Комплексные удобрения, их характеристика и влияние на почу и севооборот (стр. 4 из 7)

Производство сложно-смешанных удобрен ии можно получать различными схемами. В данной схеме представлена схема, где операции аммонизации и гранулирования осуществляются в одном аппарате -аммонизаторе-регулятое.

Исходные сухие калийные и фосфорные удобрения предварительно измельчают и смешивают в барабанном смесителе 3. Сюда же поступает ретур из бункера 1. Продолжительность смешения 2 минуты. Сухая смесь из смесителя 3 и жидкие продукты из емкостей 4 -плав аммиачной селитры или аммиакат, фосфорная и серная кислота - поступают в аммонизатор-гранулятор 9. Газообразный аммиак подают из испарителя 10 под слой гранулируемого материала.

В аммонизаторе-грануляторе протекают следующие химические реакции:

H₃PO₄ + NH₃ = NH₄H₂PO₄

Ca(H₂PO₄)₂ · H₂O + NH₃ = CaHPO₄ + NH₄H₂PO₄ + H₂O

NH₄H₂PO₄ + CaSO₄ + NH₃ = CaHPO₄ + (NH₄)₂SO₄

KCl + NH₄NO₃ = KNO₃ + NH₄Cl

Аммонизация и гранулироание осуществляется в течении 8-10 минут. При аммонизации суперфрсфата поддерживают отношение NH₃ : H₃PO₄ = 1:3. За счет тепла реакции температура смеси в аппарате повышается до 65-75⁰С, при этом испаряется 30-35% введенной воды. Полученные сырые гранулы поступают в сушильный барабан 12, где они высушивются горячими топочными газами при 300⁰С. Температура гранул на выходе из сушилки 70-80⁰С, влажность 0,5%.

Сухой продукт классифицируют га грохоте 6. Крупные частицы измельчают в дробилке 8 и возвращают на россев. Мелкую фракцию возвращают в качестве ретура в аммонизатор-регулятор. Товарную фракцию (1-3 мм) охлаждают до 30-40⁰С в аппарате 7 кипящего слоя, кондиционируют в барабане 13 и упаковывают. Отходящие газы очищают от пыли в циклонах, а от аммиака и фтора - полых башнях, орошаемых водой.

На 1 т сложно - смешанного удобрения состава 10,5 - 10,5 - 10,5 расходуется 0,54 т простого суперфосфата (19% Р₂О₅ ), 0,027 т серной кислоты 0,282 т 90%-ного плава аммиачной селитры, 0,023 т аммиака, 0,176 т хлорида калия (60% К₂О).

2.1 Средства контроля и управление технологическим процессом производства аммофоса

Основными стадиями технологического процесса получения аммофоса из неупаренной кислоты являются: ступенчатая нейтрализация кислоты аммиаком последовательно до рН 3 и 5, выделение воды из аммофосной пульпы, гранулирование продукта, сушка гранул и их сортировка по размерам частиц.

Одним из способов получения аммофоса этой группы является применение продукта последовательно в горизонтальном смесителе и окаточном барабане с окончательным высушиванием продукта в барабанной сушилке. Эта схема призвана недостаточно удовлетворительной вследствие экстенсивности работы распылительной сушилки. Более совершенен способ с применением распылительно-кипящий сушилки-гранулятора (РКСГ). В этом аппарате совмещены процессы обезвоживания аммофосной пульпы и гранулирования аммофоса.

Для переработки неупаренной экстракиционной фосфорной кислоты разработан новый вариант производства аммофоса, включающие следующие операции: нейтрализация кислоты аммиаком в скоростном аммонизаторе-испарителе (САИ); выпаривание аммофосой пульпы в многокорпусной противоточной установке поверхностного типа с принудительной циркуляцией или в аппарате барботажно-скрубберного типа, сушка и гранулирование в барабанном грануляторе-сушилке (БГС), сортировка гранул, охлаждение товарного продукта воздухом в аппарате кипящего слоя (КС).

Концентрирование фосфорной кислоты выпариванием в методах других групп производств аммофоса предназначено не только для выделения воды, но и для обесфторивания кислоты. В процессе выпаривания может быть выделено до 80% газообразных соединении фтора. В одном из способов этой группы концентрирования фосфорнай кислота нейтрализируется газообразным аммиаком в две стадии: сначала в двух-трех сатураторах до рН 2,5-3,5, затем в барабанном аммонизаторе-грануляторе (АГ); в этом аппарате одновременно протекает процесс гранулирования с введением порошковидного ретурного аммофоса. За счет тепла нейтрализации здесь происходит частичная подсушка гранул аммофоса. Продукт окончательно высушивается в барабанной сушилке после чего гранулы сортируются и охлаждающей в аппарате КС.

