Производство аммофоса

 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 

 

                    1. Требования к качеству аммофоса

 

Таблица 1.2

 
---

Аммофос является самым распространенным сложным удобрением. Это объясняется его высокой  агрохимической эффективностью и хорошей совместимостью с другими удобрениями, что позволяет на основе аммофоса получать смешанные удобрения с любым заданным соотношением питательных веществ. Кроме того, для производства аммофоса можно использовать бедные фосфоритные руды (24—26% Р₂О₅). В Советском Союзе аммофос получали из фосфорной кислоты на основе апатитового концентрата (марка А) и на основе фосфоритов (марка Б). Технические требования на аммофос гранулированный, согласно ГОСТ 18918—79, приведены в табл. 1.2.

 Аммофос является  физиологически кислым удобрением, поскольку входящие в его состав ионы NH₄⁺ нитрифицируются в почве и подкисляют ее. Он эффективен на любых почвах, но особенно на черноземных и каштановых. Применяют аммофос для основного внесения под технические культуры. Как водорастворимое удобрение аммофос пригоден для подкормки овощных, плодовых и зерновых культур. Однако для непосредственного внесения используется только часть аммофоса, основная его масса идет на приготовление уравновешенных смешанных удобрений. 

 

2. Схема с распылительной сушилкой.

Схема производства аммофоса приведена на рис. 1. Упаренная фосфорная кислота (36—40% Р2О5) дозируется в первый реактор-сатуратор 1. Отсюда частично нейтрализованная кислота последовательно перетекает во второй и третий реакторы, снабженные мешалками и установленные каскадно, что обеспечивает свободное переливание аммофосной пульпы из одного аппарата в другой. В первый и второй реакторы аммиак вводится в таком количестве, которое позволяет нейтрализовать фосфорную кислоту на 80%; количество аммиака, подаваемого в последний реактор, обеспечивает образование 10—20% диаммоний-фосфата, лучше растворимого, чем моноаммонийфосфат. Величина рН в последнем реакторе поддерживается в пределах 4—5,5, благодаря чему не происходит чрезмерное загустевание пульпы. В процессе нейтрализации выделяется тепло, вследствие чего пульпа нагревается до 115—120 °С и испаряется значительное количество воды. Часть воды связывается в виде осаждающихся кристаллогидратов (сульфата кальция СаSO4-2Н2O, фосфатов железа FеРO4-2Н2O и др.).

Из последнего реактора пульпа поступает в промежуточную емкость 2, откуда насосом подается в горизонтальный двухвальный смеситель-гранулятор 3. Здесь пульпа смешивается с ретуром, количество которого более чем в 4 раза превышает количество готового продукта. Одновременно со смешением происходит гранулирование продукта. При этом содержание влаги в смеси поддерживается в пределах 9—11%. Из гранулятора влажный материал поступает во вращающуюся барабанную сушилку 4, откуда элеватором 5 подается на двухситный грохот 6 для рассева на фракции. Крупная фракция (размер частиц более 4 мм) направляется в дробилку 7, откуда в качестве ретура возвращается  

 Жидкий аммиак подается во все сатураторы и распределяется с помощью барботеров. В первом аппарате нейтрализация проводится до рН = 3,5, в последнем до рН не выше 5,5. Снижение рН пульпы в первом сатураторе и повышение рН в последнем реакторе нежелательно, так как в первом случае увеличивается содержание неусвояемой Р₂O₅ в аммофосе, а во втором — возрастают потери аммиака при сушке пульпы в распылительной сушилке. Возможны и другие варианты схемы сатурации. Количество сатураторов может быть сокращено до одного при соответствующем объеме аппарата. В этом случае рН пульпы сразу доводится до требуемого предела. Наиболее распространена схема с двумя последовательно работающими сатураторами, позволяющая точнее поддерживать заданный технологический режим.

Процесс нейтрализации  проводится при 105—110 ^oС в течение 2 ч, заданный рН пульпы поддерживается автоматически. Полученная пульпа состоит в основном из моноаммонийфосфата с примесью сульфата аммония, фосфатов железа и алюминия, кремнефторида аммония и др. Содержание влаги составляет 40— 42%. Из последнего сатуратора пульпа поступает в промежуточный сборник 10, снабженный мешалкой, откуда перекачивается в напорную емкость и далее через щелевой расходомер подается на распыливающий диск сушилки 2. В распылительную сушилку подается примерно 90% общего количества пульпы, остальные 10% используются в шнеке-грануляторе 5 при гранулировании порошкообразного аммофоса. Попадая на диск, вращающийся со скоростью 8000—9000 оборотов в минуту, пульпа распыливается на мельчайшие капельки, которые высушиваются топочными газами, имеющими температуру 600—700 °С. При соприкосновении с горячими топочными газами частицы пульпы мгновенно высыхают и падают на днище сушилки, откуда скребковым механизмом через «мигалку» направляются в шнек 3 или на ленту конвейера.

