RU2177465C1

RU2177465C1 - Method of preparing fertilizers

Info

Publication number: RU2177465C1
Application number: RU2000129633A
Authority: RU
Inventors: Ю.Д. Черненко; П.В. Классен; Т.И. Завертяева; Евгений Васильевич Лапин; Михаил Дмитриевич Степаненко; Николай Алексеевич Трофименко; Виктор Николаевич Леуненко; Владимир Алексеевич Дудка; Александр Николаевич Кий; Александр Иванович Скиданенко
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2001-12-27

Abstract

FIELD: preparation of mineral fertilizers containing phosphorus, nitrogen, and sulfur. SUBSTANCE: method comprises step-by-step neutralization of mixture of phosphoric and sulfuric acids with ammonia, granulation and drying of product. Neutralization is carried out first at to pH of 5.8-6.7 at rarefaction of 10-30 mm water column, afterneutralization of pulp prepared after first stage of neutralization of pulp to desired pH value. Fertilizers having additional amount of potassium are optionally prepared. Ratio of H₂SO₄ : H₃PO₄ acids in mixture is maintained at 1:(0.0067-3.0), and potassium-containing additive is added either to pulp prepared from first-stage neutralization or after afterneutralization in dry form or aqueous suspension form. When potassium-containing additive is used in aqueous suspension form, clay is added thereto in amount of 0-2% of weight of suspension. Process is stable, is readily automated and makes it possible to prepare nitrogen-phosphorus or nitrogen-phosphorus- potassium fertilizers having high sulfur content. EFFECT: more efficient preparation method. 3 cl

Description

Изобретение относится к способу получения минеральных удобрений, содержащих фосфор, азот, серу и при необходимости калий, которые широко используются для различных видов культур на всех видах почв. The invention relates to a method for producing mineral fertilizers containing phosphorus, nitrogen, sulfur and, if necessary, potassium, which are widely used for various types of crops in all types of soils.

Известен способ получения удобрения, например, диаммонийфосфата, содержащего фосфор, азот и небольшое количество серы. Способ включает постадийную нейтрализацию смеси фосфорной и серной кислот при соотношении H₂SO₄ : H₃PO₄ в ч. = 1 : 9-15 аммиаком до мольного отношения NH₃ : H₃PO₄ = 1,4, а затем доаммонизацию смеси до 1,75 и последующие грануляцию, сушку готового продукта (Патент РФ N 2122989, кл. C 05 B 7/00, 1998 г.).A known method of producing fertilizer, for example, diammonium phosphate containing phosphorus, nitrogen and a small amount of sulfur. The method involves the step-by-step neutralization of a mixture of phosphoric and sulfuric acids at a ratio of H ₂ SO ₄ : H ₃ PO ₄ including = 1: 9-15 ammonia to a molar ratio of NH ₃ : H ₃ PO ₄ = 1.4, and then additionally ammonizing the mixture to 1.75 and subsequent granulation, drying of the finished product (RF Patent N 2122989, class C 05 B 7/00, 1998).

Однако данное удобрение содержит очень небольшое количество серы и не может быть использовано как серосодержащее удобрение. However, this fertilizer contains a very small amount of sulfur and cannot be used as a sulfur-containing fertilizer.

