Технология производства аммофоса

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

          Кафедра  технологии 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА

 

на тему:  Технология производства аммофоса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студентка

ФФБД, 1курс, ДФФ-1                                                         О.И.Лазаревич

 

 

Проверил                                                                            

Профессор, доктор наук                                                     И.В. Пищ

 

 

МИНСК 2005

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение……………………………………………………………………………...3

    1. Физико-химические основы производства аммофоса. Характеристика сырья…………………………………………………………….…………4
    2. Технологические схемы производства аммофоса. Технологический процесс производства аммофоса……………………………………...…9
    3. Расчет материального баланса, динамики трудозатрат и уровня технологического процесса при производстве аммофоса…………………..20

Заключение………………………………………………………………………….29

Список использованной литературы……………………..……………………….31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Важной задачей при изучении курса «Производственные технологии» студентами экономических специальностей является получение знании и выработка навыков экономического обоснования при новом строительстве или реконструкции действующего предприятия с учетом финансовых, материальных и трудовых затрат. Чтобы более точно судить о них необходимо уметь рассчитывать пооперационные потери в процессе производства определенных видов продукции, возможные способы их уменьшения, выборе наиболее рациональной технологической схемы производства. Это позволит экономически обосновать и доказать целесообразность выбора определенной технологии и ее эффективность. С учетом полученного задания так же необходимо выбрать при новом строительстве наиболее экономически выгодный район строительства. При реконструкции обосновать возможные изменения технологии производства, использование более высоко кондиционного сырья, нового оборудования, уменьшение пооперащюнных технологических потерь, механизации и автоматизации производственных процессов.

В данной работе мы опишем технологию производства аммофоса. Выберем необходимое сырье и за счет этого составим блок-схему производства данного удобрения. Кроме того, рассчитаем материальный баланс и определим наиболее эффективное месторасположения предприятия, выпускающего данное удобрение.

Как известно, аммофос—это комплексное концентрированное водорастворимое удобрение, почти не содержащее балласта, выпуск которого за последние годы начал резко увеличиваться. Аммофос, двойное азотно-фосфорное концентрированное минеральное удобрение. Состоит в основном из моноаммоний-фосфата NH4H2PO4 с примесью диаммонийфосфата (NH4)2HPO4. Содержит 45—52% фосфорного ангидрида и 10—12% азота. Применяется на разных почвах в качестве основного удобрения и для подкормок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА

АММОФОСА. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ

 

Аммофос представляет двойное (N+Р) сложное комплексное удобрение, содержащее в качестве основного вещества моноаммонийфосфат NН4Н2РО4 и примесь (до 10%) диаммонийфосфата (NН2) 2НРО4 , образующегося в процессе получения. Моно - и диаммонийфосфаты представляют собой твердые кристаллические вещества, малогигроскопичные, растворимые в воде. Из фосфатов аммония моноаммонийфосфат термически наиболее устойчив и при нагревании до 100—110°С практически не разлагается. Диаммонийфосфат и, особенно, триаммонийфосфат при нагревании диссоциируют с выделением аммиака, например:

(NН4)2НР04 = NН4Н2РО4  + NН3

В табл.1 приведены свойства фосфатов аммония.

 

Таблица 1. Свойства фосфатов аммония

 

Фосфат

 

Растворимость при 20°С мас.долей

 

Давление, паров аммиака при 100°С, Па

 

Состав, %

NН3

Р2О5

NН4Н2РО4

0,403

0

14,8

61,6

(NН2)2НРО4

0,710

667

25,7

53,7

(NН4) 3НРО4

0,177

85600

32,3

47,7


В основе производства аммофоса лежит гетерогенный экзотермический процесс нейтрализации фосфорной кислоты газообразным аммиаком:

Н3Р04ж + NН3г = NН4Н2Р04т - DH, 

DH= 147,0 кДж

Процесс ведут при избытке аммиака, поэтому в системе, наряду с реакцией образования моноаммонийфосфата, частично протекает реакция образования диаммонийфосфата:

Н3РО4 + 2NН3 = (NН4)2НРО4 -DH,

DH = 75,4 кДж    

в результате чего в составе готового продукта содержится до 10% диаммонийфосфата.

