CZ2000616A3 - Způsob kombinované výroby hnojiv a sirných sloučenin - Google Patents
Způsob kombinované výroby hnojiv a sirných sloučenin Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2000616A3 CZ2000616A3 CZ2000616A CZ2000616A CZ2000616A3 CZ 2000616 A3 CZ2000616 A3 CZ 2000616A3 CZ 2000616 A CZ2000616 A CZ 2000616A CZ 2000616 A CZ2000616 A CZ 2000616A CZ 2000616 A3 CZ2000616 A3 CZ 2000616A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- group
- acid
- sulfur
- combination
- ammonia
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 85
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 title claims abstract description 47
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 64
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 title claims description 31
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 title claims description 31
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 25
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 102
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 82
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 69
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 42
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 34
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 claims abstract description 21
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 12
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 29
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 16
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 16
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 16
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 15
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 15
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 11
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002535 acidifier Substances 0.000 claims description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 claims description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 2
- FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L calcium hydrogenphosphate Chemical compound [Ca+2].OP([O-])([O-])=O FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims 1
- 229940044609 sulfur dioxide Drugs 0.000 claims 1
- 235000010269 sulphur dioxide Nutrition 0.000 claims 1
- ZRIUUUJAJJNDSS-UHFFFAOYSA-N ammonium phosphates Chemical class [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]P([O-])([O-])=O ZRIUUUJAJJNDSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 21
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 10
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 6
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 6
- GBAOBIBJACZTNA-UHFFFAOYSA-L calcium sulfite Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])=O GBAOBIBJACZTNA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 235000010261 calcium sulphite Nutrition 0.000 description 6
- 239000002367 phosphate rock Substances 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 5
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 5
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical class OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- PQUCIEFHOVEZAU-UHFFFAOYSA-N Diammonium sulfite Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S([O-])=O PQUCIEFHOVEZAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 3
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 3
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 3
- AOSFMYBATFLTAQ-UHFFFAOYSA-N 1-amino-3-(benzimidazol-1-yl)propan-2-ol Chemical compound C1=CC=C2N(CC(O)CN)C=NC2=C1 AOSFMYBATFLTAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 2
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000001166 ammonium sulphate Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 2
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 2
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000002686 phosphate fertilizer Substances 0.000 description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000005696 Diammonium phosphate Substances 0.000 description 1
- 235000019739 Dicalciumphosphate Nutrition 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000008043 acidic salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004295 calcium sulphite Substances 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 229910000388 diammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019838 diammonium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- NEFBYIFKOOEVPA-UHFFFAOYSA-K dicalcium phosphate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O NEFBYIFKOOEVPA-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000390 dicalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940038472 dicalcium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000618 nitrogen fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011403 purification operation Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005200 wet scrubbing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/48—Sulfur compounds
- B01D53/50—Sulfur oxides
- B01D53/501—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
- C05B7/00—Fertilisers based essentially on alkali or ammonium orthophosphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
- C05C1/00—Ammonium nitrate fertilisers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
Způsob výroby hnojiv a simých sloučenin
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu kombinované výroby 1) hnojivá, vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, fosforečnan amonný a jejich kombinace prostřednictvím nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci a 2) simé sloučeniny, vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, oxid siřičitý, kyselinu sírovou a síranové soli.
Dosavadní stav techniky
Hnojivá jsou používána ve velkých objemech milionů tun ročně. Používají se po celé zeměkouli a po většinu roku. Některé ze zmíněných hnojiv jsou soli vyráběné přímou neutralizací kyselin a zásad. Hlavní příklady jsou dusičnan amonný, který obvykle vzniká přímou reakcí kyseliny dusičné a amoniaku, a fosforečnan amonný, obvykle připravovaný reakcí kyseliny fosforečné a amoniaku. Tato přímá reakce produkuje neutralizační energii. Počet využití zmíněné neutralizační energie není veliký.
Používají se velká množství síry, převážně pro výrobu kyseliny sírové, která se v mnoha procesech používá jako okyselující prostředek. Ve většině případů ovšem končí jako sádra na skládce odpadů. Typickým případem je reakce fosfátové zeminy s kyselinou sírovou za vzniku kyseliny fosforečné pro zemědělské využití, přičemž jako vedlejší produkt vzniká sádra, která musí být nějakým způsobem uskladněna. Použití síry v takovýchto procesech tedy způsobuje životnímu prostředí problémy tím, že vzniká sádra. Kyselina sírová je ovšem levná, koncentrovaná a silná kyselina a její využití je tedy atraktivní. Problém by mohl být omezen, pokud bychom našli dobrou ekonomickou cestu k regeneraci sloučenin síry z odpadních plynů, čímž by se snížila potřeba dolování síry pro výrobu kyseliny fosforečné.
Spalování fosilních paliv uvolňuje ročně miliony tun oxidu siřičitého. Bylo vyvinuto několik způsobů absorpce SO2 a jeho převedení na síru nebo na kyselinu sírovou. Průmyslové aplikace těchto technologií jsou velmi omezené ve srovnání s jinými způsoby odstraňování síry z kouřových plynů. Důležitým důvodem je to, že chybí hnací síla pro separaci a koncentraci SO2 z kouřových plynů. Adsorpce SO2 a jeho uvolnění vyžaduje energii, obvykle tepelnou energii, která naopak spotřebovává více paliva a dále přispívá k uvedenému problému.
Regulace emise oxidu siřičitého do životního prostředí je jeden z nejdůležitějších a nej vážnějších problémů, před kterými dnes stojíme. Příloha IV k dokumentu Protokol dalšího snížení simých emisí, podepsaného roku 1994 v Oslu, obsahuje seznam obecných předpokladů pro snížení emisí síry při spalování: (i) hospodaření s energiemi včetně úspory energie a využití různých druhů energie, (ii) technologické předpoklady jako je komutování paliva, čištění paliva, pokročilé technologie spalování, modifikace procesů a spalování a odstraňování síry z kouřových plynů (FGD). Posledně zmíněný zahrnuje mokré odsiřování pomocí vápenného mléka nebo vápence (LWS), absorpce pomocí úletových sušáren (SDA), Wellman Lordův proces (WL), amonné mokré čištění (AS) a kombinovaný způsob odstraňování NOX/SOX (aktivovaný uhlík (AC) a kombinované katalytické odstraňování NOX/SOX). Byly zahrnuty i další dva procesy, které v roce 1994 zatím neprošly poloprovozními zkouškami: suché vymývání proudem elektronů (EBDS) a Mark 13A.
