Способ получения минеральных удобрений

 

Изобретение относится к способу получения минеральных удобрений, включающий синтез продукта из исходного сырья до образования полупродукта в виде пульпы, которую загружают в контейнер, где происходит кристаллизация продукта при фиксированных температурах, соответствующих кристаллизации конкретного продукта до состояния гидроуплотнения заданных степеней за счет постоянного отвода маточного раствора, транспортировку и хранение осуществляют в тех же контейнерах, а применение конечного продукта осуществляют в предварительно растворенном в заданной концентрации состоянии или в виде кристаллов. При транспортировке и хранении по мере необходимости на любом из этапов осуществляют перегрузку в станционарный контейнер. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к химической, пищевой, медицинской и другим отраслям промышленности, а также сельскому хозяйству и может быть использовано для получения растворов минеральных солей и удобрений различных концентраций и разных составов.

Известен способ получения минеральных удобрений например, карбамида [1] Он заключается в синтезе карбамида из аммиака (NH₃) и углекислого газа (CO₂) c последующим выпариванием, фильтрацией, центривутированием, грануляцией и обработкой антислеживателем. Конечным продуктом является гранулированный карбамид. Однако такой способ требует значительных энергетических затрат, его реализация экологически вредна, а кроме того, сам полученный продукт содержит в себе повышенные концентрации опасных для здоровья человека и природы примеси, такие, например, как биурет. Известный способ требует существенно больших экономических затрат и пагубно влияет на окружающую среду при транспортировке, перегрузке и хранении.

Известен способ производства жидких комплексных удобрений (ЖКУ) на базе полифосфорной кислоты [2] Он включает синтез продуктов из исходного сырья, транспортировку к потребителю и хранение.

Недостатками известного способа являются отсутствие в ЖКУ калийных добавок. Добавление их непосредственно на месте у потребителя приводит к ухудшению экологии, дополнительным существенным экономическим затратам. Кроме того, ЖКУ содержит до 50% воды, в связи с чем он не подлежит длительному хранению (не более 6 мес.) и выдерживает ограниченный температурный диапазон (не ниже 18^оС). В известном способе ЖКУ сливается в стационарную емкость непосредственно вблизи потребителя радиусом не более 50 км, а сама транспортировка требует только спецтранспорт.

Технический результат изобретения состоит в получении такого конечного продукта, который при необходимости будет способен находиться в заданных концентрациях и в комплексе с другими продуктами в различных дозировках, а также в существенном снижении экологически загрязняющих добавок, например, биурета в карбамиде, повышении экономической эффективности и сокращении времени на всех стадиях от производства до потребителя.

Сущность нового способа получения минеральных удобрений заключается в использовании на стадии производства в качестве конечного продукта полупродукт в виде пульпы, который загружают в контейнер при фиксированных температурах, соответствующих кристаллизации этих продуктов до состояния гидроуплотнения заданных степеней, его транспортировки и хранении в одних и тех же контейнерах; при этом использование минеральных удобрений и/или сырья осуществляют в предварительно растворенном в заданной концентрации состоянии.

Способ получения минеральных удобрений начинается со стадии синтеза исходного сырья, после синтезированный продукт в виде пульпы подается в требуемое количество контейнеров, в которых происходит кристаллизация продукта и отделение маточного раствора. По мере выхода маточного раствора из контейнера в нем происходит гидроуплотнение кристаллов. Маточный раствор возвращают в производство, а контейнеры с гидроуплотненным продуктом поступают на загрузку на транспортное средство. В неизмененном виде контейнеры транспортируют непосредственно на место потребления, а в случае необходимости перегрузки этих контейнеров на другой вид транспорта, контейнеры направляются на перегрузочный комплекс. Затем по мере потребности потребителей в растворах минеральных солей и удобрений последние приготавливаются в определенной концентрации и дозировке непосредственно в парках и доставляются потребителю.

Предлагаемый способ явился следствием решения актуальной проблемы оперативной связи производитель-потребитель с решением сервисных услуг у потребителя по приготовлению растворов требуемых концентраций и дозировок, а также решение экологических проблем.

Впервые новый способ позволяет получить пористый кристаллический продукт непосредственно из пульпы при отводе из нее маточника. Этот продукт благодаря структурному строению в определенном объеме контейнера становится близким к омоноличенному, причем с малым количеством межкристаллической воды.

Другой проблемой таких систем является наличие в процессе выпарки и грануляции, увеличение на каждой последующей стадии содержания вредных для природы и человека примесей биурета. Изобретение позволяет получить конечный продукт со значительно сниженным его содержанием (порядка в 7-8 раз) за счет появившейся возможности исключения таких стадий, которые инициируют его увеличение.

Изобретение по сути решает комплексную проблему производитель-потребитель и дает основание предполагать, что фактически предлагается система "Химсервис".

Изобретение промышленно применимо. Способ опробован в производственных условиях, дал хорошие результаты, что видно из следующих примеров.

П р и м е р 1. На Черкасском производственном объединении "Азот" (ПО "Азот") были проведены экспериментальные испытания способа получения минеральных удобрений.

