Способ получения жидкого комплексного удобрения

 

Изобретение относится к способу получения жидких комплексных удобрений /ЖКУ/ со степенью конверсии Р 0 60%, широко используемых в сельском хозяйстве Сущность изобретения: способ получения жидкого комплексного удобрения со степенью конверсии Р О 60% и более включает нейтрализацию экстракционной полифосфорной кислоты газообразным аммиаком при нагревании с последующим растворением полученного плава полифосфатов аммония и охлаждения готового продукта Процесс нейтрализации проводят в две ступени с промежуточным отбором паров воды и образующихся газов при температуре 200 - 250°С при молярном соотношении NH Р О в пласе полифосфатов аммония равным 1 . (2,5 - 3), с использованием экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 50 - 62% Р О , которую предварительно нагревают до температуры 80 - 140° С Аммиак нагревают до температуры 90 - 200° С Образование и растворение плава поЛифосфатов аммония осуществляют под вакуумом при остаточном давл пении 0.15-09 кгс/см . Подача аммиака в первую и вторую ступень осуществляется раздельно при массовом отношении ответственно 65 - 75% и 25 - 35%, а в аппарат нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты вводится дополнительное тепло путем подачи пара в паровую рубашку с давлением до 10 - 15 ат. 4 зл ф-лы, 1 ил

(19) КЦ (11) (ЯЦ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5003653/26 (22) 06.09.91 (46) 15.1293 E)on. N() 45 — 46 (76) Кочетков Виктор Николаевич (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО КОМПЛЕКСНОГО УДОБРЕНИЯ (57) Изобретение относится к способу получения жидких комплексных удобрений /ЖКУ/ со степенью конверсии P О 60%, широко используемых

2 5 в сельском хозяйстве. Сущность изобретения: способ получения жидкого комплексного удобрения со степенью конверсии P О 60% и более включает

2 5 нейтрализацию экстракционной полифосфорной кислоты газообразным аммиаком при нагревании с последующим растворением полученного плава полифосфатов аммония и охлаждения готового продукта. Процесс нейтрализации проводят в две ступени с промежуточным отбором паров воды и об-. разующихся газов при температуре 200 — 250ОС при молярном соотношении NH:Р 0 в плаве поли2 5 фосфатов аммония равным 1: (2,ь — 3), с использованием экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 50 — 62% Р О, котору)о предваритель2 5 но нагревают до температуры 80 — 140 .С. Аммиак нагревают до температуры 90 — 200 С. Образоваwe и растворение ппава по)1ифосфатов аммония осуществляют под вакуумом при остаточном давлении 0.15-0.9 кгс/см, Подача аммиака в первую

2 и вторую ступень осуществляется раздельно лри массовом отношении соо)ветственно 65 — 75% и

25 — 35%, а в аппарат нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты вводится дополнительное тепло путем подачи пара в паровую рубашку с давлением до 10 — 15 ат. 4 зл.ф-лы,1 ил.

2004527

" ii"- " Относится к способу пол::,.:- ..;дких комплексных удобрений

;:;-*:" »о степенью конверсии Р Оь более

,i -: .:. .ц Око используемых в сельском хоэ:. и -,,„г» 5

1. !Эвестны способы получения жидких

" ñ - мплексных удобрений, включающих ней-I-I,:::йзацию экстракционной полифосфор.но:, :; кислоты (ЗПФК) в аппаратах П- и .

Г- бразной формы, а также ь реакторах 10

:. :. и эолифтного типа газообразным ,"»:», :, иооение поодуктов нейтра

;::.",:;::";„:и;. Охл- :..кдение жидких комплексных ,3,).й»-.; ".,. близким к предложенному (".: : М Ä» " !» Я СПОСОЬ | 1РОИЗВОДС Гва ЖИД :бре:::A с аппаратом "„ 1,и., который Включает нейтра" г;.:.:.a гп;:ых кислот непрерывно В, и д да влв ием без и ром ежу- 20

