CS235884B1 - Způsob přípravy základní stabilizované NP suspenze - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu bylo připravit vysoce koncentrovanou NP suspenzi s obsahem síry do 5 % hmot. Tohoto cíle se dosáhne amoniakalizací směsi amofosu a síranu amonného do pH v rozmezí 6,5 až 7. Po amoniakalizaci se reakční směs ochladí a stabilizuje přípravkem 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 extrakční 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 železitých pigmentů. Nevýhodúu.tohoto tuhého dusíkatého hnojivá je vedle nízkého obsahu živin (19,0 až 19»5 % hmot. N, 22 až 24 % hmot. S) značná spékavost, způsobená nevyváženým granulometrickým složením (značný podíl prašného podílu), působící potíže při aplikaci rozmetadly.

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

235 884

N roztoků na házi močoviny a dusičnanu amonného i základní dusíkatý roztok s obsahem síry 20,55 -0-0-5,8 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 °C. 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 aNPK kapalných čirých hnojiv.

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

29-0-0-5 S, stabilizovaného 1,5 % hmot. gelotvorného jílw

Tato suspenze se připraví amoniakalizací koncentrovaných roztoků kyseliny sírové (93 % hmot. HgSO^) za současného ředění reakční 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 práškovítý attapulgitový jíl, aby se potlačila nukleace a krystalizace a sedimentace vyloučených krystalů. Tento postup je popsán v americké publith kaci: Production of urea - ammonium sulfáte suspension, 12 Demonstration, October 18 - 19» 1978, New Developments in Pertilizer Technology, TVA, National Pertilizer Děvelopment Center, Muscle Shoals Alabama, USA, 61 - 63, 1978.

V čs. autorském osvědčení č. 204 790 je popsán způsob přípravy základní stabilizované N suspenze s obsahem 25 až

235 884 % 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. PgO^) a technické kyselině sírové (96 % hmot. HgSO^), zředěné vypočteným množstvím vody, plynným čpavkem nebo čpavkovou vodou. Reakční směs se současně chladí pomocí hadového výměníku nebo recykláží 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 °0. Kyselina fosforečná se neutralizuje do neutralizačního stupně charakterizovaného sloučeninou (NH^)^ 7^13 PO^, vystihujícím optimální rozpustnost obou složek - (NH^^ γ PO^ a (Níl^)₂

SO^· Na bázi směsi H^PO^ a IigSO^ lze připravit NP hnojivá roztokového typu s teplotou krystalizace nižší než 0 °C a následujícím tabelovaným složením:

Typ NP roz- toku	Složení NP hnojivá (NH^)^ γΗ^ ^PO^ ^H4^2S°4	Obsah složek . % hmot.
N-PgO^-KgO-S · % hmot.	% hmot.	% hmot.	% 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

235 884

Nevýhodou postupu je poměrně nízká koncentrace živin (15 - 31 % hmot·) a nutnost používat cistě nebo přečištěné kyseliny, tj· 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 amofosu a síranu amonného neutralizuje amoniakem do pH 6,5 až 7,0,a to při teplotě pod 95 °C, načež se reakční směs bezodkladně ochladí pod 50 °C a stabilizuje přídavkem bentonitovó disperze.

Výhoda předkládaného způsobu spočívá v možnosti zpracovávat vhodnou a dostupnou surovinu s obsahem fosforečné složky - Amofos (ČSN 65 4915). Samotný postup je ^hledem ke své diskontinualitě 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 vyhovujícími skladovacími, aplikačními a kryoskopickými vlastnostmi.

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 pigmenty.

