RU2355668C1 - Method for preparation of complex fertiliser on ammonium nitrate base - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention refers to the preparation of the complex fertiliser on ammonium nitrate base containing besides nitrogen other elements - phosphorus, potassium and sulphur and can be used in chemical industry in mineral fertilisers production. The essence of the method lies in mixing of ammonium nitrate with reagents containing other nutrients (phosphorus, potassium, sulphur) and following granulation of the target product. The mixture of ammonium nitrate and acid phosphorus-containing reagent is neutralised with ammonia in the presence of the sulphur-containing reagent, then evaporated forming the evaporatedpulp. The water solution of ammonium nitrate is divided into two parts, one of them is mixed with acid phosphorus-containing reagent and the other part - with pulp described above with simultaneous adding of the potassium-containing reagent and following granulation of the obtained mixed pulp in the drum granulator-dryer.

EFFECT: present method allows to enhance the assortment of the produced fertilisers.

7 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к способу получения сложного удобрения на основе нитрата аммония, содержащего, кроме азота, дополнительно другие питательные элементы - фосфор, калий и серу, и может найти применение в химической промышленности на предприятиях, производящих минеральные удобрения для нужд сельскохозяйственных производителей.The invention relates to a method for producing complex fertilizer based on ammonium nitrate, containing, in addition to nitrogen, additionally other nutrients - phosphorus, potassium and sulfur, and may find application in the chemical industry in enterprises producing mineral fertilizers for the needs of agricultural producers.

В сельском хозяйстве все более широкое применение находят сложные удобрения на основе нитрата аммония, дополнительно содержащие, кроме азота, другие питательные элементы в относительно небольших количествах (3-7 мас.%).In agriculture, complex fertilizers based on ammonium nitrate, which additionally contain, in addition to nitrogen, other nutrients in relatively small amounts (3-7 wt.%), Are increasingly used.

Известны, в частности, способы получения сложных удобрений на основе нитрата аммония с добавками фосфора [Производство аммиачной селитры в агрегатах большой единичной мощности. Под ред. В.М.Олевского, второе изд., М.: Химия, 1990 г., с.130-164], калия [пат. РФ №2182144, МПК 7 C05G 1/001, опубл. 10.05.2002] или серы [пат. РФ №2279416, опубл. 10.07.2006]. Недостаток известных способов состоит в использовании дефицитных и дорогостоящих реагентов - термической фосфорной кислоты, нитрата калия и мелкодисперсного сульфата аммония.Known, in particular, are methods for producing complex fertilizers based on ammonium nitrate with phosphorus additives [Production of ammonium nitrate in units of large unit capacity. Ed. V. M. Olevsky, second ed., Moscow: Chemistry, 1990, p.130-164], potassium [US Pat. RF №2182144, IPC 7 C05G 1/001, publ. 05/10/2002] or sulfur [US Pat. RF №2279416, publ. 07/10/2006]. A disadvantage of the known methods is the use of scarce and expensive reagents - thermal phosphoric acid, potassium nitrate and finely divided ammonium sulfate.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сложного удобрения на основе нитрата аммония, содержащего, кроме азота, дополнительно другой питательный элемент, а именно фосфор, включающий смешение плава нитрата аммония с фосфорсодержащим реагентом, в качестве которого используют минеральное азотнофосфорное удобрение с содержанием Р₂О₅ 13÷21 мас.%, с последующим гранулированием. Получаемое сложное удобрение содержит 32÷34 мас.% азота и 2÷6 мас.% Р₂О₅ [пат. РФ №2253639, МПК 7 С05С 1/02, опубл. 10.06.2005].The closest to the claimed technical essence and the achieved result is a method for producing a complex fertilizer based on ammonium nitrate, containing, in addition to nitrogen, an additional nutrient, namely phosphorus, including mixing ammonium nitrate melt with a phosphorus-containing reagent, which is used as a mineral nitrogen-phosphorus fertilizer with a content of P ₂ O ₅ 13 ÷ 21 wt.%, followed by granulation. The resulting complex fertilizer contains 32 ÷ 34 wt.% Nitrogen and 2 ÷ 6 wt.% P ₂ About ₅ [US Pat. RF №2253639, IPC 7 С05С 1/02, publ. 06/10/2005].

Недостаток способа заключается в ограниченной возможности расширения ассортимента получаемых удобрений. В частности, способ не позволяет получать тройное NPK-удобрение с использованием в качестве калиевой составляющей доступного хлорида калия, так как введение последнего в плав нитрата аммония с температурой 170°С приведет к взрывному разложению смеси.The disadvantage of this method is the limited ability to expand the range of fertilizers. In particular, the method does not allow to obtain triple NPK fertilizer using available potassium chloride as the potassium component, since the introduction of the latter into the melt of ammonium nitrate with a temperature of 170 ° C will lead to explosive decomposition of the mixture.

