Способ получения фосфатов аммония

 

Изобретение относится к способам производства фосфатов аммония, широко используемых в качестве минеральных удобрений. Способ включает нейтрализацию смеси, содержащей неупаренную фосфорную кислоту, аммиаком в две стадии, упарку и последующие грануляцию, сушку продукта и очистку отходящих газов, при этом на первую стадию нейтрализации подают 20-60% неупаренной фосфорной кислоты от ее общего количества (по Р₂О₅) и аммонизацию ведут до содержания в ней 1,8-3,4% кремнефтористого аммония, полученную частично аммонизированную фосфорную кислоту упаривают до содержания влаги 10-30%, а затем перед второй стадией нейтрализации смешивают с остальной неупаренной фосфорной кислотой, на первой стадии нейтрализации поддерживают рН 0,7-1,2, а на второй в зависимости от получаемого удобрения - или рН 4,0-4,5, или рН 6,5-7,0. Способ позволяет упростить стадию очистки отходящих газов, практически исключить выбросы фтора, снизить инкрустацию и коррозию аппаратуры. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам производства фосфатов аммония, широко используемых в качестве минеральных удобрений.

Известен способ производства фосфатов аммония путем двухступенчатой нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком с последующей грануляцией, сушкой продукта и очисткой отходящих газов. При этом концентрация фосфорной кислоты составляет 47%, то есть проводится предварительная упарка кислоты (Технология фосфорных и комплексных удобрений./ Под ред. С.Д. Эвенчика и А. А. Бродского. - М.: Химия, 1987, с. 191-192).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения фосфатов аммония (диаммонийфосфата), включающий нейтрализацию смеси, содержащей неупаренную фосфорную кислоту, аммиаком в две стадии, упарку и последующую грануляцию, сушку продукта и очистку отходящих газов. По этому способу проводят упарку части фосфорной кислоты, затем смешивают ее с неупаренной фосфорной кислотой в количествах, определяемых соотношением F: P₂O₅ в смеси, равном 0,03-0,05. Концентрация неупаренной кислоты составляет 36%, а концентрация смеси составляет 40-46%. Смесь, содержащую неупаренную и упаренную кислоту, подают на двухстадийную нейтрализацию аммиаком сначала до мольного отношения NН₃: Н₃РO₄= 1,4, а затем - до 1,75. Мольные отношения определены исходя из получения необходимого конечного продукта.

Недостатками обоих способов является то, что упарке подвергают фосфорную кислоту, в которой фтор находится в виде H₂SiF₆, который при высоких температурах разлагается с выделением HF и SiF₄. Это приводит к значительным выбросам отходящих газов, содержащих фтор, и соответственно к необходимости утилизации его или в виде кремнефтористого натрия, или путем обезвреживания известковым молоком. Оба эти решения вызывают значительные производственные трудности, так как потребность в кремнефтористом натрии ограничена, а обезвреживание фтора известковым молоком потребует монтажа и установки нескольких отстойников (патент РФ 2152374, С 05 В 7/00, 2000).

Поставлена задача создать способ получения фосфатов аммония, который привел бы к практически полному отсутствию выбросов фтора, упрощению стадии очистки отходящих газов, снижению инкрустации и коррозии аппаратуры, а, следовательно, к повышению технологичности процесса.

Поставленная задача решена в способе получения фосфатов аммония, включающем нейтрализацию аммиаком смеси, содержащей неупаренную фосфорную кислоту, в две стадии, упарку и последующие грануляцию, сушку продукта и очистку отходящих газов, в котором на первую стадию нейтрализации подают 20-60% неупаренной фосфорной кислоты (по Р₂O₅) от ее общего количества, аммонизируют ее до содержания в ней 1,8-3,4% кремнефтористого аммония (от общего количества аммонизированной кислоты). Затем полученную частично аммонизированную фосфорную кислоту упаривают до содержания влаги 10-30% и перед второй стадией нейтрализации смешивают с остальной неупаренной кислотой.

Целесообразно на первой стадии нейтрализации поддерживать рН 0,7-1,2, а на второй в зависимости от получаемого удобрения рН 4,0-4,5 - для аммофоса, pH 6,5-7,0 - для диаммонийфосфата.

Сущность способа заключается в следующем. Часть неупаренной фосфорной кислоты - 20-60% от ее общего количества по P₂O₅ подают на первую стадию нейтрализации, которую ведут до содержания в частично аммонизированной кислоте 1,8-3,4% кремнефтористого аммония, в который переходит H₂SiF₆, содержащийся в кислоте. При этом аммонизацию ведут до регламентированного количества кремнефтористого аммония. При снижении содержания кремнефтористого аммония в частично аммонизированной кислоте происходит выделение фтора в процессе ее упарки, а при повышении содержания кремнефтористого аммония - потери аммиака с конденсатом.

Условия аммонизации (в частности, количество подаваемого на аммонизацию аммиака) зависят от конкретного вида сырья, содержания в нем фтористых соединений, концентрации неупаренной кислоты, которая варьируется от 25 до 39% Р₂O₅.

После второй стадии нейтрализации растворимый кремнефтористый аммоний переходит в нерастворимый фтористый кальций. Нерастворимый фтористый кальций не только не ухудшает качества удобрения, но и участвует в создании различных солевых мостиков, включающих фтор, которые оказывают положительное влияние на прочность получаемых гранул удобрения.