Realizace vynálezu spočívá například v tom, že se připraví základní nestabilizovaná Ni suspenze o složení 7-15,4-0 až 13,2-25,5-0 rozpuštěním a amoniakalizací navážky amofosu plynným čpavkem v roztoku technického síranu amonného o koncentraci 10 až 40 % hmot. do hodnoty pH = 6,8 až 7,0 při teplotě 20 až 75 °0. Nestabilizovaná NP suspenze se rychle ochladí na teplotu 40 °C a ihned nebo po zředění vypočteným množstvím vody se stabilizuje za současného chlazení dispergací navážky

235 884 předem připravené 15% natrifikované bentonitové disperze do koncentrace 1,5 až 3 % hmot, bentonitu tak, aby výsledná teplota základní stabilizované HP suspenze byla 20 až 25 °C,

Bylo zjištěno, že obsah hořčíku v roztocích síranu amonného v koncentračním rozmezí 0,5 až 5 % hmot. síranu horečnatého nemá vliv na zhoršení fyzikálně chemických a skladovacích vlastností HP suspenzí. Pří amóniakalizaci se část hořčíku vysráží jako fosforečnan hořečnatoamonný, který nezvyšuje viskozitu, obsah tuhé fáze a sedimentační rychlost. Přítomnost této složky pouze mírně snižuje obsah vodorozpustné složky *

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

Dispergace a homogenní rozmíchání nabotnalých bentonitových částic v HP suspenzi zamezuje nukleaci, krystalizaci a sedimentaci krystalů síranu amonného, fosforečnanů amonných, fosforečnanu hořečnatoamonného a nečistot z amofosu.

Takto připravené základní stabilizované HP suspenze mají dobré skladovací a aplikační vlastnosti a při obsahu síry do 5 % hmot. mohou obsahovat až 12 % hmot, N a 22 % hmot. P^O^. Jsou vhodné pro přímé hnojení a lze je použít též jako listové hnojivo po zředění vodou nebo jako HP hnojivo s obsahem síry při míšení HP směsných hnojiv se základním dusíkatým roztokem DA.M 390 30-0-0 nebo při přípravě HPK suspenzních hnojiv ve studených mísírnách.

235 884

Příklad 1

Do míchaného reaktoru umístěného na tenzometrických vahách, vybaveného dvojčinným lopatkovým míchadlem a vodním chladičem se naváží 8080 kg roztoku o teplotě 18 °C, obsahujícího 9,90 % hmot. (NH^JgSO^ a 0,484 % hmot. MgSO^ a za míchání se přidá navážka·4200 kg amofosu o složení 12,4-52,45-0, Vzniklá suspenze amofosu se neutralizuje 380 kg plynné čpavku do pH = 6,88. Výsledná teplota reakční směsi je 65 °C, K 12660 kg základní nestabilizované NP suspenze o složení 7,89-17,39-0, ochlazené na teplotu 21 °C se přidá 1948 kg 15% natrifikované předem připravené bentonitové disperze o teplotě 20,3 °C a disperguje se za míchání (1500 ot/min) po dobu 15 minut. Vznikne 14608 kg základní stabilizované NP suspenze o složení 6,83-15,07-0 S 93,8 % vodorozpustné složky Ρ₂θ^ o teplotě 20,7 °0 s obsahem 2,0 % hmot. bentonitu. NP suspenze má tyto fyzikálně chemické a skladovací vlastnosti při teplotě 25 °C: pH » 6,92, hustota = 1200 kg.m > viskozita při rychlosti smyakové deformace 243 s¹ ~ 35,3 mPa.s, obsah tuhé fáze = 13,66 % hmot., zbytek po tokové zkoušce = 1,26 % hmot. Sedimentační objemy po době skladování 24,72 a 144 hodin při teplotě 25 °C činily -98,7,

93,2 a 91,0 % obj. Stabilizovaná NP suspenze obsahuje 1,40 % hmot. síry a 0,054 % hmot. hořčíku. Teplota zatuhnutí NP suspenze = -20,0 °C.

