CS235883B1 - Způsob přípravy základní stabilizované NP suspenze - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu bylo připravit vysoce koncentrovanou NI suspenzi s obsahem síry do 5 % hmot. Tohoto cíle se dosáhne amoniakalizací směsi kyseliny fosforečné a síranu amonného do pH v rozmezí 6,5 až 7. Po amoniakalizaci se reakční směs ochladí a stabilizuje přídavkem bentonitové disperze.

Description

Vynález se týká způsobu přípravy základní stabilizované NP suspenze.

Deficit síry v průmyslově vyspělých zemích s rozvinutou industrií kombinovaných NP a NPK hnojiv na bázi extrakění kyseliny fosforečné se odstraňuje používáním kapalných a suspenzních hnojiv, která jsou dobrým nosným mediem pro zapravení této makroživiny·

Potřeba hnojivé síry v některých zemědělských oblastech ČSSR se kryje pomocí technického krystalického síranu amonného odpadajícího z koksoven, výroben kaprolaktamu a při výrobě železí tých pigmentů. Nevýhodou tohoto tuhého dusíkatého hnojivá je veíle nízkého obsahu živin (19,0 až 19,5 % hmot. N, 22 až 24 hmot. % S) značná spékavost, způsobená nevyváženým granulome trickým složením (značný podíl prašného podílu), působící po tíže při aplikaci rozmetadly.

235 883

Síran amonný je komponentou kapalných a suspenzních N hnojiv a kapalných NP hnojiv. Výrobny kapalných hnojiv produkují vedle

N roztoků na bázi močoviny a dusičnanu amonného i základní dusíkatý roztok s obsahem síry 20,55-O-Ot5»8 S o složení 23,75 % hmot.síranu amonného, 25,7 % hmot. močoviny a 0,95 % hmot. dusičnanu amonného. Výhodou tohoto čirého, kapalného dusíkatého hnojivá jsou dobré kryoskopické vlastnosti - teplota krystalizace = -21 °G. Nevýhodou je nízká koncentrace dusíku - 20,55 % hmot., způsobená nízkou rozpustností síranu amonného v roztoku močoviny a.dusičnanu amonného. Další nevýhodou tohoto kapalného hnojivá je omezená mísitelnost se základními NP roztoky na bázi orto a polyfosforečnanů amonných 8-24-0 a 10-34-0 při přípravě NP směsných a NPK kapalných čirých hnojiv.

Nízký obsah živin se odastraňuje zaváděním N suspenze na bázi močoviny a síranu amonného.

postup přípravy stabilizovaného suspenzního hnojivá

29-0-0-5 S, stabilizovaného 1,5 % hmot. gelotvorného jílur Tato suspenze se připraví amoniakalizací koncentrovaných roztoků kyseliny sírové (93 % hmot. HgSO^) za současného ředění reákční směsi roztokem močoviny a dodatkového množství vody ke krytí odparu vody vroucího roztoku. Horký roztok se rychle ochladí během 10 minut z teploty 116 °C na teplotu 38 °C, aby se rušenou krystalizací vyloučily jemné krystaly síranu amonného. Do ochlazené N suspenze se přidá práskovitý attapulgitový jíl, aby se potlačila nukleace a krystalizace a sedimentace vyloučených krystalů. Tento postup je popsán v americké publikaci: Production of urea - ammonium sulfáte suspension, 12^¹¹ Demonstration, October 18 - 19» 1978, New Developments in Pertilizer Technology, TVÁ, National Pertilizer Development Center, Muscle Schoals Alabama, USA, 61 - 63, 1978.

235 883

V čs. autorském osvědčení č. 204 790 je popsán způsob přípravy základní stabilizované N suspenze s obsahem 25 až 30 % hmot. dusíku a 0,5 až 5 % hmot. síry. Z granulované močoviny, roztoku nebo pevného síranu amonného a případně vody se připraví za teploty 70 až 90 °C reakční směs, která se za teploty pod 60 °C stabilizuje přídavkem natrifikované bentonitové disperze tak, aby produkt obsahoval po ochlazení na teplotu 30 až 20 °C 1 až 2 % hmot. bentonitu.

