Способ получения гранулированных азотнофосфорных удобрений

 

Гранулированное азотно-фосфорное удобрение получают нейтрализацией фосфорной кислоты аммиаком с образованием пульпы целевого продукта, диспергированием последней в токе газообразного теплоносителя и ее напылением в виде пленки на предварительно образованные гранулы азотно-фосфорного удобрения, перемешающиеся в вертикальном направлении, и сушкой напыленной пленки с образованием гранулированного целевого продукта. Предварительно образованные гранулы азотно-фосфорного удобрения перед напылением пульпы приводят в состояние кипящего слоя, из верхней части которого выдувают указанные гранулы газообразным теплоносителем, имеющим температуру 300-790^oC, подаваемым снизу вверх со скоростью 25-39 м/с, обеспечивая перемещения гранул в вертикальном направлении. Процесс интенсифицируется при одновременном улучшении качества продукта. 1 табл.

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

Известен способ получения азотно-фосфорных удобрений путем нейтрализации аммиаком фосфорной кислоты, упарки полученной пульпы, гранулирования и сушки в токе топочных газов распылением упаренной пульпы на завесу готового продукта (ретура), образуемую ссыпанием продукта с лопаток вращающегося барабана [1]Температура топочных газов 450-500^oС, скорость подачи газов не превышает 10м/с, а время грануляции составляет 20-40 мин. Недостатком способа является сложность процесса, связанная с упаркой, малая интенсивность процесса и длительность пребывания продукта в токе топочных газов, что приводит к большим потерям аммиака при производстве указанным способом диаммофоса.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения гранулированных азотно-фосфорных удобрений на основе фосфатов аммония, включающий нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком с получением пульпы, грануляцию и сушку продукта в токе горячих топочных газов распылением пульпы на завесу из двужущегося гранулированного продукта (ретура) [2] По этому способу фосфорную кислоту нейтрализуют аммиаком при температуре 90-120^oC. Полученную пульпу гранулируют и сушат распылением на завесу из гранулированного продукта топочными газами, подаваемыми с температурой 450-550^oC и скоростью 10-20 м/с, а грануляцию и сушку ведут в течение 30 мин. Завесу из гранулированного продукта образуют ссыпанием его с лопаток при вращении барабана. Продукт в завесе движется сверху вниз, а топочные газы подаются перпендикулярно падающему продукту.

Недостатком способа является низкая производительность процесса и большие потери аммиака на стадии гранулирования. Так, удельная производительность по испаренной влаге не превышает 30-50 кг/м³ч, выход товарной фракции (гранулы размером 1-4 мм) составляет 80-90% прочность гранул 3МПа. Производительность по готовому продукту 15-18 т/час, а потери аммиака на стадии грануляции при производстве диаммофоса составляет 40 кг/т продукта.

Изобретение направлено на решение задачи повышения интенсивности процесса и вследствие этого на увеличение производительности при одновременном улучшении качества продукта за счет повышения прочности гранул и сокращения потерь аммиака на стадии грануляции и сушки.

Предлагаемый способ получения гранулированных азотно-фосфорных удобрений включает нейтрализацию фосфорной кислоты аммиака с получением пульпы, грануляцию и сушку продукта в токе топочных газов распылением пульпы на завесу из движущегося гранулированного продукта, создание из гранулированного продукта кипящего слоя, из которого током топочных газов, подаваемых со скоростью 25-39 м/с, выдувают снизу вверх продукт с образованием завесы. Продукт и топочные газы движутся в одном направлении снизу вверх.

Отличием способа является то, что из гранулированного продукта создают кипящий слой, из которого током топочных газов, подаваемых со скоростью 25-39м/с, выдувают снизу вверх продукт с образованием завесы.

Целесообразно процесс проводить при подаче топочных газов с температурой 300-790^oC.

Сущность способа заключается в том, что на стадии гранулирования и сушки из гранулированного продукта создают кипящий слой, из которого образуют завесу из движущегося гранулированного продукта выдуванием продукта топочными газами, подаваемыми с большой скоростью. Использование топочных газов, подаваемых с более высокой по сравнению с прототипом скоростью, позволяет расширить температурные границы применяемых топочных газов, интенсифицировать процессы тепломассообмена, уменьшить время высыхания пленки пульпы, нанесенной на гранулы, и увеличить их прочность за счет многократных соударений гранул при их рециркуляции между кипящим слоем и завесой. Время нахождения гранул в завесе составляет 1-2 сек, что обеспечивает вследствие высокой интенсивности процесса высыхание пленки, а при их рециркуляции за счет соударения гранул пленка уплотняется на гранулах, и они упрочняются. При рециркуляции гранул в течение 4-8 мин осуществляется увеличение их размеров до 1-4 мм, и за счет более интенсивного выдува из кипящего слоя мелких гранул осуществляется селективная выгрузка из кипящего слоя гранул товарной фракции, что приводит к увеличению выхода товарной фракции и повышению производительности процесса. Сокращение времени грануляции вследствие повышения интенсивности процесса приводит к уменьшению выделения аммиака и сокращению потерь аммиака.