Příklad 2

Do míchaného reaktoru umístěného na tenzometrických vahách, vybaveného dvojčinným lopatkovým míchadlem a vodním chladičem, se odváží 4820 kg roztoku o teplotě 18 °G obsahujícího

16,6 % hmot. (NH^gSO a 2,13 % hmot. MgSO^. Za míchání se přidá navážka 4250 kg amofosu o složení 12,4-52,45-0. Vzniklá

235 884 suspenze amofosu se neutralizuje 330 kg plynného čpavku do hodnoty pH = 6,67· Teplota reakční směsi po 35 minutách neutralizace je 70 °G. K 9400 kg nestabilizovaná NP suspenze o složení 10,29-23,09-0 a ochlazené na teplotu 40 °C se přidá navážka 1446 kg 15% předem připravené natrifikované bentonitové disperze o teplotě 20,5 °G. Bentonitová disperze se za chlazení a míchání (1500 ot/min) disperguje po dobu 15 minut. Vznikne 10846 kg základní stabilizované NP suspenze o složení 8,90-19,99-0 a teplotě

22,3 °C s obsahem 2,0 % hmot. bentonitu. Stabilizovaná NP suspenze vykazuje tyto fyzikálně chemické a skladovací vlastnosti při teplotě 25 °C: hustota = 1279 kg.m*^, viskožita při rychlosti smykové deformace 243 s¹ ~ 65,3 mPa.s, pH = 6,83, obsah tuhé fáze » 26,26 % hmot., zbytek po tokové zkoušce = 2,55 % hmot. Sedimentační objemy po době skladování 24, 72 a 144 hodin při teplotě 25 °C činily 98,4,

96,5 a 99,4 % obj. NP suspenze obsahuje 2,042 % hmot. síry a 0,191 % hmot. hořčíku. Teplota zatuhnutí stabilizované NP suspenze je -16,0 °C.

Příklad 3

Do míchaného reaktoru umístěného na tenzometrických vahách, vybaveného dvojčinným lopatkovým míchadlem a vodním chladičem se odváží 3810 kg čiřené vody o teplotě 23 °0.

V předložené vodě se rozpustí 1010 kg odpadního síranu amonného s obsahem 79,21 % hmot. síranu amonného, 10,15 %hmot. MgSO^ a 10,64 % hmot. vlhkosti. Za míchání se přidá k roztoku o teplotě 18,2 °C 4250 kg amofosu o složení 12,4-52,45-0. Vzniklá suspenze amofosu se neutralizuje 330 kg plynného čpavku do hodnoty pH = 6,67· Teplota reakční směsi po 35 minutách doby neutralizace je 70 °C. K 9400 kg nestabilizovaná NP suspenze o složení 10,29-23,09-0, ochlazené na teplotu 40,0 °0 se přidá navážka 1044 kg předem připravené natrifiko

235 884 váné 15% bentonitové disperze o teplotě 20,5 °C. Bentonitová disperze se za chlazení a míchání (1500 ot/min) disperguje po dobu 15 minut. Vznikne 10444 kg základní stabilizované NP suspenze o složení 9,31-20,66-0 při 93,6 % vodorozpustnosti složky P₂°5’ ⁰ 22,1 °C a <s obsahem bentonitu 1,5 % hmot. Stabilizovaná NP suspenze má tyto fyzikálně chemické vlastnosti při teplotě 25 °G: hustota = 1265 kg.m~^, viskozita při rychlosti smykové deformace 243 s = 50,2 mPas, obsah tuhé fáze - 24,3 % hmot., zbytek po tokové zkoušce =0,95 % hmot. Sedimentační objemy po době skladování: 24,72 a 144 hodin při teplotě 25 °C činily: 98,2, 98,0 a 97,9 % obj. Základní stabilizovaná NP suspenze obsahuje 2,12 % hmot. síry a 0,198 % hmot. hořčíku. Teplota zatuhnutí stabilizované HP suspenze je -16,2 °C.