D.C. Young chrání v americkém patentu č. 3 046 105 (1962) postup přípravy NP hnojivá roztokového typu s obsahem síranu amonného. Příprava tohoto NP kapalného hnojivá spočívá v neutralizaci čisté kyseliny fosforečné (54 % hmot. ^a nické kyseliny sérové (96 % hmot. HgSO^), zředěné vypočteným množstvím vody, plynným čpavkem nebo čpavkovou vodou. Reakční směs se současně chladí pomocí hadového výměníku nebo recyklឣ hotového výrobku přes výměník s vysunutou chladicí.soustavou. Neutralizace je vedena tak, aby teplota reakční směsi byla vzhledem k ztrátám čpavku nižší než 93,3 °C. Kyselina fosforečná se neutralizuje do neutralizačního stupně charakterizovaného sloučeninou (NH^)₁ γΗ^ jPO^, vystihujícím optimální rozpustnost obou složek - (NH^)·^ γΗ^ ^PO^ a (NH^)₂S0^. Na bázi směsi a lze připravit NP hnojivá roztokového typu s teplotou krystalizace nižší než 0 °C a následujícím ta·» bélovým složením:

Typ Složení NP hnojivá (NH^)^ γίί^ ^PO^ (NH^gSO^HgO Obsah NP N-PgO^-KgO-S % hmotl % hmot. % složek roz- % hmot. hmot. % toku hmot·

1.	5-10-0-2	S	17,9	8,3	73,8 26,2
2.	8- 9-0-6,	5	14,3	24,8	60,9	39,1
3.	9-22-0-2	S	39,4	8,3	52,3	47,7
4.	9-11-0-6	s	19,7	24,8	55,5	44,5

235 883

Nevýhodou postupu je poměrně nízká konecntrace živin (15 - 31 % hmot.) a nutnost používat čisté nebo přečištěné kyseliny, t j. kyselinu sírovou a fosforečnou.

Výhodnějším se jeví způsob přípravy základní stabilizované NP suspenze obsahující do 5 % hmot. síry podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se vodní suspenze směsi kyseliny fosforečné a síranu amonného neutralizuje amoniakem do pH 6,5 až 7,0, načež se reakční směs bezodkladně ochladí pod 50 °G a stabilizuje přídavkem bentonitové disperze.

Výhoda předkládaného způsobu spočívá v možnosti přepracovat na vysoce koncentrované hnojivo relativně dostupnou surovinu, tj. extrakční kyselinu fosforečnou. Samotný postup je vzhledem ke své diskontinuálitě jednoduchý jak technologicky tak i výrobním zařízením. Způsob podle předkládaného vynálezu umožňuje připravit základní stabilizované vysoce koncentrované NP suspenze s obsahem síry ve formě síranu amonného s vyho vujícími skladovacími, aplikačními a kryoskopickými vlastnost mi.

Nutno mít i na zřeteli, že umožňuje využití odpadních roztoků síranu amonného ale i krystalického síranu amonného tak, jak odpadají ve výrobnách kaprolaktamu, koksoven a při výrobě pigmentů.

©

Realizace vynálezu spočívá například v tom, že se připra ví základní nestabilizovaná NP suspenze o složení 7-15,4-0 až

13,2-25,5-0 amoniakalizací extrakční kyseliny fosforečné ve směsi s rozpuštěným technickým síranem amonným nebo roztoků extrakční kyseliny fosforečné smíšených s vodnými roztoky sí5

235 883 ránu amonného. Amoniakalizace plynným nebo vodným roztokem amoniaku se provádí do hodnoty pH 6,5 až 7 při teplotě zhruba 60 až 103 °c, což je teplota bodu varu reakčni směsi. Nestabilizovaná NP suspenze se rychle ochladí na teplotu 40 ⁹C a ihned nebo po zředění vypočteným množstvím vody se stabilizuje za současného chlazení dispergací navážky.předem připravené 15% natrifikované bentonitové disperze do koncentrace 1,5 až 3 % hmot. bentonitu tak, aby výsledná teplota základní stabilizované NP suspenze byla 20 až 25 °C.

Bylo zjištěno, že obsah hořčíku v roztocích síranu amonného v koncentračním rozmezí 0,5 až 5 % hmot. síranu hořečnatého nemá vliv na zhoršení fyzikálně chemických a skladovacích vlastností NP suspenzí. Při amoniakalizaci se část hořčíku vysráží jako fosforečnan hořečnatoamonný, který nezvyšuje viskoziťu, obsah tuhé fáze a sedimentační rychlost. Přítomnost této složky pouze mírně snižuje obsah vodorozpustné složky PgO^·

Způsobem podle vynálezu se nedoporučuje vyrábět suspenzi s obsahem síry nad 5 % hmot·, tj. s obsahem síranu amonného nad 25 % hmot·, neboť se prudce zhorší tokové a skladovací vlastnosti NP stabilizované suspenze vzhledem k tomu, že stoup ne obsah tuhé fáze.

