Производство диаммонийфосфата

ВВЕДЕНИЕ

 

Диаммонийфосфат - концентрированное, водорастворимое, азотно-фосфорное удобрение. Диаммонийфосфат отличается высокой усвояемостью азота и фосфора, не содержит хлора и нитратов, применяется в сельском хозяйстве в качестве основного удобрения и подкормках на всех типах почв под овощные, зерновые, кормовые, плодово-ягодные и другие культуры. 

Наличие в диаммонийфосфате высокой  дозы фосфора обеспечивает хорошее  развитие и защиту корневой системы, способствует повышению морозоустойчивости растений. 

Удобрение вносится весной или осенью в заделку, используется как в  условиях открытого грунта, так и  закрытого. Норма внесения диаммонийфосфата удобрительного определяется в зависимости  от количества питательных веществ присутствующих в почве. 

Продукт физиологически нейтральный, негигроскопичен, не пылит и не слеживается. Диаммонийфосфат широко применяется  в тукосмешении и в промышленности как сырье.

Фосфаты аммония применяют также в  пищевой и фармацевтической промышленности; их используют в качестве антипиренов - для пропитки тканей, дерева и строительных материалов с целью придания им огнестойкости.

Диаммонийфосфат получают двумя способами:

1) по  аналогии с производством аммофоса - выделением воды последовательно  в аппарате АГ и барабанной  сушилке; 

2) с применением  испарительных вакуум-кристаллизаторов и барабанной сушилки.

Диаммонийфосфат, двузамещенная соль ортофосфорной  кислоты,

(NH₄)₂HPO₄ - кристаллический продукт белого цвета; допускается желтоватый или серый оттенок. Получают нейтрализацией ортофосфорной кислоты аммиаком.

Диаммонийфосфат технический для пищевой промышленности (ГОСТ 8515 - 75), представляет собой белую соль, содержащую не менее 50 % P₂О₅ и 22.5 % NН₃. Упаковывают диаммоннйфосфат в битумированные крафт-мешки массой нетто 50 кг, хранят в сухом складе. Диаммонийфосфат дозируют по условной 70 % - ной Н₃РО₄ и по содержанию азота.

Диаммонийфосфат гранулированный для удобрений, ((NН₄)₃ НРО₄ - гранулированный не слёживающийся продукт темно-серого цвета. Получают нейтрализацией термической фосфорной кислоты (с добавками серной кислоты) аммиаком с последующей грануляцией и сушкой. Применяют как сложное концентрированное удобрение и как компонент при получении сложно-смешанных удобрений.

Диаммонийфосфат кормовой - гранулированный, смесь гранул с порошком или кристаллический; белого или светло-серого цвета. Получают нейтрализацией термической фосфорной  кислоты аммиаком. Используют в качестве подкормки для жвачных животных.

Диаммонийфосфат кормовой - двузамещенная соль ортофоcфорной кислоты, кристаллический продукт белого цвета. Скармливается животным в растворенном состоянии с силосом, корнеклубнеплодами или концентратами.

Диаммонийфосфат является хорошей основой для  получения высококонцентрированных  марок NPK-тукосмесей. В сравнении с аммофосом (при одинаковых значениях влажности гранул и содержания в составе частиц менее 1 мм) диаммонийфосфат меньше пылит в процессе подачи на смешивание, и это существенно облегчает процесс тукосмешения, особенно на стационарных установках. По своим качественным показателям NPK-тукосмеси на основе диаммонийфосфата близки к аналогичным тукосмесям на основе аммофоса, но в отличие от последних имеют значительно менее выраженную склонность к слеживаемости при хранении.

 

 

1. Аналитический обзор литературных данных

 

Для повышения  урожайности сельскохозяйственных культур огромное значение имеет  внесение в почву элементов, необходимых  для роста и развития растений. Эти элементы вносятся в почву  в виде органических (навоз, торф и  др.) и минеральных (продукты химической переработки минерального сырья) удобрений. Производство последних является одной  из важнейших отраслей химической промышленности, тесно связанной с производством  серной кислоты и связанного азота.

Вырабатываемые  химической промышленностью минеральные  удобрения подразделяются на:

а) фосфорные (главным образом простой и  двойной суперфосфаты и преципитат);

б) азотные (сульфат аммония, аммиачная селитра, кальциевая и натриевая селитры);

в) калийные (хлористый калий и смешанные  калийные соли);

г) борные, магниевые и марганцевые (соединения и соли, содержащие эти элементы).

