/моль ъ георг»

М - количество ДАФ, моль/моль

3 4орг»

Ч - вывод водного реэкстракта в качестве продукта, равный

0,05-0,17 м.ч., К - мольное отношение ДЛФ/МАФ в продукте (ИКУ), равное

1, 2-1, 9» остальную часть водного реэкстракта обрабатывают аммиаком и возвращают на реэкстракцию, При этом долю волного реэкстракта, выводимого в качестве ЯКУ определяют по формуле

1 а массовое соотношение водного и ор- ганического потоков при реэкстракции определяют по формуле

K--1,2

К=1,9

0»О5 0»17

0,05 0,17

МАФ, М(, моль/моль

7,09 0,67 4,9 0,028.ДАФ, М » моль/моль

11 91 4 20 14 1 4 85

М,.+М 19,0 4,87 19 0 4 88

Таким образом, интервал суммарного количества фосфатов аммония в реэкстрагирующем растворе составляет

4,87-19,О моль/моль Н>Р04,»р,, flllR этого количества солей массовое соотношение потоков при реэКстракции составит Р = (1,38 5,33) Н Р04 р».

В прототипе вывод .(Ы) водйого реэкстракта в качестве продукта составляет 0,232-0,411 м.ч., суммарное количество фосФатов аммония (М +М ) в ретуре — 0,087-0,95 моль/моль

Н РП о,г, массовое соотношение (Р) органического растворителя к ретуру— (0 7-6,0): 1, а в данном изобретении при тех же концентрациях фосфорной кислоты в органическом растворителе, что и в прототипе (1,6-6,03 Р О ) (0,31-4,48):1.

Отличиями предложенного способа являются относительное количество водного реэкстракта, выводимого в качестве продукта, формулы для расчета количеств МАФ и ДАФ в реэкстрагирующем растворе, изменение порядка операций, а также формулы для расчета доли водного реэкстракта, выводимого в качестве ЯКУ, и массового соотношения потоков при реэкстракции.

Из сравнения предложенного способа с известным следует, что количество фосфатов аммония в реэкстрагирующем растворе жестко связано с долей выводимого в качестве ЯКУ водного

P= (0,279 (М, +М,)+О, О28) (H P04) »-, где Н Р04 „ - количество Фосфорной кислоты в органическом растворителе, моль/кг органического растворителя.

По выше приведенным формулам можно определить интервал количества МАФ и ДА в реэкстрагирующем растворе:

5 18 реэкстракта. и мольном отношении ДАФ/

/МАФ в продукте, При этом относительное количество МАФ и ДАФ в реэкстрагирующем растворе больше, чем в ретуре по известному способу. В процессе реэкстракции лишь часть ДАФ в реэкстрагирующем растворе нейтрализуется фосфорной кислотой, содержащейся в органическом растворителе. При этом получают ЖКУ с заданным соотношением ДАФ/ИАФ (К = 1,2-1,9) . Остальное количество водного реэкстракта обрабатывают аммиаком, расход которого определяется количеством аммиака, необходимого для нейтрализации фос.Форной кислоты до образования МАФ, и соотношением PA@/МАФ в ЖКУ. По из" вестному способу фосфорную кислоту нейтрализуют аммиаком до получения смеси ИАФ и ДАФ, на что требуется больше аммиака при одной и той же концентрации фосфорной кислоты в органическом растворителе.

На основе экспериментального материала нами найдены условия и выведены расчетные формулы, позволяющие связать количественный вывод водного реэкстракта в качестве ЯКУ со снижением расхода аммиака при повышении качества прсдукта. (!ля этого необходимо -изменить порядок операций и стало возможным отказаться от высокотемпературной реэкстракции.

Сущность способа поясняется чертежом. Насыщенный фосфорной кислотой органический растворитель 1 обрабатывают раствором 2,содержащим МАФ и ДАФ, на стадии реэкстракции 3. Регенерированный растворитепь выводят на экстракцию 4. Образовавшийся водный реэкстракт 5 содержащий МАФ и ДАФ в другом соотношении, чем 2, делят на две части, одну из которых в количестве

0,05-0 17 м.ч. выводят в качестве

ЖКУ 6, остальную 7 обрабатывают аммиаком 9 на стадии аммонизации 8 и получают реэкстрагирующий раствор,2.

Предложенный способ можно осу.ществить в широком температурном интервале. Во избежании избыточных зат» рат энергии процесс можно осуществить при температуре окружающей среды.

Для лучшего разделения Фаз процесс можно осуществить при повышенной температуре, но ниже на 10 С температуры воспламенения легковоспламеняемой жидкости. Поэтому температурный ин35399 6 тервал стадии реэкстракции может быть

18 500С

Как следует из формулы изобретения процесс не зависит от концентрации фосфорной кислоты в органическом ра» .створителе. На практике концентрация фосфорной кислоты в органическом ра10 створителе составляет 0,5-15,04 (0,05-1,53 моль/кг органического растворителя). В качестве органического растворителя можно использовать любой, экстрагирующий фосфорную кислоя ту из производственных растворов: алифатические спирты С -С, апкилфосфаты (например, ТБЬ), алкиламины (например, ТОА), фосфиноксиды (например, ТОФО, ФОР) и др.

