Способ получения жидкого комплексного удобрения

(19) (51) ОПИСА РКТЕНИ ТЕН Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам(76) Кочетков Виктор Николаевич(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО КОМПЛЕКСНОГО УДОБРЕНИЯ(57) Изобретение относится к способу получения жидких комплексных удобрений /ЖКУ/ со степенью конверсии Р О 60%, широко используемых2 5в сельском хозяйстве, Сущность изобретения; способ получения жидкого комплексного удобрения со степенью конверсии Р О 60% и более включает2 5нейтрализацию экстракционной полифосфорной кислоты газообразным аммиаком при нагревании с последующим растворением полученного плава полифосфатов аммония и охлаждения готового продукта. Процесс нейтрализации проводят в две ступени с промежуточным отбором паров воды и образующихся газов при температуре 200 - 250 ОС при молярном соотношении ВН:Р О в плаве поли 2 5фосфатов аммония равным 1, (2,5 - 3), с использованием экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 50 - 62% Р О, которую предваритель 2 5но нагревают до температуры 80 - 140.С. Яммиак нагревают до температуры 90 - 200 С. Образование и растворение ппава по 1 ифосфатов аммония осуществляют под вакуумом при остаточном давлении 0.15-0.9 кгс/см, Подача аммиака в первую2и вторую ступень осуществляется раздельно при массовом отношении соо 1 ветственно 65 - 75% и 25 - 35%, а в аппарат нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты вводится дополнительное тепло путем подачи пара в паровую рубашку с давлением до 10 - 15 ат. 4 зл.ф-лы, 1 ил.,о степенью конверсии Р 205 более ъ, и; окп используемых в сельском хоз:. йгп 51;1 звестны способы получения жидких кс мплексных удобрений, включающих нейтр.,:йззцик 1 экстракционной полифосфорно:,; кислоты (ЭПФК) в аппаратах П- и. ,- ;,-.,ьормы, а также р р,; .;.".:.: и эолифтного типа газообразным". 1 п,П КОТОРЦй ВКЛЮЧаат НЕйтРВ, ф1 О .цх киглот непрерывно Вь и-д давлением без промежу ,- ио;,г;орз образующихся паров воды и ;:,": газов с последугощим растворением псих .:,-гио гглава полифосфатов аммония л ох,а.к,;ением отового продукта, Это не по и:оляет получить полифосфаты аммония 25 Мел и; га их основе ЖКУ марки 10-34-0 прии;,.-" , Р 13;-, и осуществлять про.;Осе нейтрализации при более низкихьлпер.-.,-р,-.х и В небольших реакционных Ю 0 с ь:-.:лах. г тсутствие промежуточного отбо 1:,.: о";1 аз.,кнцпхся ПВООВ Воды и других га-.3,. Не ПО".ВОЛЯ 81 ОСУШЕСТВИТЬ ПРОЦЕСС Глл":.".ЭКОЙ ДЕГИДПатаЦИИ фоСфаТОВ В ПРОЦВС се нейтрализации фосфорных кислот, в ре а,.льтатс. наступающего равновесия между га опраднф" Й и жидкой фазами(. Угцбственным недостаткОМ является ;кх;е го что для получения ПФА и на их сон;18;Г,КУ со степенью конверсии Р 205 40Д 0 треС, о;я только ЭПФ 1, сод 8 ржащая65, 72.с Р 0, 8 Пр сн;,ан,; концентрации фг:.,форной кислогы до 63;6 Р,".05 и ниже получение ЖКУ сот;:.пью конверсии 60 сь и выше невоэмож но, Бо .:;,ех сущ стоующих способах получен я ЖКУ на основе ЭПФК (64,5 - 72 Р 205) процесс нейтрализации кислоты осуществя:пот в одну ступень при.температуре 260- 380"С и мо,ярном отношении исходных 50 компонентов ЙН 3;РОВ =2 - 3, При этом мо- ф ляг;ое отношение МНЗ;Р 205 в получаемом плаве равно 1,4-1,5, степень поглощения а лмиака 40-50,С, непрореагировавшего 50-60", ко 1 орый далее поглощается рас творе:л из газовой фазы - в конденсаторах, . Вакуум-насосе, абсорбционной колонне и других аппаратах, Причем поглощение ам-.;а СонрОВОждается ПОВЫШЕНИЕМ ТЕМПЕ- ратурц абсорбционных растворов,снижение которой.осуществляют в холодильниках. Таким образом, чем вышетемпература В реакторе, тем меньше. Молярное отношение ЙНЗ:Р 205 в плаве ПФА и тем больше должно быть абсорбционной и охлаждающей аппаратуры на последующихстадиях получения ЖКУ, а главное это то, что ни один из существующих способов с аммонизацией ки лоты В одной ступе ги не позволяет получать ЖКУ марки 10-34-0 на основеЭФК (50-62 6 Р 205),В известнцх способах при молярном отношении ИНз:НЗРОл = 0,1-1,7 и температуре аммо низа ции 180-190 С будет незначительное отделение паров и значительные потери аммиака при о утствииконденсированных форм Р 205 в а мониэированном растворе. Дальнейшая переработка этого раствора будет невозможна из-за больших потерь аммиака при отделении паров воды, недостатка тепла химических реакций, раздельной многостадийности и значительных потерь тепла в окружающую среду, неудовлетворительного протекания процессов массо- и теплообмена, При таком отделении паровводы процесс получения ЖКУ 10-34-0, даже на кислоте, со ержащей 64,5-65 Р 205, становится невозможным. Кроме того, в настоящее время, ни один из разработанныхспособов производства,ККУ марки 10-34-0 не позволяет их получение на ЭФК ниже 64,5 О при ее предварительной обработке аммиаом.