Podle Protokolu podepsaného v Oslu představuje mokré odsiřování pomocí vápenného mléka nebo vápence (LWS) až 85% celého instalovaného výkonu odstraňování síry z odpadních plynů (FGD). V roce 1995 byl FGD sektor odpovědný za 15 % veškerého prodeje vápence v USA, většinou prostřednictvím LWS. V procesu LWS je kyselý plynný SO2 v kouřových plynech absorbován do recirkulované vodní kaše síry + upraveného vápence, a je poté neutralizován reakcí s CaCO3. Produkty reakce jsou dále reagovány se vzduchem za vzniku převážně dihydrátu síranu vápenatého. Kapacita odstraňování SO2 závisí na obsahu SO2 v přívodních kouřových plynech, relativní rychlosti toku zmíněné kaše a na jejím pH. Aby se minimalizoval rušivý vliv rozpustných sloučenin, přiváděných pomocí kouřových plynů a vápence, proud se čistí mimo absorbéru. Tento čištěný proud se v typickém případě zpracovává za účelem vysrážení a odstranění rozpustných sloučenin v tuhé formě před tím, než je zaveden do absorbéru.
LWS vykazuje mnoho nedostatků, spojených s manipulací a recyklací tuhých látek, s relativně nízkou rychlostí reakce s bází, která je nemísitelná s vodou (CaCOa) a s faktem, že tuhý produkt je odstraňován z recyklovaného proudu, což vede k hromadění nerozpustných nečistot. Jak bylo oznámeno Elektrárenským úřadem Velké Británie, použití LWS procesu ve 4000 MW elektrárně v Drax, vyžadovalo investice kolem miliardy amerických dolarů, spotřebu • · ·· ·· · · · · ·· ··*· ·· · · · · · • · · · · · · · « • · · · · ······ • · · · · · · » · · ···· ···· ·· ·· ·· ·· přibližně 2% vyrobené elektrické energie pro provozování LWS jednotky a roční provozní náklady kolem 50 milionů dolarů.
Absorpce v amoniaku spíše než v kaši sádry a vápence může obejít mnoho těchto problémů, spojených s LWS procesem, ovšem jsou zde jiné problémy, které vyplývají hlavně z ceny amoniaku. Síran amonný, vznikající v reakci, je méně kvalitní hnojivo, které vzniká i v jiných procesech. V mnoha případech to ovšem nepokrývá cenu amoniaku.
Cílem tohoto vynálezu je skombinovat výrobu a) hnojivá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný a fosforečnan amonný a b) simou sloučeninu, vybranou ze skupiny obsahující elementární síru, SO2, kyselinu sírovou a síranové soli.
Dalším cílem tohoto vynálezu je výroba hnojivá prostřednictvím nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci.
Dalším cílem vynálezu je využít hnací síly spojené s výrobou hnojivá, která je dostupná ve velkém množství, v mnoha lokalitách a po většinu roku, pro výrobu simých sloučenin z plynů obsahujících oxidy síry.
Dalším cílem vynálezu je snížení zamoření ovzduší s oxidem siřičitým.
Podstata vynálezu
Tento vynález tedy poskytuje způsob kombinované výroby a) hnojivá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, foaforečnan amonný nebo jejich kombinaci prostřednictvím nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci a b) simé sloučeniny, vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, oxid siřičitý, kyselinu sírovou a síranové soli, přičemž zmíněná metoda zahrnuje:
(a) kontaktování plynu obsahujícího oxid síry, vznikající spalováním uhlovodíků s obsahem síry, a obsahujícím oxid uhličitý v koncentracích vyšších než je koncentrace oxidu síry, s amoniakem a vodným roztokem, čímž selektivně vzniká produkt obsahující oxid síry a vzniklý plyn má snížený obsah oxidu siřičitého;
(b) reakci produktu obsahujícího oxid síry, vznikajícího v kroku (a) s činidlem, vybraným ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich směsi a soli vzniklé reakcí zmíněných kyselin za vzniku zmíněného hnojivá a simé sloučeniny, a
9 (c) oddělení alespoň části zmíněného simého produktu ze zmíněného hnojivá.
Oxid síry v plynu použitém v kroku (a) je ve většině případů SO2, SO3 a jejich směs. Pro názornost bude dále označován jako SO2. Plyn obsahující oxid síry může vznikat z různých průmyslových výrob zahrnujících spalování uhlovodíků s obsahem síry, ovšem největší pozornost si zaslouží případ kouřových plynů ze spalování oleje a uhlí. Obzvláště významné jsou takové procesy, kde se používá palivo s vysokým obsahem síry. V preferovaném provedení je plyn obsahující oxid síry produktem FGD procesu, výhodněji FGD procesu u LWS. V nejvýhodnějším provedení je zpracováván plyn LWS nebo jiným FGD procesem pro odstranění nejméně 90 % obsahu SO2, výhodněji méně než 80%, a vznikající plyn se zpracovává způsobem podle tohoto vynálezu.
U. S. Patent 3,421,848 popisuje způsob využití zbytkových plynných složek při výrobě kyseliny sírové a fosforečnanu amonného, využívaných v továrně na výrobu dusíkatých a fosfátových hnojiv tak, že se absorbuje SO2 ze zbytkových plynů v amonných roztocích a poté se SO2 desorbuje ze vzniklé směsi siřičitanu a bisulfitu amonného pomocí přebytku kyseliny fosforečné. Zmíněný patent ovšem popisuje zpracování zbytkových plynů obsahujících 0,2 % SO2 a 0,3 % SO3 odsávaných z továrny na výrobu kyseliny sírové (viz. sloupec 2, řádky 17 a 18). Je známo, že tyto plyny jsou zbaveny kyselých složek jako je CO2 a zmíněný patent tedy nepopisuje ani nenavrhuje překvapivý objev obsažený v předloženém vynálezu, totiž že plyny obsahující SO2, vznikající v různých průmyslových výrobách zahrnujících spalování uhlovodíků s obsahem síry a u kterých je vždy neodmyslitelně přítomen CO2 v koncentracích vyšších než je obsah oxidu síry ve zmíněném plynu, mohou být selektivně nechány reagovat s amoniakem, bez ohledu na přítomnost dalších nečistot jako je oxid uhličitý v koncentracích vyšších než je koncentrace oxidu siřičitého, u nichž bychom spíše očekávali, že bude docházet ke kompetitivní reakci CO2 a SO2 s amoniakem.
