Способ получения окрашенного диаммонийфосфата

 

Изобретение относится к способу получения фосфорсодержащего минерального удобрения, а именно диаммонийфосфата, имеющего стабильную темную окраску, пользующегося широким спросом на рынке. Способ включает смешение фосфорной кислоты с серной, постадийную нейтрализацию аммиака смесью кислот до мольного отношения NH₃:Н₃РО₄=1,4 в присутствии окрашивающих органических соединений, а затем до 1,75, грануляцию, сушку и последующую очистку отходящих газов в две ступени, на первую из которых подают пульпу фосфатов аммония, на вторую – раствор, содержащий фосфорную кислоту, а полученные абсорбционные жидкости возвращают в процесс, при этом в качестве органического окрашивающего вещества используют мелассу – отход сахарного производства в виде патоки вязкостью 4-8 Па · с в количестве 4-6 кг на 1 т готового продукта, которую вводят в абсорбционную жидкость, полученную после второй стадии абсорбции при мольном соотношении NH₃:Н₃РО₄ в ней, равном 0,2-0,4, и полученную смесь возвращают на первую стадию абсорбции. При осуществлении способа получен равномерно окрашенный продукт при улучшении технологичности и экологичности процесса.

Изобретение относится к способу получения фосфорсодержащего минерального удобрения, а именно диаммонийфосфата, имеющего стабильную темную окраску, пользующегося широким спросом на рынке.

Известен способ получения окрашенного азотно-фосфорного удобрения, в котором для его окраски используют суспензию мелкодисперсного углерода в водном растворе. Суспензию вводят в упаренную пульпу удобрения перед ее подачей на гранулирование в количестве 0,2-1,0 кг на 1 т продукта.

Однако данный прием не может быть использован при получении диаммонийфосфата, так как технология его предусматривает нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком в трубчатом реакторе и добавление суспензии мелкодисперсного углерода полностью нарушит режим проведения процесса (изменение вязкости смесей и пульпы). [Патент РФ №2193018 C 05 G 3/00, 2001 г.].

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения диаммонийфосфата, включающий смешение фосфорной кислоты с серной, постадийную нейтрализацию смеси кислот аммиаком до мольного отношения NН₃:Н₃РO₄=1,4 в присутствии окрашивающего органического соединения, а затем доаммонизацию до м.о. 1,75, грануляцию, сушку и последующую очистку отходящих газов в две ступени, на первую из которых подают пульпу фосфатов аммония с мольным отношением NН₃:Н₃РO₄=0,4-0,5, а на вторую - раствор, содержащий фосфорную кислоту, с подачей абсорбционных жидкостей на стадию нейтрализации.

По этому способу в качестве серной кислоты используют серную кислоту, содержащую 8-10 маc.% в пересчете на углерод органических соединений, и подают ее в две точки на смешение с фосфорной кислотой перед стадией нейтрализации и на вторую стадию абсорбции. В качестве серной кислоты используют отработанные серные кислоты различных нефтехимических производств. Способ обладает рядом преимуществ: он позволят за счет органики получить диаммонийфосфат, обладающий хорошими физико-механическими свойствами и довольно высоким выходом готовой фракции. [Патент РФ №2157355 С 05 В 7/00, 2000 г.].

В связи с тем, что органическая часть отработанной кислоты имеет углерод, являющийся пигментом, диаммонийфосфат изменяет цвет и является окрашенным. Однако окраска его неравномерна и неустойчива, что вызывает нарекания традиционных потребителей, так называемого “черного диаммонийфосфата”. Кроме того, применение отработанной серной кислоты - отхода нефтеперерабатывающего производства из-за наличия в ней вредных неорганических примесей существенно затрудняет технологический процесс, в связи с интенсивным ценообразованием на стадии абсорбции, а также с возможными вредными газообразными выбросами H₂S и SO₂ из трубчатых реакторов при высоких температурах, а на всех остальных стадиях процесса большую роль играют вязкости перерабатываемых масс, что также вызывает определенные затруднения.

Нами поставлена задача получить равномерно окрашенный диаммонийфосфат при улучшении технологичности и экологичности процесса в целом с сохранением всех достоинств известного способа.

