Производство нитроаммофоски

Размещено на http://www.allbest.ru/

Производство нитроаммофоски

Содержание

Введение

Метод производства нитроаммофоски по ретурной схеме

Азотно-сернокислотный способ

Азотно-сернокислотно-сульфатный способ

Заключение

Список использованной литературы

Введение

сернокислотный ретурный микроэлемент нитроаммофоска

Для поддержания плодородности сельскохозяйственных земель необходимо искусственным способом поддерживать баланс микроэлементов в почве. Для этого используют всевозможные минеральные удобрения.

Фосфор -- важный элемент питания растений. В растительной клетке фосфор играет исключительно важную роль в энергетическом обмене, участвует в разнообразных процессах обмена веществ, деления и размножения. Особенно велика роль этого элемента в углеводном обмене, в процессах фотосинтеза, дыхания и брожения. Недоступные для растений минеральные и органические соединения фосфора переходят в усвояемые очень медленно. Несмотря на большие общие запасы фосфора, его усвояемых соединений в почве содержится обычно мало, и, чтобы получить высокий урожай, необходимо внесение фосфорных удобрений.[1]

Нитроаммофосфаты сложные комплексные удобрения, содержащие в качестве основных питательных элементов азот, фосфор и калий. Различают нитроаммофос (включает нитраты и фосфаты аммония) и нитроаммофоску (включает также соли калия). Фосфатная составляющая -дигидроортофосфат аммония, или моноаммонийфосфат (нитроаммофос, нитроаммофоска), либо гидроортофосфат аммония, или диаммонийфосфат (нитродиаммофос, нитро-диаммофоска).[2]

Таблица I-1 - Физико- химические свойства нитроаммофосфатов [2]

Нитроаммофоска - сложное минеральное азотно-фосфорно-калийное удобрение (тройное комплексное удобрение). Содержит 50--54% N, P?O? и K?O, выпускается в гранулах. Состоит из аммиачной селитры, аммофоса, диаммофоса, хлористого аммония, сульфата аммония и калийной селитры.[3]

Калий- третий питательный компонент, который вводится в виде KCl. Часть вводимого KCl реагирует с нитратом аммония:

KCl+NH4NO3=KNO3+NH4Cl

Образование KNO3 и NH4Cl, менее гигроскопичен чем исходные соли, улучшает физические свойства нитроаммофоски.

По внешнему виду нитроаммофоска представляет собой гранулы светло-серого или розоватого цвета. Для снижения слеживаемости гранулы удобрений подвергаются кондиционированию различными нейтрализующими добавками: диатомитом, тальком, кизельгуром и др. [3]

Нитроаммофоски хорошо растворимы в воде, поэтому нитроаммофоски являются водорастворимыми удобрениями, и вся Р2О5 содержится в них также в водорастворимой форме. Это значительное преимущество таких удобрений. Кроме того, они совсем не содержат балласта и являются высоконцентрированными безбалластными удобрениями. Содержание питательных веществ в них может превышать 55%. [4]

Таблица I-2 - Требования к качеству нитроаммофоски (ГОСТ 19691-80)

Нитроаммофоску в зависимости от соотношения действующих веществ выпускают двух марок А и Б: марка А с соотношением N:P2O5:K2O= 1:1:1 и марка Б- 1:1,5:1,5. В соответствии с ГОСТ 19691- 80 нитроаммофоска должна отвечать требованиям и нормам, указанным в табл. I-1. [3]

Производство нитроаммофоски

При получении комплексных удобрений - нитрофосов и нитрофосок- азотным разложением фосфатов азотная кислота является источником не только азота (наряду с аммиаком), но и химической энергии, используемой для извлечения из природного фосфата фосфорной кислоты, превращаемой затем в фосфатные компоненты сложного удобрения. Такое комбинированное использование свойств азотной кислоты экономически весьма выгодно. Однако существенным недостатком этого способа является необходимость перерабатывать азотнокислотную вытяжку, содержащую наряду с фосфорной кислотой большое количество нитрата кальция. Это вынуждает либо значительно усложнить производство для удаления избытка кальция из системы, либо выпускать удобрения с пониженным содержанием питательных веществ из-за присутствия большого количества балласта (карбоната или сульфата кальция). Кроме того, присутствие в вытяжке кальция не позволяет получить, по крайней мере простыми путями, удобрение, в котором фосфор был бы полностью в водорастворимой форме.

Всего этого можно избежать, если получать комплексные удобрения, нейтрализуя аммиаком смесь азотной и фосфорной кислот, с последующим гранулированием образующейся пульпы после добавки к ней солей калия [4] и получать при этом нитроаммофоски.