Kromě toho, jak je popsáno ve sloupci 2, řádky 45-49, zmíněný proces vede k roztoku majícím kyselé charakteristiky, který pak musí být převeden do zvláštního zařízení továrny na výrobu fosfátových hnojiv, a jejichž přítomnost je nezbytným faktorem pro zmíněný proces, protože zmíněný patent také nepopisuje ani nenavrhuje proces podle předloženého vynálezu, jehož příklady jsou uvedeny dále, kde je konečný roztok buď zcela zbaven kyselin nebo vykazuje pouze nízký obsah kyselin.
Účinnost odstraňování SO2 se snižuje se snižujícím se obsahem SO2 v kouřových plynech. To je obzvláště pravda pokud jde o LWS proces, kde jsou bazicita absorbujícího média • · · · • · · · · · • · · · · · • 9 9 9 • 9 9 9 9
9 9 9 9
99999999 99 a rychlost rozpouštění vápence nízké. V posledním kroku nebo dvou tohoto procesu jsou tedy výrobní náklady na jednotku odstraněného SO2 vysoké (obzvláště ty, které se vztahují krecirkulaci vápenné kaše). Atraktivní věcí by bylo odstranění, řekněme 70-80 % SO2 prostřednictvím absorpce na kaši sádry a vápence a poté zpracování zbytku způsobem podle tohoto vynálezu. Hlavní výhody jsou následující:
-významné snížení výrobních nákladů u existujících LWS,
-významné snížení kapitálových nákladů u budoucích FGD zařízení,
-odstranění celkově větších množství SO2 na jednotku spotřebovaného činidla a na jednotku vzniklého hnojivá (převedení všech oxidů síry v kouřových plynech podle tohoto vynálezu by vedlo k produkci více hnojivá než je v současné době potřeba),
-snazší nastavení procesu podle různého obsahu síry v odpadních plynech;
-oxidy dusíku, které se absorbují společně s SO2 v LWS procesu a které tvoří nerozpustné dusičnany vápenaté, což představuje další zátěž pro čistící operace u existujících LWS zařízení, vytváří použitelná hnojivá podle tohoto vynálezu;
-plyny odcházející z vápencových FGD procesů mohou být čištěny způsobem podle tohoto vynálezu a
-vysoká flexibilita při adjustování směsi činidel a produktů podle místních popř. časových potřeb tím, že se adjustuje rozdíl absorpce ve vápenaté kaši a absorpce v amoniaku.
V mnoha případech je tedy způsob podle tohoto vynálezu atraktivnější než LWS proces, ovšem také zajišťuje prostředky pro zlepšení již existujících nebo budoucích LWS instalací. Dosažení zlepšení je větší než může být dosaženo pomocí kombinace vápence a amoniaku nebo amonných solí v absorbujícím médiu jak je navrženo v patentech jako třeba WO 9604979 a US 5,017,349 a 5,510,094.
Plyn obsahující oxid síry se kontaktuje, s výhodou po odstranění létajícího popílku a po upravení teploty, s amoniakem a vodným roztokem, čímž vznikne produkt obsahující SO2 a vzniklý plyn má snížený obsah SO2. Amoniak může být zaveden ve formě roztoku nebo může být plynný. Kapalina může být voda nebo vodný roztok, včetně recyklovaného proudu obsahujícího síran amonný, siřiěitan amonný, proud vznikající v následujícím kroku jako třeba matečný louh ze separace v kroku (c) nebo proud z dalšího procesu jako třeba odběrová pára z LWS zařízení.
Vzniklý produkt obsahuje oxidy síry vzniklé absorpcí. Odpadní plyn obsahuje síru, většinou ve formě S (IV), ovšem část z ní se spontánně oxiduje na S (VI), takže roztok v kroku ·· 44 ·· ···· 44 44
4444·· ····· o 444······ · · · · 4*4·* 4 • * 4*4· ····
444· 4*44 *· ·* *· 4* (a) obsahuje siřičitany a sírany. Je-li to vyžadováno, obzvláště v těch případech, kde vzniká síranová sůl, může být roztok oxidován, s výhodou pomocí vzduchu nebo vzduchu obohaceného kyslíkem za účelem oxidace šiřiěitanů na sírany. Způsoby účinné oxidace jsou popsány detailně v literatuře týkající se FGD procesů.
Produkt obsahující oxid síry, který může být tuhý nebo kapalný, se nechá reagovat s činidlem, vybraným ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou, jejich směs a soli vzniklé reakcí zmíněných kyselin. Reakcí vzniká zmíněné hnojivo a simá sloučenina.
V případě použití kyselin jako činidla nebo kyselých solí by mohl být simou sloučeninou oxid síry, většinou SO2, jehož rozpustnost se snižuje se zvyšující se kyselostí roztoku. Pokud budeme pro jednoduchost oxid síry v kapalině označovat jak osiřičitan amonný, některé z reakcí v tomto stupni mohou být reprezentovány následujícími rovnicemi:
(i) (NH4)2SO3 + H3PO4 —> (NH4)2HPO4 + SO2 + H2O (ii) (NH4)2SO3 + 2HNO3 —> 2ΝΗ,ΝΟ3 + SO2 + H2O (iii) (NH4)2SO3 + 2NH4H2PO4 —> 2(NH4)2HPO4 + SO2 + H2O
V těchto reakcích, stejně jako v reakcích následujících, by ovšem chemie mohla být mnohem komplikovanější než ukazují použité rovnice.