20 В таблице приведены результаты процесса получения ЖКУ в соответствии с данным изобретением.

Из данных таблицы следует, что при заявленных режимах получают ЖКУ

25 лучшего качества при снижении расхода аммиака. При выводе ЖКУ в количестве менее 0,04 м,ч. падает качество продукта. При выводе более 0,17 м.ч. содержание питательных веществ повы30 шается, но вследствие насыщения одна из солей выпадает в осадок при нормальной температуре„ что недопустимо для удобрений этого типа.

Пример 1. 1 кг органического растворителя (703-й ТБФ в керосине), содержащий 0,3 моля фосфорной кислоты (2,13ь Р О ) обрабатывают при 20 С раствором ди- и моноаммонийфосфата, содержащим 2,1 моль ДАФ

40 и 0,6 моль ИАФ, что соответствует сумме ДА6 + ИАФ 9 моль/моль Н РО

Количество реэкстрагирующего раствора составляет 0,762 кг, что подтверждается расчетом по формуле Р = (0,279л

4 «9+0,028) 0,3 0,762 кг. Из полученного реэкстракта - Д,791 кг выводят

0,1 м,ч, - 0,079 кг - в качестве ЖКУ, в котором содержится 0,18 моль РАФ и О, 12 моль ИАФ, мольное соотношение

50 дАФ/ИАФ 1,5. ЖКУ содержит Р О

26,63 и Н - 8,М, сумма питательных веществ 353. Оставшуюся часть раствора 0,712 кг обрабатывают 8,! кг аммиака, добавляют 0,042 кг воды и

5 направляют на реэкстракцию.- Расход аммиака составляет 0,399 кг/кг

Р. О рр Количество ИАФ и ДАФ в ре. экстрагирующем растворе проверяют по

Формулам

1835399

7 моль/моль Н РО4 м1+м =9 моль/моль н РО4 „„ (состав реэкстрагирующего раствора, мас, Ф:

Р О - 25угу )) - 8 ° 8)р

П р и, м.е р 2, 1 кг органическо го. экстракта (7Q-й ТБФ в керосине), содержащий 1,1 моль Н РО» (7,81»

Р О ), обрабатывают при 30ФC раство. ром, содержащим 15,52 моль ДАФ и

5,38 моля МЛФ (состав раствора,мас.З:

P 0z - 25,3, N " 8,7), что соответ ствует 19 моль/моль Н РО4 „,по сумме ДАФ+МАФ. Массовое количество 25 раствора на реэкстракцию составляет

5,86 кг и проверяют по Формуле Р (0,279.19+0,028) ° 1,15,86 кг/кг экстракта..Иэ полученного водного ре-:, экстракта (5,97 кг) выводят 0,05 м,ч. или 0,298 кг в качестве ЯКУ, в кото-. ром содержится 0,38 моля МЛФ и

0,72 моль ДАФ, мольное соотношение

ЛАФ/МАФ = 1,9. полученные ЖКУ содержат 26,23 Р20< и 8,54 N (сумма пита- ®5 тельных веществ 34,7Ж). Оставшуюся часть раствора 5,67 кг обрабатывают

30,8 r а м м и а кKа,, д оoб а в Jл1я юoт T 00,16 кг воды и получают 5,86 кг раствора для реэкстракции.,Количество МАФ и ДАФ о в реэкстрагирующем растворе проверяют по Формулам:

1 м - — - —,=--г 1+К) Ì

4 К

М зз ю««е. «((1+К) М

М + 2 (1+1 р5) 0 у 1

2 моль/моль Н РО»„,, М фй « В» « «+ 1 gg

11+1,5) 0,1

М .= ---- — - ----- - 2 (1+1,97 0,05

4, 9 моль/моль НуР04 гг тиговый концентрат, фосфорит Каратау

N ЛР.

Использование предлагаемого спо" соба получения ЯКУ обеспечивает по сравнению с известным способом следующие преимущества:

- воэможность получения ЯКУ более высокого качества, что снизит затраты на перевозку, хранение и внесение в почву, - снижение расхода аммиака на единицу готового продукта, - расширение сырьевой базы для получения ЖКУ за счет вовлечения в производство низкокачественных фосфоритов. формула изобретения

1. Способ получения жидких комплексных удобрений, включающий экст.ракцию фосфорной кислоты органическим растворителем иэ производственного раствора, реэкстракцию Фосфорной кис- лоты иэ насыщенного ею органического растворителя раствором, содержащим моно- и диаммонийфосФат с обработкой аммиаком, разделение образовавшегося водного реэкстракта на продукт и ретур, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, повышения качества жидких комплексных удобрений при обеспечении в продукте мольного соотношения ди- и моноаммонийфосфата, равного 1,2-1,9, и снижения расхода аммиака, в качестве продукта выводят 0,05-0,17 массовых частей водного реэкстракта, количество моно- и диаммонийфосфата в реэкстра" гирующем растворе определяют по урав нениям: -) +