В случае получения удобрений на основе нитрата аммония, содержащих серу, в рамках известного способа выбор серосодержащего реагента ограничен только дорогостоящими сухими сульфатными солями, а доступная и относительно дешевая серная кислота не может быть применена.In the case of obtaining fertilizers based on ammonium nitrate containing sulfur, within the framework of the known method, the choice of a sulfur-containing reagent is limited only to expensive dry sulfate salts, and affordable and relatively cheap sulfuric acid cannot be used.

Задачей настоящего изобретения является техническое обеспечение возможности расширения ассортимента получаемых удобрений.The present invention is the technical support for expanding the range of fertilizers.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения сложного удобрения на основе нитрата аммония, содержащего, кроме азота, дополнительно не менее одного питательного элемента, включающем смешение нитрата аммония с реагентами, содержащими другие питательные элементы, и гранулирование целевого продукта, согласно изобретению нитрат аммония в виде водного раствора делят на две части, одну из которых смешивают с кислым фосфорсодержащим реагентом, а другую с упаренной пульпой, образованной путем нейтрализации аммиаком смеси нитрата аммония и кислого фосфорсодержащего реагента в присутствии серосодержащего реагента с последующей упаркой, добавляя одновременно калийсодержащий реагент и подвергая смешанную пульпу гранулированию в барабанном грануляторе-сушилке.The stated technical problem is solved in that in the method for producing complex fertilizer based on ammonium nitrate, containing, in addition to nitrogen, at least one nutrient element, including mixing ammonium nitrate with reagents containing other nutrients, and granulating the target product, according to the invention, ammonium nitrate in the form of an aqueous solution is divided into two parts, one of which is mixed with an acidic phosphorus-containing reagent, and the other with one stripped off pulp formed by neutralizing with ammonia see If ammonium nitrate and an acidic phosphorus-containing reagent are present in the presence of a sulfur-containing reagent, followed by evaporation, adding a potassium-containing reagent at the same time and subjecting the mixed pulp to granulation in a drum granulator dryer.

Долю нитрата аммония при смешении с кислым фосфорсодержащим реагентом поддерживают в пределах 15÷65% от общего расхода.The proportion of ammonium nitrate when mixed with an acidic phosphorus-containing reagent is maintained within 15–65% of the total consumption.

В качестве кислого фосфорсодержащего реагента используют азотнокислотную вытяжку апатита с частично выделенным кальцием в виде тетрагидрата нитрата кальция до отношения Са:Р₂О5, равного (0,35÷0,55): 1.As an acidic phosphorus-containing reagent, a nitric acid extract of apatite with partially isolated calcium in the form of calcium nitrate tetrahydrate to a Ca: P ₂ O5 ratio of (0.35 ÷ 0.55): 1 is used.

В качестве калийсодержащего реагента используют хлорид калия.As the potassium-containing reagent, potassium chloride is used.

В качестве серосодержащего реагента используют серную кислоту.Sulfuric acid is used as a sulfur-containing reagent.

Концентрацию водного раствора нитрата аммония при смешении с кислым фосфорсодержащим реагентом поддерживают в пределах 30÷93 мас.%, а при смешении с упаренной пульпой - в пределах 85÷93 мас.%.The concentration of an aqueous solution of ammonium nitrate when mixed with an acidic phosphorus-containing reagent is maintained within 30–93 wt.%, And when mixed with one stripped off pulp - within 85–93 wt.%.

Содержание воды в упаренной пульпе поддерживают в пределах 8÷15%.The water content in one stripped off the pulp support within 8 ÷ 15%.

Пример 1Example 1

Сложное удобрение на основе нитрата аммония получают на промышленном оборудовании.A complex fertilizer based on ammonium nitrate is obtained on industrial equipment.

В производство поступает 28,4 т/ч нитрата аммония (в пересчете на 100%-ную NH₄NO₃). Часть нитрата аммония в количестве 22,8 т/ч, что составляет 32% от общего расхода, в виде 40%-ного (здесь и далее % массовые) раствора смешивают с азотнокислотной вытяжкой, взятой в количестве 35,2 т/ч, из которой частично выделен кальций в виде тетрагидрата нитрата кальция и содержащей, %:28.4 t / h of ammonium nitrate (in terms of 100% NH ₄ NO ₃ ) are put into production. Part of ammonium nitrate in an amount of 22.8 t / h, which is 32% of the total consumption, in the form of a 40% (hereinafter,% by weight) solution is mixed with a nitric acid extract taken in an amount of 35.2 t / h from which partially isolated calcium in the form of calcium nitrate tetrahydrate and containing,%:

NN 5,35.3 Р₂О₅ P ₂ O ₅ 10,210,2 СаSa 4,14.1 Отношение Са/Р₂О₅ The ratio of Ca / P ₂ About ₅ 0,4.0.4.

