Способ получения гранулированных фосфорсодержащих удобрений

 

Изобретение относится к способам производства минеральных удобрений, широко используется в сельском хозяйстве. Цель изобретения повышение производительности при одновременном повышении прочности гранул и сокращение потерь аммиака. Фосфорную кислоту нейтрализуют аммиаком, полученную пульпу гранулируют и сушат путем распыления ее в токе горячих топочных газов на завесу из гранулированного продукта. Топочные газы подают с температурой 800 1000°С и скоростью 40 60 м/с, а грануляцию ведут в течение 4 8 мин. Производительность процесса увеличивается до 21 26 т/ч, прочность гранул до 4,6 5,4 МПа, потери аммиака понижаются до 13,3 17,5 кг/т продукта. 3 табл.

Изобретение относится к способам производства минеральных удобрений, широко используемых в сельском хозяйстве.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гранулированных удобрений на основе фосфатов аммония, включающий нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком, грануляцию и сушку в токе горячих топочных газов распылением пульпы на завесу из гранулированного продукта (ретура). По этому способу фосфорную кислоту нейтрализуют аммиаком при 90-120^оС. Полученную пульпу гранулируют и сушат распылением на завесу из гранулированного материала топочными газами, подаваемыми с температурой 450-600^оС и скоростью 10-20 м/с, грануляцию ведут в течение 20-40 мин.

Недостатком этого способа является низкая производительность процесса. Так удельная производительность по испаренной влаге составляет 30-50 кг/м³˙ч (15-18 т/ч). Выход товарной фракции (гранулы размером 1-4 мм) составляет 80-90% прочность гранул 3 МПа, а потери аммиака на стадии грануляции составляют 25 кг/т продукта.

Целью изобретения является повышение производительности при одновременном повышении прочности гранул и сокращение потерь аммиака на стадии грануляции и сушки.

Для этого в способе получения гранулированных фосфорсодержащих удобрений на основе фосфатов аммония, включающем нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком, грануляцию и сушку в токе горячих топочных газов распылением пульпы на завесу из гранулированного продукта, топочные газы подают с температурой 800-1000^оС и скоростью 40-60 м/с, а грануляцию ведут в течение 4-8 мин.

Сущность способа заключается в том, что на стадии гранулирования и сушки подают газы с более высокой температурой и более высокой скоростью, что интенсифицирует процессы теплообмена. Большая интенсивность процесса позволяет уменьшить время высыхания пленки пульпы, нанесенной на гранулы. При соудаpении она уплотняется на грануле и упрочняется при их рециркуляции. Благодаря этому повышается производительность процесса, прочность гранул и выход товарной фракции. Так как образование пленки на грануле за счет высокой интенсивности процесса идет в течение 1-2 с, то аммиак не выделяется и сокращаются потери аммиака.

Большое значение для процесса имеют скорости подачи топочных газов. Скорость подачи по сравнению с прототипом увеличена более чем в 2 раза. Высокие скорости подачи газов также необходимы для ускорения массообменных процессов и сокращения времени образования и высыхания пленки пульпы на грануле. Однако, эти скорости должны быть строго регламентированы. При увеличении скорости подачи топочных газов более 60 м/с растет унос материала (мелких фракций), что приводит к резкому снижению выхода товарной фракции, а при снижении скорости подачи топочных газов менее 40 м/с не создаются условия для создания прочной пленки. При этом увеличивается время контакта, что приводит к снижению производительности, прочности гранул и выхода товарной фракции.

Время процесса гранулирования третий фактор, который позволяет регулировать процесс гранулирования. Уменьшение времени гранулирования менее 4 мин приводит к образованию мелких фракций, которые не успевают окатываться и получить пленку определенной толщины и прочности. В результате падает производительность процесса, прочность гранул и выход товарной фракции.

Увеличение времени гранулирования приводит прежде всего к возрастанию потерь аммиака, а также к некоторому снижению производительности, прочности гранул и выхода товарной фракции.

Целесообразность выбранных интервалов процесса проиллюстрирована в табл. 1-3.

Как видно из табл. 1 снижение температуры подаваемых топочных газов ниже 800^оС приводит к снижению производительности, прочности гранул и снижению выхода товарной фракции, а повышение температуры выше 1000^оС приводит к резкому снижению выхода товарной фракции, повышению потерь аммиака и некоторому снижению прочности гранул.

