Способ получения жидкого удобрения

 

Изобретение относится к получению жидких удобрений. Способ включает взаимодействие фосфорной кислоты с аммиаком при повышенной температуре с использованием органической добавки - мыла сульфатного в количестве 0,003 - 0,3% от массы питательных веществ. Способ позволяет снизить температуру кристаллизации, повысить степень конверсии и агрохимическую эффективность удобрения. 1 табл.

Изобретение относится к получению жидких удобрений. Одним из основных качественных показателей жидких удобрений является температура кристаллизации. Для фосфорсодержащих удобрений большое значение имеет также соотношение содержания орто и полифосфатов, которое характеризуют коэффициентом конверсии, т. е. отношением (в) Р₂О₅ в виде полиформ к общему содержанию Р₂О₅.

Известен способ получения жидких азотных удобрений [1] где для снижения температуры кристаллизации раствора используют капролактам и циклогексанон в количестве 0,5-1,3 мас. от общего количества удобрений, что составляет 1,2-3,3% по отношению к питательным веществам. Снижение температуры кристаллизации от плюс 3-9 до минус 10-12^оС достигается значительным количеством добавки, что ведет к разубоживанию удобрения, кроме того, добавка токсична.

Известен способ получения жидкого удобрения, включающий нейтрализацию фосфорной кислоты газообразным аммиаком, растворение образовавшегося плава в аммиачной воде и охлаждение готового продукта, где для изменения степени конверсии на стадии нейтрализации добавляют воду в количестве 4,5-8,5% на тонну Р₂О₅, что составляет 3,5-6,5 по отношению к питательным веществам [2] Полученное известным способом жидкое удобрение содержит 10,2% азота; 34,2% Р₂О₅, коэффициент конверсии 62% температура кристаллизации минус 18^оС.

Недостатком известного способа является сравнительно невысокая степень конверсии.

Известны способы получения жидких удобрений, где используются различные добавки, способствующие повышению агроэффективности удобрений.

Известен способ получения жидких удобрений путем аммонизации фосфорной кислоты, где с целью модификации роста растений и повышения качества урожая используются гуминовые кислоты в количестве 0,6-1,0 [3] Известен способ получения жидкого азотного удобрения, где для понижения скорости нитрификации при внесении в почву, в удобрение вводят формальдегид и метанол в количестве 0,8-12% [4] Однако в обоих способах повышение эффективности связано с введением значительного количества добавок, которые к тому же не способствуют снижению температуры кристаллизации удобрения, а добавки, используемые во втором способе, являются еще и токсичными веществами.

Известен способ получения полифосфата аммония, служащего основой жидкого удобрения, взаимодействием термической фосфорной кислоты с газообразным аммиаком при 210-230^оС в присутствии органической добавки сульфоугольной пыли, вводимой в кислоту в количестве 1,5-1,85% от массы кислоты, что составляет 1,9-2,3% от массы питательных веществ [5] Полученный плав содержит, мас. Р₂О_5общ. 59,5; Р₂О_5орто. 23,0; Р₂О_5поли. 36,5; N 18,3; коэффициент конверсии 61,3% Такой плав, будучи растворен, образует жидкое удобрение различных составов.

К недостаткам известного способа относится сравнительно невысокая степень конверсии, относительно высокая температура кристаллизации минус 22^оС (Кочетков В.Н. Производство жидких комплексных удобрений. М. Химия, 1978, с. 43). Агроэффективность удобрения оценивается поглотительной активностью корней растения и по урожайности. Поглотительная активность определяется количеством Р₂О₅, поглощаемым корнями растений за определенный промежуток времени, и выражается в мг Р₂О₅ на 1 г сырой массы проростка за этот промежуток времени. Для жидкого удобрения, например марки 10:34:0, полученного известным способом, поглотительная активность корней проростков ячменя составила 2,2 мг/г.

Задачей изобретения является повышение степени конверсии, понижение температуры кристаллизации удобрения, повышение его агроэффективности за счет увеличения поглотительной активности корней растения по фосфору.

Это решается описываемым способом получения жидкого удобрения, включающим взаимодействие фосфорной кислоты с аммиаком при повышенной температуре с использованием органической добавки, где в качестве органической добавки используют сульфатное мыло в количестве 0,003-0,3% от массы питательных веществ удобрения.

Существенными отличительными признаками, характеризующими способ, являются использование в качестве органической добавки сульфатного мыла и его количество 0,003-0,3% от массы питательных веществ удобрения.

Сульфатное мыло представляет собой смесь щелочных солей жирных (С₅-С₂₂), смоляных (С₂₀) кислот и неомыляемых веществ.

Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволяет в зависимости от марки жидкого удобрения снизить температуру кристаллизации до минус (30-50)^оС, повысить степень конверсии до 49-69% повысить поглотительную активность корней растений по фосфору на 40-95% Урожайность злаков возрастает на 8-12% Сущность изобретения заключается в том, что вводимая в указанных количествах добавка оказывает влияние на фазовое равновесие в системе NH₃-P₂O₅-H₂O, повышая растворимость фосфатов и полифосфатов, что приводит к снижению температуры кристаллизации жидкого удобрения и увеличению коэффициента конверсии. Кроме того, она способствует увеличению подвижности фосфат-ионов и вследствие этого увеличению поглотительной активности корней растений.

П р и м е р 1. Получение жидкого удобрения марки 8:24:0 на промышленной установке со струнным реактором.

В термическую фосфорную кислоту концентрацией 59% Р₂О₅ с температурой 60-80^оС в количестве 20,75 т/ч добавляют 10%-ный раствор мыла сульфатного в количестве 488 кг/ч. Полученный раствор нейтрализуют подогретым до 70-80^оС аммиаком в количестве 5 т/ч в струйном реакторе, температура в котором составляет 200^оС. Образующийся плав поступает в эрлифтный аппарат, в который подают воду в количестве 26,0 т/ч. Полученное жидкое удобрение охлаждают.

Получают 50 т/ч жидкого удобрения, содержащего 8,1% N; 24,4% Р₂О_5общ.; плотность раствора 1270 кг/м³, рН 6,8, содержание мыла сульфатного в пересчете на массу питательных веществ удобрения составляет 0,3% Температура кристаллизации минус 29^оС, коэффициент конверсии 49,3% Агроэффективность полученного жидкого удобрения определяли: по поглотительной активности поглощения фосфора корнями ячменя. Для этого корни ячменя погружали в почвенный раствор, содержащий полученное жидкое удобрение в количестве 2,6 г/дм³. Через 11 сут определяли поглотительную активность корней ячменя по фосфору, которая составила 3,1 мг/г; по урожайности, которую определяли в вегетационных опытах по выращиванию ячменя. Урожайность зерна составила 17,3 г/сосуд.

П р и м е р 2. Получение жидкого удобрения марки 11:37:0.

Опыт проводят аналогично примеру 1 на той же установке. Используют экстракционную полифосфорную кислоту концентрацией 64% Р₂О₅, 5%-ный раствор мыла сульфатного и газообразный аммиак. Температура в струйном реакторе составляет 290^оС. Полученное жидкое удобрение содержит 10,9% N; 38,8% Р₂О_5общ.; плотность раствора 1420 кг/м³, рН 6,7, содержание мыла сульфатного составляет 0,003% от массы питательных веществ удобрения. Температура кристаллизации минус 50^оС, коэффициент конверсии 68,9% Агроэффективность определяли аналогично примеру 1. Поглотительная активность корней ячменя по фосфору составила 4,3 мг/г, урожайность зерна составила 18,0 г/сосуд.

П р и м е р 3. Получение жидкого удобрения марки 10:34:0. Опыт проводят аналогично примеру 2 за исключением стадии введения мыла сульфатного. Используют экстракционную полифосфорную кислоту концентрацией 64% Р₂О₅, газообразный аммиак и 5%-ный раствор сульфатного мыла. Полифосфорную кислоту нейтрализуют газообразным аммиаком в струйном реакторе, температура в котором составляет 328^оС. Образующийся плав поступает в эрлифтный аппарат, в который подают воду и раствор сульфатного мыла. Полученное удобрение охлаждают. Продукт содержит 10,2% N; 34,3% Р₂О₅; плотность раствора 1400 кг/м³, рН 6,4, содержание сульфатного мыла составляет 0,02% от массы питательных веществ удобрения, температура кристаллизации минус 38^оС, коэффициент конверсии 68,2% Агроэффективность удобрения определяли аналогично примеру 1, поглотительная активность корней ячменя по фосфору составила 3,8 мг/г, урожайность зерна была 17,5 г/сосуд.

Аналогичным образом были проведены опыты при значениях количества вводимой добавки, выходящих за заявляемый интервал.

В таблице представлены результаты опытов. Для сравнительного анализа приведены данные для известного способа получения жидкого удобрения марок 8: 24:0 и 10:34:0 (примеры 6,7).

Как видно из таблицы, уменьшение содержания мыла сульфатного ниже заявляемого интервала не оказывает положительного действия на агроэффективность удобрения. Увеличение содержания мыла сульфатного выше заявляемого интервала ведет к ухудшению физико-химических свойств, что приводит к увеличению температуры кристаллизации и понижению степени конверсии до уровня прототипа.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО УДОБРЕНИЯ, включающий взаимодействие фосфорной кислоты с аммиаком при повышенной температуре с использованием органической добавки, отличающийся тем, что в качестве органической добавки используют мыло сульфатное в количестве 0,003 - 0,3% от массы питательных веществ.

РИСУНКИ

Рисунок 1