Метод производства нитроаммофоски по ретурной схеме

Производство нитроаммофоски осуществляют по ретурной схеме с гранулированием в аппарате АГ. Уравновешивающий азот в виде плава аммиачной селитры вводят на стадии гранулирования. Таким образом, производство нитроаммофоски складывается из следующих основных стадий: получение плава аммиачной селитры, получение аммофосной пульпы, гранулирование и сушка.

Упаренную экстракционную фосфорную кислоту (47-52% P2O5) нейтрализуют газообразным аммиаком в аппаратах 1 в течение 1,5-2ч. В первом нейтрализаторе поддерживают температуру 105-110С и мольноу отношение NH3:H3PO4=0,35, во втором нейтрализаторе 120-150С и отношение, равное 0,7.

Нейтрализацию азотной кислоты аммиаком проводят в аппарате ИНТ 17 при 110-135С. Полученный раствор аммиачной селитры после донейтрализации упаривают в выпарном аппарате 16 пленочного типа до содержания 95-97% NH4NO3.

В аммонизатор-гранулятор 14 вводят пульпу моноамонийфосфата из нейтрализаторов 1, плав нитрата аммония из сборника 15, хлорид калия, ретур и газообразный аммиак (мольное отношение NH3:H3PO4=1.04). Количество ретура составляет 5-10 т/т готового продукта. Одновременно с нейтрализацией и гранулированием в аппарате АГ происходит частичная подсушка гранул за счет тепла химических реакций.

Гранулы нитроаммофоски при температуре 105С и влажности 1,3-1,5% поступают из аппарата АГ в барабанную сушилку 13. Сушка осуществляется топочными газами, температура которых на входе 180С и на выходе 110С, до конечной влажности гранул не более 0,5%. Высушенну. Нитроаммофоску сортируют на грохоте 8. Товарную фракцию (1-4 мм) охлаждают до 35-45С в холодильнике 9, повторно рассеивают, кондиционируют в барабане 11 и направляют на упаковку. Крупные гранулы измельчают в дробилке 12 и вместе с мелкой фракцией возвращают в качестве ретура на грануляцию.

Отходящие газы производства нитроаммофоски содержат до 0,1 г/м3 фтора, 2 г/м3 аммиака и пыль. Они очищаются в абсорбционных аппаратах 3 (полые скоростные скрубберы), работающих в замкнутом цикле с использованием технологических жидкостей ( воды, подкисленной фосфорной кислотой). Выхлопные газы содержат не более 0,05 г/м3 F, 0,09 г/м3 NH3 и 0,1 г/м3 пыли.[3]

Рис. II-1. Технологическая схема получения нитроаммофоски с аппаратом АГ: 1-17- нейтрализаторы; 2-элеваторы; 3- абсорберы; 4-насосы; 5,15-сборники; 6-вентилятор; 7-батарейный циклон; 8- грохот; 9- холодильник КС; 10- бункер; 11- барабан-кондиционер; 12- дробилка; 13- барабанная сушилка; 14- аммонизатор-гранулятор; 16- однокорпусный выпарной аппарат; 18- подогреватель.

Рис. II-2. Узел получения гранул нитроаммофоски по ретурной схеме [5]

Азотно-сернокислотный способ

Фосфат разлагают смесью азотной и серной кислот, суммарный расход которых составляет 140% от стехиометрического количества. Часть серной кислоты расходуется на разложение фосфата, а остальное количество на связывание избытка кальция в азотнокислотном растворе. Образующийся при этом дигидрат сульфата кальция остается в удобрении, что приводит к снижению концентрации питательных веществ до 32-35%.

Процесс протекает в соответствии с основными реакциям:

2Сa5(PO4)3F+14HNO3+3H2SO4+6H2O= 6H3PO4+7Ca(NO3)2+3(CaSO4*2H2O)+2HF

6H3PO4+7Ca(NO3)2+3(CaSO4*2H2O)+2HF+17NH3+6H2O= 3CaHPO4+3NH4H2PO4+6(CaSO4*2H2O)+14NH4NO3+CaF2

На рис. II-3 показана схема производства нитрофоски азотно-сернокислотным методом.