-.""с .:; г »о ра Образующихся паров воды и

:,,:,- : газов; последугощим растворением

:-ол i .: ..;--,. г.н о гглава полифосфатов аммония ;1 ох-,а.к;,;ением отового продукта, Это ke

iio и:.паяет получить полифосфаты аммония 25 Лзл и на их основе ЖКУ марки 10"34-0 при .:,::. .:::..;;-ы :;;:,...; фосфорных к;.слот, содер" ." "" ..3:.,;=. 6.- % 205 è осуществлять про ,.;Осе о.;тр,-лиэации при более низких .» о ;ра-,р,-.x и В небольших реакционных ..i.ь:;:-..::ах. Отсутствие промежуточного отбо,",. ОО» "33 -кнц ".хсл паоов Воды и друГих Га3, Ь НЕ ПО.":ВОЛЯЕ Г ОСУЩЕСТВИТЬ ПРОЦЕСС

Гл,.У .»"КОЙ ДЕГИДРВТЯЦИИ фОСфаТОВ В ПРОЦЕС- . се нейтрализации фосфорных кислот, в ре- >5 ауль-,.атс. Иасгупающега равновесия между

1 а . О;(эра дНОй И жИДКОЯ фазаМИ, i. .»iöåoòüàHIIûi недостатком является

;«к:,.o o iITo для получения ПФА и Н8 их

: с.:н:. »eХ, :КУ со степенью конверсии Р205 40 (1," треС,о-,ся только ЗПФ!, содержащая соо Li6ioòàçíí 65-72% V Р.- и выше. При с;:::::;,ан,. :; концентрации фг:.::,форной кислоГЫ g.,O 6";% Р,Qg И НИжо ПОЛУЧЕНИЕ ЖКУ СО т;:.Г»Iûñ :Онверсии 60% и выше невоэмож- 45

i-,o, Hîo.: :;»».Вх существующих способах получе ь.я ЖКУ на основе ЭПФК (64,5 — 72% PzOs) процесс нейгрализации кислоты осуществляют В Одну ступень при.температуре 260380"Ñ и мо«.чрном отношении исходных 50 компоненто»»»» ЙНз:Р 05 = 2 — 3. flpH этОм молярное отношение МНз;Р205 в получаемом и",аве равно t,4-1,5, степень поглощения аммиа. :a 40-50%, непрореагировавшего

50-60-, ко1орьнл далее поглощается рас- 55 твором из газовой фазы — в конденсаторах, вакуум-н".oooå, абсорбционной колонне и других аппаратах. Причем поглощение ам;i;3 сопровождается повышением темпе ратуры абсорбционных растворов, снижение которой-осуществляют в холодильниках. Таким образом, чем выше температура в реакторе, тем меньше молярное отношение ЙНз:P20q в плаве ПФА и тем больше должно быть абсорбционной и охлаждающей аппаратуры на последующих стадиях получения ЖКУ, а главное это то, что ни один из существующих способов с аммонизацией ки лоты в одной с-упен i не позволяет получать ЖКУ марки 10-34-0 на основе

ЭФК (50-62% Р205).

В известных способах при молярном отношении ИНз:НзР04 = 0,1-1,7 и температуре аммо низа ции 180-190 С будет незначительное отделение паров и значительные потери аммиака при о утствии конденсированных форм PzOs в а »мониэированном растворе. Дальнейшая переработка этого раствора будет невозможна из-за больших потерь аммиака при отделении паров воды, недостатка тепла химических реакций, раздельной многостадийности и значительных потерь тепла в окружающую среду, неудовлетворительного протекания процессов массо- и теплообмена. При таком отделении паров воды процесс получения ЖКУ 10-34-0, даже на кислоте, co1ержащей 64,5-65% Р205. становится невозможным. Кроме того, в настоящее время, ни один из разработанных способов производств- .ККУ марки 10 -34-0 не позволяет их получение на ЭФК ниже

64,5% при ее предварительной обработке аммиаком.

Задачей изобретения является получение жидких комплексных удобрений марки

10-34-0 со степенью конверсии Р205 55—

80% на основе перерабо-ки зкстракционной фосфорной кислоты (62% P20s и ниже), повышение эффективности процессов массо- и теплообмена (упаривания, дегидратации, аммонизации и др.) снижение температуры начала образования конденсированных форм PzOg и реакционного объема и, как следствие, упрощение конструкции аппарата и уменьшение го габаритов, исключение возможности отложения осадков и повышение качества .ЖКУ, увеличение степени поглощения аммиака в реакторах первой и второй ступени.

