RU2201394C1

RU2201394C1 - Ammonium phosphate production process

Info

Publication number: RU2201394C1
Application number: RU2002102774A
Authority: RU
Inventors: Ю.Д. Черненко; А.А. Бродский; А.В. Гриневич; В.А. Гриневич; В.И. Родин; Ю.П. Шапошник; М.М. Ахметшин; И.И. Кисляк; А.Л. Олифсон
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2003-03-27

Abstract

FIELD: mineral fertilizers. SUBSTANCE: process comprises two-phase ammonia-mediated neutralization of mixture containing non-evaporated phosphoric acid, evaporation and subsequent granulation, drying of product and cleaning of leaving gases. In the first neutralization phase, 20-60% of non-evaporated phosphoric acid (calculated as P₂O₅) is used and ammonization is effected until phosphoric acid contains 1.8- 3.4% of ammonium silicofluoride. Partly ammonized phosphoric acid is evaporated to 10-30% water content and, before the second phase, combined with the rest of non-evaporated phosphoric acid. In the first phase, pH value is maintained 0.7- 1.2 and, in the second phase, in dependence of desired fertilizer product, 4- 4.5 or 6.5-7. EFFECT: simplified leaving gas cleaning stage, avoided fluorine emissions, and reduced incrustation and corrosion of equipment. 2 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к способам производства фосфатов аммония, широко используемых в качестве минеральных удобрений. The invention relates to methods for the production of ammonium phosphates, widely used as mineral fertilizers.

Известен способ производства фосфатов аммония путем двухступенчатой нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком с последующей грануляцией, сушкой продукта и очисткой отходящих газов. При этом концентрация фосфорной кислоты составляет 47%, то есть проводится предварительная упарка кислоты (Технология фосфорных и комплексных удобрений./ Под ред. С.Д. Эвенчика и А. А. Бродского. - М.: Химия, 1987, с. 191-192). A known method for the production of ammonium phosphates by two-stage neutralization of phosphoric acid with ammonia, followed by granulation, drying of the product and purification of exhaust gases. The concentration of phosphoric acid is 47%, that is, a preliminary evaporation of the acid is carried out (Technology of phosphoric and complex fertilizers. / Under the editorship of S.D. Evenchik and A.A. Brodsky. - M.: Chemistry, 1987, p. 191- 192).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения фосфатов аммония (диаммонийфосфата), включающий нейтрализацию смеси, содержащей неупаренную фосфорную кислоту, аммиаком в две стадии, упарку и последующую грануляцию, сушку продукта и очистку отходящих газов. По этому способу проводят упарку части фосфорной кислоты, затем смешивают ее с неупаренной фосфорной кислотой в количествах, определяемых соотношением F: P₂O₅ в смеси, равном 0,03-0,05. Концентрация неупаренной кислоты составляет 36%, а концентрация смеси составляет 40-46%. Смесь, содержащую неупаренную и упаренную кислоту, подают на двухстадийную нейтрализацию аммиаком сначала до мольного отношения NН₃: Н₃РO₄= 1,4, а затем - до 1,75. Мольные отношения определены исходя из получения необходимого конечного продукта.Closest to the described by the technical nature and the achieved result is another known method for producing ammonium phosphates (diammonium phosphate), including the neutralization of a mixture containing unpaired phosphoric acid, ammonia in two stages, evaporation and subsequent granulation, drying the product and purification of exhaust gases. According to this method, a portion of phosphoric acid is evaporated, then it is mixed with unpaired phosphoric acid in amounts determined by the ratio F: P ₂ O ₅ in a mixture of 0.03-0.05. The concentration of unpaired acid is 36%, and the concentration of the mixture is 40-46%. A mixture containing unpaired and stripped off acid is fed to a two-stage neutralization with ammonia, first to a molar ratio of NH ₃ : H ₃ PO ₄ = 1.4, and then to 1.75. The molar relations are determined on the basis of obtaining the desired final product.