Режим процесса нейтрализации выбирают так, чтобы обеспечить получение достаточно подвижной и способной к перекачиванию по трубопроводам аммофосной пульпы. Вязкость пульпы зависит от концентрации исходной кислоты, растворимости фосфатов аммония и температуры.

Для получения аммофоса используют такое сырье как Н3Р04   и NН3. Отметим основные свойства данного сырья.

Фосфорная кислота Н3РО4 применяется в производстве концентрированных односторонних и сложных удобрений как реагент и как носитель питательного элемента — фосфора. На основе фосфорной кислоты получают двойной суперфосфат, кормовой монокальцийфосфат, дикальцийфосфат (преципитат) кормовой и удобрительный, аммофос, диаммонийфосфат, нитроаммофос, нитроаммофоску. В последние годы в производстве высококонцентрированных сложных удобрений стала применяться далифосфорная (или супер-фосфорная) кислота.

Фосфорная кислота производится двумя способами: термическим (из элементарного фосфора) и экстракционным (разложением: природных фосфатов серной кислотой). Фосфорная кислота получается также при разложении фосфатов азотной и соляной кислотами. На основе азотнокислотного разложения производят нитрофос и нитрофоюну. Соляно кислотное разложение имеет ограниченное применение для получения дикальцийфосфата (преципитата).

При гидратации пентаоксида фосфора образуются ортофосфорная кислота Н3РО4 (72,4 % Р2О5) и конденсированные фосфорные кислоты с большим содержанием Р2О5. Наибольшее значение в технике имеет ортофосфорная кислота, которую обычно называют фосфорной. Это бесцветные гигроскопические кристаллы, плавятся при 42,35°С, превращаясь в сиропообразную жидкость, которая легко переохлаждается с образованием стекла. Фосфорную кислоту производят в виде водных растворов разных концентраций. Ортофосфорная кислота в водных растворах диссоциирует:

Н3Р04 « Н+ + Н2РО¯4 « 2Н+ + НРО ²¯4 « 3Н+ + РО ²¯4.

В состав исходного фосфатного сырья, фосфорных удобрений, кормовых фосфатов и промежуточных продуктов производства входит фосфорная кислота. Фосфорная кислота Н3РО4 имеет:

    • молекулярную массу—98,00г/молль;
    • содержание Р2О5—72,42%;
    • содержание Н3РО4—100%;
    • содержание Р—31,61%;
    • содержание воды—27,58%.

Источником фосфора в производстве фосфорных удобрений служат апатитовые и фосфоритные руды. Основным полезным соединением фосфатных руд является трикальцийфосфат Са3(РО4) 2 входящий в состав минералов апатитовой группы общей формулы

3Са3(Р04)3СаХ2 ,

где X может быть F¯, Сl¯ или группа ОН¯.

В природе наиболее распространены:

-   фторапатит ЗСа3(РО4)2СаF2, или Са10(РО4)6F2

    • гидроксилапатит ЗСа3(РО4)2Са(ОН)2, или Са10(РО4) 6(ОН)2.

Исходным сырьем для производства соединений фосфора являются природные фосфатные руды — апатитовые1 (магматического происхождения — эндогенные и метаморфогенные) и фосфоритовые (осадочного происхождения — микрозернистые, зернистые, желваковые и ракушечные). Мировые запасы фосфатных руд представлены преимущественно фосфоритами, количество апатита не превышает 6 % достоверных запасов, а его доля добычи составляет около 15 %. Известно 187 природных и фосфорсодержащих минералов, но только минералы апатитовой группы, образующие достаточно мощные месторождения, входят в состав агрономических руд, т.е. руд, используемых для получения удобрений. Такими минералами являются: фторапатит Са10(РО4)6F2, гидроксидапатит Са10(РО4) 6(ОН)2, хлорапатит Са10(РО4) 6С12 и минералы, в решетке которых часть ионов РО²¯4 замещена ионами СО²¯з и ОН¯ — карбонатапатитСа10Р5СО23(ОН)3, франколит (штаффелит) Са10Р5,2С0,8О23,2F1,8OH, курскит Са10Р4,8С1,2О22,8Р2(ОН)1,2, а также фторкарбонатапатит Са10Р5СО23(F, ОН)32. Обычно часть кальция в фосфатных минералах преимущественно изоморфно замещена другими элементами — Sr, Ва, Мg, Lа, Мn, Fе и пр.