Dispergace a homogenní rozmíchání nabotnalých bentonitovýoh částic v NP suspenzi zamezuje nukleaci, krystalizaci a sedimentaci krystalů síranu amonného, fosforečnanů amonných, fosforečnanu hořečnatoamonného a nečistot.

Takto připravené základní stabilizované NP suspenze mají dobré skladovací a aplikační vlastnosti a při obsahu síry do 5 % hmot. mohou obsahovat až 12 % hmot. N a 22 % hmot. P₂0^.

235 883

Jsou vhodné pro přímé hnojení a lze je použít též jako listové hnojivo po zředění vodou nebo jako NP hnojivo s obsahem síry při míšení NT směsných hnojiv se základním dusíkatým roztokem DAM 390 30-0-0 nebo při přípravě NPK suepenzních hnojiv ve studených mísírnách.

Příklad 1

Do míchaného reaktoru umístěného na tenzometrických vahách, vybaveného dvojčinným lopatkovým míchadlem a vodním chladičem se naváží 4316 kg extrakční kyseliny fosforečné (51 % hmot. Ρ₂0,ρ a 4316 kg roztoku síranu amonného o teplotě 20 °C, obsahujícího 18,53 % hmot. (NH^gSO^ a 0,904 % hmot. MgSO^· Tato směs se neutralizuje za chlazení 4028 kg vodného čpavku (25 % hmot. NH,) do hodnoty pH = 6,9 tak, aby průěrná teplota reakční směsi po 60 minutách neutralizace byla 60 C.

K 12660 kg základní nestabilizované NP suspenze o složení 7,92-17,40-0, ochlazené na teplotu 40 °C se přidá 1948 kg předem připravené 15^l% natrifikované bentonitové disperze o teplotě 21 °C a disperguje se za chlazení a míchání (1500 ot/min) po dobu 15 minut. Vznikne 14608 kg základní stabilizované NP suspenze o složení 6,83-15,07-0 a o 93,9 % vodorozpustnosti složky Ρ2θ5» ⁰ 20 °C a s obsahem 2,0 % hmot. bentonitu.

NP suspenze má při teplotě 25 °0 tyto fyzikálně chemické a skladovací vlastnosti: hustota = 1190 kg.m , viskozita při ryohlosti smykové deformace 243 s = 34»8 mPa.s, pH = 6,88, obsah tuhé fáze = 13,52 % hmot., zbytek po tokové zkoušce * 1,24 % hmot. S edimentační objemy po.době skladování 24, 72 a 144 hodin Činily 97,7, 92,3 a 90,1 obj. %. NP suspenze obsahuje 1,40 % hmot. síry a 0,054 % hmot. hořčíku. Teplota zatuhnutí NP suspenze je -20,2 °C.

Příklad 2

235 883

Do míchaného reaktoru umístěného na tenzometrických vahách, vybaveného dvojčinným lopatkovým míchadlem s vodním chladičem a rozdělovačem plynného čpavku se naváží 5492 kg extrakční kyseliny fosforečné (39,5 % hmot. PgO^) o teplotě 20 °C a 2941 kg roztoku síranu amonného o teplotě 25 °C, obsahujícího 27,20 % hmot· (NH^gSO^ a 3,50 % hmot. MgSO^. Tato směs se neutralizuje za chlazení 967 kg plynného čpavku do hodnoty pH = 6,85 tak, aby průměrná teplota reakční směsi po 60 minutách neutralizace byla 60 °G. K 9400 kg základní nestabilizované NP suspenze o složení 10,27-23,08-0, ochlazené na teplotu 40 °C Se přidá 1446 kg předem připravené 15% natrifikované bentonitové disperze o teplotě 20 °C a disperguje se za chlazení a míchání (1500 ot/min) po dobu 15 minut. Vznikne 10846 kg základní stabilizované NP suspenze o složení 8,90-20,0-0 a o 93,0% vodorozpustnosti složky PgO^, ⁰ teplotě 25 °C a s obsahem 2,0 % hmot. bentonitu. NP suspenze vyka^je při teplotě 25 °C tyto fyzikálně chemické a skladovací vlastnosti: hustota = 1269 kg.m , viskozita při rychlosti smykové deformace 243 s”^ = $4,87, obsah tuhé fáze = 26,0 % hmot., zbytek po tokové zkoušce X 2,53 % hmot. Sedimentační objemy po době skladování 24, 72 a 144 hodin činily 98,1, 96,2 a 96,1 % obj. NP suspenze obsahu j-e 2,042 % hmot. síry a 0,192 % hmot. hořčíku. Teplota zatuhnutí NP suspenze je -16,5 °C.