Процессы синтеза и дистилляции были оставлены без изменения на существующем производстве, а после дистилляции пульпа отводилась для подачи в контейнер. Пульпа после дистилляционного аппарата в заданной концентрации и с температурой до 80^оС поступала в теплообменник, где происходило ее охлаждение и перенасыщение раствора. После этого пульпа подавалась в мягкий контейнер с полиэтиленовой рубашкой, имеющей рукава для отвода маточного раствора, где происходила кристаллизация карбамида и отделение маточного раствора. Маточный раствор возвращался в производство, а гидроуплотненный в виде кристаллов оставался в контейнере. Конечный продукт содержал 0,14% биурета и до 4% воды с плотностью 1 г/см².

Данные опыта показали высокое качество продукта (содержание биурета 0,14% вместо 0,8% ), и в производстве сокращены наиболее энергоемкие процессы, такие как выпарка, фильтрация, центрифугирование и гранулирование.

П р и м е р 2. На Черкасском производственном объединении "Азот"(ПО "Азот") были проведены экспериментальные испытания способа на базе производства аммиачной селитры.

Аналогично предыдущему примеру из процесса производства были исключены выпарка, сушка, гранулирование, а пульпа, имеющая заданную концентрацию и температуру выше 90^оС после нейтрализатора поступает в теплообменник, где происходит ее остывание и она переходит в стадию перенасыщения. Затем пульпа поступает в контейнер, где происходит отделение маточника от готового продукта. Полученная таким способом аммиачная селитра имеет влажность более 3% что позволяет исключить взрывоопасность производства.

П р и м е р 3. На Ровенском производственном объединении "Азот" (Ровенское ПО "Азот") были проведены опытные испытания системы на базе производства аммофоса, который практически не гидроуплотняется.

Как и в примере 1, из технологической схемы были исключены процессы выпарки, фильтрации, сушки и грануляции. Пульпа, имеющая концентрацию 40-47% и температуру 95-105^оС, после нейтрализатора поступает в теплообменник, где остывает до 70-80^оС и дополнительно перенасыщается, Затем она подается в контейнер, в котором маточник определяется от готового продукта. Полученный таким образом аммофос имеет влажность до 10% и удобен для транспортировки в гидроуплотненном состоянии.

Аналогичные испытания были проведены и на других минеральных солях, в частности, на калийных, растворы которых получены лабораторным путем.

Технико-экономическая эффективность способа заключается в получении экологически чистых минеральных солей и удобрений с минимальными производственными и энергетическими затратами. Предлагаемая система решает одну из важных проблем потерь при транспортировке, хранении и потреблении минеральных солей и удобрений. Основной причиной названных в известных системах недостатков является несогласованность технологических процессов производства и потребления между собой, и, как следствие, загрязнение окружающей среды. Устранение данных недостатков возможно путем создания экологически чистых технологий производства, хранения и доставки растворов минеральных солей и удобрений потребителю путем создания системы "Химсервис".

Существующая в настоящее время как в стране, так и за рубежом система доставки потребителям минеральных солей и удобрений на конечной стадии предусматривает получение фиксированной концентрации раствора, что не позволяет принимать его для различных видов почв, в связи с тем, что почвы в разных местах содержат различное количество азота, фосфора и калия. Это не только не дает возможность эффективно использовать эти удобрения, но и наносит вред как самой почве, так как способствует выращиванию сельскохозяйственных культур с высоким содержанием нитратов, нитритов и других вредных веществ, отрицательно влияет на экологию и здоровье человека.

По сравнению с выбранным прототипом предложенный способ не имеет таких ограничений как ЖКУ. У последнего срок хранения от 3 до 6 мес; температура не ниже 18^оС; транспортировка лишь на спецтранспортировке; слив в стационарную емкость происходит вблизи потребителя радиусом до 50 км; на месте потребителя требуются калийные добавки и т. п. Изобретение лишено этих недостатков, а также имеет дополнительные эколого-экономические преимущества.

Предлагаемое изобретение позволяет: сократить технологический цикл производства минеральных солей и удобрений путем исключения обработки антислеживателем грануляции и сушки и снизить себестоимость на 20-25% значительно повысить эффективность транспортной системы путем применения специализированных контейнеров, отличающихся простотой конструкции и низкой себестоимостью; внедрить новую технологию применения удобрений, обеспечивающую условия для получения экологически чистых продуктов; исключить потери минеральных удобрений при транспортировке и хранении за счет улучшения схемы производитель-потребитель; упростить аппаратурное оформление и исключить из технологического процесса вспомогательные операции, что почти в 3 раза снизит удельные капиталовложения; расширить сферу применения. Это может быть как способ получения удобрений, так и способ получения минеральных солей.

Изобретение привлекательно также широкой областью применения. Оно с успехом может быть использовано в зависимости от постановки конкретной задачи: для сельского хозяйства минеральных удобрений; для промышленности растворов солей, утилизация поваренной соли отходов калийного производства; на транспорте решение проблем транспортировки и перегрузки; для медицины приготовление растворов сбалансированного питания человека.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ, включающий синтез продукта из исходного сырья, транспортировку, хранение и применение конечного продукта, отличающийся тем, что синтез продукта ведут до образования полупродукта в виде пульпы, которую загружают в контейнер, где происходит кристаллизация продукта при фиксированных температурах, соответствующих кристаллизации конкретного продукта до состояния гидроуплотнения заданных степеней за счет постоянного отвода маточного раствора, транспортировку и хранение осуществляют в тех же контейнерах, а применение конечного продукта осуществляют в предварительно растворенном в заданной концентрации состоянии или в виде кристаллов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при транспортировке и хранении по мере необходимости на любом из этапов осуществляют перегрузку в стационарный контейнер.