В предлагаемом способе получения жидкого комплексного удобрения со степенью конверсии Р О5 60% и более, включающем нейтрализацию экстракционной фосфорной кислоты газообразным аммиаком при нагревании с последующим раство рением полученного пла ва..полифосфатов аммония и охлаждением готового продукта, процесс нейтрализации проводят в две ступени с промежуточнь м отбором паров воды

2004527 и образующихся газов при температуре

200-250 С и молярном соотношении ИНз и

РгО5 в плаве полифосфатов аммония равным 1:(2,5-3), причем используют акстракцион ную фосфорную кислоту, содержащую 50-62 Рг05. Используют экстракционную фосфорную кислоту, предварительно нагретую до температуры

120-140 С, и аммиак, нагретый до температуры 90 — 200 С, а образование и растворе- 10 ние плава полифосфатов аммония осуществляют под вакуумом при остаточном давлении 0,15 — 0,9 кгс/см, подачу амг миака в первую и вторую. ступень осуществляют раздельно в количестве 6575 и 25-35 мас,$ соответственно. Кроме того в аппарат нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты вводится дополнительное тепло путем подачи пара в паровую рубашку с давлением до 10 — 15 ат.

На чертеже представлена схема способа получения ЖКУ. Предварительно нагретая до температуры 80 — 140 С ЭФК (62

Рг05 и ниже) подается через штуцер 1 в нижнюю часть реактора первой ступени 2, куда одновременно через распределитель 3 подается нагретый до температуры 90—

200 С газообразный аммиак.

Процесс нейтрализации идет с выделением большого количества тепла, паров во- 30 ды, фторгазов и сопровождается сильным вспениванием, которое является следствием интенсивного протекания процессов упаривания и дегидратации с образованиемконденсированных форм Рг05. Полученная 35 газожидкостная эмульсия поднимается вверх по реакционному объему первой ступени и затем перетекает в реактор второй ступени 4. При этом происходит отделение паров воды, непрореагировавшего аммиака 40 и фторгазов, которые направляются вверх . аппарата и далее через газоход 5 в полый абсорбер 6, орошаемый водой, вводимый через систему форсунок 7.

Для лучшегоудаления паровводы идру- 45 гих газов из реакторов первой и второй ступени, приемной емкости в системе поддерживается вакуум (остаточное давление 0,15 — 0,9 кгс/см ) с помощью вакуум-наг соса 8. 50

Интенсификация процессов массо- и теплообмена в реакторе первой ступени осуществляется путем подачи в рубашку 9 пара с давлением 10 — 15 ат. Одновременно это обеспечивает минимальный перепад 55 температур между внутренней и внешней. стенкой реактора, что исключает возможкость их инкрустации.

Процесс нейтрализации в реакторе первой ступени осуществляется при температуре 200-250 С и малярном отношении исходных.компонентов МНз: Рг05 на входе в реактор равным 2. Полученный плав ПФА на выходе из первой ступени имеет молярное отношение МНз:Рг05 равное 2, а степень конверсии Рг05около 40ф„что свидетельствует о практически полном поглощении аммиака, подаваемого в первую ступень, Одновременно с перетоком газожидкостной эмульсии иэ реактора первой ступени во вторую через перфорированную часть 10 распределителя 11 подается остальная часть подогретого аммиака до 200 С при малярном отношении исходных компонентов NH3:Ð205 1. Такая подача аммиака способствует более глубокой аммониэации и дегидратэции фосфатов аммония при температурах до 300 С с продвижением газожидкостной эмульсии в приемную емкость

12. При этом на выходе из реактора второй ступени малярное отношение МНз:Рг05 в плаве ПФА составляет 1,7 и более, а степень конверсии Рг05 не менее 60 .

В приемной емкости плав ПФА в виде газожидкостной эмульсии охлаждается и растворяется в растворе, поступающем из абсорбционной колонны, а затем из емкости 12 насосом 13 направляется на охлаждение в холодильник 14, откуда охлажденный раствор ЖКУ до 25-35 С в качестве готового продукта отправляется на склад и частично возвращается в емкость 12 для снижения температуры раствора, обеспечивающей снижение скорости гидролиза конденсированных форм Рг05.