П р и м е р 1. Фосфорную кислоту в количестве 27,5 т/ч при концентрации 39,2% Р₂О₅ аммонизируют 3,1 т/ч жидкого аммиака при 110^оС с получением 26,8 т/ч пульпы концентрацией 40,2% Р₂О₅ и 5,8 т/ч водяного пара, которые через форсунку распыливают на кольцевую завесу гранул, эжектируемых из псевдоожиженного слоя гранул током топочных газов, подаваемых в количестве 23,1 т/ч с температурой 800^оС и скоростью 40 м/с с осуществлением грануляции и сушки пульпы оседанием пленки на движущихся вверх гранулах. При высыхании в токе топочных газов мелких капель образуются мелкие гранулы, которые служат центрами гранулообразования. После высыхания пленки пульпы на гранулах последние отделяют от топочных газов и возвращают в псевдоожиженный слой. Циркуляцией гранул между псевдоожиженным слоем и кольцевой завесой в течение 8 мин осуществляют грануляцию и сушку удобрений с получением 20 т/ч гранулированных удобрений. Удельная производительность по испаренной влаге составляет 200 кг/м³˙ч, выход товарной фракции 95% прочность гранул 5 МПа. Потери аммиака на стадии грануляции и сушки составляют 0,35 т/ч и сокращаются на 36% (в пересчете на 1 т Р₂О₅).

П р и м е р 2. Фосфорную кислоту в количестве 36,3 т/ч концентрацией 39,2% Р₂О₅ аммонизируют 4,1 т/ч жидкого аммиака при 100-120^оС с получением 35,4 т/ч пульпы концентрацией 40,2 Р₂О₅ и 5,0 т/ч водяного пара, которые через форсунку распыливают на кольцевую завесу гранул, эжектируемых из кипящего слоя током топочных газов, подаваемых в количестве 22,6 т/ч с температурой 1000^оС и скоростью 60 м/с. При этом грануляцию и сушку ведут при циркуляции гранул между псевдоожиженным слоем и кольцевой завесой гранул в течение 4 мин с получением 26,4 т/ч гранулированного удобрения. Удельная производительность по испаренной влаге составляет 350 кг/м³˙ч, выход товарной фракции 91% прочность гранул 5 МПа. Потери аммиака на стадии грануляции и сушки составляют 046 т/ч и сокращаются на 30% (в пересчете на 1т Р₂О₅).

П р и м е р 3. Фосфорную кислоту в количестве 31,9 т/ч при концентрации 39,2% Р₂О₅ аммонизируют 3,6 т/ч жидкого аммиака при 100-120^оС с получением 31,1 т/ч пульпы концентрации 40,2% Р₂О₅ и 4,4 т/ч водяного пара, которые через форсунку распыливают на кольцевую завесу гранул, эжектируемых из псевдоожиженного слоя гранул током топочных газов, подаваемых в количестве 22,8 т/ч с температурой 900^оС и скоростью 50 м/с с осуществлением грануляции и сушки в течение 6 мин с получением 23,2 т/ч гранулированного удобрения. Удельная производительность по испаренной влаге составляет 280 кг/м³˙ч, выход товарной фракции 93% прочность гранул 5 МПа. Потери аммиака на стадии грануляции и сушки составляют 0,35 т/ч и сокращаются на 40% (в пересчете на 1 т Р₂О₅).

Использование предложенного способа позволяет по сравнению со способом-прототипом увеличить производительность процесса с 15-18 до 21-26 т/ч, прочность гранул с 3 до 4,6-5,4 МПа, понизить потери аммиака с 25 до 13,3-17,5 кг/т продукта. Кроме того, данный способ позволяет значительно снизить объемы грануляционного оборудования за счет повышения интенсивности процесса в 5 раз.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ УДОБРЕНИЙ на основе фосфатов аммония, включающий нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком, грануляцию, сушку в токе горячих топочных газов распылением пульпы на завесу из гранулированного продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности при одновременном повышении прочности гранул и сокращении потерь аммиака на стадии грануляции и сушки, топочные газы подают с температурой 800-1000^oС и скоростью 40 60 м/с, а грануляцию ведут в течение 4 8 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2