Рис.II- 3. Технологическая схема получения нитроаммофоски азотно-сернокислотным разложением: 1-шнек; 2- бункер аппатитового концентрата; 3- элеваторы; 4- реакторы разложения; 5- реакторы аммонизации; 6- вентиляторы; 7,17- абсорберы с плавающей насадкой; 8- центробежные насос; 9- барабан-кондиционер; 10- охлаждающий барабан; 11- дробилка; 12- грохот; 13-транспортер; 14- аппарат БГС; 15- топка; 16- сборник.

Разложение апатита и аммонизация азотнокислотного раствора осуществляется в U-образных реакторах, установленных по 20 штук в каждой технологической линии. Гранулирование и сушка производится в аппаратах БГС или серодайзерах.

В I и II ректорах 4 апатит разлагают 47-55%-ной азотной кислотой 4 в III и IV реакторах он доразлагается 92,5-ной серной кислотой, которая подается в количестве 50-60% общей нормы кислоты. Чтобы уменьшить выделение фтора в газовую фазу в реактор 1 вводят диатомит. Для стабилизации усвояемых соединений фосфора в реакторы III и IV поступает каустический магнезит. В присутствии соединений магния возможна более глубокая аммонизация раствора без образования неусвояемого Ca3(PO4)2.

Процесс разложения апатита проводят при 70-80С и интенсивном перемешивании пульпы в течение 1ч, при этом степень разложения сырья достигает 98%.

В последующих реакторах 5 азотнокислотный раствор нейтрализуют аммиаком Аммиак подают во все реакторы ( начиная с V). Одновременно в реакторы VIII-XIV вводят остальное количество серной кислоты для связывания избытка кальция. В один из последних четырех реакторов добавляют KСl. Распределение аммиака и серной кислоты по реакторам рассчитывают таким образом, что бы рН пульпы, выходящей из последнего реактора, был не ниже 4,9 и не выше 5,1.

Процесс аммонизации длится 2,5ч при температуре не выше 115С.

Температурный режим процессов разложения и аммонизации регулируют соответственно подачей острого пара или охлаждающей воды в рубашки реакторов 4 и 5.

Нейтрализованная пульпа (пульпа- смесь твёрдых частиц и жидкости, негустая неоднородная система), содержащая 21-25% влаги, через сборник 16 непрерывно поступает на гранулирование и сушку в аппарат 14 (БГС или сферодайзер, работа сферодайзера основана на том же принципе, что и БГС, но без внутреннего ретура). Сушка осуществляется топочными газами при температуре на выходе в БГС 220С и на выходе -100С.

Высушенные гранулы (1-1,4% влаги) сортируют на грохоте 12. Товарную фракцию охлаждают воздухом в барабане 10 до 35-40С и опудривают в кондиционере 9. крупная фракция нитрофоски измельчается в дробилке 11 и вместе с мелкой фракцией ленточным конвейером 13 возвращается в БГС.

Отходящие газы из первых четырех реакторов очищают в аппарате с плавающей насадкой (АПН) . От соединений фтора, оксидов азота и паров азотной кислоты путем промывки водой или раствором соды. Газы, выделяющиеся из остальных реакторов, очищают от аммиака в аппарате АПН 18, орошаемом кислым раствором сульфит-бисульфита аммония. Отработанные растворы, получаемые в результате абсорбции, возвращаются в реакторы V и VI.

U-образный реактор (рис.II-4) состоит из корпуса 3, внутри которого помещена перегородка 5, разделяющая аппарат как бы на две трубы, соединенные внизу коленом. Высота труб 2,6м, диаметр 0,8м. В каждой трубе расположена двухъярусная пропеллерная мешалка. Мешалки вращаются с частотой 180 об/мин таким образом, чтобы по одной трубе жидкость шла вниз, а по другой -- вверх.[3]

Ввод и вывод раствора из реактора производится через тангенциально расположенные штуцера. Газообразный аммиак подают в нижнюю часть аппарата по двум трубкам. Реактор выполнен из хромированной стали, имеет водяную рубашку. Объем реактора 2 м3.

Мощность единичной технологической линии производства нитрофоски составляет 250 тыс. т в год.

Рис.II- 4. Реактор U-образный: 1- лопасть мешалки; 2- охлаждающая рубашка; 3- корпус; 4- вас мешалки; 5- перегородка.

Азотно-сернокислотно-сульфатный способ

Сущность его заключается в связывании избытка кальция серной кислотой и сульфатом аммония и удалении образующегося дигидрата CaSO4*2H2O из азотнокислотного раствора. При полном удалении сульфата кальция получают нитроаммофоску, соответствующую ГОСТ 19691-80.

