RU2440320C1 - Method to produce nitrogen-sulfate fertiliser - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: method includes mixing solutions of ammonium nitrate and sulfate at the ratio that provides for the specified content of sulfate sulphur in a fertiliser, introduction of a modifying additive, steaming of the mixed solution at the finished temperature of the produced suspension that does not exceed 155°C, granulation of suspension. The suspension prior to granulation is soaked during mixing for at least 30 minutes and steamed at the finished temperature of 186-198°C. Granulation is carried out by prilling method.

EFFECT: invention makes it possible to produce a fertiliser that does not become caked when stored even without treatment of granules with amino-oil mix.

4 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к способам получения удобрения, содержащего азот и сульфатную серу, на основе нитрата и сульфата аммония и может быть использовано в химической промышленности для производства удобрения типа NS.The invention relates to methods for producing a fertilizer containing nitrogen and sulfate sulfur, based on ammonium nitrate and sulfate, and can be used in the chemical industry for the production of fertilizer type NS.

В сельском хозяйстве все более широкое применение находят сложные удобрения на основе аммиачной селитры, дополнительно содержащие соединения серы.In agriculture, complex fertilizers based on ammonium nitrate, additionally containing sulfur compounds, are increasingly used.

Возросший интерес агрохимиков к сере как элементу питания растений определяется рядом причин: уменьшением содержания ее в почве, расширением производства и потребления свободных или с низким содержанием серы удобрений и увеличением выноса ее из почвы в связи с систематическим ростом урожаев сельскохозяйственных культур.The increased interest of agricultural chemists in sulfur as an element of plant nutrition is determined by a number of reasons: a decrease in its content in the soil, an increase in the production and consumption of free or low sulfur fertilizers, and an increase in its removal from the soil due to the systematic increase in crop yields.

Известен способ получения удобрения, содержащего азот и сульфатную серу, путем нейтрализации азотной кислоты с добавкой серной кислоты аммиаком, упарки нейтрализованного раствора с последующей грануляцией целевого продукта [Производство аммиачной селитры в агрегатах большой мощности. Под ред. В.М.Олевского, 2-е издание. Химия, 1990, с.130-162]. Недостаток известного способа заключается в получении продукта с низким содержанием сульфатной серы: 0,1-0,15 мас.% или 0,4-0,6 мас.% в пересчете на сульфат аммония.A known method of producing fertilizer containing nitrogen and sulfate sulfur by neutralizing nitric acid with the addition of sulfuric acid with ammonia, evaporating the neutralized solution, followed by granulation of the target product [Production of ammonium nitrate in high power units. Ed. V.M. Olevsky, 2nd edition. Chemistry, 1990, p.130-162]. The disadvantage of this method is to obtain a product with a low content of sulfate sulfur: 0.1-0.15 wt.% Or 0.4-0.6 wt.% In terms of ammonium sulfate.

Известен способ получения азотосульфатного удобрения, включающий приготовление водной пульпы с влажностью 7÷15 мас.% и температурой 80÷100°С, содержащей аммиачную селитру и сульфат аммония, с последующим ее гранулированием в барабанном грануляторе-сушилке [пат. РФ №2227792, МПК 7 С05С 1/00, C05G/00, опубл. 27.04.2004, бюл. №12]. Недостаток способа состоит в невысоких потребительских свойствах получаемого удобрения из-за несоответствия гранулометрического состава современным требованиям потребителей и невысокой прочности гранул.A known method of producing nitrogen sulfate fertilizer, including the preparation of aqueous pulp with a moisture content of 7 ÷ 15 wt.% And a temperature of 80 ÷ 100 ° C, containing ammonium nitrate and ammonium sulfate, followed by granulation in a drum granulator dryer [US Pat. RF №2227792, IPC 7 С05С 1/00, C05G / 00, publ. 04/27/2004, bull. No. 12]. The disadvantage of this method is the low consumer properties of the obtained fertilizer due to the mismatch of the particle size distribution to modern requirements of consumers and the low strength of the granules.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является способ получения азотосульфатного удобрения, по которому смешивают растворы нитрата и сульфата аммония в соотношении, обеспечивающем содержание сульфатной серы в удобрении в заданных пределах, вводят модифицирующую фосфатную добавку, смешанный раствор упаривают при конечной температуре образующейся суспензии в пределах 142÷155°C, суспензию гранулируют в барабанном грануляторе-сушилке [пат. РФ №2344112, МПК 7 С05С 1/00, опубл. 20.01.2009].The closest set of essential features and the achieved result to the claimed technical solution is a method for producing nitrogen-sulfate fertilizer, which mixes solutions of ammonium nitrate and sulfate in a ratio that provides the content of sulfate sulfur in the fertilizer within specified limits, introduces a modifying phosphate additive, the mixed solution is evaporated at the final the temperature of the resulting suspension in the range 142 ÷ 155 ° C, the suspension is granulated in a drum granulator dryer [US Pat. RF №2344112, IPC 7 С05С 1/00, publ. 01/20/2009].