Задачей изобретения является получение жидких комплексных удобрений марки 10-34-0 со степенью конверсии Р 205 55- 80-,ь на основе перерабо-ки зкстракционной фосфорной кислоты (62 о Р 205 и ниже), повышение эффективности процессов массо- и теплообмена (упаривания, дегидратации, аммонизации и др.) снижениетемпературы начала образования конденсированных форм Р 20 и реакционного объема и, как следствие, упрощение конструкции аппарата и уменьшение го габаритов, исключение возможности отложения осадков и повышение качества .ЖКУ, увеличение степени поглощения аммиака в реакторах первой и второй ступени.В предлагаемом способе получения жидкого комплексного удобрения со степенью конверсии Р 05 60% и более, включающем нейтрализацию зкстракционной фосфорной кислоты газообразным аммиаком при нагревании с последующим растворением полученного плаваполифосфатов аммония и охлаждением готового продукта, процесс нейтрализации проводят в две ступени с промежуточным отбором паров водыи образующихся газов при температуре 200-250 С и молярном соотношении ИНз и Рг 05 в плаве полифосфатов аммония равным 1:(2,5-3), причем используют акстра-кционную фосфорную . кислоту, 5 содержащую 50-62 Рг 05. Используют экстракционную фосфорную кислоту, предварительно нагретую до температуры 120-140 С, и аммиак, нагретый до температуры 90 - 200 С, а образование и растворе-. 10 ние плава полифосфатов аммония осуществляют под вакуумом при остаточном давлении 0,15 - 0,9 кгс/см, подачу амгмиака в первую и вторую. ступень осуществляют раздельно в количестве 65- 15 750 и 25-35 мас, соответственно. Кроме того в аппарат нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты вводится дополнительное тепло путем подачи пара в паровую рубашку с давлением до 10 - 15 ат. 20На чертеже представлена схема способа получения ЖКУ. Предварительно нагретая до температуры 80 - 140 С ЭФК (62 Рг 05 и ниже) подается через штуцер 1 в нижнюю часть реактора первой ступени 2, 25 куда одновременно через распределитель 3 подается нагретый до температуры 90 - 200 С газообразный аммиак.Процесс нейтрализации идет с выделением большого количества тепла, паров во- ЗО ды, фторгазов и сопровождается сильным вспениванием, которое является следствием интенсивного протекания процессов упаривания и дегидратации с образованием- конденсированных форм Рг 05, Полученная 35 газожидкостная эмульсия поднимается вверх по реакционному объему первой ступени и затем перетекает в реактор второй ступени 4. При этом происходит отделение паров воды, непрореагировэвшего аммиака 40 и фторгазов, которые направляются вверх . аппарата и далее через газоход 5 в полый эбсорбер 6, орошаемый водой, вводимый через систему форсунок 7.Для лучшегоудаления паровводы идру гих газов из реакторов первой и второй ступени, приемной емкости в системе поддерживается вакуум (остаточное давление 0,15 - 0,9 кгс/см ) с помощью вакуум-нагсоса 8. 50Интенсификация процессов массо- и теплообмена в реакторе первой ступени осуществляется путем подачи в рубашку 9 пара с давлением 10 - 15 ат. Одновременно это обеспечивает минимальный перепад 55 температур между внутренней и внешней. стенкой реактора, что исключает возможность их инкрустации.Процесс нейтрализации в реакторе первой ступени осуществляется при температуре 200-250 С и малярном отношении исходных.