Недостатками обоих способов является то, что упарке подвергают фосфорную кислоту, в которой фтор находится в виде H₂SiF₆, который при высоких температурах разлагается с выделением HF и SiF₄. Это приводит к значительным выбросам отходящих газов, содержащих фтор, и соответственно к необходимости утилизации его или в виде кремнефтористого натрия, или путем обезвреживания известковым молоком. Оба эти решения вызывают значительные производственные трудности, так как потребность в кремнефтористом натрии ограничена, а обезвреживание фтора известковым молоком потребует монтажа и установки нескольких отстойников (патент РФ 2152374, С 05 В 7/00, 2000).The disadvantages of both methods is that phosphoric acid is subjected to evaporation, in which fluorine is in the form of H ₂ SiF ₆ , which decomposes at high temperatures with the release of HF and SiF ₄ . This leads to significant emissions of effluent gases containing fluorine, and accordingly to the need to dispose of it either in the form of sodium silicofluoride, or by neutralizing milk of lime. Both of these solutions cause significant manufacturing difficulties, since the need for sodium fluorosilicate is limited, and the neutralization of fluorine with milk of lime will require the installation and installation of several settling tanks (RF patent 2152374, C 05 V 7/00, 2000).

Поставлена задача создать способ получения фосфатов аммония, который привел бы к практически полному отсутствию выбросов фтора, упрощению стадии очистки отходящих газов, снижению инкрустации и коррозии аппаратуры, а, следовательно, к повышению технологичности процесса. The task was to create a method for the production of ammonium phosphates, which would lead to an almost complete absence of fluorine emissions, simplification of the stage of purification of exhaust gases, reduction of inlay and corrosion of equipment, and, therefore, to increase the processability.

Поставленная задача решена в способе получения фосфатов аммония, включающем нейтрализацию аммиаком смеси, содержащей неупаренную фосфорную кислоту, в две стадии, упарку и последующие грануляцию, сушку продукта и очистку отходящих газов, в котором на первую стадию нейтрализации подают 20-60% неупаренной фосфорной кислоты (по Р₂O₅) от ее общего количества, аммонизируют ее до содержания в ней 1,8-3,4% кремнефтористого аммония (от общего количества аммонизированной кислоты). Затем полученную частично аммонизированную фосфорную кислоту упаривают до содержания влаги 10-30% и перед второй стадией нейтрализации смешивают с остальной неупаренной кислотой.The problem is solved in a method for the production of ammonium phosphates, including the neutralization of ammonia mixture containing unpaired phosphoric acid in two stages, evaporation and subsequent granulation, drying of the product and purification of exhaust gases, in which 20-60% unpaired phosphoric acid is fed to the first stage of neutralization ( according to P ₂ O ₅ ) of its total amount, it is ammoniated to a content of 1.8-3.4% ammonium silicofluoride (of the total amount of ammoniated acid) in it. Then, the partially ammoniated phosphoric acid obtained is evaporated to a moisture content of 10-30%, and before the second stage of neutralization, it is mixed with the remaining unpaired acid.

Целесообразно на первой стадии нейтрализации поддерживать рН 0,7-1,2, а на второй в зависимости от получаемого удобрения рН 4,0-4,5 - для аммофоса, pH 6,5-7,0 - для диаммонийфосфата. It is advisable in the first stage of neutralization to maintain a pH of 0.7-1.2, and in the second, depending on the fertilizer obtained, pH 4.0-4.5 for ammophos, pH 6.5-7.0 for diammonium phosphate.