Поставленная задача решена в способе получения окрашенного диаммонийфосфата, включающем смешение фосфорной кислоты с серной, постадийную нейтрализацию смеси кислот аммиаком до мольного отношения NН₃:Н₃РО₄=1,4 в присутствии окрашивающих органических соединений, а затем до 1,75, грануляцию, сушку и последующую очистку отходящих газов в две ступени, на первую из которых подают пульпу фосфатов аммония, на вторую - раствор, содержащий фосфорную кислоту, а полученные абсорбционные жидкости возвращают в процесс. По этому способу в качестве органического окрашивающего вещества используют мелассу - отход сахарного производства, который вводят в виде патоки, вязкостью 4-8 Па·с и в количестве 4-6 кг на 1 т готового продукта. Мелассу вводят в абсорбционную жидкость, полученную после второй стадии абсорбции, при мольном соотношении в ней NH₃:Н₃РO₄=0,2-0,4. Полученную смесь мелассы и пульпы фосфатов аммония возвращают на первую стадию абсорбции. Все абсорбционные стоки (после первой и второй абсорбции) направляют на стадию нейтрализации.

Сущность способа заключается в следующем. Как известно, отход сахарного производства представляет собой соединения типа C₁₂H₁₂O₁₁ и при обработке его при высоких температурах, при которых проходит процесс нейтрализации, это соединение восстанавливается до углерода, который и дает прочный окрас продукту. Кроме того, именно это позволяет добавлять данную органическую добавку в небольших количествах. Однако ее должно быть достаточно не только для получения равномерного окраса, но и для, как и в известном способе, связывания части аммиака и уменьшения его выбросов с отходящими газами на 2-3%, при этом так же происходит изменение вязкости пульпы фосфатов аммония. Образование пленок определенного состава позволяет изменять их поверхностное натяжение на гранулах и соответственно влияет на их рост - то есть все достоинства способа - прототипа сохраняется.

Исходя из вышесказанного нами и определено количество вводимой добавки.

Не менее важную роль в технологической линии производства диаммонийфосфата играет и место введения этой добавки. Ее необходимо вводить в пульпу фосфатов аммония при мольном отношении NН₃: Н₃РO₄=0,2-0,4, так как только в этом случае практически устраняется пенообразование, а затем либо отдельно, либо вместе со смесью фосфорной и серной кислот подавать на стадию нейтрализации в трубчатый реактор. В этом цикле для устойчивой работы технологического оборудования приобретает достаточно большое значение и вязкость “патоки” мелассы, которая варьируется в диапазоне 4-8 Па·с. Уменьшение вязкости приведет к необходимости поддержания в системе избытка воды, что соответственно скажется и на вязкости полученной после нейтрализации пульпы, а следовательно, и на условия последующих процессов и на газовые выбросы. Увеличение вязкости потребует подогрева мелассы для возможности транспортирования смеси в трубчатый реактор и проведения реакции нейтрализации.

Таким образом, использование мелассы - отхода сахарного производства в процессе окрашенного диаммонийфосфата при соблюдении всех указанных режимов позволит получить равномерно и устойчиво окрашенный продукт с хорошими физико-химическими свойствами, с высоким выходом товарной фракции. Кроме того, в связи с тем, что меласса имеет полностью органический состав, то и продукт, полученный по этому способу, и сам процесс является гораздо более экологически чистым.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. 46000 кг Н₃РO₄ концентрацией 53% P₂O₅ смешивают в сборнике с серной кислотой концентрацией 92,5% в количестве 700 кг. Смесь подают в трубчатый реактор, где нейтрализуют аммиаком до мольного отношения NН₃:Н₃РO₄=1,4. Температура пульпы в трубчатом реакторе составляет 145°С. Пульпу направляют на аммонизатор-гранулятор, где она донейтрализовывается аммиаком до мольного отношения =1,75.

