Патент на изобретение №2397970

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИАММОНИЙФОСФАТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу получения диаммонийфосфата, обладающего антисептическими свойствами. Способ включает смешение фосфорной кислоты с отработанной серной кислотой нефтехимических производств в количестве 25-30 кг на 1 т фосфорной кислоты и технической серной кислотой до достижения содержания в смеси кислот 6,5-7,0% SO₃, постадийную нейтрализацию аммиака смесью кислот до мольного отношения NH₃/H₃PO₄=1,4, а затем до 1,75, грануляцию, сушку продукта и последующую очистку отходящих газов в две ступени, на первую из которых подают пульпу фосфатов аммония с мольным отношением NH₃/H₃PO₄=0,4-0,5, а на вторую – смесь кислот и дополнительно вводят пеногаситель ПГ-3 в количестве 0,5-2 г на 1 т готового продукта. Способ позволяет исключить пенообразование абсорбционных растворов и получить диаммонийфосфат с антисептическими свойствами при высокой производительности процесса, а также использовать отработанную серную кислоту – отход нефтехимических производств. 1 табл.

Изобретение относится к способу получения диаммонийфосфата (ДАФ), обладающего антисептическими свойствами и широко используемого в сельском хозяйстве в качестве азотно-фосфорного минерального удобрения для различных видов почв.

Известен способ получения диаммонийфосфата [1], включающий смешение фосфорной кислоты с серной, постадийную нейтрализацию аммиака полученной смесью кислот до мольного отношения NH₃/H₃PO₄=1,4, а затем до 1,75, грануляцию, сушку, классификацию готового продукта и последующую очистку отходящих газов в две ступени. По известному способу фосфорную кислоту смешивают с серной кислотой с получением в смеси соотношения SO₃😛₂O₅=1:9-15, которое достигается добавлением 86-120 кг серной кислоты в пересчете на моногидрат (100% H₂SO₄) на 1000 кг P₂O₅. Очистку отходящих газов ведут в две ступени, на первую из которых подают пульпу фосфатов аммония с мольным соотношением NH₃/H₃PO₄=0,4-0,6, а на вторую ступень подают экстракционную фосфорную кислоту и очистку ведут до достижения санитарной нормы содержания аммиака в выхлопных газах. Данный способ получения диаммонийфосфата позволяет увеличить выход готового продукта фракции 2-4 мм, достичь санитарных норм аммиака в выхлопных газах.

Недостатком известного способа получения ДАФ является невозможность получения удобрения, обладающего антисептическими свойствами.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения диаммонийфосфата [2], включающий смешение фосфорной кислоты с серной, постадийную нейтрализацию аммиака смесью кислот до мольного отношения NH₃/H₃PO₄=1,4, а затем до 1,75, грануляцию, сушку и последующую очистку отходящих газов в две ступени. На смешение кислот подают отработанную серную кислоту, содержащую 8-10% масс. в пересчете на углерод органических соединений, в количестве 52-60 кг серной кислоты в пересчете на моногидрат на 1 т P₂O₅ (или 35-40 кг отработанной серной кислоты (натура) на 1 т фосфорной кислоты). На первую ступень очистки отходящих газов подают пульпу фосфатов аммония с мольным соотношением NH₃/H₃PO₄=0,4-0,6, а на вторую ступень – смесь кислот, содержащую фосфорную кислоту с добавлением отработанной серной кислоты при соотношении в смеси серной и фосфорной кислот, равном 1:(1,5-4) соответственно. В качестве серной кислоты используются отработанные серные кислоты различных нефтехимических производств, содержащих 75-85% H₂SO₄ и 8-10% органических соединений в пересчете на углерод (далее по тексту ОСК). Подаваемая на вторую ступень очистки смесь фосфорной и серной кислот отличается высоким содержанием отработанной серной кислоты, ОСК вводят в количестве 220-580 кг (натура) на 1 т фосфорной кислоты. Известный способ позволяет получить удобрение, обладающее антисептическими свойствами. Подача на вторую ступень очистки газов смеси фосфорной и серной кислот с высоким содержанием отработанной серной кислоты приводит к устойчивому пенообразованию абсорбционных растворов.

Основным недостатком способа является обильное пенообразование абсорбционных растворов, что приводит к снижению производительности процесса. Недостатком известного способа также является сложность технологического процесса из-за необходимости предварительного приготовления двух смесей фосфорной и серной кислот разного состава для последующей их подачи на нейтрализацию и на вторую ступень очистки отходящих газов соответственно.

Нами поставлена техническая задача, сохраняя преимущества известного способа, исключить вышеуказанные недостатки и получить удобрение, обладающее антисептическими свойствами.