Příklad 3

Do míchaného reaktoru umístěného na tenzometrických vahách, vybaveného dvojčinným lopatkovým míchadlem, vodním chladičem a rozdělovačem plynného čpavku se naváží 6756 kg extrakční fosforečné kyseliny (32 % hmot. P₂0^) a 659 kg čiřené vody. V předložené kyselině fosforečné se rozpustí za míchání 1010 kg technického síranu amonného o složení 79,21 % hmot. (NH^^SO^ a

235 883

10,15 % hmot. MgSO^ a 10,64 % hmot. vlhkosti. Tato směs se neutralizuje 975 kg plynného čpavku do hodnoty pH = 6,70 za chlazení tak, aby průměrná teplota neutralizace po 60 minutách neutralizace byla 60 °G. K 9400 kg základní nestabilizované NP suspenze o složení 10,33-23,00-0, ochozené na teplotu 40 °C se přidá 1044 kg předem připravené 15% natrifikované bentonitové disperze o teplotě 25 °C a disperguje se za chlazení a míchání (1500 ot/min) po dobu 15 minut. Vznikne 10444 kg základní stabilizované NP suspenze o složení 9,30-20,70-0 a o 93,7% vodorozpustnosti složky PgO^ ⁰ výsledné teplotě» 25 °C a s obsahem 1,5 % hmot. bentonitu.NP suspenze vykazuje při tepláte 25 °C tyto fyzikálně chemické a skladovací vlastnosti: hustota = 1259 kg.m , viskozita při rychlosti smyfkové deformace 243 s¹ = 49,9 mPa.s, obsah tuhé fáze = 24,15 % hmot., zbytek po tokové zkoušce = 0,94 % hmot. Sedimentační objemy po době skladování 24, 72, 144 hodin činily 98,0, 97,5 a 97,4 % obj. NP suspenze obsahuje 2,12 % hmot. síry a 0,198 % hmot. hořčíku. Teplota zatuhnutí NP_ suspenze je -16,5 °C.

Příklad 4

Do míchaného reaktoru umístěného na tenzometrických vahách , vybaveného dvojčinným lopatkovým míchadlem, vodním chladičem a rozdělovačem plynného Čpavku se naváží 4638 kg extrakční kyseliny fosforečné (54 % hmot. PgO^) ^a 442 kg čiřené vody. Ke zředěné kyselině se naváží 4970 kg roztoku síranu amonného o teplotě 25 °C a složení 35,41 % hmot. (NH^gSO^ a 4,62 % hmot· MgSO^. Vzniklá směs se neutralizuje 1182 kg plynného čpavku do hodnoty pH « 6,80 bez chlazení v teplotním oboru 25 až 103 °Q. Během 60 minutové neutralizace dojde při teplotách 100 až 103 °C v průběhu 25. až 6Ó. minuty k odparu 1182 kg vody z neutralizátoru. K 10050 kg základní nestabilizované suspenze o složení 14,38-24,92-0, ochlazené na teplotu 40 °C se přidá 386 kg čiřené vody o teplotě 25 °0 a 1160 kg předem při9

235 883 pravené 15% natrifikované bentonitové disperze o teplotě 25 °C a disperguje se za chlazení a míchání (1500 ot/min) po dobu 15 minut. Vznikne 1159^základní stabilizované NP suspenze o složení 11,60-21,60-0, o teplotě 25 °C s 91,8% vodoronpustností složky P₂0^, stabilizovaná 1,5 % hmot. bentonitu. NP suspenze vykazuje tyto fyzikálně chemické a skladovací vlastnosti: hustota = 1326 kg.m“ , viskozita při rychlosti smykové deformace 243 s^-1 « 83,9 mPa.s, obsah tuhé fáze = 43,8 % hmot., zbytek po tokové zkoušce = 1,39 % hmot. Sedimentační objemy po době skladování 24, 72 a 144 hodin činily: 97,7, 96,5 a 96,3 % obj. NP suspenze obsahuje 4,21 % hmot. síry a 0,400 % hmot. hořčíku. Teplota zatuhnutí NP suspenze je -20,4 °C.