Апатиты в небольших количествах входят в состав многих изверженных горных пород, но промышленно ценные, концентрированные месторождения встречаются редко. В настоящее время эксплуатируются месторождения комплексных апатитсодержащих руд — апатитонефелиновых, апатитомагнетитовых.

Крупнейшее в мире месторождение апатита в виде апатитонефелиновых руд находится в Хибинской тундре на Кольском полуострове. Рудные тела имеют линзообразную или пластообразную форму, их мощность (толщина слоя) достигает 200 м. Рядовая апатитонефелиновая руда содержит (в %):

    • фторапатита 40—42,
    • нефелина [(К, Nа)2ОАl2О3SiO2]n SiO2 38— 40,
    • эгирина NаFе[Si2О6] 8—10,
    • сфена СаТiSiO5 3—4,
    • титаномагнетита FеТiO3• nFе3О4 2—3,
    • полевого шпата (К, Na)АlSi3О8 2—5,
    • прочих минералов 1—2.

Химический состав руды (в %):

    • Р2О5 14—18,5;
    • Аl2О3 — 12—14;
    • SiO2 23—23,5;
    • СаО 25—26;
    • (Fе2О3 + FеО) 5—5,5;
    • ТiO2 1,5—1,8;
    • (К, Nа)2О 8,5;
    • SrО 1,2;
    • F 1,1—1,2.

Размер зерен апатита в руде — от 0,1 до 12 мм (игольчатых — до 20 мм и более). Физико-химические и флотационные свойства минералов руды существенно различаются, и это позволяет при флотационном обогащении получать высококачественный концентрат с высокой степенью извлечения целевого продукта (92—93 %). Чистый кальцийфторапатит содержит 42,22 % Р2О6, 55,60 % СаО, 3,76 % Р. Вследствие частичного изоморфного замещения минерал содержит в среднем 40,7 % Р2О5 и 2,8—3,4 % F.

Нефелиновые «хвосты», образующиеся при флотационном извлечении апатита из руды, могут быть переработаны с получением нефелинового и сфенового концентратов, содержащих соответственно 29—30 % А12О3 и до 30 % ТiO2. Пока используют лишь часть нефелинового концентрата в производстве алюминия (и попутно других продуктов), стекла, керамики, коагулянта для очистки воды. Сфеновые концентраты могут найти применение в производстве диоксида титана.

Из других месторождений апатитовых руд наиболее перспективным является Ошурковское в Сибири.

Фосфориты образовались в результате выделения фосфатов кальция из морской воды; они содержат помимо фосфатных минералов зерна кварца SiO2 и других видов кремнезема, кальцита СаСО3, доломита СаСО3МgСО3, глауконита [водный силикат типа (R2О + RО)R2О3.4SiO2.2Н2О, где R2О—К20, Na2О; RО— МgО, СаО, FеО; R2О3—Fе2О3, А12О3], гётита FеО(ОН), алюмосиликатов, глины и пр. Фосфат кальция входит в фосфоритные руды, обычно в форме очень мелких зерен фторкарбонатапатита и фторапатита и из-за сильного их прорастания с сопутствующими минералами обогащение этих руд затруднено.

Фосфориты залегают в земной коре в виде сплошных пластов (пластовые месторождения микрозернистых фосфоритов) и в виде отдельных камней-желваков (желваковые месторождения) серого, коричневого и черного цветов, встречающихся россыпью или сцементированных глиной, известняком и т. п. Встречаются также залежи ракушечных фосфоритов, называемых оболовыми (оболюс — морское животное, раковина которого содержит 35— 36 % Р2О5). Пластовые фосфориты содержат 18—36 % Р205 и 2—3 % R2О3( желваковые фосфориты отличаются худшим качеством — 12—29 % Р2О5 и 5—15% R2О3. Наличие в желваковой руде пустой породы еще более снижает содержание Р2О5. Для повышения качества фосфоритов производят их обогащение.