V současném stavu techniky, týkajícím se absorpčního a desorpčního procesu FGD (např. US patent 5,458,861, 5,547,64, 5,591,417, 5,294,409, 5,202,101, 5,213,779, 5,120,517 a 5,223,237) se tepelná energie zavádí za účelem desorbce absorbovaného SO2. V dalším procesu popsaném vOnt. Hydro Res. Q. (1975), 27(2), 19-28 se SO2 adsorbuje v amoniaku. Vzniklý roztok se nechá reagovat SNH4HSO4 za účelem odstranění SO2. Vzniklý (NH4)2SO4 se poté termicky rozkládá na amoniak a NH4HSO4 pro recyklaci. Zatímco SO2 je nahrazen kyselou solí jako v metodě podle tohoto vynálezu, není zde žádná nepřímá neutralizace pro zajištění hnací síly. Energie pro separaci SO2 je tepelná a zavádí se nepřímo prostřednictvím rozkladu síranu amonného na hydrogensiřičitan amonný.
Oproti tomu, v procesu podle tohoto vynálezu, je většina SO2 vzniklého v reakci separována do plynné fáze bez potřeby přívodu energie. Energie vzniká z nepřímé neutralizace. Je-li to požadováno, může být odstraňování SO2 prováděno zahříváním, např. během koncentrování/krystalizace roztoku hnojivá. SO2 získaný v plynné fázi může být oxidován na SO3 pomocí dobře známých metod a poté na kyselinu sírovou nebo redukován na síru pomocí reakce s redukčním činidlem. S využitím vhodných činidel a případně také s využitím katalyzátorů, může být oxidace a obzvláště redukce provedena v kapalné fázi. Reakce (i) a (iii) • 9 · · · · 9··· 99 99 — ·««··· 99999 / 999999999
9 · 9 9 999 99 9
9 «999 9999
9999 9999 99 99 99 99 jsou obzvláště přitažlivé v případě elektráren v blízkosti továren na kyselinu fosforečnou. V těchto případech může být SO2, odstraněný v procesu, použit pro generování kyseliny sírové pro továrnu na výrobu kyseliny fosforečné.
Soli vzniklé reakcí kyseliny dusičné, kyseliny fosforečné nebo jejich kombinací jsou vhodná činidla (dokonce i když soli nejsou v kyselé formě). V případě oxidace siřičitanů na sírany v kapalné fázi v kroku (a) podle tohoto vynálezu před vlastní reakcí, jsou soli činidla vybrány ze skupiny obsahující dusičnan vápenatý a kyselý fosforečnan vápenatý. Pokud bychom kapalinu vstupující do reakce popsali jako roztok (NHO2SO4, může dojít k některé z následujících reakcí:
(i) (NH4)2SO4 + CaHPO4 ---> (NH4)2HPO4 + CaSO4 (ii) (NH02SO, + Ca(H2PO4)2 —> NH^PO» + CaSO4 (iii) (NH4)2SO4 + Ca(NO3)2 — > 2NH4NO3 + CaSO4
CaHPO4 a Ca(H2PO4)2 jsou obvyklé produkty reakce kyseliny fosforečné s fosforečnanem vápenatým nebo fosfátovou zeminou, ovšem mohou vznikat, je-li to požadováno, při reakci kyseliny fosforečné s vápenatými bázemi. Ca(NO3)2 může vznikat reakcí kyseliny dusičné s oxidem vápenatým, hydroxidem nebo uhličitanem vápenatým.
V preferovaném provedení tohoto vynálezu je použitý dusičnan vápenatý produktem vzniklým při výrobě kyseliny fosforečné, kde se používá kyselina dusičná jako okyselující činidlo. Zatímco kyselina fosforečná se typicky vyrábí působením kyseliny sírové na fosfátovou horninu, jsou místa, kde se vyrábí působením kyseliny dusičné na fosfátovou horninu. Tento způsob se označuje jako nitrofosní proces. Vedlejším produktem je dusičnan vápenatý, což je zdroj dusíku v zemědělství. Jeho použití jako takového ovšem zahrnuje některé potíže, většinou vycházející z jeho vysoké hygroskopicity. V typickém případě reaguje za vzniku dvojité soli vzorce 5Ca(NO3)2.NH4NO3. Obsah dusíku ve hnojivu v obou formách je relativně nízký. Pro účely tohoto vynálezu je vhodná libovolná forma dusičnanu amonného, včetně všech možných produktů s nitrofosního procesu. Využití dusičnanu vápenatého v procesu podle tohoto vynálezu vede k mnohem více požadovanému hnojivu s přibližně dvojnásobným obsahem dusíku, s kombinací amoniakálního a dusičnanového dusíku a neobsahujícím žádný balast. V případě dusičnanu vápenatého, vznikajícího vnitrofosním procesu, jsou zde také výrobní úspory při výrobě dusičnanu vápenatého.
Ve všech procesech podle tohoto vynálezu se amoniak zavádí vabsorbčním kroku a kyselina (dusičná, fosforečná nebo jejich kombinace) se zavádí v následném kroku. Vzniká • · · · · · » · · · ···· ···· ·· ·· ·· ·· amoniová sůl kyseliny. Celkový proces tedy vztahující se k rovnici (i) může být reprezentován ve zjednodušené formě jako:
(vii) SO2 + 2NH3 + H2O —> (NH4)2SO3 (viii) (NH4)2SO3 + H3PO4 —> (NH4)2HPO4 + SO2 + H2O (ix) 2NH3 + H3PO4 —> (ΝΉ4)2ΗΡΟ4
Celková reakce vztahující se k rovnici (iv) může být reprezentována ve zjednodušené formě následovně:
(x) SO2 + 2NH3 + H2O —> (NH4)2SO3 (xi) (NH4)2SO3 + l/2O2 —> (NH^SOz, (xii) l/3Ca3(PO4)2 + 1/3H3PO4 — > CaHPO4 (xiii) (NH4)2SO4 + CaHPO4 —> (NH4)2HPO4 + CaSO4 (xiv) SO2 + 2NH3 + H2O + 1/202 + l/3Ca3(PO4)2 + 1/3H3PO4 —> (NH4)2HPO4 + CaSO4
Zde použitý CaSO4 může reprezentovat fosforečnan vápenatý jako takový, ovšem ve většině případů znamená fosforečnan vápenatý ve fosfátové hornině, kde má ve skutečnosti mnohem složitější vzorec.