Příklad 4

Do míchá&ho reaktoru umístěného na tenzometrických vahách, vybaveného dvojčinným lopatkovým míchadlem a vodním chladičem se odváží 4970 kg roztoku o teplotě 20 °C, obsahujícího 35,41 % hmot. (NH^)₂S0^ a 4,62 % hmot. MgSO^. Za míchání se přidá 4700 kg amofosu o složení 12,4-52,45-0. Vzniklá suspenze amofosu se neutralizuje 380 kg plynného čpavku do hodnoty pH = 7,00. Teplota reakční směsi po 35 minutách doby neutralizace je 75 °C.

K 10050 kg nestabilizované NP suspenze o složení 13,16-24,94-0, ochlazené na teplotu 40 °G se přidá 1546 kg předem připravené natrifikované 15% bentonitové disperze o teplotě 20,5 °C· Bentonitová disperze se za chlazení a míchání (1500 ot/min) disperguje po dobu 15 minut. Vznikne 11596 kg základní stabilizované NP suspenze o složení 11,45-21,58-0 při 90,81 % vodorozpustnosti složky PgO^, o teplotě 22,3 °C a s obsahem 2,0 % hmot. bentonitu. Základní stabilizovaná NP suspenze má tyto fyaikálně

Ť

235 884 chemické vlastnosti stanovené při teplotě 25 °C: hustota =

1372· kg.m^, visko žita při rychlosti smykové deformace 243S“¹ = 75,4 mPa.s, pH = 7,05, obsah tuhé fáze = 48,1 % hmot·, zbytek po tokové zkoušce = 4,25 % hmot. Sedimentační objemy po době skladová^W24, 72 a 144 hod činily 99,1,

95,9 a 95,4 % hmot. Stabilizovaná NP suspenze obsahuje 4,21 % hmot. síry a 0,40 % hmot· hořčíku· Teplota zatuhnutí je -21,5 °C.

Příklad 5

Do míchaného reaktoru umístěného na tenzometrických vahách, vybaveného dvojčinným lopatkovým míchadlem a vodním chladičem se naváží 4820 kg roztoku o teplotě 18,2 °C, obsahujícího 16,60 % hmot· (NH^gSO^ a 2,13 % hmot. MgSO^· Za míchání se přidá 4850 kg amofosu o složení 12,4-52,45-0. Vzniká suspenze amofosu se neutralizuje 380 kg plynného čpavku do hodnoty pH = 6,77· Teplota reakční směsi po 35 minutách doby neutralizace je 68,8 °C. K 10050 kg IIP suspenze o složení 11,53-25,37-0, ochlazené na teplotu 40 °C se přidá 1547 kg předem připravené natrifikované 15% bentonitové disperze o teplotě 23,7 °C. Bentonitová disperze se za chlazení a míchání (1500 ot/min) disperguje po dobu 15 minut. Vznikne 11597 kg základní stabilizované HP suspenze o složení 9,84-21,70-0 při 93,7 % vodorozpustnosti složky Ρ₂0^ a s obsahem 2,0 % hmot. bentonitu. Základní stabilizovaná IIP suspenze má tyto fyzikálně chemické vlastnosti stanovené při teplotě 25 °G: hustota = 1298 kg.m“^, viskozita při rychlosti smykové deformace 243 s^* = 69,2 mPa.s, pH ~ 6,87, obsah tuhé fáze = 28,2 % hmot., zbytek po tokové zkoušce = 3,13 % hmot. Sedimentační objemy po 24, 72 a 144 hodinách skladování při teplotě 25 °C činily 98,9, 97,3 a 96,1 % obj. Stabilizovaná NP suspenzeobsahuje 1,909 % hmot. síry a 0,179 % hmot· hořčíku. Teplota zatuhnutí je -20,2 °C.