Известен способ получения удобрения, содержащего достаточно большое количество серы, путем нейтрализации аммиаком сначала фосфорной кислоты, а затем добавления серной кислоты и доаммонизации смеси, а также добавления к смеси солей калия с последующим гранулированием и сушкой продукта (Патент РФ N 2116282, кл. C 05 G 1/06, 1998 г.). Однако, несмотря на преимущества способа - получение удобрений в широком ассортименте и упрощение процесса за счет снижения коррозионности оборудования - он не лишен недостатков. В смесителях происходит повышение давления и температуры процесса за счет тепла реакции. Это приводит к осложнению процесса гранулирования и, в конечном итоге, к снижению выхода товарной фракции и увеличению пылимости. A known method of producing a fertilizer containing a sufficiently large amount of sulfur by neutralizing with ammonia first phosphoric acid, and then adding sulfuric acid and adding ammonia to the mixture, as well as adding potassium salts to the mixture, followed by granulation and drying of the product (RF Patent N 2116282, class C 05 G 1/06, 1998). However, despite the advantages of the method — obtaining a wide range of fertilizers and simplifying the process by reducing the corrosion of equipment — it is not without drawbacks. In mixers, the pressure and temperature of the process increase due to the heat of reaction. This leads to a complication of the granulation process and, ultimately, to a decrease in the yield of the commercial fraction and an increase in dust content.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату - получение удобрения с достаточным количеством серы - является другой известный способ получения удобрения, например, сульфоаммофоса, включающий смешение фосфорной и серной кислот при их соотношении H₂SO₄ : H₃PO₄ = 1 : 2,25 - 2,81, упаривание полученной смеси в барботажном аппарате топочными газами с температурой 900 - 1000^oC, нейтрализацию упаренных растворов аммиаком сначала до pH 3 - 3,5 а затем до pH 5,4 - 5,6, грануляцию и сушку продукта (Промышленность удобрений и серной кислоты. НИУИФ - Москва, вып. 2, 1968 г.).The closest to the described by the technical essence and the achieved result — obtaining fertilizer with a sufficient amount of sulfur — is another known method for producing fertilizer, for example, sulfoammophos, which involves mixing phosphoric and sulfuric acids with their ratio of H ₂ SO ₄ : H ₃ PO ₄ = 1: 2.25 - 2.81, evaporation of the mixture in a bubbler with flue gases with a temperature of 900 - 1000 ^o C, neutralization of the evaporated solutions with ammonia, first to pH 3 - 3.5 and then to pH 5.4 - 5.6, granulation and product drying (Fertilizer and sulfuric industry Islots. NIUIF - Moscow, issue 2, 1968).

Недостатком способа является невозможность получения удобрений широкого ассортимента, в котором варьировались бы не только количественные показатели основных компонентов, но и их солевой состав (т.е. фосфаты - соотношение моно- и ди-формы, соотношение фосфатов и сульфатов аммония). Кроме того, способ не позволяет полностью автоматизировать процесс и снизить выбросы в атмосферу. The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining fertilizers of a wide range, in which not only the quantitative indicators of the main components, but also their salt composition (i.e., phosphates — the ratio of mono- and di-form, ratio of ammonium phosphates and sulfates) would vary. In addition, the method does not allow to fully automate the process and reduce emissions.

Нами поставлена задача создания технологичного способа получения удобрений, содержащих фосфор, азот, серу, а также калий широкого ассортимента с различным соотношением моно- и ди-форм фосфата, с различным соотношением фосфатов и сульфатов аммония, позволяющий легко переходить с одной марки удобрения на другую. We set the task of creating a technologically advanced method for producing fertilizers containing phosphorus, nitrogen, sulfur, as well as a wide range of potassium with a different ratio of mono- and di-forms of phosphate, with a different ratio of ammonium phosphates and sulfates, which makes it easy to switch from one brand of fertilizer to another.

Задача решена в предложенном способе получения удобрения, включающем постадийную нейтрализацию смеси фосфорной и серной кислот аммиаком, грануляцию и сушку продукта, в котором нейтрализацию смеси кислот аммиаком ведут сначала до pH 5,8 - 6,7 при разрежении 10 - 30 мм вод.ст., а затем проводят донейтрализацию до необходимой (исходя из марки удобрения) величины pH. Фосфорную и серную кислоты берут в количествах, необходимых для достижения в смеси соотношения H₂SO₄ : H₃PO₄ = 1 : (0,067 - 3,0).The problem is solved in the proposed method for producing fertilizer, including the stepwise neutralization of a mixture of phosphoric and sulfuric acids with ammonia, granulation and drying of the product, in which the neutralization of a mixture of acids with ammonia is carried out first to a pH of 5.8 - 6.7 at a pressure of 10 - 30 mm water.article. , and then conduct neutralization to the required (based on the brand of fertilizer) pH. Phosphoric and sulfuric acids are taken in the amounts necessary to achieve the ratio of H ₂ SO ₄ : H ₃ PO ₄ = 1: (0.067 - 3.0) in the mixture.