Для получения нироаммофоски фосфат разлагают на 60% азотной и на 40% серной кислотой. Следовательно, 40% CaO апатита связывается в сульфат кальция; остальные 60% избыточного СаO осаждают сульфатом аммония:

Ca(NO3)2+(NH4)2SO4+2H2O=2NH4NO3+CaSO4*2H2O

На рис.II-5 приведена азотно-сернокислотно-сульфатная схема производства нитроаммофоски. Разложение апатита и осаждение избытка кальция проводят в четырехсекционном реакторе 10 с турбинными мешалками. В первую секцию реактора поступает 40% фосфата, азотная и серная кислота, а также промывной раствор Ф2 после вакуум-фильтра. Во вторую секцию вводят остальной фосфат, в третью секцию - раствор сульфата аммония. Процесс ведут при температуре в реакторе 55-57С, времени пребывания реагентов 4,5 и отношении жидкой и твердой фаз, равном 3. В этих условиях степень разложения фосфата достигает 98%.

Рис. II-5. Технологическая схема получения нитроаммофоски азотно-сернокислотно-сульфатным способом: 1-дозаторы фосфата; 2-4- напорные баки; 5-аммонизаторы; 6-выпарной аппарат; 7- вакуум-насосы; 8- центробежные насосы; 9,21- сборники; 10- реактор; 11-элеваторы; 12- ленточный вакуум-фильтр; 13- циклон; 14- вентилятор; 15- смеситель упаренной пульпы с KCl; 16- грохот; 17- дробилка; 18- бункер готового продукта; 19-аппарат БГС; 20- топка.

Из четвертой секции реактора пульпа поступает на вакуум-фильтр 12. Основной фильтрат нейтрализуют газообразным аммиаком до рН=4,5 в серии аммонизаторов 5. Поскольку в фильтрате практически нет кальция, аммонизацию можно проводить в скоростном аппарате САИ, не опасаясь образования трикальцийфосфата. Температура в аммонизаторах 100-110С.

Аммонизированную пульпу упаривают в вакуум-выпарном аппарате 6 до 10-15% Н2О, а затем смешивают с KCl в смесителе 15. Гранулирование и сушка гранул нитроаммофоски осуществляется в аппарате БГС 19. Температура топочных газов на входе и выходе из аппарата равна соответственно 250 и 100С. Дальнейшую обработку гранул ведут по обычной ретурной схеме.

Сульфат кальция, выделенный на вакуум-фильтре, промывают водой. Промывной раствор направляют в 1-ю секцию реактора 10, а отмытый сульфат кальция поступает в отделение конверсии ( на рисунке не показано). Конверсию гипса в сульфат аммония проводят путем его обработки 32-35%-ным раствором карбоната аммония при температуре 50-55С:

CaSO4+(NH4)2CO3=CaCO3+(NH4)2SO4

Отфильтрованный раствор сульфата аммония возвращают на осаждение избытка кальция в реактор 10, а осадок CaCO3 промывают, сушат и используют по назначению.

К преимуществам данного процесса следует отнести экономию серной кислоты, уменьшение отходов сульфата кальция и возможность использовать Ковдорского апатитового концентрата с повышенным содержанием магния.[3]

Рис II-6. Принципиальная безретурная схема производства нитроаммофоски [5]

Заключение

Как и любого минерального удобрения, у нитроаммофоски есть положительные и отрицательные стороны.

Плюсы:

При длительном хранении гранулы не слипаются между собой, 100% рассыпчатости сохраняется на протяжении всего гарантийного срока;

Это высоконцентрированное удобрение, где доля действующих веществ составляет не менее 30% от общей массы;

Меньше фиксируется почвенным комплексом, чем однокомпонентные туки;

Все три основных элемента питания находится в одной грануле;

Хорошо растворяется в воде;

Увеличивает количество урожая на 30-70% (для разных видов культур значение индивидуально).

Минусы:

Имеет неорганическую природу происхождения;

Провоцирует образование нитратов в почве;

Маленький срок хранения.

Список использованной литературы

1. Tarchina N.F.: Some ecological and technological aspects in the production of azofoska

2. Справочная книга по химизации сельского хозяйства, 2 изд., М., 1980; Технология фосфорных и комплексных удобрений, М., 1987. А. А. Бродский.

3. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений, 1983. Мельников Е.Я., Салтанов В.П., Наумова А.М., Блинова Ж.С.

4. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот), часть II, 4-е издание, 1974, Позин М.Е.

5. Иллюстрационный материал по курсу «Технология минеральных удобрений и некоторых солей», 1988, Борисова Е.Е.

Размещено на Allbest.ru