Разработана также схема производства аммофосса, в которой вода, вводимая с экстракиционной фосфорной кислотой, удаляется выпариванием, а также за счет тепла реакции нейтрализации кислота аммиаком. Аммонизация кислоты происходит в трубчатом (струйном) реакторе под давлением, в котором протекает непрерывн ый процесс взаймодействия фосфортной кислоты с газообразным аммиаком. Реакция протекает с выделением тепла, поэтому температура аммофосной пульпы достигает 100-200⁰С. Пульпа из реактора вводится с помощью форсунки в закрытую башню, где давление снижается до атмосферного, в результате чего происходит самоиспарение воды за счет генерированного в пульпе тепла при этом подсушенный аммофос в виде мелкого порошка падает на дно башни. Пары воды вместе с газами и аммофосной пылью улавливаются водой в скруббере. Порошковидный аммофос гранулируется или используется для смешения с другими удобрениями.

На рисунке 1 представлена схема контроля производства аммофоса из упаренной фосфорной кислоты с применением аммонизатора-гранулятора.

Рис.1. Основные точки контроля в производстве аммофоса:

1 - 3 — реакторы-сатураторы; 4 — промежуточные емкости; 5 — аммонизатор-гранулятор; 6 -барабанная сушилка; 7 — двухситный грохот; К₁ - К₇ — точки контроля;

Процесс начинается с каскада реакторов-сатураторов 1,2 и 3. Упаренная фосфорная кислота, содержащая 47-48% Р₂О_5, поступает в первый сатуратор, и в точке К₁ в ней определяется содержанеи Р₂О₅. Аммиак, в жидком или газообразном состоянии, вводится в сатураторы 1 и 2 на расчетах нейтрализации кислоты на 80%, а в третий из расчетов образования 10-20% диаммонийфосфата. Концентрация аммиака контролируется в точке К_3. В результате процесса нейтрализации пульпа нагревается до 115-125⁰С. В точках К₂, К₄ и К₅ определяют-ся значения рН.

Пульпа из каскада реакторов-сатураторов поступает в промежуточную емкость 4, откуда насосом подается в аммонийзатор-гранулятор 5, где она смешивается с ретуром, масса которого в четыре раза превышает массу готового продукта. Влага поддерживается в пределах 2,5-3,5% и контролируется в точке К₆. Средняя фракция после охлаждения идет на расфасовку, а крупная после измельчения и мелкая возвращается в смеситель-гранулятор как ретур. В точке К₇ готовый продукт проверяют по ГОСТ.

В производстве аммофоса, как при производстве других сложных удобрении, особое значение имеет поддерживание заданного значения рН. На рисунке 2 представлена схема автоматического регулирования процесса нейтрализации в производстве аммофоса, основанная на поддержании заданного значения рН. По данной схеме нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком проводят в двух реакторах-сатураторах Р₁ и Р₂. На регуляторы соотношения потоков 5 воздействуют сигналы от блока умножения 2, преобразующего сигналы от расходомера 3 и от анализатора концентрации 1 (по плотности), расходомера аммиака 7 и одного из задатчиков 4. На задатчики поступают корректирующие сигналы от измерительных устройств 9 рН-метров 8. Под воздействием всех этих сигналов регуляторы соотношении потоков увеличиваю или уменьшают подачу аммиака с помощью регулирующих клапанов 6. Точность регулировании можно довести до рН+0,01. Если в реактор-сатуратор Р₂ подавать более разбавленный раствор аммиака, тогда первый контур регулирования в реакторе Р₁ будет осуществлять грубую компенсацию возмущений, а второй в реакторе Р₂ более тонкую.

Аммофос, вследствие относительно высокого соедержания по отношению к азоту (отношение N: Р₂О₅ от 1:4,2 до 1:5,2) и отсутствия в своем составе калия, ограниченно применим как непосредственное удобрение. Более уравновешенные по содержанию азота, фосфора и калия сложные удобрения разных марок получают на основе фосфатов аммония добавлением азотного компонента-нитрата аммония и калийного компонента - хлорида или сульфата калия. Получаемые такм путем тройные сложные удобрения называются нитроаммофоска, двойные азотно-фосфорные, - нитроаммофос.Осваивается производство сложных удобрении на основе фосфатов аммония с добавлением азотного удобрения - карбамида. Они называются карбоамофоска и карбоаммофос.

Раздел 3. Расчетная часть

3.1Расчет материального баланса

Составить материальный баланс сатуратора для нейтрализации кислоты в производстве аммофоса (на 5000 кг фосфорной кислоты). Состав экстракиционной фосфорной кислоты: 25% Р₂О₅, 3,75% SO₃, 3,6% MgO, 0,2% CaO, 1,3% Al₂O₃, 1,3% Fe₂O₃, 1,86% F. Состав жидкого аммиака: 99% NН₃, 1% Н₂О. В процессе насыщения кислоты аммиаком испаряется 390 кг воды на 5000 кг кислоты. Содержание аммиака в нейтрализованной пульпе 27% от общего количества Р₂О₅.

Решение.

П р и х о д

В приходные статьи баланса включается фосфорная кислота и аммиак.

В 5000 кг фосфорной кислоты (25% Р₂О₅) содержиться, кг:

5000∙0,25∙2∙98

Н₃РО₄ = 1725,35

142

Н₂О 5000 — 1725,35 = 3274,65

Количество расходуемого аммиака равно 27% от общего количества Р₂О₅, т.е.:

5000∙0,25∙0,27 = 337,5кг

С аммиаком поступает воды: (337,5∙1)/99 = 3,4 кг.

Р а с х о д