При необходимости в удобрение вводят калийсодержащую добавку в нейтрализованную пульпу. Ее можно вводить до или после донейтрализации в сухом виде либо в виде водной суспензии. При использовании водной суспензии калийсодержащей добавки в нее могут добавлять 0 - 2% от веса суспензии глину. If necessary, a potassium-containing additive is introduced into the fertilizer into the neutralized pulp. It can be administered before or after de-neutralization in dry form or as an aqueous suspension. When using an aqueous suspension of potassium-containing additives, 0 to 2% of the weight of the suspension of clay can be added to it.

Сущность способа заключается в следующем. Нейтрализация смеси кислот сначала до pH 5,8 - 6,7 при разрежении 10 - 30 мм вод.ст. исключает ведение процесса при высоких давлениях пара. Процесс протекает более стабильно, его легче автоматизировать. Величины pH выбраны исходя из оптимальной температуры процесса и, соответственно, потерь аммиака в газовую фазу. Кроме того, учитывается и количество вводимой H₂SO₄, и вероятность разубоживания продукта. Заявленная величина разрежения продиктована также оптимальными условиями проведения процесса нейтрализации (степень нейтрализации смеси кислот, давление водяного пара и, соответственно, выбросы аммиака). Стадия донейтрализации (величина pH) обуславливается необходимыми марками удобрения. Количество калийсодержащей добавки подбирается только исходя из необходимой марки удобрения, а способ ее введения - от конкретных технологических условий и аппаратурного оформления на производстве.The essence of the method is as follows. The neutralization of the mixture of acids first to a pH of 5.8 - 6.7 with a vacuum of 10 - 30 mm water column excludes process control at high vapor pressures. The process is more stable, it is easier to automate. The pH values are selected based on the optimal process temperature and, accordingly, the loss of ammonia in the gas phase. In addition, the amount of H ₂ SO ₄ introduced and the likelihood of dilution of the product are taken into account. The declared rarefaction value is also dictated by the optimal conditions for the neutralization process (degree of neutralization of the acid mixture, water vapor pressure and, accordingly, ammonia emissions). The stage of neutralization (pH) is determined by the necessary brands of fertilizer. The amount of potassium-containing additives is selected only on the basis of the required brand of fertilizer, and the method of its introduction is based on specific technological conditions and equipment design at the factory.

При использовании водной суспензии калийсодержащей добавки желательно введение глины, которая препятствует расслоению суспензии и ограничено количественное внесение глины. When using an aqueous suspension of potassium-containing additives, it is desirable to introduce clay, which prevents the separation of the suspension and limited the quantitative application of clay.

Способ проиллюстрирован следующими примерами. The method is illustrated by the following examples.

Пример 1. Фосфорную кислоту концентрацией 35% P₂O₅ в количестве 788,6 кг в смеси с серной кислотой в количестве 185,7 кг концентрацией 75% при соотношении H₂SO₄ : H₃PO₄ = 1 : 2,99 нейтрализуют аммиаком в количестве 127,81 кг до pH 6,25. Процесс ведут при разрежении 20 мм вод.ст. Затем суспензию подают на донейтрализацию аммиаком в количестве 39,74 кг до pH 7,5, после чего в суспензию вносят сульфат калия в сухом виде в количестве 276,0 кг.Example 1. Phosphoric acid with a concentration of 35% P ₂ O ₅ in an amount of 788.6 kg in a mixture with sulfuric acid in an amount of 185.7 kg with a concentration of 75% with a ratio of H ₂ SO ₄ : H ₃ PO ₄ = 1: 2,99 neutralize ammonia in an amount of 127.81 kg to a pH of 6.25. The process is conducted at a vacuum of 20 mm water column. Then, the suspension is fed for neutralization with ammonia in an amount of 39.74 kg to a pH of 7.5, after which potassium sulfate in a dry form in the amount of 276.0 kg is added to the suspension.