Пары воды и непрореагировавший аммиак из емкости 12, первой 2 и второй 4 ступени через газоход 5 поступают в абсорбер 6, в котором происходит конденсация паров воды и абсорбция аммиака водой, подаваемой через форсунки 7 от вакуума насоса 8 и водосети.

Пример. Для получения 1 т Ж КУ марки

10-34-0 в реактор подают 680,6 кг упаренной до 50% Рг05 экстракционной фосфорной кислоты (с учетом потерь 0.1%), нагретойдо 130 С, и одновременно подают нагретый до 200 С аммиак, в первую ступень нейтрализации 80,8 кг, во вторую -40,4 кг. Температура нейтрализации в первой ступени достигает 200-250 С, во второй

250-300 С. Полученный плав ПФА с коэффициентом конверсии Рг05 примерно 80 растворяется в растворе, поступающим из абсорбционной колонны в количестве

0,43 м на 1 т продукта. Растворение плава

ПФА осуществляется при температуре раствора 60-90 С, рН равным 6,0-6,2. Полученные ЖКУ марки 10-34-0 имеют степень

2004527 конверсии Рг05 в виде орта-формы 24%, пиро-формы 42%, триполи-формы 20%, тетрэполи |4%.

Гаким образом предложено нейтрализацию Э DK (50-62%-Рг05) проводить в две . ::ж,:и в ож ом аппарате, с непрерывным ,|тб|>|..1м 1эоов воды. Причем в каждой сту,:, п|>: цахес нейтрализации имеет свой

;:: .:..-Рлту,>ный и гидродинамический ре: .| .ц|>багие особенности. Поэтому в предi э|:: .." им способе заложена существенная

:н;|. |,:., обеспечивающая возможность

;глу е |ия ЖКУ марки 10-34-0 на основе .| зK. (50-Я,,, Рг05), снижение температуры э1;.|мс1|иээции до 200-250 С, повышение ма;", го отношения ИНз:РгОв в плаве ПФА, о 3 и степени исfloëüçîâýíèÿ аммиака до

95% и более, упрощение технологии, наименьшие капитальные и энергозатраты, метэллоемкость и т.д. ,го:.;:ес: нейтрализации фосфорных . ... ."; ос уществля ют при температуре 280Г |."" c;>агветственно которой устанавли.|ются молярные отношения ЙНз;Рг05 в

ПлавЕ ПФА, СТЕПЕНЬ КОНВЕРСИИ Рг05 В ПФА, гэрциальное давление паров воды и ЙНз |эд ПФА в ТР, потерь аммиака и т.д. Теоретические и практические работы показали, что нейтрализацию кислоты целессобоазно проводить при минимальной величине упругости паров Нг0 и |чНз в

TP. Это позволяет получать ПФА с высокой степенью конверсии РгОв при низких температурах до 250 С, вместо 260 380 С. При этом повышается малярное отношение

|чНз:РгОь в плаве ПФА до 3 вместо 1,4. сни>кается или исключается содержание аммиака в отходящих газах, снижаются потери тепла с отходящими газами и плавом

ПФА, окружающую среду, увеличивается содержание конденсированных форм PzOg в плаве и т.д. Это положено в основу способа получения ЖКУ марки 10-34-0 на основе

ЭФК(50-62% PzOg) с использованием предложенного способа аммониэации при непрерывном отборе паров воды.

Процесс нейтрализации фосфорной кислоты осуществляется при поддержании вакуума или остаточного давления 0,15-0,9 к|с/см в верхней части аппарата аммонизации. Это обеспечивает эффективное и непрерывное удаление образующихся паров

HzO в первой, второй и третьей ступени аммонизации, понижение парциального давления паров Нг0 и температуры ГЖЭ в реакционных обьемах всех ступеней аммонизации, а также получение ПФА с высокой степенью конверсии РгОи при значительно более низких температурах аммонизаций, .. им образом, осуществление аммониэа5. f0

50 ции при поддержании остаточного 0,15-0,9 кгс/см способствует интенсификации процессов упаривания, дегидратации и аммонизации при более низких температурах.

