Способ получения сложных водорастворимых NPK удобрений с низким содержанием хлора и способ получения суспендированных жидких комплексных удобрений

(51)05 1/06 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ВОДОРАСТВОРИМЫХУДОБРЕНИЙ С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ХЛОРА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУСПЕНДИРОВАННЫХ ЖИДКИХ КОМПЛЕКСНЫХ УДОБРЕНИЙ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Дормешкин Олег Борисович Воробьев Николай Иванович Шатило Виктория Ивановна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) 1. Способ получения сложных водорастворимыхудобрений с низким содержанием хлора, включающий нейтрализацию фосфорной кислоты аммиачной водой с последующей конверсией полученной смеси хлористым калием и фильтрацией твердой фазы, отличающийся тем, что на стадии нейтрализации используют экстракционную фосфорную кислоту концентрацией 28-54 мас.в пересчете на 25, образующуюся в результате нейтрализации суспензию разделяют методом отстаивания или фильтрации с отделением нерастворимого осадка и получением чистого раствора фосфата аммония, который подают на стадию конверсии с хлористым калием, конверсию осуществляют при концентрации раствора фосфата аммония 15-20 мас.в пересчете на 25 и массовом соотношении 252, равном 1(0,55-0,8), температуре 75-95 в течение 60-90 минут, а выделившуюся твердую фазу отделяют от маточного раствора фильтрацией и промывают раствором фосфата аммония концентрацией 15-20 мас.в пересчете на 25, который далее возвращают на стадию конверсии. 2. Способ получения суспендированных жидких комплексных удобрений, включающий смешивание маточного раствора, образующегося при получении удобрения способом по п. 1, с тонко измельченными карбамидом, хлористым калием и аммофосом в соотношении, необходимом для получения требуемых марок суспендированных жидких комплексных удобрений, в течение 10-30 мин, причем в качестве стабилизатора одновременно с твердыми компонентами вводят нерастворимый осадок, образующийся при нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 28-54 мас.в пересчете на 25 аммиачной водой. Изобретение относится к производству минеральных удобрений и может быть использовано для получения сложных водорастворимыхудобрений с низким содержанием хлора и суспендированных жидких комплексных удобрений. 7410 1 2005.09.30 Известен способ получения водорастворимых бесхлорных сложных удобрений путем взаимодействия хлористого калия и растворов фосфорнокислого аммония при мольном соотношении 1,0-1,3 и температуре 35-85 с последующей кристаллизацией однозамещенных фосфатов калия и аммония при температуре от 0 до -5 и использованием образующегося маточного раствора для приготовления исходного раствора второго цикла 1. Недостатками данного способа являются высокое содержание хлора в продукте (до 2,8 мас. ) использование исходных реагентов, в частности фосфатов аммония, реактивной квалификации, что резко увеличивает себестоимость продукта использование маточного раствора для приготовления исходных растворов последующих циклов (до 7 циклов),что приводит к существенному возрастанию объема образующегося маточного раствора с каждым последующим циклом и увеличению содержания хлор-иона в нем. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сложного водорастворимогоудобрения с низким содержанием хлора путем аммонизации смеси фосфорной и серной кислоты аммиачной водой до рН 2-5 с последующей конверсией полученной смеси хлористым калием при массовом соотношении 2542 в реакционной смеси в интервале от 0,530,5 до 2,50,53 и отделением образующейся твердой фазы фильтрацией 2. Недостатками данного способа являются использование в качестве исходных реагентов смеси фосфорной и серной кислот ведет к существенному снижению суммарного содержания питательных веществ в конечном продукте за счет перехода сульфат-ионов в продукт (содержание 4 в продукте достигает 32 ) высокое содержание хлора в продукте (до 2,9 мас. ) использование термической фосфорной кислоты (судя по содержанию примесей в описании) ведет к значительному увеличению себестоимости продукта низкая интенсивность процесса в связи с длительностью стадии конверсии (до 24 часов согласно примеру). Массовое соотношение Р 252 О, как указано в прототипе, составляет свыше 11. Однако, как показали исследования, выполненные авторами настоящего изобретения, при соотношении 252 О свыше 1 происходит значительное возрастание содержания хлориона в продукте (до 8-10 мас. ). В то же время авторами экспериментально установлено,что проведение взаимодействия при массовом соотношении 252, равном 1(0,550,80), с последующей промывкой образующегося целевого продукта раствором фосфата аммония концентрацией 15-20 мас.