Celková reakce vztahující se k rovnici (vi) může být reprezentována ve zjednodušené formě následovně:
(xv) S02 + 2NH3 + H20 —> (NH4)2SO3 (xvi) (NlfihSOs + l/2O2 —> (NH4)2SO4 (xvii) 1 /3Ca3(PO4)2 + 2HNO3 —> Ca(NO3)2 + 2/3H3PO4 (xviii) (NH4)2SO4 + CaNO3 —> 2NH4NO3 + CaSO4 (xix) S02 + 2NH3 + H20 + 1/202 + l/3Ca3(PO4)2 + 2HNO3 —> 2NH4NO3 + CaSO4
S02 vznikající v libovolném z procesů, kde je činidlem kyselina nebo kyselá sůl, může být použit pro výrobu kyseliny fosforečné, použité v krocích (viii) a (xii):
(xx) S02 + 1/202 —> SO3 (xxi) S03 + H20 —> H2SO4 (xxii) l/3Ca3(PO4)2 + H2SO4 —> CaSO4 + 2/3H3PO4.
Jsou možné také další kombinace, např. použití H3PO4 vzniklé v kroku (xvii) v krocích (viii) nebo (xii).
44 • · 4 <
«4 «
9 9 9 1
9 4 I • 4 4 4
V těchto procesech, stejně jako v dalších procesech podle tohoto vynálezu, vznikají jako produkty (nebo alespoň jejich část) soli, které vznikají reakcí báze, amoniaku a kyseliny, které se uvádějí v oddělených krocích procesu. Jejich reakce je tedy nepřímá a energie neutralizace není vyvíjena jako tepelná energie v celku. Namísto toho zajišťuje během procesu tato energie, v některých případech společně s jinými energiemi jako je např. krystalizační energie, hnací sílu pro separaci SO2 z plynu obsahujícího oxid siřičitý a pro koncentraci na simou sloučeninu, použitou jako takovou nebo použitou pro převedení na jiné simé sloučeniny.
U. S. patent 5,624,649 (General Elctric Co.) absorbuje SO2 v amoniaku, vzniklý siřičitan amonný oxiduje na síran amonný, který pak reaguje s chloridem draselným za vzniku chloridu amonného a síranu draselného. Tato reakce se provádí v amoniakálním médiu a je usnadňována nízkou rozpustností K2SC>4 v tomto médiu. S amoniakálním médiem se obtížně pracuje díky silnému zápachu což vede ke ztrátám. Tento proces ve zmíněném US patentu tvoří síran amonný a ten dále reaguje se solnými činidly za vzniku hnojiv, stejně jako ve způsobu podle tohoto vynálezu. Přesto se ale od způsobu výroby podle tohoto vynálezu liší v několika důležitých aspektech. Solné činidlo je KC1, které se získává jako minerál spíše než prostřednictvím reakce fosforečné nebo dusičné kyseliny (mohl by být vyráběn reakcí draselné báze s HC1, ovšem to není ekonomické). Amonnou solí vznikající ve zmíněném U. S. patentuje chlorid amonný, spíše než dusičnan amonný nebo fosforečnan amonný jako je tomu v tomto vynálezu. Zatímco amonná hnojivá podle tohoto vynálezu jsou vysoce kvalitní ve srovnání se síranem amonným, proces ve zmíněném U. S. patentu degraduje amonná hnojivá ze sulfátu na chlorid. Hlavní rozdíl je ale v tom, že v procesu podle U. S. patentu není spotřebovávána žádná kyselina (s výjimkou SO2) a nedochází ke vzniku žádné neutralizační energie, která by mohla být použita jako hnací síla.
VU. S. patentu 4,168,150 je popsán proces výroby hnojivá, který mimo jiné zahrnuje odstraňování simých oxidů v reakci s fosfátovou horninou obsahující vápník. Na rozdíl od tohoto vynálezu tedy SO2 reaguje s fosfátovou horninou (která je případně předem zpracována) a nikoliv s amoniakem (který může být použit pro finální adjustaci pH) a reakce se provádí za kyselých podmínek, požadovaných pro aktivaci fosfátové horniny. Kyselost je kontraproduktivní pro absorpci SO2. Simá sloučenina vznikající v tomto procesu se obtížně separuje a vzniklé hnojivo ji obsahuje. Stejně jako v U. S. patentu 5,624,649 zde není žádná významná spotřeba dusičné nebo fosforečné kyseliny a tudíž nedochází k žádné výraznější nepřímé neutralizaci a tedy ani ke vzniku hnací síly, která by při tom vznikala.
9 9
9 9
9 9
9 9
9 ♦ 9 99
9 9 · 9 9
9 9 9
9 9 9 9 • 9 9 9
99999999 99
Hnojivo vzniklé při způsobu výroby podle tohoto vynálezu může být použito v roztoku nebo v krystalické formě. Energie pro odpařování vody může vznikat z tepelné energie kouřových plynů. Přítomnost SO2 ve hnojivu je nežádoucí, protože tento SO2 by s největší pravděpodobností skončil v atmosféře. Kromě toho je separace SO2 potřebná kvůli možnosti jeho využití v aplikacích jako třeba mořící proces, příprava siřičitanů nebo hydrogensiřičitanů a pro převedení na ostatní simé sloučeniny, většinou elementární síru nebo kyselinu sírovou. Separace SO2 je relativně snadná díky jeho vysoké těkavosti, obzvláště v kyselých roztocích.
Přítomnost určitého limitovaného množství síry a síranů ve hnojivu je v mnoha případech akceptovatelná a někdy dokonce požadovaná. Výroba hnojivá s významným obsahem simých sloučenin není žádoucí, protože některé síranové soli mohou být v mnoha případech nedostatkem. Reakce v krocích (xiii) a (xix), stejně jako další reakce používající vápenaté soli dusičné kyseliny, vedou k vysoce rozpustnému dusičnanu amonnému, fosforečnanu amonnému nebo jejich kombinaci a kvodě nerozpustné sádře. Rozpustnost sádry je obzvláště nízká v neutrálních roztocích jako jsou roztoky dusičnanu amonného a fosfátu diamonného. Podmínky reakcí mohou být nastaveny tak, aby vznikaly velké krystaly sádry, které se snadno separují filtrací a snadno promývají. Zvýšená teplota a jemné míchání pomáhá při vzniku takovýchto krystalů.