Природные соединения фосфора – фосфориты  и апатиты – содержат фосфор в  виде нерастворимого третичного фосфата Ca₃(PO₄)₂, который плохо усваивается растениями. Для получения легко усваиваемых удобрений фосфориты подвергают химической переработке, заключающейся в превращении нормальной соли в кислую. Таким путем приготовляют наиболее важные фосфорные удобрения – суперфосфат, двойной суперфосфат и преципитат.

Физико-химические свойства фосфатов аммония таковы, что делают предпочтительным использование  этих продуктов для получения  всего необходимого для сельского  хозяйства ассортимента комплексных удобрений. Если химический состав продукта зависит от качества и соотношения исходных компонентов, то его физические и механические свойства формируются на всех стадиях технологического процесса. Особая роль в этом отводится гранулированию, в процессе которого закладываются форма, размер, плотность и структура частиц.

Совершенствование аппаратуры применительно к конкретным условиям эксплуатации оказывает решающее влияние на эффективность технологической  линии. Однако модернизация конструкций  не должна быть односторонней и направленной только на интенсификацию данного процесса. Следует также искать пути изменения  и оптимизации технологии, чтобы  полнее использовать возможности имеющейся  аппаратуры.

Большинство из выпускаемых на данный момент сложных, фосфоросодержащих минеральных удобрений производится методом окатывания с использованием связующего компонента на частицах ретура в барабанных аппаратах. Технологические системы по выпуску таких удобрений работают по схеме с "БГС" (барабанная гранулятор-сушилка), либо по схеме "АГ+СБ" (аммонизатор-гранулятор совместно с сушильным барабаном).) Наиболее управляемой является схема АГ+СБ с использованием большого количества ретура и связующей пульпы, получаемой нейтрализацией фосфорной кислоты жидким аммиаком в смесителях-нейтрализаторах.

 

2.Характеристика исходного сырья  и готового  продукта

 

Таблица 1.1 - Характеристика сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов

Наименование сырья,  материалов, полупродуктов, энергоресурсов	Государственный или отраслевой стандарт, СТП, ТУ, регламент или методика подготовки сырья	Показатели по стандарту, обязательные для проверки	Регламентируемые  показатели
1	2	3	4
Аммиак   жидкий технический	ГОСТ 6221-90	1  Массовая доля аммиака,  %, не менее	Норма для марок
			А	Ак	Б
			99,9	99,6	99,6
		2  Массовая доля воды, %, (остаток после испарения)	-	0,2 - - 0,4	0,2 - - 0,4
		3  Массовая концентрация  масла, мг/дм3, не более	2	2	8
		4  Массовая концентрация железа, мг/дм3, не  более	1	1	2
Кислота   серная   техническая	ГОСТ 2184-77 с изменениями № 1-4	Массовая доля моногидрата (Н2SО4), %, не менее	92,5
Кислота фосфорная   экстракционная упаренная	ТУ 6-08-342-76 с изменениями № 1-10	1  Массовая доля Р2О5 в жидкой осветленной фазе, %, не менее	52
		2  Массовая доля осадка, %, не более	5
		3 Массовая доля сульфатной серы  в пересчете на SО3, %, не более	4,5
	СТП 113-00203648-098-2000	1 Массовая доля Н3РО4 в пересчете на Р2О5, %, не менее	52,0
		2 Массовая доля осадка, %, не более	допускается 4,5, при условии суммы примесей  (SО3 + тв.в. + F) не более 8,0
1	2	3	4
		3  Массовая доля SО3, %, не более	3,5 (допускается 4,0 при условии  суммы примесей не более 8,0)
		4  Массовая доля F, %, не более	0,5
		5  Массовая доля МgО, %, не более	0,4
Концентрат минеральный «Сильвин»	ТУ 2111-038-00203944-2003	1 Внешний вид	кристаллы серовато-белого или зерна  красно-бурого цвета
		2  Массовая доля калия в пересчете  на К2О, %, не менее	60
		3  Массовая доля воды, %, не более	1,0
	Договор   № 18343 от	4  Массовая доля аминов, %, не более	0,010
	10.03.2002	5  Массовая доля фракции  менее 0,2 мм, %, не более	20
		Для обеспечения рассыпчатости сильвин   обрабатывается антислеживателями
Сульфат   аммония –   побочный   продукт	ТУ 113-03-625-90 с извещениями   № 1-6	1  Массовая доля азота в пересчете  на сухое вещество, %, не менее	21
		2  Массовая доля воды, %, не более	0,3
		3  Массовая доля кислот в пересчете  на серную кислоту, %, не более	0,05
Шлак доменный гранулированный для  сельского хозяйства	ТУ 14-105-545-92	1 Суммарная массовая доля оксида  кальция СаО и оксида магния МgО, %, не более	43
	Договор с поставщиком	2 Массовая доля влаги, %, не более	ТУ: 15 Договор: зимний/летний период 15/20
Примечание*		3 Размер зерен, мм Содержание зерен крупнее 2,5 мм	0  - 2,5 Не должно превышать 2 %
Сжатый воздух КИПиА		1 Давление, кПа (кгс/см2), не менее	490 (5,0)
		2 Объемный  расход, м3/ч, не более	900