Полученную суспензию в количестве 1417,85 кг подают на гранулирование и сушку. После сушки получают 1000,0 кг готового продукта, содержащего 13,8% азота, 27,6% P₂O₅, 13,8% K₂O, 8,2% серы.The resulting suspension in an amount of 1417.85 kg is fed to granulation and drying. After drying, 1000.0 kg of the finished product containing 13.8% nitrogen, 27.6% P ₂ O ₅ , 13.8% K ₂ O, 8.2% sulfur are obtained.

В процессе аммонизации в газовую фазу выделяется 2,5 кг аммиака, отходящие газы очищают в абсорберах до допустимой величины. In the process of ammonization, 2.5 kg of ammonia is released into the gas phase, the exhaust gases are purified in absorbers to an acceptable value.

Пример 2. Фосфорную кислоту концентрацией 34% P₂O₅ в количестве 630,56 кг и серную кислоту в количестве 330,84 кг концентрацией 75% при соотношении H₂SO₄ : H₃PO₄ = 1 : 1,34 смешивают с аммиаком в количестве 147,84 кг до pH 6,2. Процесс ведут при разрежении 30 мм вод.ст. В суспензию вводят суспензию хлористого калия в количестве 381,47 кг, в которую добавлено 1,5% глины. Полученную смесь в количестве 1490,7 кг подают на донейтрализацию аммиаком в количестве 25,72 кг до pH 7,3.Example 2. Phosphoric acid with a concentration of 34% P ₂ O ₅ in an amount of 630.56 kg and sulfuric acid in an amount of 330.84 kg with a concentration of 75% at a ratio of H ₂ SO ₄ : H ₃ PO ₄ = 1: 1.34 mixed with ammonia in the amount of 147.84 kg to a pH of 6.2. The process is conducted at a vacuum of 30 mm water column. A suspension of potassium chloride in the amount of 381.47 kg, into which 1.5% clay was added, was introduced into the suspension. The resulting mixture in an amount of 1490.7 kg is fed to neutralization with ammonia in an amount of 25.72 kg to a pH of 7.3.

Смесь в количестве 1516,43 кг гранулируют, высушивают и получают 1000,0 кг продукта, содержащего 14,3% азота, 21,5% P₂O₅, 14,3% K₂O, серы 8,2%. В газовую фазу в процессе нейтрализации выделяется 3,5 кг аммиака. Далее по примеру 1.The mixture in the amount of 1516.43 kg is granulated, dried and 1000.0 kg of a product containing 14.3% nitrogen, 21.5% P ₂ O ₅ , 14.3% K ₂ O, sulfur 8.2% are obtained. 3.5 kg of ammonia are released into the gas phase during the neutralization process. Further, as in example 1.

Пример 3. Фосфорную кислоту в количестве 120 кг концентрацией 25% P₂O₅ в смеси с серной кислотой в количестве 1196,96 кг концентрацией 58% при соотношении H₂SO₄ : H₃PO₄ = 1 : 0,067 смешивают с аммиаком в количестве 248,95 кг до pH 5,8. Процесс ведут при разрежении 10 мм вод.ст. Смесь реагентов в количестве 1565,91 кг подают на донейтрализацию аммиаком в количестве 6,05 кг до pH 8. Полученную смесь в количестве 1571,96 кг гранулируют и высушивают. После сушки получают 1000,0 кг продукта, содержащего 21% азота, 3% P₂O₅.Example 3. Phosphoric acid in an amount of 120 kg with a concentration of 25% P ₂ O ₅ in a mixture with sulfuric acid in an amount of 1196.96 kg with a concentration of 58% at a ratio of H ₂ SO ₄ : H ₃ PO ₄ = 1: 0,067 mixed with ammonia in an amount 248.95 kg to a pH of 5.8. The process is conducted at a vacuum of 10 mm water column. A mixture of reagents in an amount of 1565.91 kg is fed to neutralization with ammonia in an amount of 6.05 kg to pH 8. The resulting mixture in an amount of 1571.96 kg is granulated and dried. After drying, 1000.0 kg of product containing 21% nitrogen, 3% P ₂ O ₅ are obtained.