Evropský patent EP 0670750 od stejných autorů jako je tento vynález, popisuje způsob snížení znečištění atmosféry způsobené SO2 prostřednictvím konverze SO2 na siřičitan vápenatý. Plyn s obsahem SO2 se nechá reagovat s amoniakem a vodným roztokem za vzniku produktu s obsahem SO2, který poté reaguje s dusičnanem vápenatým nebo chloridem vápenatým za vzniku siřičitanů vápenatého se současným vznikem komerčně využitelné amonné soli jako vedlejšího produktu. Siřičitan vápenatý je za určitých okolností méně žádaným vedlejším produktem než sádra, obzvláště tam kde dochází k úletu sádry, jako třeba při výrobě sádrokartonu. Kromě toho, za kyselých podmínek může siřičitan vápenatý uvolňovat trochu SO2, a to jak během výroby tak i během skladování. Lze použít proces ze zmíněného Evropského patentu, následovaný oxidací siřičitanů vápenatého na síran vápenatý, např. jak se provádí v LWS procesu. To by mohlo dokonce přinášet některé výhody spojené s menší rozpustností siřičitanů vápenatého ve srovnání se sádrou. V mnoha dalších případech se však roztok obsahující siřičitan z prvního kroku raději nejdříve oxiduje před reakcí s činidlem na bázi vápenaté soli. V době podání výše jmenovaného evropského patentu nebylo autorům zřejmé, že
00
0 · 9
9 9 0
9 0 0
0 9 0
9 00 «· 00 0 0 0 0
0 0 0 0
0 0000 0000
0 0
0 0 0 0 0
0 0 0
0· výhodnější proces je dosažitelný prostřednictvím oxidace siřičitanu na síran, kterýžto rys je nyní využit poprvé v tomto vynálezu.
Krystaly sádry vzniklé podle tohoto vynálezu jsou pravidelnější než krystaly vzniklé v LWS procesu, kde jsou podrobeny výraznému obrušování díky recirkulaci přes vysokotlaké centrifugační pumpy. Další výhodou ve srovnání s LWS procesem jsou čistší krystaly síry, které jsou zbaveny vápence, což nelze dosáhnout v LWS procesu, kde je činidlo vápenec většinou přítomen v tuhé formě. Další výhodou v případě použití dusičnanu amonného z nitrofosního procesu nebo okyseleného fosforečnanu amonného je v tom, že se nespotřebovává žádné vápno nebo vápenec. V takových případech podle tohoto vynálezu, kde vzniká činidlo vápenatá sůl reakcí kyselin s vápnem nebo vápencem, je spotřeba vápence téměř stechiometrická a je tedy významně nižší než je tomu u LWS procesu. To je díky tomu, že se do reakce kroku (b) uvádí jako rozpustná sloučenina narozdíl od LWS procesu.
Vynález bude v následujících příkladech popsán ve vztahu k některým provedením vynálezu, aby aspekty tohoto vynálezu mohly být plně srozumitelné a plně oceněny. Tyto příklady nejsou zamýšleny jako limitující pro daný vynález nebo pro dané provedení. Oproti tomu chceme pokrýt všechny alternativy, modifikace a ekvivalenty, které mohou být v rámci rozsahu vynálezu tak jak je definováno v nárocích. Následující příklady, které zahrnují preferovaná provedení, jsou pouze příklady pro účely ilustrování a diskuse preferovaných provedení tohoto vynálezu a jsou uvedeny jako nejužitečnější a snadno pochopitelné popisy procesu stejně jako principů a koncepčních aspektů tohoto vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Plyn složený ze 73 % N2, 13 % CO2, 10 % H2O, 4 % O2 a 0,3 % SO2 je probubláván pomalu přes kolonu obsahující roztok amoniaku. Více než 90 % SO2 z přicházejícího plynu se absorbuje.
Příklad 2
Část roztoku vzniklého v příkladu 1 se nechala reagovat s roztokem 30% kyseliny dusičné. Relativní objemy roztoků byly vybrány tak, aby molární poměr kyseliny dusičné • · 00 00 0 0 0 0 ·· • 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0000 0000 00
0000
0 0 0
0 0 *0
0 0 0 • 0 0 0 0 0
0 0 0 0
00 k (amoniaku+amonných iontům) je 1,1 k 1,0. Dusičnan amonný vzniká a uvolní se většina SO2 absorbovaného v příkladu 1.
Příklad 3
Kyslík je probubláván přes část roztoku vzniklého v Příkladu 1 po dobu dostatčnou k převedení většiny obsaženého siřičitanu na síran. Získaný roztok se poté nechá reagovat s roztokem 30% dusičnanu vápenatého z nitrofosního procesu. Relativní objemy roztoků jsou vybrány tak, aby ekvivalentní poměry dusičnanu vápenatého k (amoniak+amonné ionty) byl 1 k
1. Vzniká dusičnan amonný a většina oxidu síry, vzniklého absorpcí v Příkladu 1, se sráží ve formě sádry.
Odborníkům v oboru bude zřejmé, že vynález není omezen na detaily předcházejících ilustrativních příkladů a že tento vynález může být proveden i dalšími konkrétními formami bez toho aniž bychom se vzdálili od jeho základních atributů. Je tedy potřebné, aby tato provedení a příklady byly chápány ve všech aspektech jako ilustrativní a ne restriktivní, s odkazem na připojené nároky, spíše než předchozí popisy, přičemž všechny změny, které přicházejí v rámci smyslu a rozsahu platnosti nároků jsou zahrnuty v tomto vynálezu.
Průmyslová využitelnost
Vynález se týká kombinovaného způsobu výroby a) hnojivá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, fosforečnan amonný nebo jejich kombinaci pomocí nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci, a b) simé sloučeniny vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, SO2, kyselinu sírovou a síranové soli. Zmíněná metoda poskytuje hnojivá s nízkým nebo žádným obsahem síry, která jsou použitelná v zemědělství.