 

1	2	3	4
	ГОСТ 17433-80 класс 1, с Изменением 1	3 Температура точки росы, оС, не менее	На 10 ниже минимальной рабочей температуры, но не выше минус 10 °С
		4 Содержание посторонних примесей, в том числе: твердые частицы, мг/м3, не более вода (в жидком состоянии) масла (в жидком состоянии)	1   не допускается не допускаются
Природный газ после ГРУ **	ГОСТ  5542-87	1 Давление, кПа (кгс/см2)	19,6– 49,0   (0,2 - 0,5)
		2 Объемный расход, м3/ч, не более	1200
Водяной пар на входе	-	1 Давление, кПа (кгс/см2), не более	687 (7,0)
в корпус		2 Температура, ºС, не более	200
		3 Массовый расход, т/ч, не более	4
Смесь кондиционирующая	ТУ 2111-038--00203944-2003	1  Массовая доля воды, %, не более	1,0
марки А***		2  Температура вспышки, определяемая  в открытом тигле, ºС, не менее	130
		3 Вязкость кинематическая при  50 ºС, мм2/с	20 - 55
		4  Массовая доля механических примесей, %, не более	0,3
	Договор с ОАО «Север-химпром»	5 Плотность при 20 ºС, кг/м3	890 - 900
		6  Массовая доля аминов первичных, %, не менее	6

 

 

 

 

1	2	3	4
Меласса свекловичная Используется  в период с сентября по декабрь	ОСТ 18-395-82	1  Массовая доля сухих веществ, %, не менее	75,0
		2  Массовая доля сахарозы, %, не менее	43,0
		3  рН среды	от 6,5 до 8,5
Меласса тростниковая Используется  в период с января по август	ОСТ 18-233-75	1  Массовая доля сухих веществ, %, не менее	72,0
		2  Массовая доля сахарозы, %, не менее	49,0
		3  рН среды, не менее	5,5
Пеногаситель (ПГ-3)	ТУ 10-РФ 717-92, ТУ 2257-001-4024 5042-98	Показатели качества должны соответствовать  сертификату
Пигмент черный ТП	ТУ 6-38-05800142-234-96, СТП-089-2003	Показатели качества должны соответствовать  сертификату
Очищенный ливневой сток	Показатели  качества соответствуют регламенту водоохранных сооружений
Примечание - * Содержание в шлаке  зерен, проходящих через сито  с сеткой 1 мм, должно быть не менее 60 %, с сеткой 0,25 мм – не менее 5 % от массы партии. Показатели качества должны соответствовать сертификату. ** ГРУ – газораспределительное  устройство. *** Возможна замена на другие  кондиционирующие растворы и  окрашивающие добавки

 

Диаммонийфосфат (диаммофос) удобрительный - сложное азотно – фосфорное удобрение, сокращенно ДАФ, в зарубежной литературе DАР.

Диаммонийфосфат - гранулированный продукт белого цвета с желтоватым оттенком, хорошо растворимый в воде. По требованию потребителей возможно внесение окрашивающих добавок типа мелассы для придания продукту черного цвета.

Качество  диаммонийфосфата должно соответствовать требованиям ТУ 113-08-556-93, а при отгрузке на экспорт – требованиям заключенных контрактов.

 

 

 

Таблица 1.2 - Качество диаммонийфосфата согласно требованиям контракта

Наименование показателей	Норма
Внешний вид	Гранулы белого цвета с желтоватым оттенком
Химический состав (массовая доля  в %)
Массовая доля общих фосфатов,  не менее	46,0
Общая доля растворимых фосфатов, не менее	90
Массовая доля общего азота,  азот аммонийный, не менее	18,0
Массовая доля воды,  не более	1,8
Гранулометрический состав. Массовая доля гранул размером:
менее 1 мм, %, не более	3
от 2 мм до 5 мм, %, не менее	95
Статическая прочность гранул, МПа (кгс/см2), не менее	3,0 (30)
Рассыпчатость, %	100
Пылимость, г/т, не более	60
Температура при погрузке в вагоны /контейнеры/, ºС, не более	40

 

3. Физико-химические основы процесса