Добавляют 92%-ную серную кислоту в количестве 6 т/ч, смесь нейтрализуют аммиаком до рН 4,5-6 и упаривают до остаточной влажности 11%, поддерживая конечную температуру пульпы в пределах 145-150°С.Add 6% sulfuric acid in an amount of 6 t / h, the mixture is neutralized with ammonia to pH 4.5-6 and evaporated to a residual moisture content of 11%, maintaining the final pulp temperature in the range of 145-150 ° C.

Упаренную пульпу смешивают с остальной частью нитрата аммония, взятой в количестве 22,2 т/ч в виде 87%-ного раствора, добавляют 6 т/ч хлорида калия и гранулируют в барабанном грануляторе-сушилке, поддерживая температуру греющих газов на входе в пределах 140-160°С, а на выходе 80-85°С. При этом получают 60 т/ч сложного удобрения, содержащего, %:One stripped off pulp is mixed with the rest of ammonium nitrate, taken in an amount of 22.2 t / h in the form of an 87% solution, 6 t / h of potassium chloride are added and granulated in a drum granulator dryer, maintaining the temperature of the heating gases at the inlet within 140 -160 ° С, and at the outlet 80-85 ° С. This gives 60 t / h of complex fertilizer containing,%:

NN 26,326.3 Р₂О₅ P ₂ O ₅ 6,06.0 К₂ОK ₂ O 6,06.0 SS 3,0.3.0.

Пример 2Example 2

Получают сложное удобрение на основе нитрата аммония аналогично примеру 1, изменяя долю нитрата аммония, поступающего на смешение с азотнокислотной вытяжкой в пределах 15÷65%, соотношение Са:Р₂О₅ в ней в пределах (0,35÷0,55):1, концентрацию раствора нитрата аммония, поступающего на смешение с азотнокислотной вытяжкой, в пределах 30÷93%, а на смешение с упаренной пульпой в пределах 85÷93%, остаточную влажность упаренной пульпы в пределах 8-15% и регулируя расход реагентов, получают сложные удобрения на основе нитрата аммония, содержащие, %:Get complex fertilizer based on ammonium nitrate analogously to example 1, changing the proportion of ammonium nitrate fed to the mixture with a nitric acid extract within 15 ÷ 65%, the ratio of Ca: P ₂ About ₅ in it within (0.35 ÷ 0.55): 1, the concentration of the solution of ammonium nitrate, which is mixed with a nitric acid extract, is in the range of 30–93%, and for mixing with one stripped off pulp is in the range of 85–93%, the residual moisture of the stripped pulp is in the range of 8-15% and adjusting the flow rate of the reagents, one obtains complex fertilizers based on ammonium nitrate, containing,%:

NN 25-3025-30 Р₂О₅ P ₂ O ₅ 3-73-7 К₂ОK ₂ O 3-73-7 SS 1-4.1-4.

Прочность гранул получаемых удобрений составляет 100÷120 кгс/см², удобрения не слеживаются, производство работает стабильно.The strength of the granules of the obtained fertilizer is 100 ÷ 120 kgf / cm ² , the fertilizers do not caking, production is stable.

Представленные данные доказывают, что предложенный способ обеспечивает техническую возможность расширения ассортимента удобрений, получаемых на основе нитрата аммония, в том числе многокомпонентных с использованием доступных реагентов.The presented data prove that the proposed method provides the technical feasibility of expanding the range of fertilizers obtained on the basis of ammonium nitrate, including multicomponent ones using available reagents.

Заявленный диапазон доли нитрата аммония при смешении с кислым фосфорсодержащим реагентом обусловлен необходимостью обеспечить требуемую подвижность пульпы в процессе упаривания и ее термостабильность: при выходе за нижний предел (15%) отмечается загустевание пульпы, осложняющее работу насосов, при выходе за верхний предел (65%) заметно возрастает концентрация нитрата аммония в упариваемой пульпе, что потенциально снижает ее термостабильность.The claimed range of the proportion of ammonium nitrate when mixed with an acidic phosphorus-containing reagent is due to the need to ensure the required mobility of the pulp during evaporation and its thermal stability: when going beyond the lower limit (15%), thickening of the pulp is observed, which complicates the operation of the pumps, when going beyond the upper limit (65%) noticeably increases the concentration of ammonium nitrate in the evaporated pulp, which potentially reduces its thermal stability.