Наибольшее значение имеет крупнейший Каратауский фосфоритоносный бассейн в Южном Казахстане,  включающий 45 месторождений, причем основные запасы сосредоточены в пяти из них — Джанатас, Кокджон, Аксай, Коксу и Чулактау. Каратауские фосфоритные руды неоднородного состава, по содержанию Р205 их делят на богатые (28—30 %), рядовые (21—25 %) и бедные (16—21 %). Для них характерно значительное содержание СО2 (до 10 %).

Другими крупными источниками фосфоритов являются: Актюбинский фосфоритоносный бассейн в Северо-западном Казахстане, где находятся более 20 месторождений (Чилисайское и др.); Прибалтийский бассейн из 16 месторождений ракушечных фосфоритов (Кингисеппское, Маарду, Тоолсе и др.) и месторождения желваковых фосфоритов Русской платформы (Егорьевское, Вятско-Камское и др.).

И в настоящее время именно на основе апатитового концентрата Хибинского месторождения, превосходящего по качеству лучшие природные фосфаты мира, производят большую часть фосфорсодержащих удобрений. Для получения удобрений используют также ковдорский и ошурковский апатитовые концентраты, каратауские, прибалтийские, чилисайские и другие фосфориты. Из некоторых фосфоритов изготовляют фосфоритную муку, которую применяют непосредственно в качестве медленнодействующего удобрения и для химической переработки.

В связи с ростом потребления фосфорных удобрений высококачественные фосфатные руды становятся все более дефицитными, и возникает необходимость вовлекать в переработку руды худшего качества, содержащие большие количества примесей, изыскивая эффективные способы их обогащения.

Задача химической переработки природных фосфатов в удобрения заключается в получении таких соединений, из которых фосфор легко усваивается растениями. При этом важно, чтобы продукты содержали, возможно, больше Р2О6 и минимальное количество балластных и в особенности вредных компонентов. Кроме того, удобрения должны обладать хорошими физическими характеристиками (негигроскопичные и не слеживающиеся порошки или гранулы), обеспечивающими легкость их хранения и использования.

Химическую переработку природных тросфатов осуществляют тремя основными путями. Наиболее распространенным приемом является разложение фосфатов кислотами — серной, фосфорной, азотной и др.

Для кислотного разложения пригодны природные фосфаты, не содержащие значительных количеств карбоната кальция, карбоната и силикатов магния, соединений железа и алюминия. Эти и другие примеси затрудняют переработку фосфатов, увеличивают расход кислоты и ухудшают качество удобрений.

Другим приемом является восстановление фосфатов углерода в присутствии диоксида кремния с извлечением элементарного фосфора и его последующая переработка в фосфорную кислоту и ее соли. Этот способ позволяет использовать менее качественное сырье, однако чрезмерное повышение содержания в последнем соединений железа и алюминия, щелочных металлов, диоксида кремния сказывается отрицательно на технико-экономических показателях процесса.

Третий путь — термическая обработка фосфатов, например щелочное разложение при сплавлении и спекании с солями щелочных и щелочноземельных металлов, гидротермическая переработка в присутствии водяного пара.

Природные фосфаты наряду с фосфором содержат и другие ценные компоненты, например фтор. Флоридский, алжирский, марокканский фосфориты содержат до 0,018 % U3О8, хибинский апатитовый концентрат — около 1 % Lа2О8 и 2,7 % SrО. При кислотной переработке фосфатов указанные примеси могут быть частично утилизированы. При термической переработке фосфатов или при получении из них элементарного фосфора эти компоненты пока не извлекаются, а остаются в основных или побочных продуктах производства.

 

 

 

 

 

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

АММОФОСА. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

ПРОИЗВОДСТВА АММОФОСА

 

Производство аммофоса можно строить по различным технологическим схемам, различающимся концентрацией используемой фосфорной кислоты и конструкцией аппаратуры.