компонентов МНз: Рг 05 на входе в реактор равным 2. Полученный плав ПФА на выходе из первой ступени имеет молярное отношение МНз:Рг 05 равное 2, а степень конверсии Рг 05 около 40 ф, что свидетельствует о практически полном поглощении аммиака, подаваемого в первую ступень, Одновременно с перетоком газожидкостной эмульсии иэ реактора первой ступени во вторую через перфорированную часть 10 распределителя 11 подается остальная часть подогретого аммиака до 200 С при малярном отношении исходных компонентов ИНз:Рг 05 1, Такая подача аммиака способствует более глубокой аммониэации и дегидратэции фосфатов аммония при температурах до 300 С с продвижением газо- жидкостной эмульсии в приемную емкость 12. При этом на выходе из реактора второй ступени малярное отношение МНз:Рг 05 в плаве ПФА составляет 1,7 и более, а степень конверсии Рг 05 не менее 600 .В приемной емкости плав ПФА в виде газожидкостной эмульсии охлаждается и растворяется в растворе, поступающем из абсорбционной колонны, а затем из емкости 12 насосом 13 направляется на охлаждение в холодильник 14, откуда охлажденный раствор ЖКУ до 25-35 С в качестве готового продукта отправляется на склад и частично возвращается в емкость 12 для снижения температуры раствора, обеспечивающей снижение скорости гидролиза конденсированных форм Р 205.Пары воды и непрореэгировавший аммиак из емкости 12, первой 2 и второй 4 ступени через газоход 5 поступают в абсорбер 6, в котором происходит конденсация паров воды и абсорбция аммиака водой, подаваемой через форсунки 7 от вакуума насоса 8 и водосети. П р и м е р. Для получения 1 т ЖКУ марки 10-34-0 в реактор подают 680,6 кг упаренной до 50% Рг 05 экстракционной фосфорной кислоты (с учетом потерь 0,1%), нагретойдо 130 С, и одновременно подают нагретый до 200 С аммиак, в первую ступень нейтрализации 80,8 кг, во вторую -40,4 кг. Температура нейтрализации в первой ступени достигает 200-250 С, во второй 250-3000 С. Полученный плэв ПФА с коэффициентом конверсии Рг 05 примерно 80 растворяется в растворе, поступающим из абсорбционной колонны в количестве 0,43 м на 1 т продукта. Растворение плавэ ПФА осуществляется при температуре раствора 60-90 С, рН равным 6,0-6,2. Полученные ЖКУ марки 10-34-0 имеют степеньконверсии Р 205 в виде орта-формы 24%, пиро.формы 42%, триполи-формы 20%, тетрэполи 14%.Таким образом предложено нейтрализацию Э р К (50-62% Р 205) проводить в две:;я:и в о.ю;ом аппарате, с непрерывным ,тбо м пэоов воды. Причем в каждой стуъ п, цахес нейтрализации имеет свойрлту,ньй и гидродинамический ре .цм л другие особенности. Поэтому в пред э;:е" ом способе заложена существенная н;. и э, обеспечивающая возможность ;глу въя ЖКУ марки 10-34-0 на основе ,. з К (4-г 2% Р 205), снижение температуры эммо 1 иэщии до 200-250 С, повышение мол;:.,; го отношения ИНз:Р 205 в плаве ПФА ,о 3 и степени использования аммиака до 95% и более, упрощение технологии, наименьшие капитальные и энергозатраты, метэллоемкость и т.д.Лгоцесс нейтрализации фосфорных . :"г ос уществля ют при температуре 280- Г."." соагветственно которой устанавли".эются молярные отношения ЙНз;Р 205 в плане ПФА, степень конверсии Р 205 в ПФА, гэрциэльное давление паров воды и КНз нэд ПФА в ТР, потерь аммиака и т,д. Теоретические и практические работы показали, что нейтрализацию кислоты целессобоазно проводить при минимальной величине упругости паров Н 20 и ЙНз в ТР. Это позволяет получать ПФА с высокой степенью конверсии Р 205 при низких температурах до 250 С, вместо 260 - 380 С. При этом повышается малярное отношение КНз:Р 205 в плаве ПФА до 3 вместо 1,4, сникается или исключается содержание аммиака в отходящих газах, снижаются потери тепла с отходящими газами и плавом ПФА, окружающую среду, увеличивается содержание конденсированных форм Р 205 в плаве и т.д. Это положено в основу способа получения ЖКУ марки 10-34-0 на основе ЭФК(50-62% Р 205) с использованием предложенного способа аммониэации при непрерывном отборе паров воды.