1 9

14.1, 9) О, 05

14, 1 моль/моль Н РО г, М1+М = 19 моль/моль Н РО» opf

Особенностью предлагаемого способа является возможность использования для экстракции Фосфорной кислоты производственных растворов, полученных из любых видов Фосфатного сырья: апагде М - количество моноаммонийфос1 фата., моль/моль Н РО4

М - количество диаммонийфосфата, моль/моль Н>Р04 рррр

М - вывод водного реэкстракта в качестве продукта 0,050,17м.ч

К - мольное отношение ди- и моноаммонийфосфата в продукте, 1,2-1 9, ретур обрабатывают аммиаком и направляют на реэкстракцию.

1835399

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю- шийся тем, что соотношение потоков реэкстрагирующего раствора и органического растворителя определяют по формуле:

P = (0,279 (И,+И )+0,028)тт

Т (Н РО„) где (Н РО+) г - концентрация фосфорной кислоты в органическом растворителе., моль/кг растворителя.

3. Способ по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что количество водного реэкстракта, выводимого в каче стве продукта, определяют по формуле, массовая часть:.1..

1+Ти,+м. Т

Реэкст ра ги рующий раст вор г

Вывод в кку, . н.и. (w) (Нь РО> )„ô моль/кг

Расход ВТТ кг/кг Р Ч в орг.

ДАф

МАФ в МКУ

Н Р О, ff+O Ов

na> (>a> t »»» р кг/кг

++++IèÎëь Нт РОя фр моль моль (к) 11>91 7,09

7,82 3,68

6,46 2,54

5,54 1,78 4,89 1,24

4,40 0,84

4>2 0>67

1,60 8,0

Т,o 8,1 о,77 о,бЗ 8,г о,53 8 ° 3 о,45 8,4

0,42 8,5

0,3 б,а з,о г,о

1,3 о,sz

1;5 0,05

o,os

o,ç

С,ТО

0,12

0,14 о,16

0,5

0,3 о,17

14,11

9,19

0,3

О,»2

4,8

4,6т>

36,8

37,4

27,8

28,2

0,028

0,17

O,1S

0,395

0,396*

9,0

9,21

0,39

34,1

36,5

0,369

0,369 гб,Т

28,о

8,0

8,5

5,86

1,53

},2 0,05

0,17

19,0

4,8

7,09 о,б7

11,91

4,2

6,0 19,0

0,35 4,8

34,3

36,8

8,2

8,8

5,86

1>53 о,382

0,382

z6,1

zs,а l,5 0,05 о,17

13,0

4,53

z6,1

28,о

14,»

4,85

34,6

З7,о

8,5

9,о

5,86

1,53

4,89 19,0

0,028 4,8

О ° 395

0,395

1,9 0,05

0,17

Реэкстракция осуществляется оаствпром, содервящим только ДМ„ лля соблюдения условий к и ьт необходимо дополнительно ввести в систему извне 0,028 кг НАФ/кг орг. В продукте при стоянии выпалают в оселок фосфаты аммония.

1,2 0,05 о,о8

О,ТО

О,fz

0,14 о,16 о,17

1,9 0,05 о,о8

С,ТО

0,12 о,14

0,16

13,0

8,5

7,о

6,о

5,28

4,75

7,55

6,46

5,68

5,09

4,85

4,64

4,89

2,31

1,45 о,87

0,46

0,15

19,0

11,5

9,0.

7,3

6,1

5,z

4,8

f9,0

11,5

9>ТТ

7,3

6,1

5,2

4,8

19,0 i1,5

9,0

7,3

6,1

5,2

1,áà

Т,O

0,77

0,63

0,53

0,45 о,4г

1,6о

Т,O о,77

0,63

0,53

О 45

8,2

8,z

8,3

8,4

8,5

8,7

8,8

8,5

8,4

8,6

8,7

8 ° 8

9,0

26,1

26,2

26,6

z6,9

27,2

27,7

27,8 гб,f

26,2

26,6 гб,9

27,2

27,7

27,8

26,1

26,2

26,6

26,9

27,2

27,7

34,1

34,3

34,7

35,1

35,5

36,1

36,3

3",3

34,4

34,9

35,3

35,7

36,4

36,6

34,6

34,6

35,2

35,6

36,0

36,7

0,369

0,369

0,369 .0,369

0,369

0,369

0,369

0,382 о,382

o>3S2

0,382

0,382

o,3Sz

0,382

0,395

0,395

0,395 о,395

0,З95

0,395

1835399

Составитель Т.Локшина

Техреду М.Моргентал Корректор О.Густи

Редактор

Заказ 2975 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретейиям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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