в пересчете на 25 обеспечивает значительное снижение содержания хлора в удобрении до 0,07-0,2 мас. . Согласно прототипу, в качестве исходного фосфорсодержащего компонента предусмотрено использование фосфорной кислоты. Причем, судя по составу конечных продуктов и маточных растворов, применяетсятермическая фосфорная кислота, отличающаяся высокой степенью чистоты. Однако эта кислота весьма дорогая (цена 1 тонны 2 млн. 800 тыс.), что приведет к высокой себестоимости конечного продукта-удобрения. В то же время наиболее дешевая - экстракционная фосфорная кислота, выпускаемая в больших объемах, не может быть использована для получения сложных водорастворимыхудобрений с низким содержанием хлора, согласно прототипу, в связи с высоким содержанием примесей. Так, согласно 3, в зависимости от вида сырья экстракционная фосфорная кислота содержит от 1,8 до 5 сульфат-ионов, 0,2-0,5, 0,8-1,523, 0,8-1,523, 1,5-2,1. В процессе нейтрализации такой кислоты, согласно прототипу 2, указанные примеси образуют нерастворимый осадок, который переходит в продукт, и делают его непригодным для использования в качестве водорастворимых удобрений. Авторами настоящего изобретения разработан способ, позволяющий использование в качестве исходного фосфорсодержащего сырья экстракционной фосфорной кислоты, который обеспечивает промежуточное выделение примесей в виде фторфосфатных шламов, используемых в свою очередь в качестве стабилизирующей добавки суспендированных жидких комплексных удобрений. Кроме того, серная кислота отрицательно влияет на качество конечного продукта (снижается содержание питательных веществ). 2 7410 1 2005.09.30 Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества продукта, снижение его себестоимости, интенсификация процесса, создание безотходной энергосберегающей технологии. Поставленная задача решается путем нейтрализации фосфорной кислоты аммиачной водой с последующей конверсией полученной смеси хлористым калием, фильтрацию твердой фазы, причем на стадии нейтрализации используют экстракционную фосфорную кислоту концентрацией 28-54 мас.в пересчете на 25, образующуюся в результате нейтрализации суспензию разделяют методом отстаивания или фильтрации с отделением нерастворимого осадка и получением чистого раствора фосфата аммония, который подают на стадию конверсии с хлористым калием, конверсию осуществляют при концентрации раствора фосфата аммония 15-20 в пересчете на 25 и массовом соотношении Р 2 О 52 О, равном 1(0,55-0,80), температуре 75-95 в течение 60-90 мин, полученный конверсионный раствор охлаждают до 10-20 , выделившуюся твердую фазу отделяют от маточного раствора фильтрацией и промывают раствором фосфата аммония концентрацией 15-20 мас.в пересчете на Р 2 О 5, который далее возвращают на стадию конверсии. Маточный раствор, образующийся после отделения кристаллов, смешивают с тонко измельченными карбамидом, хлористым калием и аммофосом в соотношении, необходимом для получения требуемых марок суспендированных жидких комплексных удобрений,в течение 10-30 минут, причем в качестве стабилизатора одновременно с твердыми компонентами вводят нерастворимый осадок, образующийся при нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 28-54 мас.в пересчете на 25 аммиачной водой. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Экстракционную фосфорную кислоту концентрацией 28-54 мас.в пересчете на 25 разбавляют водой до концентрации 21-27 мас.в пересчете на 25 и нейтрализуют аммиачной водой до рН 4-5 с получением насыщенных растворов фосфатов аммония. Образующуюся суспензию разделяют отстаиванием или фильтрацией. Шламовый осадок содержит (в пересчете на сухое) 55-57 мас.25 ОБЩ, 54-56 мас.25 УВ, 41-43 мас.25 В/, 12-13 мас.4. К полученному раствору фосфата аммония с концентрацией 15-20 мас.в пересчете на 25 добавляют кристаллический хлористый калий в массовом соотношении 2521(0,550,80) и нагревают до полного растворения хлорида калия при температуре 75-95 . Образовавшийся гомогенный раствор охлаждают при интенсивном перемешивании до температуры 10-20 . Выпавший кристаллический осадок отделяют методом фильтрации и промывают на фильтре раствором фосфата аммония концентрацией 15-20 мас.