В процессе аммонизации в газовую фазу суммарно выделяется 1,25 кг аммиака. Отходящие газы проходят очистку в системе абсорбции до допустимых количеств. During ammonization, a total of 1.25 kg of ammonia is released into the gas phase. Exhaust gases are cleaned in the absorption system to an acceptable amount.

Пример 4. Фосфорную кислоту в количестве 559,3 кг концентрацией 26% P₂O₅ и серную кислоту концентрацией 76% в количестве 463,87 кг при соотношении H₂SO₄ : H₃PO₄ = 1 : 0,65 смешивают с аммиаком в количестве 169,6 кг до pH 6,7. Процесс ведут при разрежении 20 мм вод.ст. В суспензию вводят суспензию хлористого калия в количестве 380,37 кг и подают на донейтрализацию аммиаком в количестве 7,0 кг до pH 7,1. Полученную суспензию в количестве 1573,14 кг гранулируют и высушивают. После сушки получают 1000,0 кг продукта, содержащего азота 14,4%, P₂O₅ 14,4%, K₂O 14,4%, серы 11,3%. В процессе аммонизации в газовую фазу выделяется 2,8 кг аммиака. Далее по примеру 1.Example 4. Phosphoric acid in an amount of 559.3 kg with a concentration of 26% P ₂ O ₅ and sulfuric acid with a concentration of 76% in an amount of 463.87 kg with a ratio of H ₂ SO ₄ : H ₃ PO ₄ = 1: 0.65 are mixed with ammonia in the amount of 169.6 kg to a pH of 6.7. The process is conducted at a vacuum of 20 mm water column. A suspension of potassium chloride in the amount of 380.37 kg is introduced into the suspension and fed to the neutralization with ammonia in the amount of 7.0 kg to a pH of 7.1. The resulting suspension in an amount of 1573.14 kg is granulated and dried. After drying, 1000.0 kg of product containing nitrogen 14.4%, P ₂ O ₅ 14.4%, K ₂ O 14.4%, sulfur 11.3% are obtained. In the process of ammonization, 2.8 kg of ammonia is released into the gas phase. Further, as in example 1.

Использование предложенного способа позволит получать азотно-фосфорные или азотно-фосфорно-калийные удобрения с достаточно высоким содержанием серы широкого ассортимента. Using the proposed method will allow to obtain nitrogen-phosphorus or nitrogen-phosphorus-potassium fertilizers with a sufficiently high sulfur content of a wide range.

Процесс достаточно стабилен, легко автоматизируется, позволяет без дополнительных затрат переходить от одной марки удобрения к другой. The process is quite stable, easy to automate, and allows you to switch from one brand of fertilizer to another without additional costs.

Claims

1. A method of producing complex fertilizers, including the stepwise neutralization of a mixture of phosphoric and sulfuric acids with ammonia, granulation and drying of the product, characterized in that the neutralization is carried out first to a pH of 5.8-6.7 at a pressure of 10-30 mm of water. Art., and then lead the neutralization obtained after the first stage of neutralization of the pulp to the desired pH.

2. The method according to claim 1, characterized in that the ratio in the mixture of acids is taken equal to H ₂ SO ₄ : H ₃ PO ₄ = 1: (0.067-3.0) and an additional potassium-containing additive is added either to the pulp obtained after the first stage neutralization, either after neutralization in dry form or in the form of an aqueous suspension.

3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the clay in an amount of 0-2% by weight of the suspension is added to the aqueous suspension of potassium-containing additives.