 

Аммофос обладает хорошими физико-химическими и механическими  свойствами, его гигроскопическая точка  составляет 70% относительной влажности воздуха. Гранулированный аммофос не нуждается в кондиционировании и по сравнению с диаммонийфосфатом отличается несколько лучшим качеством.

Пути интенсификации процесса гранулирования. Одним из узких мест производства аммофоса является стадия гранулирования, которая в значительной степени определяет не только эффективность работы последующих стадий процесса, но и его технико-экономические показатели. Как правило, на большинстве заводов гранулирование порошковидного аммофоса осуществляется в шнеке-грануляторе при низких температурах 45—65 °С, вместо 85— 95 °С или редко — выше 60 °С. Это объясняется недостаточным количеством тепла, вводимого с пульпой, ретуром и порошковидным аммофосом, а также отсутствием стабильных условий на стадии аммонизации и гранулирования. Поэтому процесс гранулообразования приходится вести при повышенном содержании влаги в гранулируемой смеси (до 12—14%), что ведет к ухудшению работы последующих стадий процесса в результате залипания сушильного барабана и течек, повышенного выхода крупной фракции, замазывания дробилок и другого оборудования. Одновременно для улучшения процесса гранулирования приходится повышать рН пульпы до 5,5—6. что ухудшает работу абсорбционных систем и процесса в целом вследствие увеличения содержания аммиака в отходящих газах из распылительной и барабанной сушилок.

Температура в  шнеке-грануляторе может быть повышена путем поддержания максимально  возможной температуры подаваемой пульпы (100°С), порошковидного аммофоса из распылительной сушилки (90 °С), снижения кратности ретура и введения небольшого количества кислоты и аммиака. Однако в промышленных условиях при отсутствии стабильного режима поддерживать такие условия трудно, поэтому температуру можно повысить до 85— 95 °С введением под слой гранулируемого аммофоса пара в количестве, необходимом для создания в этом аппарате оптимальных условий гранулообразования. Для этого используется насыщенный пар давлением 3,7—4,9 ат, который подается в шнек-гранулятор через конденсационный горшок. Расход пара контролируется с помощью диафрагмы и регистрирующих приборов 

3. Показатели производства фосфатов аммония

по  схеме с амонизатором-гранулятором

Таблица 3.2.1 

 

 

 

    

    4. Характеристика основных химических реакторов 

Применяемые в  настоящее время аппараты производства фосфатов аммония для пыли выполняют какую-то конкретную функцию, или являются комбинированными аппаратами. 

4.1. Аппарат для нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком

Раньше применяли  исключительно емкостные аппараты, работающее по многостадийной схеме. К недостаткам этих аппаратов следует отнести  большой их объем, энергоемкость, а также сложность управления и низкую надежность. В последнее время для нейтрализации кислот разработаны и внедрены значительно более эффективные аппараты –струйный реактор и скоростной аммонизатор-испаритель.

Принцип работы реактора основан на интенсивном  смешивании потока кислоты с газообразным аммиаком при высоких скоростях (порядка 100 м/с) последнего. Достоинство аппарата – простота, малый реакционный объем, низкие теплопотери, недостаток: коррозионный износ рабочей части камеры.

Особенность аппарата состоит в том, что энергия  реакции нейтрализации используется не только для концентрирования пульпы, но и для турбулизации потока. Многократная циркуляция пульпы в САИ при изотермических и изоконцентрированных условиях обеспечивает минимальные потери аммиака и стабильный состав пульпы. Отходящие из аппарата газы состоят в основном из конденсирующих паров воды с незначительным содержанием аммиака. Характерстика аппарата САИ при переработке кислоты из фосфоритов Каратау.

Струйный реактор  и САИ являются весьма высокопроизводительными  аппаратами. При выборе реактора в  производстве фосфатов аммония прежде всего следует учитывать, что для концентрированных кислот целесообразнее использовать струйный реактор, а для разбавленных кислот – САИ. 

 

Характеристика  аппаратов САИ