Claims (12)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob kombinované výroby i) hnojivá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, fosforečnan amonný nebo jejich kombinaci pomocí nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci, a ii) simé sloučeniny vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, SO2, kyselinu sírovou a síranové soli, vyznačuj ící se t í m, že zahrnuje:(a) kontaktování plynu obsahujícího oxid síry, vznikající při spalování uhlovodíků s obsahem síry, a obsahující oxid uhličitý v koncentracích vyšších než je koncentrace oxidu síry ve zmíněném plynu s amoniakem a vodným roztokem, čímž selektivně vzniká produkt obsahující oxid síry a vzniklý plyn má snížený obsah SO2, (b) reakci produktu obsahujícího oxid síry vzniklého v kroku (a) s činidlem vybraným ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou, jejich směs a soli vzniklé reakcí zmíněných kyselin, za vzniku zmíněného hnojivá a simé sloučeniny, a (c) separaci alespoň části zmíněné simé sloučeniny od zmíněného hnojivá.
- 2. Způsob kombinované výroby i) hnojivá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, fosforečnan amonný nebo jejich kombinaci pomocí nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci, a ii) simé sloučeniny vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, SO2, kyselinu sírovou a síranové soli podle nároku 1,vyznačující se tím, že zmíněný produkt obsahující oxid síry vzniklý v kroku (a) je oxidován před uvedením do reakce kroku (b).
- 3. Způsob kombinované výroby i) hnojívá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, fosforečnan amonný nebo jejich kombinaci pomocí nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci, a ii) simé sloučeniny vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, SO2, kyselinu sírovou a síranové soli podle nároku 2, vyznačující se tím, že zmíněné solné činidlo je vybráno ze skupiny obsahující dusičnan vápenatý a kyselý fosforečnan vápenatý.99 999 9 9 • 99 9 99 9999 99999 9 99*99 9 9 • 9 99 9 99 9 9 999 ··99 999 · 9 9 • 9 9 · • · 9 9 9 • 9 9 999 99
- 4. Způsob kombinované výroby i) hnojivá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, fosforečnan amonný nebo jejich kombinaci pomocí nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci, a ii) sirné sloučeniny vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, SO2, kyselinu sírovou a síranové solí podle nároku 3,vyznačuj ící se tím, že zmíněný dusičnan vápenatý je produktem výroby kyseliny fosforečné s využitím kyseliny dusičné jako okyselujícího činidla.
- 5. Způsob kombinované výroby i) hnojivá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, fosforečnan amonný nebo jejich kombinaci pomocí nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci, a ii) sirné sloučeniny vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, SO2, kyselinu sírovou a síranové soli podle nároku 4, v y z n a č u j í c í se t í m, že se sráží sádra jako výsledek reakčního kroku (b).
- 6. Způsob kombinované výroby i) hnojivá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, fosforečnan amonný nebo jejich kombinaci pomocí nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci, a ii) sirné sloučeniny vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, SO2, kyselinu sírovou a síranové soli podle nároku 1,vyznačující se tím, že zmíněnou simou sloučeninou vznikající v kroku (b) je SO2.
- 7. Způsob kombinované výroby i) hnojivá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, fosforečnan amonný nebo jejich kombinaci pomocí nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci, a ii) sirné sloučeniny vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, SO2, kyselinu sírovou a síranové soli podle nároku 6, v y z n a č u j í c í se t í m, že zmíněný SO2 je sbírán v plynné fázi.
- 8. Způsob kombinované výroby i) hnojivá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, fosforečnan amonný nebo jejich kombinaci pomocí nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci, a φφ φφφφ • φ φφ φφ • φ · φ φ · · φ φφφφ φ φφφφ φ φ · φφφφΦΦΦ····· φφ φφ φ φ φ φ φ φ φ * φ φ φ φ φ φ φ · φ φ φ φ ii) simé sloučeniny vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, SO2, kyselinu sírovou a síranové soli podle nároku 1,vyznačující se tím, že zmíněné činidlo v kroku (b) je kyselé a krok (b) je následován zpracováním s redukčním činidlem za vzniku redukované simé sloučeniny.
- 9. Způsob kombinované výroby i) hnojivá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, fosforečnan amonný nebo jejich kombinaci pomocí nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci, a ii) simé sloučeniny vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, SO2, kyselinu sírovou a síranové soli podle nároku 1, v y z n a č u j i c i se t i m, že zmíněný plyn obsahující síruje výsledkem odsiřovacího procesu spalných plynů.
- 10. Způsob kombinované výroby i) hnojivá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, fosforečnan amonný nebo jejich kombinaci pomocí nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci, a ii) simé sloučeniny vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, SO2, kyselinu sírovou a síranové soli podle nároku 9, v y z n a ě u j i c i se t i m, že zmíněný plyn obsahující síra je výsledkem odsiřovacího procesu spalných plynů pomocí mokrého vápencového propírání.
- 11. Způsob kombinované výroby i) hnojivá vybraného ze skupiny obsahující dusičnan amonný, fosforečnan amonný nebo jejich kombinaci pomocí nepřímé neutralizace amoniaku s kyselinou vybranou ze skupiny obsahující kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a jejich kombinaci, a ii) simé sloučeniny vybrané ze skupiny obsahující elementární síru, SO2, kyselinu sírovou a síranové soli podle nároků 9al0, vyznačující se tím, že množství odstraněného SO2 pomocí zmíněného mokrého vápencového propírání je nižší než 90 %.