в пересчете на 25. Продукционный осадок содержит в пересчете на сухое вещество (мас. )- 4-5 25 - 54-56 2 - 18-20- не более 0,2. Это позволяет использовать его в качестве сложного водорастворимого безбалластного удобрения с низким содержанием хлора. Раствор, полученный после промывки осадка, смешивается с исходным раствором фосфата аммония и возвращается на конверсию. Маточный раствор, образующийся после отделения целевого продукта и содержащий 3-4 мас., 5-6 мас.25, 9-10 мас.2, смешивается с тонкоизмельченными карбамидом, хлористым калием и аммофосом в заданном соотношении, необходимом для получения требуемых марок СЖКУ. Для стабилизации суспензии одновременно с твердыми компонентами вводится нерастворимый осадок, образующийся при нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты аммиаком. Суспензия перемешивается в течение 10-30 мин. Повышение концентрации раствора фосфата аммония свыше 15-20 мас.в пересчете на 25, как показали исследования, влечет за собой повышение содержания хлор-иона в продукте (до 5-12 мас. ). Эффект повышения суммарного содержания питательных веществ в продукте с 67,8 до 78-82 достигается за счет исключения из реакционной смеси серной кислоты и снижения содержания хлор-иона до 0,07-0,2 . Эффект снижения содержания хлора в продукте с 2,9 до 0,07-0,2 достигается за счет снижения массового соотношения Р 2 О 52 О с 1(1,0-1,2) до 1(0,55-0,80), а также путем 3 7410 1 2005.09.30 промывки осадка на стадии фильтрации исходным раствором фосфорнокислого аммония концентрацией 15-20 мас.в пересчете на 25. Эффект снижения себестоимости продукта достигается путем замены дорогой термической фосфорной кислоты на экстракционную фосфорную кислоту с промежуточным отделением примесей в виде фторфосфатных шламов, а также путем использования отработанных конверсионных растворов и шламов для получения товарного продукта - суспендированных жидких комплексных удобрений. Предложенное техническое решение поясняется следующим примером. 280,8 г экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 52,7 мас. В пересчете на 25 разбавляют 269,5 г воды до содержания 26,9 мас.в пересчете на 25 и аммонизируют 25 -ным раствором аммиачной воды в количестве 171,3 г до рН 4,5. Полученную суспензию разделяют фильтрованием. В результате образуется 600 г раствора фосфата аммония, содержащего 20,1 мас.раствора в пересчете на 25 и 121,6 г шламового осадка, содержащего (в пересчете на сухое) 56,98 мас.25 ОБЩ, 55,8 мас.Р 2 О 5 УСВ, 42,82 мас.25 В/Р, 12,65 мас.4. К 600 г полученного раствора фосфата аммония добавляют 164,0 г твердого галургического хлористого калия (массовое соотношение 252 О 10,79) при 95 до его полного растворения. Полученный раствор охлаждают при интенсивном перемешивании до 20 и расфильтровывают. Осадок после фильтрации промывают 103,5 г раствора фосфата аммония с содержанием фосфора (в пересчете на 25) 15,2 мас. . При этом получено 176,3 г осадка, содержащего 5,7 мас.влаги, 109,5 г промывного фильтрата и 581,7 г маточного раствора. Продукционный осадок после сушки содержит 0,073 мас.С, 55,67 мас 25,4,23 мас., 20,63 мас.2. Маточный раствор содержит 12,92 мас.С, 5,17 мас.25, 3,83 мас., 9,2 мас.2. Полученный маточный раствор в количестве 581,7 г смешивают со шламовым осадком после нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты в количестве 121,6 г, дополнительно вводят 107,9 г (2)2, 34,85 г аммофоса, 41,4 г галургического хлористого калия, предварительно измельченных до размера частиц не более 0,1 мм, и перемешивают в течение 10-30 мин с получением СЖКУ марки 999. Положительный эффект предлагаемого изобретения заключается в повышении качества продукта за счет снижения содержания в нем хлора и повышения суммарного содержания питательных веществ, снижении себестоимости продукта за счет использования более дешевой экстракционной фосфорной кислоты, интенсификации процесса путем сокращения времени проведения конверсии, организации безотходного технологического процесса за счет полной утилизации побочных продуктов с получением суспендированных жидких комплексных удобрений. Возможность осуществления технологического процесса, согласно заявляемому изобретению, подтверждена данными расширенных лабораторных испытаний, проведенных на кафедре технологии неорганических веществ БГТУ, а также в Центральной заводской лаборатории Гомельского химического завода. Практическая реализация изобретения может быть осуществлена на предприятиях по производству минеральных удобрений, в частности на Гомельском химическом заводе, а также на районных станциях Белсельхозхимии. Источники информации 1. А.с. СССР 724488, МПК С 05 1/06, 1980. 2. Патент Польши 158172, МПК 505 1/06, С 05 В 7/00, 1992 (прототип). 3. Соколовский А.А., Унанянц Т.П., Краткий справочник по минеральным удобрениям. - . Химия, 1977. - С. 161. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.