Процесс нейтрализации фосфорной кислоты осуществляется при поддержании вакуума или остаточного давления 0,15-0,9 кгс/см в верхней части аппарата аммонизации. Это обеспечивает эффективное и непрерывное удаление образующихся паров Н 20 в первой, второй и третьей ступени аммонизации, понижение парциального давления паров Н 20 и температуры ГЖЭ в реакционных обьемах всех ступеней аммонизации, а таже получение ПФА с высокой степенью конверсии Р 205 при значительно более низких температурах аммонизации,им образом, осуществление аммониэа 5.10 15 20 25 30 35 40 45 50 ции при поддержании остаточного 0,15-0,9 кгс/см способствует интенсификации процессов упаривания, дегидратации и аммонизации при более низких температурах,Процесс нейтрализации осуществляют при малярном отношении исходных компонентов ИНз:Р 205 на входе в реактор от 2 до 3 при температуре 260-380 С с получением плава ПФА, имеющего молярное отношение ИНз:Р 205 1,4 - 1,5 и степенью поглощения аммиака в реакторе 40-45% и 55-60 в абсорбционной системе. Такой режим нейтрализации в ТР значительно увеличивает энергозэтраты, потери аммиака и т,д. Снижение молярного отношения МНз;Р 205 исходных компонентов ниже двух ведет к ухудшению гидродинэмического режима в ТР, к резкому снижению степени конверсии Р 205 в плаве ПФА, увеличению потерь аммиака с отходящими газами и т.д. Причем эти недостатки присущи всем существующим способам производства, наличие которых не позволяет решить проблему получения ЖКУ марки 10-34-0 на основе ЭФК (50 - 62% Р 205),Использование предложенного способа аммонизэции позволяет устранить эти недостатки и решить проблему получения ЖКУ марки 10-34-0 йэ основе ЭФК (50-54% Р 205 и выше). По этому способу предлагается нейтрализация ЭФК при температуре до 250 С, подаче исходных компонентов при отношении МНз: Р 205 примерно 2 в первую ступень, во вторую - около 1 с непрерывным отводом образующихся паров воды. При этом степень поглощения аммиака в первой и второй ступени достигает 100%, а полученный плав ПФА имеет молярное отношение МНз:Р 205 3, что соответствует отношению ИНз;Р 205 в ЖКУ марки 10-34-0. Это достигается путем снижения температуры в реакционных обьемах снижения пэрциэльного давления пэров воды, интенсификации процессов массо- и тепло- обмена, увеличения протяженности процесса аммонизации, за счет тангенциального ввода ГЖЭ во вторую ступень, исключения проскоков аммиака из первой и второй ступени, путем подпора жидкой фазы.в первой ступени столбом ГЖЭ второй ступени и т.д,Необходимое количество тепла подается извне с нагретыми ЭФК до 120 С, аммиаком до 200 С и ГЖЭ в первой и второй ступени паром, через паровую рубашку, Без подвода тепла извне получение марки ЖКУ 10-34-0 на ЭФК 54,5% Р 205 затруднительно.Для повышения содержания конденсированных форм Р 205 в ПФА в ЭФК 50 - 54% Р 205 вводят добавки серной кислоты (до10 2004527 15) или карбэмида до 2 карбамидногоазота). ф 6) Кочетков В.Н, Производство и применение жидких комплексных удобрений. М.: Аг ропромиздат, 1986, с. 151-167,Формула изобретения 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО 10 КОМПЛЕКСНОГО УДОБРЕНИЯ со степенью конверсии Р 205 не менее 60. включающий нейтрализацию зкстракционной фосфорной кислоты газообразным ам миаком при нагревании с последующим растворением полученного плава полифосфатов аммония и охлаждение готового продукта, отличающийся тем, что нейтрализацию проводят в две ступени с проме жуточным отбором паров воды и образующихся газов при 200 - 250 С при молярном соотношении ЙНЗ: Р 205 в плаве полифосфатов аммония 1; 2;5 - 3,0.25 Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1169965, кл, С.05 В 7/00, 1974.Кочетков В.Н, Производство и применение жидких комплексных удобрений. М.: Агропромиздат, 1986, с. 133. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют экстракционную Фосфорную кислоту, содержащую 50 -62,Р 205.3, Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что используют экстракционную фосФорную кислоту, предварительно нагретую до- 140 С, и аммиак, нагретый до 90- .200 С.4, Способ по п.1, отличающийся тем, что образование и растворение плава полифосфатов аммония осуществляют под вакуумом при остдтцном давлении 0,15 - 0,9 кгс/см .5. Способ г 1 о п.1, отличающийся тем, что процесс нейтрализации осуществляют при подаче пара с давлением до 10 - 15 атм.2004527 рректор В Петраш ельнико еда Заказ 3376 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 1Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, улХагарин оставитель В. Техред М.Мо ковал