- 12. Hnojivo, vyznačující se tím, že je vyrobeno pomocí některého z nároků 1 až 11.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IL12163197A IL121631A (en) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | Process for the preparation of fertilizers and sulfur compounds from waste gases |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2000616A3 true CZ2000616A3 (cs) | 2000-12-13 |
| CZ300007B6 CZ300007B6 (cs) | 2009-01-14 |
Family
ID=11070557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20000616A CZ300007B6 (cs) | 1997-08-26 | 1998-08-25 | Zpusob kombinované výroby hnojiv a sirných sloucenin |
Country Status (23)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6344066B1 (cs) |
| EP (1) | EP1007189B1 (cs) |
| JP (1) | JP2001513482A (cs) |
| KR (1) | KR100522227B1 (cs) |
| CN (1) | CN1155434C (cs) |
| AT (1) | ATE227154T1 (cs) |
| AU (1) | AU737384B2 (cs) |
| BG (1) | BG63842B1 (cs) |
| CA (1) | CA2302313C (cs) |
| CZ (1) | CZ300007B6 (cs) |
| DE (1) | DE69809257T2 (cs) |
| DK (1) | DK1007189T3 (cs) |
| ES (1) | ES2185205T3 (cs) |
| HU (1) | HUP0003448A3 (cs) |
| IL (1) | IL121631A (cs) |
| NO (1) | NO320211B1 (cs) |
| PL (1) | PL191712B1 (cs) |
| PT (1) | PT1007189E (cs) |
| RO (1) | RO119692B1 (cs) |
| RU (1) | RU2201413C2 (cs) |
| SK (1) | SK283979B6 (cs) |
| TR (1) | TR200000513T2 (cs) |
| WO (1) | WO1999010084A1 (cs) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6638342B2 (en) * | 2001-11-28 | 2003-10-28 | Marsulex Environmental Technologies | Process and facility for removing metal contaminants from fertilizer streams |
| MXPA05005177A (es) * | 2002-11-14 | 2005-07-22 | Shell Int Research | Proceso para la manufactura de fertilizantes de fosfato de amonio que contienen azufre. |
| US8608821B2 (en) * | 2005-08-11 | 2013-12-17 | Clue As | Method for the production of fertilizer and CO2 |
| IL172305A0 (en) * | 2005-12-01 | 2006-04-10 | Clue As | A method for the combined production of a sulfur oxide containing product and a fertilizer |
| US7785553B2 (en) * | 2007-03-14 | 2010-08-31 | University Of Kentucky Research Foundation | Reducing explosive potential of ammonium nitrate |
| US8623315B2 (en) * | 2008-07-15 | 2014-01-07 | Honeywell International Inc. | Methods for preparing compositions comprising ammonium nitrate double salts |
| CA2809598C (en) * | 2010-08-27 | 2018-07-17 | Ccr Technologies, Ltd. | Method for producing fertilizers containing dispersed micronized sulphur |
| US9932277B2 (en) | 2010-11-02 | 2018-04-03 | Advansix Resins & Chemicals Llc | Method for producing ammonium sulfate nitrate |
| CN108786405A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-11-13 | 朱国琴 | 一种火电厂烟气脱硫装置 |
| US20230038918A1 (en) * | 2019-12-13 | 2023-02-09 | Chemetics Inc. | Integrated ammonia and sulfuric acid production plant and process |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1048134A (en) | 1963-05-15 | 1966-11-09 | Fisons Ltd | Fertilizer |
| BE696243A (cs) * | 1966-04-16 | 1967-09-01 | ||
| US4168150A (en) * | 1976-04-16 | 1979-09-18 | Ladislav J. Pircon | Process for production of fertilizers |
| US4247321A (en) * | 1979-05-21 | 1981-01-27 | Persinger James G | Method and apparatus for obtaining fertilizing solution from fossil fueled stationary engines |
| IL103918A (en) | 1992-11-29 | 1996-10-16 | Hamit Energy As | Method for reducing atmospheric pollution caused by SO2 |
| CN1091995A (zh) | 1993-03-08 | 1994-09-14 | 巴布考克及威尔考克斯公司 | 使用氨-石灰石洗涤副产物并应用于农业 |
| US5624649A (en) * | 1995-04-26 | 1997-04-29 | General Electric Co. | Process for reduction of sulfur dioxide emission from combustion gases combined with production of potassium sulfate |
-
1997
- 1997-08-26 IL IL12163197A patent/IL121631A/xx not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-08-25 PL PL338807A patent/PL191712B1/pl not_active IP Right Cessation
- 1998-08-25 RU RU2000107125/12A patent/RU2201413C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1998-08-25 CZ CZ20000616A patent/CZ300007B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1998-08-25 DK DK98940533T patent/DK1007189T3/da active
- 1998-08-25 AT AT98940533T patent/ATE227154T1/de not_active IP Right Cessation
- 1998-08-25 ES ES98940533T patent/ES2185205T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-25 TR TR2000/00513T patent/TR200000513T2/xx unknown
- 1998-08-25 KR KR10-2000-7001981A patent/KR100522227B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-08-25 CA CA002302313A patent/CA2302313C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-08-25 SK SK218-2000A patent/SK283979B6/sk not_active IP Right Cessation
- 1998-08-25 CN CNB988093529A patent/CN1155434C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-08-25 US US09/485,701 patent/US6344066B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-08-25 AU AU88836/98A patent/AU737384B2/en not_active Ceased
- 1998-08-25 EP EP98940533A patent/EP1007189B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-25 RO ROA200000202A patent/RO119692B1/ro unknown
- 1998-08-25 JP JP2000507461A patent/JP2001513482A/ja active Pending
- 1998-08-25 HU HU0003448A patent/HUP0003448A3/hu unknown
- 1998-08-25 PT PT98940533T patent/PT1007189E/pt unknown
- 1998-08-25 WO PCT/IL1998/000408 patent/WO1999010084A1/en active IP Right Grant
- 1998-08-25 DE DE69809257T patent/DE69809257T2/de not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-02-23 BG BG104183A patent/BG63842B1/bg unknown
- 2000-02-23 NO NO20000891A patent/NO320211B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5958353A (en) | Method for reducing atmospheric pollution | |
| CA2629987C (en) | Flue gas desulfurization process utilizing hydrogen peroxide | |
| CA2618625C (en) | Method for the production of fertilizer and co2 | |
| CZ2000616A3 (cs) | Způsob kombinované výroby hnojiv a sirných sloučenin | |
| CA1047739A (en) | Method of removing sulfur-containing gases from waste gas | |
| RU2000107125A (ru) | Способ получения удобрений и соединений серы | |
| RU2415829C2 (ru) | Способ совместного получения содержащего оксид серы продукта и удобрения | |
| US4139597A (en) | Removal and recovery of sulfur oxides from gas streams with melamine | |
| IL103153A (en) | Method for reducing atmospheric pollution caused by CO2 | |
| Ando | Impact of SO2 Abatement on the Fertilizer Industry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20120825 |