На основе разбавленной экстракционной кислоты:

-с сушкой пульпы в распылительной сушилке;

-с упариванием пульпы в вакуум-выпарных аппаратах и сушкой в аппарате БГС;

-с сушкой пульпы и грануляцией ее в распылительной сушилке-грануляторе кипящего слоя РКСГ.

На основе концентрированной фосфорной кислоты:

-с грануляцией и  сушкой продукта в аммонизаторе-грану-ляторе АГ;

-с самоиспарением пульпы под давлением и сушкой в барабанном грануляторе-сушилке-холодильнике БГСХ.

В производстве аммофоса, используемого в качестве удобрения, применяют следующие разновидности технологических схем:

1.  Схемы, основанные на нейтрализации  не упаренной (20— 30 % Р2О5) экстракционной фосфорной кислоты с последующим обезвоживанием суспензии в сушилках (распылительных, барабанных или с кипящим слоем).

2.  Схемы, основанные на нейтрализации  не упаренной (20— 30 % Р2О5) фосфорной кислоты с последующей упаркой аммофосной суспензии, гранулированием и сушкой продукта в барабанных грануляторах-сушилках (БГС).

3.  Схемы, основанные на нейтрализации  концентрированной (48—54 % Р2О5) упаренной экстракционной фосфорной кислоты. В этом случае нейтрализацию ведут в две ступени при атмосферном давлении — сначала в реакторах, затем в барабанных аммонизаторах-грануляторах (АГ) — или в одну ступень при повышенном давлении с последующей сушкой суспензии при распылении в башнях или в аппаратах БГС.

Вариант схемы производства аммофоса с использованием распылительных сушилок изображен на рис.1. Экстракционную фосфорную кислоту (22—28 % Р2О6) нейтрализуют аммиаком непрерывным способом последовательно в нескольких реакторах (сатураторах) 1 при 80—115°С до молярного отношения NН3 : Н3РО4 не более 1,1 (рН < = 5). При этом образуется подвижная суспензия. Часть ее (70—80 %) с температурой 100—105°С из последнего реактора поступает в распылительную сушилку 5, сюда же подают топочные газы, получаемые при сжигании газообразного или жидкого топлива. Выходящие из сушилки дымовые газы имеют температуру 100—115°С и проходят для очистки от пыли циклон 6.

Высушенный (влажность до 1 %) порошкообразный аммофос непрерывно дозируется в двухвальный шнек-смеситель 13, куда одновременно поступает также мелкая фракция готового продукта и остальная часть суспензии. Из смесителя влажные (10—12 % Н2О) гранулы аммофоса направляют в окаточный барабан 14 и далее в сушилку барабанного типа 15. Сушку осуществляют дымовыми газами (350 °С).

Высушенные гранулы рассеивают. Фракцию с размером зерен больше 3,2 мм дробят и подают на рассев или растворяют в фосфорной кислоте и возвращают в процесс (на аммонизацию). Мелкую фракцию с частицами меньше 1 мм направляют в гранулятор; фракцию с частицами 1—3,2 мм выпускают в качестве готового продукта.

Продукт на основе апатита и фосфоритов Каратау содержит соответственно (ориентировочно), в %:

-Р2О5 общ 52 и 47;

-Р2О5усв 51 и 46;

-Р2О5 вод 50 и 41;

-N 12 и 11;

-Н2О 1;

-МgО 0 и 4;

-F 3,5 и 3.



 

 

 

Рис.1. Схема  производства  аммофоса с  распылительной  сушилкой:

 

1 — реактор-сатуратор;

2 — сборник суспензии;

3 — центробежный насос;

4 — дозатор суспензии;

5 — распылительная сушилка;

6 — циклон;

7 — вентилятор;

8 — абсорбер;

9 — шнек;

10 — дробилка;

11 — элеватор;

12 — бункер;

13 — двухвальный смеситель;

14 — окаточный барабан;

15 — барабанная сушилка;

16 — двухситный грохот;

17 — холодильник КС;

18 — транспортер.