Příklad 5

Do míchaného reaktoru umístěného na tenzometrických vahách, vybaveného dovjčinným lopatkovým míchádlem, vodním chladičem a rozdělovačem vodného čpavku na naváží 4384 kg extrakční kyseliny fosforečné (54 % hmot. celk. PgO^) ^a 921 kg čiřené vody o teplotě 25 °C. V předložené zředěné kyselině se rozpustí 897 kg technického síranu amonného o obsahu 20,1 % hmot. N. Vzniklá směs se neutralizuje 3848 kg čpavkové vody o obsahu 25,0 % hmot. NH~ do hodnoty pH = 6,85 za chlazení tak, aby teplota neutralizace nepřestoupila teplotu 60 C. Doba neutralizace je 60 minut. K 10Q50 kg základní nestabilizované NP suspenze o složení 9,67-23,55-0, ochlazené na teplotu 40 °C se přidá 1117 kg předem připravené 15% natrifikované bentonitové disperze o teplotě 25 °C a disperguje se za chlazení a míchání (1500 ot/min) po dobu 15 minut. Vznikne 11167 kg základní stabilizované NP suspenze o složení 8,70-21,1-0 a o 93,9% vodorozpustnosti složky PgOcj s teplotou 25 °C, stabilizovaná 1,5 % hmot. v bentonitu. NP suspenze má tyto fyzikálně chemické a skladovací vlastnosti při teplotě 25 °C: Hustota « 1253 kg.m“/\ viskozita při rychlos10

235 883 ti smykové deformace 243 s*^ = 48,8 mPa.s, obsah tuhé fáze 23,65 % hmot., zbytek po tokové zkoušce = 0,97 % hmot. Sedimentační objemy po době skladování 24, 72, 144 hodin činily 97,6, 97,4 a 97,3 % obj. NP suspenze obsahuje 1,85 % hmot. síry. Teplota zatuhnutí NP suspenze je ^15,8 °C.

Příklad 6

Do míchaného reaktoru umístěného na tenzometrických vahách, vybaveného dvojčinným lopatkovým míchadlem, vodním chladičem a rozdělovačem plynného čpavku, se naváží 43S4 kg extrakční fosforečné kyseliny (54 % hmot. celk. PgO^) a 673 kg čiřené vody o teplotě 25 °C. Do roztoku zředěné kyseliny fosforečné se naváží 4993 kg roztoku technického síranu amonného s obsahem 40,0 % hmot. (NH^)^SO^ o teplotě 25 °C. Vzniklá směs se neutralizuje 897 kg plynného čpavku do hodnoty pH « 6,80 bez chlazení v teplotním intervalu 25 až 103 °C po dobu 60 minut. Během neutralizace mezi 25. a 60. minutou při teplotě bodu varu NP roztoku (101 až 103 ^ĎC) k odparu 897 kg vody z neutralizátoru. K 10050 kg základní nestabilizované NP suspenze o složení 11,55t23,55-O, ochlazené na teplotu 40 °G se přidá 1117 kg předem připravené 15% natrifikované disperze o teplotě 25 °C a disperguje se za chlazení a míchání (1500 ot/min) po dobu 15 minut. Vznikne 11167 kg základní stabilizované NP suspenze o složení 10,40-21,20-0 a 94,9 % vodorozpustnosti složky BgO^ o teplotě 25 °C, stabilizované 1,5 % hmot. bentonitu. NP suspenze vykazuje tyto fyzikálně chemické a skladovací vlastnosti: hustota « 1355 kg.m“^, viskozita při rychlosti smykové deformace 243 s“¹ » 79 mPa.s, pH » 6,90, obsah tuhé fáze « 47,9 % hmot·, zbytek po tokové zkoušce « 4,05 % hmot. Sedimentační objemy po době skladování 24, 72 a 144 hodin činily 97,9, 94,7 * a 94,2 % obj. NP suspenze obsahuje 4,40 % hmot. síry. Teplota zatuhnutí NP suspenze je -19,9 °C.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   235 883

   Způsob přípravy základní stabilizované NP suspenze obsahující do 5 % hmot. síry, vyznačený tím, že se vodní suspenze směsi kyseliny fosforečné a síranu amonného neutralizuje amoniakem do pH = 6,5 až 7, načež se reakční směs bezodkladně ochladí pod 50 °C a stabilizuje přídavkem bentonitové disperze.