Поставленная задача достигается в предложенном способе получения диаммонийфосфата, включающем смешение серной и фосфорной кислот, постадийную нейтрализацию аммиака полученной смесью до мольного отношения NH₃/H₃PO₄=1,4, а затем до 1,75, грануляцию, сушку и классификацию готового продукта и последующую очистку отходящих газов в две ступени, на первую ступень очистки подают пульпу фосфатов аммония, а на вторую – полученную смесь фосфорной и серной кислот, согласно изобретению дополнительно вводят реагент – пеногаситель ПГ-3 в расчете 0,5-2 г на 1 т готового продукта, при этом для приготовления смеси кислот в качестве серной используют техническую и отработанную серную кислоту, содержащую органические соединения, причем на 1000 кг фосфорной кислоты предварительно вводят 25-30 кг отработанной серной кислоты, а затем подают техническую серную кислоту концентрацией 92,5-95% H₂SO₄ до достижения конечного содержания SO₃ в смеси кислот 6,5-7,0%.

Сущность способа заключается в следующем. Продукционную экстракционную фосфорную кислоту (далее по тексту ЭФК) концентрацией 48-52% P₂O₅ и содержанием 3,5-4,5% серной кислоты в пересчете на SO₃ предварительно смешивают с расчетным количеством отработанной серной кислоты (ОСК) в расчете 25-30 кг ОСК на 1 т. Смесь кислот перемешивают в течение не менее 1 часа и пробу полученной смеси кислот анализируют на содержание SO₃. Далее путем введения расчетного количества технической серной кислоты содержание SO₃ в смеси кислот доводят до 6,5-7,0%. Полученную смесь фосфорной, отработанной и технической серной кислот направляют на получение диаммонийфосфата, при этом смесь делят на два потока, первый поток направляют на постадийную нейтрализацию аммиака, второй поток – на вторую ступень очистки отходящих газов. На данную ступень очистки газов для подавления пенообразования дополнительно вводят 0,5-2 г пеногасителя ПГ-3 в расчете на выпуск 1 т готового продукта – диаммонийфосфата.

Использование на второй ступени очистки отходящих газов смеси фосфорной и серной кислоты, содержащей органические соединения, приводит к пенообразованию. Из множества исследованных реагентов наибольшей эффективностью пеногашения обладает пеногаситель ПГ-3, производимый по ТУ 10 РФ 717-92 с температурой плавления не выше 53°С и представляющий собой эфиры полиглицерина с жирными кислотами. Пеногаситель ПГ-3 выпускается в виде таблеток от кремового до светло-коричневого цвета. Расход реагента в расчете 0,5-2 г на 1 т готового продукта исключает пенообразование. Расход пеногасителя ПГ-3 в расчете 0,5-2 г на 1 т готового продукта подобран экспериментально. Пеногаситель вводится в сборник второй ступени очистки отходящих газов, которая далее с абсорбционным раствором попадает в сборник первой ступени очистки, где также исключается пенообразование.

Для достижения нормативных показателей качества по содержанию азота (18% N) и фосфора (47% P₂O₅) в ДАФ необходимо строго выдерживать содержание серной кислоты в пересчете на SO₃ в смеси кислот. При использовании экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 48-52% P₂O₅ оптимальное содержание SO₃ в смеси составляет 6,5-7,0%, при этом получают диаммонийфосфат состава 18% N и 47% Р₂О₅. При увеличении содержания SO₃ в смеси кислот выше 7,0% в готовом продукте снижается фосфатная составляющая ниже 47% P₂O₅. Уменьшение содержания SO₃ в смеси кислот ниже 6,5% приводит к увеличению фосфатной составляющей выше 47% P₂O₅ в готовом продукте.

В известном способе получения ДАФ (прототип) регулирование содержания питательных веществ в готовом продукте достигается использованием двух различных по составу смесей фосфорной и серной кислот.

Поддерживание расхода отработанной серной кислоты, содержащей 8-10% органических соединений в пересчете на углерод, в пределах 25-30 кг (натура) на 1 т фосфорной кислоты обеспечивает получение диаммонийфосфата с антисептическими свойствами. Снижение расхода отработанной серной кислоты ниже 25 кг приводит к снижению антисептических свойств готового продукта. Увеличение расхода отработанной серной кислоты выше 30 кг приводит к пенообразованию, соответственно к снижению производительности.

Таким образом, технический результат заключается в снижении возможности пенообразования при одновременном сохранении антисептических свойств готового продукта.

Способ проиллюстрирован следующим примерами, представленными ниже и в таблице.