Сущность способа заключается в следующем. Часть неупаренной фосфорной кислоты - 20-60% от ее общего количества по P₂O₅ подают на первую стадию нейтрализации, которую ведут до содержания в частично аммонизированной кислоте 1,8-3,4% кремнефтористого аммония, в который переходит H₂SiF₆, содержащийся в кислоте. При этом аммонизацию ведут до регламентированного количества кремнефтористого аммония. При снижении содержания кремнефтористого аммония в частично аммонизированной кислоте происходит выделение фтора в процессе ее упарки, а при повышении содержания кремнефтористого аммония - потери аммиака с конденсатом.The essence of the method is as follows. Part of the unpaired phosphoric acid - 20-60% of its total amount of P ₂ O _{5 is} fed to the first stage of neutralization, which leads to the content in the partially ammoniated acid of 1.8-3.4% ammonium silicofluoride, into which H ₂ SiF ₆ passes contained in acid. In this case, ammonization is carried out to a regulated amount of ammonium silicofluoride. With a decrease in the content of ammonium silicofluoride in the partially ammoniated acid, fluorine is released during its evaporation, and with an increase in the content of ammonium silicofluoride, the loss of ammonia with condensate occurs.

Условия аммонизации (в частности, количество подаваемого на аммонизацию аммиака) зависят от конкретного вида сырья, содержания в нем фтористых соединений, концентрации неупаренной кислоты, которая варьируется от 25 до 39% Р₂O₅.Ammonization conditions (in particular, the amount of ammonia supplied for ammonization) depend on the particular type of raw material, the content of fluoride compounds in it, and the concentration of unpaired acid, which varies from 25 to 39% P ₂ O ₅ .

После второй стадии нейтрализации растворимый кремнефтористый аммоний переходит в нерастворимый фтористый кальций. Нерастворимый фтористый кальций не только не ухудшает качества удобрения, но и участвует в создании различных солевых мостиков, включающих фтор, которые оказывают положительное влияние на прочность получаемых гранул удобрения. After the second stage of neutralization, soluble ammonium silicofluoride is converted to insoluble calcium fluoride. Insoluble calcium fluoride not only does not impair the quality of the fertilizer, but also participates in the creation of various salt bridges, including fluorine, which have a positive effect on the strength of the resulting fertilizer granules.

Количество неупаренной кислоты, подаваемой на предварительную нейтрализацию, для промышленных схем выбрано, с одной стороны, с учетом максимально возможного сбережения энергоресурсов на упарку (не более 60% от общего количества неупаренной кислоты), а с другой стороны (не менее 20%), с соблюдением определенной влажности пульпы, поступающей на гранулирование и сушку, что определяется используемым для этого оборудованием. Упарка пульпы до влажности 10-30% обусловлена получением пульпы с хорошими реологическими свойствами, поступающей на грануляцию и сушку. Это позволяет снизить энергозатраты на стадии грануляции и сушки. The amount of unpaired acid supplied for preliminary neutralization was selected for industrial schemes, on the one hand, taking into account the maximum possible energy savings per evaporation (not more than 60% of the total amount of unpaired acid), and on the other hand (not less than 20%), s compliance with a certain moisture content of the pulp supplied to granulation and drying, which is determined by the equipment used for this. Evaporation of the pulp to a moisture content of 10-30% is due to the production of pulp with good rheological properties for granulation and drying. This allows you to reduce energy consumption at the stage of granulation and drying.

Целесообразно на первой стадии нейтрализации поддерживать рН 0,7-1,2, а на второй - в зависимости от получаемого продукта или рН 4,0-4,5 (аммофос) или рН 6,5-7,0 (диаммонийфосфат). Данные значения обусловлены конечными характеристиками продуктов, требующихся по ГОСТу. It is advisable in the first stage of neutralization to maintain a pH of 0.7-1.2, and in the second, depending on the product or pH 4.0-4.5 (ammophos) or pH 6.5-7.0 (diammonium phosphate). These values are due to the final characteristics of the products required by GOST.

Использование предложенного способа позволит получать как аммофос, так и диаммонийфосфат, применяя при этом часть неупаренной фосфорной кислоты различной концентрации, значительно упростив процесс упарки и стадию очистки отходящих газов, так как в данном способе очистку газов ведут только после стадии грануляции и сушки. Using the proposed method will allow to obtain both ammophos and diammonium phosphate, using part of unpaired phosphoric acid of various concentrations, greatly simplifying the evaporation process and the stage of purification of exhaust gases, since in this method the gases are purified only after the granulation and drying stage.