Недостатком известного способа являются неудовлетворительные потребительские свойства получаемых удобрений. Они слеживаются при хранении несмотря на применение фосфатной модифицирующей добавки. Введение известной магнезиальной добавки или добавки сульфата алюминия также не устраняет уплотнения продукта в процессе хранения. Слеживаемость устраняется только путем дополнительной обработки гранул амино-масляной смесью. Однако это существенно снижает устойчивость удобрения против детонации, то есть делает их взрывоопасными.The disadvantage of this method is the unsatisfactory consumer properties of the resulting fertilizer. They are caked during storage despite the use of phosphate modifying additives. The introduction of a known magnesia additive or aluminum sulfate additive also does not eliminate product compaction during storage. Caking is eliminated only by additional processing of the granules with an amino-oil mixture. However, this significantly reduces the stability of the fertilizer against detonation, that is, makes them explosive.

Вероятная причина неудовлетворительных потребительских свойств заключается в следующем.The likely cause of poor consumer properties is as follows.

Из научно-технической литературы известно, что одним из основных условий получения данного типа удобрений с высокими физико-механическими и физико-химическими показателями является обеспечение условий максимально полного формирования структур двойных солей 2NH₄NО₃·(NH₄)₂SО₄ и 3NH₄NО₃·(NH₄)₂SО₄.From the scientific and technical literature it is known that one of the main conditions for obtaining this type of fertilizer with high physicomechanical and physicochemical parameters is to ensure conditions for the maximum complete formation of the structures of double salts 2NH ₄ NO ₃ · (NH ₄ ) ₂ SO ₄ and 3NH ₄ NO ₃ · (NH ₄ ) ₂ SO ₄ .

Применительно к удобрениям с относительно невысоким содержанием сульфатной серы (до 8 мас.%) оптимальным является двухкомпонентная система, состоящая из двойной соли и нитрата аммония. Весь сульфат аммония, используемый для получения удобрения, должен входить в состав двойной соли, т.е. в свободном виде в качестве третьей фазы должен отсутствовать.With regard to fertilizers with a relatively low content of sulfate sulfur (up to 8 wt.%), A two-component system consisting of a double salt and ammonium nitrate is optimal. All ammonium sulfate used to produce fertilizer must be part of a double salt, i.e. in free form as a third phase should be absent.

При получении азотосульфатного удобрения по известному способу, по-видимому, из-за невысокой скорости формирования структуры двойной соли вышеописанное условие не реализуется, что и приводит к ухудшению потребительских свойств удобрения.Upon receipt of nitrogen sulfate fertilizer by a known method, apparently, due to the low rate of formation of the structure of the double salt, the above condition is not realized, which leads to a deterioration in the consumer properties of the fertilizer.