Пример 1 (по прототипу). 2126 кг фосфорной кислоты концентрацией 53% смешивают в сборнике с 61,9 кг ОСК концентрацией 84% H₂SO₄ и содержащей 10% масс. органической составляющей в пересчете на углерод. Содержание ОСК составляет 52 кг в пересчете на моногидрат на 1 т Р₂О₅. Полученную смесь подают в трубчатый реактор, где нейтрализуют аммиаком до мольного соотношения NH₃/Н₃РО₄=1,4. Температура пульпы фосфата аммония в нейтрализаторе составляет 145°С. Полученную пульпу подают в аммонизатор-гранулятор, где доаммонизируют аммиаком до мольного отношения 1,75 и гранулируют. Далее шихту удобрения направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте не более 1,2%. Высушенный гранулированный продукт поступает на классификацию. Отходящие газы после аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана поступают на первую ступень очистки, где орошаются пульпой фосфатов аммония с мольным отношением NH₃/H₃PO₄=0,4. Далее отходящие газы поступают в абсорбер второй ступени очистки, где очищаются смесью фосфорной и ОСК до санитарной нормы. На вторую ступень очистки подается смесь кислот, полученная смешением 1 вес.ч. фосфорной кислоты и 0,58 вес.ч. отработанной серной кислоты (соотношение H₂SO₄:H₂PO₄=1:1,5). Получают 2300 кг готового продукта состава P₂O₅ – 46,2%, N – 18,1%. Процесс сопровождается устойчивым пенообразованием в сборниках абсорбционных жидкостей второй и первой ступени очистки отходящих газов, переливанием пены со сборников, остановкой насосного оборудования.

Пример 2. 37,24 т экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 52% P₂O₅ и 3,5% SO₃ предварительно смешивают в сборнике с 1,12 т отработанной серной кислотой концентрацией 84% H₂SO₄, содержащей 10% органической составляющей в пересчете на углерод. Содержание отработанной серной кислоты составляет 30 кг на 1 т фосфорной кислоты. Смесь перемешивают в течение 2 часов и отбирают пробу на анализ. Состав предварительной смеси: 50,5% Р₂О₅, 5,4% SO₃. Далее добавляют 0,86 т технической серной кислоты концентрацией 93% H₂SO₄, получают 39,22 т смеси кислот (фосфорной, отработанной и технической серной кислот) концентрацией 49,4% P₂O₅ и 6,95% SO₃. Полученную смесь делят на два потока, одну часть в количестве 35 т подают в сборник, где смешивают с абсорбционным раствором после первой ступени очистки отходящих газов с получением реакционной массы. Оставшуюся часть смеси кислот в количестве 4,22 т подают на вторую ступень очистки отходящих газов. Реакционную массу из сборника подают в трубчатый реактор, где нейтрализуют аммиаком до мольного отношения NH₃/H₃PO₄=1,4. Температура пульпы фосфата аммония в нейтрализаторе составляет 145°С. Полученную пульпу подают в аммонизатор-гранулятор, где доаммонизируют аммиаком до мольного отношения 1,75 и гранулируют. Далее шихту удобрения направляют в сушильный барабан и сушат до содержания влаги в продукте не более 1,2%. Высушенный гранулированный продукт поступает на классификацию. Выход готового продукта 40 т. Отходящие газы после аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана поступают на первую ступень очистки, где орошаются пульпой фосфатов аммония с мольным отношением NH₃/H₃PO₄=0,4. Далее отходящие газы поступают в абсорбер второй ступени очистки, где очищаются смесью фосфорной и серной кислот до санитарной нормы (20 мг NH₃/м³ выхлопных газов). В сборник абсорбционного раствора второй ступени очистки добавляют пеногаситель ПГ-3 в количестве 80 г. Расход пеногасителя составляет 2 г на 1 т готового продукта. Абсорбционный раствор второй ступени очистки подают в сборник первой ступени, далее в виде пульпы фосфатов аммония направляют в сборник для получения реакционной массы. Процесс очистки отходящих газов протекает без пенообразования. Получают затемненный диаммонийфосфат состава 18,0% N, 47,0% P₂O₅, обладающий антисептическими свойствами.

Использование предложенного способа позволяет получать диаммонийфосфат с антисептическими свойствами при высокой производительности процесса и использовать отработанную серную кислоту – отход нефтехимических производств.

1. Патент РФ 2122989, С05В 7/00, 1998 г.

2. Патент РФ 2157355, С05В 7/00, 1999 г.

Формула изобретения

Способ получения диаммонийфосфата, включающий смешение фосфорной кислоты с отработанной серной кислотой нефтехимических производств, содержащей органические соединения, постадийную нейтрализацию аммиака смесью кислот до мольного отношения NH₃/H₃PO₄=1,4, а затем до 1,75, грануляцию, сушку и последующую очистку отходящих газов в две ступени, на первую из которых подают пульпу фосфатов аммония с мольным отношением NH₃/H₃PO₄=0,4-0,5, а на вторую – смесь фосфорной и отработанной серной кислот, отличающийся тем, что на смешение с фосфорной кислотой дополнительно подают техническую серную кислоту, а на вторую ступень очистки отходящих газов вводят 0,5-2 г пеногасителя ПГ-3 в расчете на 1 т готового продукта, причем на смешение фосфорной кислоты предварительно подают 25-30 кг отработанной серной кислоты в расчете на 1 т фосфорной кислоты, далее техническую серную кислоту – до достижения содержания 6,5-7,0% SO₃ в смеси кислот.