Процесс нейтрализации осуществляют при малярном отношении исходных компонентов NH3:Рг05 на входе в реактор от 2 до

3 при температуре 260-380 С с получением плава ПФА, имеющего молярное отношение ИНз .PzOs 1,4 — 1,5 и степенью поглощения аммиака в реакторе 40-45% и 55-60% в эбсорбционной системе. Такой режим нейтрализации в TP значительно увеличивает энергозэтраты, потери аммиака и т.д. Снижение молярного отношения МНз PzOs исходных компонентов ниже двух ведет к ухудшению гидродинэмического режима в

ТР, к резкому снижению степени конверсии

Рг05 в плаве ПФА, увеличению потерь аммиака с отходящими газами и т.д. Причем эти недостатки присущи всем существующим способам производства, наличие которых не позволяет решить проблему получения ЖКУ марки 10-34-0 на основе

ЭФК (50 — 62% PzOg).

Использование предложенного способа аммонизэции позволяет устранить эти недостатки и решить проблему получения

ЖКУ марки 10-34-0 Аэ основе ЭФК (50 — 54%

Рг0 и выше). По этому способу предлагается нейтрализация ЭФК при температуре до 250 С, подаче исходных компонентов при отношении МНз:PzOg примерно 2 в первую ступень, во вторую — около 1 с непрерывным отводом образующихся паров воды. При этом степень поглощения аммиака в первой и второй ступени достигает

100%, а полученный плав ПФА имеет молярное отношение МНз .Рг05 3, что соответствует отношению |чНз;Рг05 в ЖКУ марки

10-34-0. Это достигается путем снижения температуры в реакционных обьемах снижения пэрциального давления пэров воды, интенсификации процессов массо- и теплообмена, увеличения протяженности процесса аммонизации, за счет тангенциального ввода ГЖЭ во вторую ступень, исключения проскоков аммиака из первой и второй ступени, путем подпора жидкой фазы.в первой ступени столбом ГЖЭ второй ступени и т.д, Необходимое количество тепла подается извне с нагретыми ЭФК до 120 С, аммиаком до 200 С и ГЖЭ в первой и второй ступени паром, через паровую рубашку, Без подвода тепла извне получение марки ЖКУ

10-34-0 на ЭФК 54,5% Рг05 затруднительно.

Для повышения содержания конденсированных форм PzOg в ПФА в ЭФК 50 — 54%

Рг05 вводят добавки серной кислоты (до

2004527

15 ) или карбамида (до 2 карбамидного азота). (56) Кочетков В.Н. Производство и применение жидких комплексных удобрений. M.: Ar- 5 ропромиздат, 1986. с. 151-167.

Формула изобретения

СПОСОБ nastmEHVR жИДКОГО 10

КОМПЛЕКСНОГО УДОБРЕНИЯ со степенью конверсии Р205 не менее 60 . включающий нейтрализацию зкстракционной фосфорной кислоты газообразным ам- 1 миаком при нагревании с последующим растворением полученного плава полифосфатов аммония и охлаждение готового продукта, отличающийся тем, что нейтра лизацию проводят в две ступени с проме- 20 жуточным отбором паров воды и образующихся газов при 200 - 250 С при молярном соотношении ЙНз: Р205 в плаве полифосфатов аммония 1: 2;5 - 3,0.

Авторское свидетельство СССР

hb 1169965, кл, C 05 8 7/00, 1974.

Кочетков В.Н. Производство и применение жидких комплексных удобрений. M;: Агропромиздат, 1986. с. 133.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют экстракционную фосфорную кислоту, содержащую 50 - 62,Р 05.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что используют экстракционную фосфорную кислоту, предварительно нагретую до -80 - 140 С, и аммиак, нагретый до 90.200 С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что образование и растворение плава полифосфатов аммония осуществляют под вакуумом при ост-. ном давлении 0,15 - 0,9 кгс/см .

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс нейтрализации осуществляют при подаче пара с давлением до 10 - 15 атм.

2004527

Составитель В..Кочетков

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор Г.Мельникова

Заказ 3376

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. улХагарина, 101