Технической задачей настоящего изобретения является получение удобрений, не слеживающихся при хранении даже без обработки гранул аминомасляной смесью, т.е. улучшение потребительских свойств.An object of the present invention is to obtain fertilizers that are not caked during storage even without processing the granules with an amino-oil mixture, i.e. improvement of consumer properties.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения азотосульфатного удобрения, включающем смешение растворов нитрата и сульфата аммония в соотношении, обеспечивающем заданное содержание сульфатной серы в удобрении, введение модифицирующей добавки, упарку смешанного раствора при конечной температуре образующейся суспензии не выше 155°С, гранулирование суспензии, согласно изобретению суспензию перед гранулированием выдерживают при перемешивании в течение не менее 30 минут и доупаривают при конечной температуре 186-198°C.The problem is achieved in that in a method for producing nitrogen-sulfate fertilizer, comprising mixing solutions of ammonium nitrate and ammonium sulfate in a ratio that provides a given content of sulfate sulfur in the fertilizer, introducing a modifying additive, evaporating the mixed solution at a final temperature of the resulting suspension not higher than 155 ° C, granulating the suspension , according to the invention, the suspension before granulation is kept under stirring for at least 30 minutes and is added at a final temperature of 186-198 ° C.

Суспензию перед гранулированием предпочтительно выдерживают при перемешивании в течение 40-120 минут.The suspension before granulation is preferably maintained with stirring for 40-120 minutes.

Конечную температуру при доупаривании суспензии предпочтительно поддерживают в пределах 190-195°С.The final temperature during the evaporation of the suspension is preferably maintained within the range of 190-195 ° C.

Гранулирование суспензии осуществляют методом приллирования.Granulation of the suspension is carried out by prilling.

ПримерExample

Смешивают 35÷90%-ный (здесь и далее % массовые) раствор нитрата аммония и 40÷45%-ный раствор сульфата аммония в массовом соотношении, обеспечивающем содержание сульфатной серы в получаемом удобрении 3, 5 и 7%, вводят модифицирующую добавку из числа известных (фосфатную, магнезиальную, сульфат алюминия) в количестве 0,2÷0,4% MgO или 0,3÷0,6% P₂O₅ или 0,3÷0,5% Аl₂O₃ в удобрении, смешанный раствор упаривают при конечной температуре образующейся суспензии 140÷150°С, упаренную суспензию выдерживают при перемешивании в течение не менее 30 минут, оптимально 40÷120 минут, и доупаривают при конечной температуре суспензии 186÷198°С, предпочтительно 190÷195°С.A 35 ÷ 90% (hereinafter% by weight) solution of ammonium nitrate and a 40 ÷ 45% solution of ammonium sulfate are mixed in a weight ratio that ensures the content of sulfate sulfur in the resulting fertilizer 3, 5 and 7%, a modifying additive is introduced from known (phosphate, magnesia, aluminum sulfate) in an amount of 0.2 ÷ 0.4% MgO or 0.3 ÷ 0.6% P ₂ O ₅ or 0.3 ÷ 0.5% Al ₂ O ₃ in the fertilizer, mixed the solution is evaporated at a final temperature of the resulting suspension 140 ÷ 150 ° C, one stripped off suspension is maintained with stirring for at least 30 minutes, optimally 40 ÷ 120 minutes, douparivayut suspension at a final temperature of 186 ÷ 198 ° C, preferably 190 ÷ 195 ° C.

Доупаренную суспензию гранулируют методом приллирования в гран-башне.The doubled suspension is granulated by prilling in a gran tower.

Получают удобрения марок 33:3, 32:5 и 30:6. Удобрение при хранении не слеживается, не требует обработки гранул аминомасляной смесью, что подтверждается тремя независимыми тестами:Get fertilizer brands 33: 3, 32: 5 and 30: 6. Fertilizer during storage is not caked, does not require processing of granules with an aminobutyric mixture, which is confirmed by three independent tests:

- натурные испытания полученных удобрений на складе - опытная партия сохранила рассыпчатость в течение, по крайней мере, 6 месяцев;- full-scale tests of fertilizers received at the warehouse - the experimental batch retained friability for at least 6 months;

- определение рассыпчатости по ГОСТ 21560.5 (рассыпчатость 100%);- determination of friability according to GOST 21560.5 (friability 100%);