Более рациональным методом переработки аммофосной суспензии является ее высушивание, совмещенное с гранулированием в аппаратах БГС или БГСХ — барабанных грануляторах-сушилках-холодильника. Получила распространение схема с промежуточной упаркой аммофосной суспензии рис.2. Предварительная обработка исходной фосфорной кислоты сульфатом натрия, или калия, или содой позволяет удалить из нее значительную часть фтора в виде фторосиликатов и одновременно освободить ее от кальция и уменьшить содержание других примесей (Fе, А1). Это увеличивает концентрацию усвояемого и водорастворимого Р2О5 в аммофосе, упрощает извлечение фтора из отходящих газов, для чего можно использовать вводимую в процесс обесфторенную фосфорную кислоту.

Фосфорную кислоту (22—29 % Р2О5) нейтрализуют газообразным аммиаком до рН = 5—5,5 в аппарате САИ — скоростном аммонизаторе-испарителе, рис 3. Это вертикальная реакционная труба ( 0,6 м, Н = 6 м), в нижнюю часть которой через сопло Вентури вводят аммиак и кислоту. За счет теплоты реакции масса вскипает и движется кверху, достигая за 1—2 мин сепаратора, откуда суспензия возвращается по циркуляционной трубе в реакционную трубу. Часть ее из сепаратора направляют на концентрирование. Пар из сепаратора отводят в теплообменник, где он конденсируется, нагревая исходную кислоту. Аммофосную суспензию (NН3 : Н3РО4 =1,1) концентрируют в многокорпусной выпарной установке, где содержание воды в ней уменьшается от 55—56 до 18—25 %; 1-й корпус работает под вакуумом, 2-й — при атмосферном, 3-й — при повышенном давлении; свежий пар (0,3 МПа) подают в 3- и 4-й корпусы, а 1- и 2-й используют соковый пар. Далее суспензию с температурой 112—115°С высушивают и одновременно гранулируют в аппаратах БГС. После охлаждения и рассеивания продукта на грохоте мелкую фракцию с размером частиц менее 1 мм возвращают в аппарат БГС в качестве внешнего ретура. Общее количество ретура (мелочь и некоторая часть стандартного продукта) не превышает 1—2-кратного. Крупную фракцию направляют на дробление, а товарную охлаждают до 45 °С (при отгрузке насыпью, в контейнерах и бумажных мешках) или до 55 °С (при использовании полиэтиленовых мешков).

Примерные расходные коэффициенты на 1 т продукционного аммофоса из апатита (51 % Р2О5усв , 12 % N) и фосфоритов Каратау (47 % Р2О5усв, 11 % N) следующие:

    • экстракционная фосфорная кислота (100 % Р2О5) — 0,54 и 0,5 т;
    • NН3 — 0,15 и 0,14 т;
    • природный газ (34,8 МДж/м3) — 28 м3;
    • электроэнергия 111 кВт-ч;
    • вода — 22 м3;
    • сжатый воздух —60 м3.

Степень использования Р2О5 достигает 96 %, NН3 — 97 % .

 




 

 

Рис.2. Схема производства аммофоса с упаркой аммофосной суспензии и гранулированием в аппарате БГС:

 

1 — аппарат   САИ;  

2 — выпарные аппараты;

3 — циркуляционые насосы;

4 — сборник  упаренной  суспензии;  

5 — аппарат БГС;  

6 — элеватор;  

7 — грохот;  

8 — валковая дробилка;   

9 — охладитель КС;   

10 — абсорбер   с   плавающей   насадкой;   

11 — полая   башня;  

12 — испаритель  жидкого   аммиака;   

13 — промежуточная емкость; 

14 — теплообменник

 

 




 

Рис.3. Скоростной амионизатор-испаритель (САИ)

 