Использование в качестве фосфорсодержащего реагента азотнокислотной вытяжки апатита с частично выделенным кальцием в виде тетрагидрата нитрата кальция до остаточного отношения Ca:P₂O₅, равного (0,35÷0,55):1, обеспечивает наиболее стабильную работу барабанного гранулятора-сушилки. При выходе за указанный интервал или использовании экстракционной фосфорной кислоты отмечаются значительные колебания грансостава получаемого удобрения.The use of apatite nitric acid extract as a phosphorus-containing reagent with partially isolated calcium in the form of calcium nitrate tetrahydrate to a residual Ca: P ₂ O ₅ ratio of (0.35 ÷ 0.55): 1 ensures the most stable operation of the drum granulator dryer. When going beyond the specified interval or using extraction phosphoric acid, significant fluctuations in the grain composition of the resulting fertilizer are noted.

Хлорид калия является доступным калийсодержащим реагентом. Заявленный способ обеспечивает техническую возможность его использования без осложнений в ведении технологического процесса.Potassium Chloride is an available potassium reagent. The claimed method provides the technical possibility of its use without complications in the conduct of the process.

Использование серной кислоты в качестве серосодержащего реагента наиболее технологично по сравнению с сухими солями этой кислоты.The use of sulfuric acid as a sulfur-containing reagent is the most technologically advanced in comparison with the dry salts of this acid.

Пределы по концентрации раствора нитрата аммония и остаточной влажности упаренной пульпы определяются технологической целесообразностью. Они позволяют при необходимости утилизировать разбавленные растворы нитрата аммония при смешении с азотнокислотной вытяжкой апатита и поддерживать оптимальную влажность смешанной пульпы, подаваемой на гранулирование.The limits on the concentration of a solution of ammonium nitrate and the residual moisture of one stripped off pulp are determined by technological expediency. They make it possible, if necessary, to utilize dilute solutions of ammonium nitrate when mixed with apatite nitric acid extract and maintain the optimum moisture content of the mixed pulp fed to the granulation.

Claims (7)

1. Способ получения сложного удобрения на основе нитрата аммония, содержащего дополнительно, кроме азота, не менее одного питательного элемента, включающий смешение нитрата аммония с реагентами, содержащими другие питательные элементы, и гранулирование целевого продукта, отличающийся тем, что нитрат аммония в виде водного раствора делят на две части, одну из которых смешивают с кислым фосфорсодержащим реагентом, а другую - с упаренной пульпой, образованной путем нейтрализации аммиаком смеси нитрата аммония и кислого фосфорсодержащего реагента в присутствии серосодержащего реагента с последующим упариванием, добавляя одновременно калийсодержащий реагент и подвергая смешанную пульпу гранулированию в барабанном грануляторе-сушилке.1. A method of producing a complex fertilizer based on ammonium nitrate, additionally containing, in addition to nitrogen, at least one nutrient element, comprising mixing ammonium nitrate with reagents containing other nutrient elements, and granulating the target product, characterized in that the ammonium nitrate in the form of an aqueous solution divided into two parts, one of which is mixed with an acidic phosphorus-containing reagent, and the other with one stripped off pulp formed by neutralizing with ammonia a mixture of ammonium nitrate and acidic phosphorus-containing p agent in the presence of a sulfur-containing reagent, followed by evaporation, adding potassium-containing reactant and simultaneously subjecting the pulp mixed granulation in a drum granulator-dryer. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что долю нитрата аммония при смешении с кислым фосфорсодержащим реагентом поддерживают в пределах 15÷65% от общего расхода.2. The method according to claim 1, characterized in that the proportion of ammonium nitrate when mixed with an acidic phosphorus-containing reagent is maintained within 15 ÷ 65% of the total consumption. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислого фосфорсодержащего реагента используют азотнокислотную вытяжку апатита с частично выделенным кальцием в виде тетрагидрата нитрата кальция до отношения Ca:P₂O₅, равного (0,35÷0,55):1.3. The method according to claim 1, characterized in that as an acidic phosphorus-containing reagent, a nitric acid extract of apatite with partially isolated calcium is used in the form of calcium nitrate tetrahydrate to a Ca: P ₂ O ₅ ratio of (0.35 ÷ 0.55): one. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве калийсодержащего реагента используют хлорид калия.4. The method according to claim 1, characterized in that potassium chloride is used as the potassium-containing reagent. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве серосодержащего реагента используют серную кислоту.5. The method according to claim 1, characterized in that sulfuric acid is used as a sulfur-containing reagent. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию водного раствора нитрата аммония при смешении с кислым фосфорсодержащим реагентом поддерживают в пределах 30÷93 мас.%, а при смешении с упаренной пульпой - в пределах 85÷93 мас.%.6. The method according to claim 1, characterized in that the concentration of an aqueous solution of ammonium nitrate when mixed with an acidic phosphorus-containing reagent is maintained within 30 ÷ 93 wt.%, And when mixed with one stripped off pulp - within 85 ÷ 93 wt.%. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание воды в упаренной пульпе поддерживают в пределах 8÷15 мас.%. 7. The method according to claim 1, characterized in that the water content in one stripped off the pulp support within 8 ÷ 15 wt.%.