Příklad 6

235 884

Do míchaného reaktoru umístěného na tenzometrických vahách, vybaveného dvojčinným lopatkovým míchaldem a vodním chladičem se naváží 4820 kg roztokuo teplotě 20 °C, obsahujícího 16,60 % hmot. (NH^gSO^ a 2,13 % hmot. MgSQ^·

Za míchání se přidá 4850 kg amofosu o složení 12,4-52,45-0. Vzniklá suspenze amofosu se neutralizuje 380 kg plynného čpavku do hodnoty pH = 6,77. Teplota reakční směsi po 35 minutách neutralizace je 68,8 °C. K 10050 kg nestabilizované NP suspenze o složení 11,53-25,37-0, ochlazené na teplotu 40 °C se přidá 1117 kg předem připravené natrifikované 15% bentonitové disperze o teplotě 22 °C. Bentonitová disperze se za chlazení a míchání (1500 ot/min) disperguje po dobu 15 minut. Vznikne 11167 kg základní stabilizované NP suspenze o složení 10,03-22,52-0 při 92,9 % vodorozpustnosti složky.PgO^ o teplotě 23,4 °C a s obsahem 1,5 % hmot. bentonitu. Základní stabilizovaná NP suspenze má tyto fyzikálně chemické vlastnosti stanovené při teplotě 25 °C: hustota = 1287 kg.ní”^, viskozita při rychlosti smykové deformace 243 s“¹ = 75,5 mPa.s, pH = 6,77, obsah tuhé fáze = 28,1 % hmot., zbytek po tokové zkoušce - 1,82 % hmot.. Sedimentační objemy po 24, 72 a 144 hodinách skladování činily: 98,3, 97,9 a 97,9 % obj. Teplota zatuhnutí je -19,5 °C. Stabilizovaná NP suspenze obsahuje 1,983 % hmot. síry a 0,185 % hmot. hořčíku.

Příklad 7

Do míchaného reaktoru,umístěného na tenzometrických vahách, vybaveného dvojčinným lopatkovým míchadlem a vodním chladičem se naváží 3513 kg čiřené vody o teplotě 20 °C a 897 kg technického síranu amonného z koksoven o obsahu 20,1 % hmot. N. Do roztoku síranu amonného o teplotě 15,3 °C se za

235 884 míchání odváží 4512 kg amofosu o složení 12,4-52,45-0· Vzniklá suspenze amofosu ee neutralizuje 1128 kg čpavkové vody o obsahu 25,0 % hmot. NH^ (20,56 % hmot. N) do hodnoty pH = 6,70· Teplota reakční směsi po 35 minutách doby neutralizace je 63 °0· K 10050 kg nestabilizovaně NP suspenze o složení 9,67-23,55-0, ochlazené na teplotu 40 °C se přidá 1117 kg předem připravené natrifikované 15% bentonitové disperze o teplotě 22 °C. Bentonitová disperze se za chlazení a míchání (1500 ot/min) disperguje po dobu 15 minut. Vznikne 11167 kg základní stabilizované NP suspenze o složení 8,70-21,20-0 při 94,2 % vodorozpustnosti složky PgO^ o teplotě 25 °C a s obsahem 1,5 % hmot. bentonitu. Základní stabilizovaná NP suspenze má tyto fyzikálně chemické vlastnosti stanovené při teplotě 25 °C: hustota = 1260 kg.m**\ viskozita při rychlosti smyčkové deformace 243 = 49,2 mPa.s, pH = 6,75, obsah tuhé fáze a 23,8 % hmot., zbytek po tokové zkoušce » 0,98 % hmot. Sedimentační objemy po době skladování 24, 72 a 144 hodin při teplotě 25 °C činily: 98,1, 97,9 a 97,8 % obj. Stabilizovaná NP suspenze obsahuje 1,848 % hmot. síry· Teplota zatuhnutí je -16,0 °C.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   235 884

   Způsob přípravy základní stabilizované NP suspenze obsahující do 5 % hmot. síry a vyznačující se tím, že se vodní suspenze amofosu a síranu amonného neutralizuje amoniakem do pH 6,5 až 7,0 a to při teplotě pod 95 °C, načež se reakčni směs bezodkladně ochladí pod 50 °G a stabilizuje^přídavkem bentonitové disperze.