- лабораторный тест, в соответствии с которым образец помещается в цилиндрическую форму, выдерживаемую под нагрузкой 0,5 кг/см² в течение 7 суток с последующим определением усилия на разрыв спрессовавшегося брикета. Образец после 7-дневной выдержки рассыпался при раскрытии формы (давление на разрыв менее 0,1 кг/см²). По данным рентгеноструктурного анализа удобрение представляет двухкомпонентную систему нитрата аммония и двойной соли, кристаллическая фаза сульфата аммония отсутствует.- a laboratory test, according to which the sample is placed in a cylindrical form, maintained under a load of 0.5 kg / cm ² for 7 days, followed by determination of the tensile strength of the compressed briquette. After 7 days exposure, the sample crumbled upon opening the mold (tensile pressure less than 0.1 kg / cm ² ). According to X-ray diffraction analysis, the fertilizer is a two-component system of ammonium nitrate and a double salt, the crystalline phase of ammonium sulfate is absent.

Все опытные партии удобрений выдерживают тест на устойчивость к детонации по методу, указанному в Регламенте ЕС №2003/2003 Европейского Парламента и Совета от 13.10.2003.All experimental batches of fertilizers pass the test for resistance to knock according to the method specified in EU Regulation No. 2003/2003 of the European Parliament and of the Council of 10/13/2003.

Таким образом, предложенный способ позволяет решить поставленную техническую задачу.Thus, the proposed method allows to solve the technical problem.

Положительный эффект обусловлен, по-видимому, тем, что заявленные отличительные признаки по совокупности обеспечивают оптимальные условия для исчерпывающего формирования структуры двойных солей.The positive effect is apparently due to the fact that the claimed distinguishing features together provide optimal conditions for an exhaustive formation of the structure of double salts.

Выдержка при перемешивании суспензии, образующейся при упаривании, в течение не менее 30 минут обеспечивает завершение процесса кристаллизации выпадающей твердой фазы требуемой структуры.Exposure to stirring the suspension formed by evaporation for at least 30 minutes ensures the completion of the crystallization process of the precipitated solid phase of the desired structure.

Оптимальное время выдержки составляет 40÷120 минут, при этом верхний предел определяется экономическими соображениями.The optimal exposure time is 40 ÷ 120 minutes, while the upper limit is determined by economic considerations.

Доупаривание суспензии при конечной температуре 186÷198°С обеспечивает исчерпывающее формирование структуры двойных солей на стадии гранулирования.The addition of the suspension at a final temperature of 186 ÷ 198 ° C provides an exhaustive formation of the structure of double salts at the granulation stage.

Оптимальный диапазон температуры при доупаривании составляет 190÷195°С.The optimum temperature range for the addition is 190 ÷ 195 ° C.

Claims (4)

1. Способ получения азотосульфатного удобрения, включающий смешение растворов нитрата и сульфата аммония в соотношении, обеспечивающем заданное содержание сульфатной серы в удобрении, введение модифицирующей добавки, упарку смешанного раствора при конечной температуре образующейся суспензии не выше 155°С, гранулирование суспензии, отличающийся тем, что суспензию перед гранулированием выдерживают при перемешивании в течение не менее 30 мин и доупаривают при конечной температуре 186÷198°С.1. A method of producing nitrogen-sulfate fertilizer, comprising mixing solutions of ammonium nitrate and ammonium sulfate in a ratio that provides a predetermined sulfate sulfur content in the fertilizer, introducing a modifying additive, evaporating the mixed solution at a final temperature of the resulting suspension not higher than 155 ° C, granulating the suspension, characterized in that the suspension before granulation is kept with stirring for at least 30 minutes and is added at a final temperature of 186 ÷ 198 ° C. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензию перед гранулированием предпочтительно выдерживают при перемешивании в течение 40÷120 мин.2. The method according to claim 1, characterized in that the suspension before granulation is preferably kept under stirring for 40 ÷ 120 minutes 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что конечную температуру суспензии поддерживают в пределах 190÷195°С.3. The method according to claim 1, characterized in that the final temperature of the suspension is maintained within 190 ÷ 195 ° C. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулирование проводят методом приллирования. 4. The method according to claim 1, characterized in that the granulation is carried out by prilling.