Все вышесказанное позволяет сделать процесс высокотехнологичным, использовать имеющееся оборудование на действующих заводах, сократить расход электроэнергии, снизить инкрустацию и коррозию оборудования и значительно увеличить межремонтный период оборудования. All of the above makes it possible to make the process high-tech, use existing equipment in existing plants, reduce energy consumption, reduce inlay and corrosion of equipment and significantly increase the overhaul period of equipment.

Способ проиллюстрирован следующими примерами. The method is illustrated by the following examples.

Пример 1. 55 т/ч неупаренной фосфорной кислоты, содержащей 25% Р₂O₅, делят на два потока: 11 т/ч и 44 т/ч (20% и 80% от общего количества, соответственно). Поток количеством 11 т/ч нейтрализуют аммиаком и процесс ведут при рН 1,2 до содержания в частично аммонизированной кислоте кремнефтористого аммония - 3,4%. Затем полученную частично аммонизированную кислоту упаривают в выпарном аппарате до содержания влаги 10% и смешивают с остальной неупаренной кислотой. Полученную смесь подают в скоростной аммонизатор-испаритель (САИ), в который подается также аммиак. pH поддерживают на уровне 4,5. Полученная после нейтрализации пульпа поступает на гранулирование и сушку в барабанный гранулятор-сушилку (БГС), где гранулы сушатся до содержания влаги в них 1,3%. Отходящие газы после аппаратов САИ и БГС поступают на абсорбцию. Газы, прошедшие очистку, содержат F-следы.Example 1. 55 t / h of unpaired phosphoric acid containing 25% P ₂ O ₅ is divided into two streams: 11 t / h and 44 t / h (20% and 80% of the total, respectively). A stream of 11 t / h is neutralized with ammonia and the process is carried out at pH 1.2 until the content of ammonium silicofluoride in partially ammonized acid is 3.4%. Then, the partially ammoniated acid obtained is evaporated in an evaporation apparatus to a moisture content of 10% and mixed with the remaining unpaired acid. The resulting mixture is fed into a high-speed ammonizer evaporator (AIS), to which ammonia is also fed. pH is maintained at 4.5. The pulp obtained after neutralization is fed to granulation and drying in a drum granulator-dryer (BGS), where the granules are dried to a moisture content of 1.3%. The exhaust gases after the AIS and BGS devices enter the absorption. Treated gases contain F-traces.

В результате получают 26,4 т/ч готового продукта состава: Р₂О₅ - 52,2%, N -12,2%.The result is 26.4 t / h of the finished product composition: P ₂ About ₅ - 52.2%, N -12.2%.

Пример 2. 50,6 т/ч неупаренной фосфорной кислоты, содержащей 27,1% Р₂О₅, делят на два потока: 19,7 т/ч и 30,9 т/ч (38,9% и 61,1% от общего количества, соответственно). Поток количеством 19,7 т/ч нейтрализуют аммиаком и процесс ведут при рН 1,0 до содержания в частично аммонизированной кислоте кремнефтористого аммония - 2,4%. Затем полученную частично аммонизированную кислоту упаривают в выпарном аппарате до содержания влаги 16% и смешивают с остальной неупаренной кислотой. Полученную смесь подают в скоростной аммонизатор-испаритель (САИ), в который подается также аммиак. рН поддерживают на уровне 4,2. Полученная после нейтрализации пульпа поступает на гранулирование и сушку в барабанный гранулятор-сушилку (БГС), где гранулы сушатся до содержания влаги в них 0,8%. Отходящие газы после аппаратов САИ и БГС поступают на абсорбцию. Газы, прошедшие очистку, содержат F-следы.Example 2. 50.6 t / h of unpackaged phosphoric acid containing 27.1% P ₂ O ₅ are divided into two streams: 19.7 t / h and 30.9 t / h (38.9% and 61.1 % of the total, respectively). A stream of 19.7 t / h is neutralized with ammonia and the process is carried out at pH 1.0 until the content of ammonium silicofluoride in partially ammoniated acid is 2.4%. Then, the partially ammoniated acid obtained is evaporated in an evaporation apparatus to a moisture content of 16% and mixed with the remaining unpaired acid. The resulting mixture is fed into a high-speed ammonizer evaporator (AIS), to which ammonia is also fed. The pH is maintained at 4.2. The pulp obtained after neutralization is fed to granulation and drying in a drum granulator dryer (BGS), where the granules are dried to a moisture content of 0.8% in them. The exhaust gases after the AIS and BGS devices enter the absorption. Treated gases contain F-traces.