При получении аммофоса по схеме с использованием аммони-затора-гранулятора (АГ), рис.4.,  упаренную до 50—54 % Р2О5 фосфорную кислоту (при этом утилизируется 70—80 % содержащегося в ней фтора) с добавкой стоков от абсорбции отходящих газов (отчего, содержа ниеР2О5 снижается до 47—48 %) нейтрализуют в реакторах с мешалками газообразным аммиаком до молярного отношения NН3:Н3РО4=0,6—0,7. Кислую (рН»3) суспензию с температурой 120—125 °С и влажностью 17—18% (в реакторах за счет теплоты аммо-низации испаряется 20—25 % поступающей с кислотой воды) подают в аппарат АГ, рис.4. Это полый горизонтальный (угол наклона оси 2°) вращающийся барабан (0 4 м, длина 6 или 8 м), внутренняя поверхность его покрыта нержавеющей сталью. Частота вращения 0,13—0,2 с1` (8—12 об/мин). Для очистки внутренней поверхности от налипающего материала имеются специальные ножи.

Суспензию, ретур (кратность его 4—6) и жидкий аммиак вводят с одного торца аппарата, с другого выводят твердый продукт и отходящие газы. В аппарате АГ при 85—95 °С осуществляют донейтрализацию массы до отношения NН3 : Н3РО4 =1—1,05 и гранулирование продукта; в нем испаряется около 50 % введенной в процесс воды. Влажные (2,5—3,5 % Н2О) гранулы из аппарата АГ досушиваются в прямоточной барабанной сушилке топочными газами (250—350 °С), температура гранул 75—90 °С. Далее продукт рассеивается, и товарная фракция охлаждается в аппарате КС с 75—90 до 45—55 °С. Выходящие из сушильного барабана (105—115 °С) и отсасываемые из нейтрализаторов и аммо-низатора-гранулятора газы очищаются от пыли, аммиака, фтора; образующиеся стоки направляют в реакторы-нейтрализаторы.

Одним из достоинств описанного процесса является низкое (не более 1%) содержание фтора в продукте; при использовании же слабой кислоты оно составляет 8,5—4 %.

По данной схеме на 1 т аммофоса (53% Р2О5усв, 12% N) затрачивается:

-0,558т  Р2О5 в виде упаренной кислоты;

-0,151т NН3;

-9м3 природного газа (34,8 МДж/м3);

-67 кВт-ч  электроэнергии.

Ориентировочный состав продукта, получаемого на основе апатита (в %):

-Р2О5 общ 55-56,5;

-Р2О5усв 54-55;

-Р2О5 вод 53-54;

-N 12-12,5;

-Н2О 0,5-1.

 

 

 

 

Рис.4. Схема получения аммофоса с аппаратом АГ:

 

1— нейтрализаторы;  

2 — аммонизатор-гранулятор (АГ);  

3— сушильный   барабан;  

4 — циклоны;  

5 — грохоты;

6 — охладитель КС;

7, 8 — абсорберы.

Предложены разные пути модернизации описанных схем, в частности с нейтрализацией кислоты под давлением. Примером может служить способ, позволяющий практически полностью использовать теплоту реакции. Концентрированную (50—54 % Р2О5) экстракционную фосфорную кислоту нейтрализуют до рН = 4—5 при давлении 0,3—0,35 МПа в трубчатом реакторе с очень малым временем пребывания (~0,1 с). Нагретая за счет теплоты нейтрализации до 180—200 °С суспензия распыливается через форсунку в башню, где поддерживается атмосферное давление; вода из перегретого раствора мгновенно удаляется за счет самоиспарения при одновременном охлаждении массы; образуется порошкообразный аммофос. Его можно гранулировать или использовать для получения нитроаммофоса и других сложных удобрений.

Таким образом, выбор варианта процесса производства в первую очередь зависит от концентрации фосфорной кислоты, а по условию индивидуального задания w(Н3РО4)=50%, то оптимальная схема производства будет соответствовать третьей схеме, по описанию. Составим ниже для данной производственной схемы блок-схему процесса получения аммофоса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Блок-схема технологического процесса получения аммофоса (NН4Н2РО4)

 

1-я операция


 

 

 

2-я операция


 

 

 

3-я операция


 

 

 

4-я операция


 

 

 

5-я операция

Технология производства аммофоса