Количество неупаренной кислоты, подаваемой на предварительную нейтрализацию, для промышленных схем выбрано, с одной стороны, с учетом максимально возможного сбережения энергоресурсов на упарку (не более 60% от общего количества неупаренной кислоты), а с другой стороны (не менее 20%), с соблюдением определенной влажности пульпы, поступающей на гранулирование и сушку, что определяется используемым для этого оборудованием. Упарка пульпы до влажности 10-30% обусловлена получением пульпы с хорошими реологическими свойствами, поступающей на грануляцию и сушку. Это позволяет снизить энергозатраты на стадии грануляции и сушки.

Целесообразно на первой стадии нейтрализации поддерживать рН 0,7-1,2, а на второй - в зависимости от получаемого продукта или рН 4,0-4,5 (аммофос) или рН 6,5-7,0 (диаммонийфосфат). Данные значения обусловлены конечными характеристиками продуктов, требующихся по ГОСТу.

Использование предложенного способа позволит получать как аммофос, так и диаммонийфосфат, применяя при этом часть неупаренной фосфорной кислоты различной концентрации, значительно упростив процесс упарки и стадию очистки отходящих газов, так как в данном способе очистку газов ведут только после стадии грануляции и сушки.

Все вышесказанное позволяет сделать процесс высокотехнологичным, использовать имеющееся оборудование на действующих заводах, сократить расход электроэнергии, снизить инкрустацию и коррозию оборудования и значительно увеличить межремонтный период оборудования.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. 55 т/ч неупаренной фосфорной кислоты, содержащей 25% Р₂O₅, делят на два потока: 11 т/ч и 44 т/ч (20% и 80% от общего количества, соответственно). Поток количеством 11 т/ч нейтрализуют аммиаком и процесс ведут при рН 1,2 до содержания в частично аммонизированной кислоте кремнефтористого аммония - 3,4%. Затем полученную частично аммонизированную кислоту упаривают в выпарном аппарате до содержания влаги 10% и смешивают с остальной неупаренной кислотой. Полученную смесь подают в скоростной аммонизатор-испаритель (САИ), в который подается также аммиак. pH поддерживают на уровне 4,5. Полученная после нейтрализации пульпа поступает на гранулирование и сушку в барабанный гранулятор-сушилку (БГС), где гранулы сушатся до содержания влаги в них 1,3%. Отходящие газы после аппаратов САИ и БГС поступают на абсорбцию. Газы, прошедшие очистку, содержат F-следы.

В результате получают 26,4 т/ч готового продукта состава: Р₂О₅ - 52,2%, N -12,2%.

Пример 2. 50,6 т/ч неупаренной фосфорной кислоты, содержащей 27,1% Р₂О₅, делят на два потока: 19,7 т/ч и 30,9 т/ч (38,9% и 61,1% от общего количества, соответственно). Поток количеством 19,7 т/ч нейтрализуют аммиаком и процесс ведут при рН 1,0 до содержания в частично аммонизированной кислоте кремнефтористого аммония - 2,4%. Затем полученную частично аммонизированную кислоту упаривают в выпарном аппарате до содержания влаги 16% и смешивают с остальной неупаренной кислотой. Полученную смесь подают в скоростной аммонизатор-испаритель (САИ), в который подается также аммиак. рН поддерживают на уровне 4,2. Полученная после нейтрализации пульпа поступает на гранулирование и сушку в барабанный гранулятор-сушилку (БГС), где гранулы сушатся до содержания влаги в них 0,8%. Отходящие газы после аппаратов САИ и БГС поступают на абсорбцию. Газы, прошедшие очистку, содержат F-следы.

В результате получают 26,4 т/ч готового продукта состава: Р₂О₅ - 52,1%, N - 12,1%.

Пример 3. Для производства используется 10 т/ч неупаренной фосфорной кислоты содержания 36% Р₂О₅ и 20 т/ч неупаренной фосфорной кислоты содержания Р₂О₅ 27%. Поток количеством 20 т/ч неупаренной фосфорной кислоты содержания Р₂О₅ 27% (60% от общего количества Р₂О₅) нейтрализуют аммиаком до содержания кремнефтористого аммония 1,8%, рН поддерживают на уровне 0,7. Полученную частично аммонизированную кислоту упаривают до влаги 10% и смешивают с 10 т/ч неупаренной фосфорной кислоты содержания 36% Р₂О₅. Полученная смесь подается в трубчатый реактор, в котором нейтрализуется при рН 6,8. Полученная пульпа подается в барабан-гранулятор-сушилку (БГС), где происходит грануляция и сушка продукта до влаги 1,0%. После классификации получают 19,6 т/ч готового продукта состава: 46,0% Р₂О₅ и 18,0% N. Отходящие газы БГС поступают на очистку. Газы, прошедшие очистку, содержат следы фтора.

Формула изобретения

1. Способ получения фосфатов аммония, включающий нейтрализацию смеси, содержащей неупаренную фосфорную кислоту, аммиаком в две стадии, упарку и последующие грануляцию, сушку продукта и очистку отходящих газов, отличающийся тем, что на первую стадию нейтрализацию подают 20-60% неупаренной фосфорной кислоты от ее общего количества и аммонизацию ведут до содержания в ней 1,8-3,4% кремнефтористого аммония, полученную частично аммонизированную фосфорную кислоту упаривают до содержания влаги 10-30%, а затем перед второй стадией нейтрализации смешивают с остальной неупаренной фосфорной кислотой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первой стадии нейтрализации поддерживают рН 0,7-1,2, а на второй в зависимости от получаемого удобрения - или рН 4-4,5, или рН 6,5-7,0.