В результате получают 26,4 т/ч готового продукта состава: Р₂О₅ - 52,1%, N - 12,1%.The result is 26.4 t / h of the finished product composition: P ₂ About ₅ - 52.1%, N - 12.1%.

Пример 3. Для производства используется 10 т/ч неупаренной фосфорной кислоты содержания 36% Р₂О₅ и 20 т/ч неупаренной фосфорной кислоты содержания Р₂О₅ 27%. Поток количеством 20 т/ч неупаренной фосфорной кислоты содержания Р₂О₅ 27% (60% от общего количества Р₂О₅) нейтрализуют аммиаком до содержания кремнефтористого аммония 1,8%, рН поддерживают на уровне 0,7. Полученную частично аммонизированную кислоту упаривают до влаги 10% и смешивают с 10 т/ч неупаренной фосфорной кислоты содержания 36% Р₂О₅. Полученная смесь подается в трубчатый реактор, в котором нейтрализуется при рН 6,8. Полученная пульпа подается в барабан-гранулятор-сушилку (БГС), где происходит грануляция и сушка продукта до влаги 1,0%. После классификации получают 19,6 т/ч готового продукта состава: 46,0% Р₂О₅ и 18,0% N. Отходящие газы БГС поступают на очистку. Газы, прошедшие очистку, содержат следы фтора.Example 3. For production, 10 t / h of unpacked phosphoric acid with a content of 36% P ₂ O ₅ and 20 t / h of unpacked phosphoric acid with a P ₂ O ₅ content of 27% are used. A stream of 20 t / h of unpackaged phosphoric acid with a P ₂ O ₅ content of 27% (60% of the total P ₂ O ₅ ) is neutralized with ammonia to a content of ammonium silicofluoride of 1.8%, the pH is maintained at 0.7. The resulting partially ammoniated acid is evaporated to a moisture content of 10% and mixed with 10 t / h of unpaired phosphoric acid with a content of 36% P ₂ O ₅ . The resulting mixture is fed into a tubular reactor, in which it is neutralized at a pH of 6.8. The resulting pulp is fed into a drum-granulator-dryer (BGS), where granulation and drying of the product to a moisture of 1.0% takes place. After classification, 19.6 t / h of the finished product are obtained with the composition: 46.0% P ₂ O ₅ and 18.0% N. The off-gas gases from the GHS are sent for treatment. Purified gases contain traces of fluoride.

Claims

1. A method of producing ammonium phosphates, including the neutralization of a mixture containing unpaired phosphoric acid, ammonia in two stages, evaporation and subsequent granulation, drying of the product and purification of exhaust gases, characterized in that at the first stage of neutralization serves 20-60% unpaired phosphoric acid from its total amount and ammonization are carried out to a content of 1.8-3.4% ammonium silicofluoride in it, the partially ammoniated phosphoric acid obtained is evaporated to a moisture content of 10-30%, and then before the second stage of neutralization of the mixture t neuparennoy rest with phosphoric acid.

2. The method according to p. 1, characterized in that in the first stage of neutralization maintain a pH of 0.7-1.2, and in the second, depending on the fertilizer received, either pH 4-4.5, or pH 6.5-7 , 0.