Большое значение для процесса имеют скорости подачи топочных газов, которые должны превышать скорости витания гранул размером 4 мм, что позволяет выдувать гранулированный продукт из кипящего слоя и образовывать из него завесу. При температуре топочных газов 300^oC эта скорость составляет 25 м/с, а при 790^oC 39 м/c. Температура топочных газов определяется влажностью подаваемой на распыл пульпы, зависящей от общей технологической схемы производства азотно-фосфорных удобрений и количества воды, вводимой в фосфорную кислоту с абсорбционной жидкостью.

Так, при влажности пульпы 11,2% температура газов должна составлять 300^oC, а при влажности 25% 790^oC, что обеспечивает при производстве, например, диаммофоса, условия для эффективной сушки пленки на гранулах. При увеличении влажности пульпы можно повышать температуру и скорость топочных газов, т. к. при этом вследствие высоких скоростей тепломассообмена в завесе готового продукта тепло топочных газов расходуется на испарение влаги, что не приводит к перегреву гранул.

Целесообразность выбранных интервалов процесса проиллюстрирована в нижеследующей таблице, в которой приведены параметры получения диаммофоса.

Пример. Фосфорную кислоту в количестве 25,6 т/час концентрацией 37,4% P₂O₅ аммонируют 2,4 т/час жидкого аммиака при температур 110^oC с получением 24,6 т/час пульпы с концентрацией 38,9 P₂O₅ и 3,3 т/час водяного пара, который отделяют от пульпы. Полученную пульпу дополнительно аммонизируют 1,9 т/час жидкого аммиака при температуре 105^oC с получением 23,9 т/ч диаммофосной пульпы концентрацией 40,1% P₂O₅, влажностью 15% и 2,2 т/час водяного пара, которые через форсунку распыливают на кольцевую завесу гранул, выдуваемых из кипящего слоя током топочных газов, подаваемых в количестве 22,1 т/час с температурой 500^oC и скоростью 31 м/с. Грануляция и сушка пульпы осуществляется нанесением пленки распыленной пульпы на движущиеся вверх в завесе гранулы и высыханием ее на них в течение 1-2 сек. Мелкие капли пульпы, образуемые при ее распылении, высыхают в токе топочных газов с образованием мелких гранул, которые служат центрами гранулообразования. После высыхания пленки пульпы на гранулах последние отделяют от топочных газов и возвращают в кипящий слой. Циркуляцией гранул между кипящим слоем и кольцевой завесой в течение 6 мин осуществляют грануляцию и сушку удобрений с получением 20 т/час гранулированного диаммофоса концентрацией 46,5% P₂O₅ и 17,4% азота. Удельная производительность по испаренной влаге составляет 100 кг/м³ час, выход товарной фракции 95% прочность гранул 5,2 МПа. Потери аммиака на стадии грануляции и сушки составляют 0,37 т/час и сокращаются на 38% (в пересчете на 1т P₂O₅).

Результаты других примеров реализации предложенного способа в производстве диаммофоса приведены а таблице 1. Как видно из таблицы 1, снижение температуры подаваемых топочных газов ниже 300^oC и скорости менее 25 м/с приводит к снижению производительности, уменьшению выхода товарной фракции и прочности гранул, а повышение температуры выше 790^oC и скорости газов выше 39 м/с приводит к увеличению потерь аммиака, уменьшению выхода товарной фракции, некоторому снижению прочности гранул и производительности.

Использование предложенного способа позволит по сравнению с прототипом увеличить производительность процесса, например, при производстве диаммофоса, с 15-18 т/час до 20 т/ч, прочность гранул с 3 МПа до 4,8-5,2 МПа, понизить потери аммиака с 40 кг/т продукта до 17,1-20,0 кг/т продукта. Кроме того, интенсивность процесса на стадии грануляции и сушки повышается в 2-3 раза, что позволяет снизить объемы грануляционного оборудования и его металлоемкость.

Формула изобретения

Способ получения гранулированного азотнофосфорного удобрения, включающий нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком с образованием пульпы целевого продукта, диспергирование последней в точке газообразного теплоносителя и ее напыление в виде пленки на предварительно образованные гранулы азотнофосфорного удобрения, перемешивающиеся в вертикальном направлении, и сушку напыленной пленки с образованием гранулированного целевого продукта, отличающийся тем, что предварительно образованные гранулы азотнофосфорного удобрения перед напылением на них пульпы приводят в состояние кипящего слоя, из верхней части которого выдувают указанные гранулы газообразным теплоносителем, имеющим температуру 300 790^oС, подаваемым снизу вверх со скоростью 25 39 м/с, обеспечивая перемещение гранул в вертикальном направлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1