Степень выделения аммиака в газовую фазу составляет 6,1% от введенного в процесс. Далее шихту направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте 1,5% H₂O. Гранулированный продукт поступает на классификацию. Выход товарной фракции составляет 99%. Отходящие газы поступают на очистку, проходящую в две стадии. На первую стадию подают пульпу фосфатов аммония, содержащую мелассу. Для этого мелассу в количестве 4 кг на 1 т готового продукта в виде патоки с вязкостью 4 Па·с вводят в абсорбционную жидкость, полученную после второй стадии очистки газов фосфорной кислотой. Мольное отношение NН₃: Н₃РO₄ в ней составляет 0,2. Затем абсорбционную жидкость после первой стадии абсорбции направляют на нейтрализацию. Продукт равномерно окрашен. Выделение пены не наблюдается.

Пример 2. 46000 кг Н₃РO₄ концентрацией 53% P₂O₅ смешивают в сборнике с серной кислотой концентрацией 92,5% в количестве 700 кг. Полученная смесь из емкости подается в трубчатый реактор, где нейтрализуется аммиаком до мольного отношения NH₃:Н₃РO₄=1,4. Температура пульпы в трубчатом реакторе составляет 145 С. Пульпу направляют на аммонизатор-гранулятор, где она донейтрализовывается аммиаком до мольного отношения =1,75.

Степень выделения аммиака в газовую фазу составляет 10% от введенного в процесс. Далее шихту направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте 1,5% Н₂О. Гранулированный продукт поступает на классификацию. Выход товарной фракции составляет 96%. Отходящие газы поступают на очистку, проходящую в две стадии. На первую стадию подают пульпу фосфатов аммония, содержащую мелассу. Для этого мелассу в количестве 5 кг на 1 т готового продукта в виде патоки с вязкостью 6 Па·с вводят в абсорбционную жидкость, полученную после второй стадии очистки газов фосфорной кислотой. Мольное отношение NН₃:Н₃РO₄ в ней составляет 0,3. Затем абсорбционную жидкость после первой стадии абсорбции направляют на нейтрализацию. Продукт равномерно окрашен. Выделение пены не наблюдается.

Пример 3. 46000 кг Н₃РO₄ концентрацией 53% P₂O₅ смешивают в сборнике с серной кислотой концентрацией 92,5% в количестве 700 кг. Полученная смесь из емкости подается в трубчатый реактор, где нейтрализуется аммиаком до мольного отношения NH₃: Н₃Р0₄=1,4. Температура пульпы в трубчатом реакторе составляет 145°С. Пульпу направляют на аммонизатор-гранулятор, где она донейтрализовывается аммиаком до мольного отношения =1,75.

Степень выделения аммиака в газовую фазу составляет 7,8% от введенного в процесс. Далее шихту направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте 1,5% Н₂O. Гранулированный продукт поступает на классификацию. Выход товарной фракции составляет 97,6%. Отходящие газы поступают на очистку, проходящую в две стадии. На первую стадию подают пульпу фосфатов аммония, содержащую мелассу. Для этого мелассу в количестве 6 кг на 1 т готового продукта в виде патоки с вязкостью 8 Па·с вводят в абсорбционную жидкость, полученную после второй стадии очистки газов фосфорной кислотой. Мольное отношение NH₃:Н₃РO₄ в ней составляет 0,4. Затем абсорбционную жидкость после первой стадии абсорбции направляют на нейтрализацию. Продукт равномерно окрашен. Выделение пены не наблюдается.

Формула изобретения

Способ получения окрашенного диаммонийфосфата, включающий смешение фосфорной кислоты с серной, постадийную нейтрализацию аммиака смесью кислот до мольного отношения NН₃:Н₃РО₄=1,4 в присутствии окрашивающих органических соединений, а затем до 1,75, грануляцию, сушку и последующую очистку отходящих газов в две ступени, на первую из которых подают пульпу фосфатов аммония, на вторую – раствор, содержащий фосфорную кислоту, а полученные абсорбционные жидкости возвращают в процесс, отличающийся тем, что в качестве органического окрашивающего вещества используют мелассу - отход сахарного производства в виде патоки вязкостью 4-8 Па·с в количестве 4-6 кг на 1 т готового продукта, которую вводят в абсорбционную жидкость, полученную после второй стадии абсорбции при мольном соотношении NH₃:Н₃РО₄ в ней, равном 0,2-0,4, и полученную смесь возвращают на первую стадию абсорбции.