Комплексные удобрения, их характеристика и влияние на почу и севооборот

      Аммиачная вода -

      Вода  для охлаждения -  

      Пар -

      Горячие топочные газы -  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Раздел 2. Технологические и эксплуатационные характеристики процесса

2.1 Технологическая  схема производства ЖКУ состава  10-34-0 из экстракиционной полифосфорной  кислоты.   

      Предварительно  подогретая полифосфорная кислота поступает в    приемныйй сборник кислот 10, откуда через промежуточную емкость 15 при 70⁰С непрерывно подается в трубчатый реактор 3 для нейтрализации газообразным аммиаком. Мольное отношение исходных компонентов NH₃ : Р₂О₅ = 2 : 2,2. Аммиак поступает по центральному вводу реактора в количестве 60% от общего расходаю за счет тепла нейтрализации температура в реакторе повышается до 280-320⁰С, благодаря чему происходит дальнейшая дегидратация полифорной кислоты и степень конверсии  Р₂О₅  увеличивается.

      Образующийся  плав полифосфатов аммония поступает  в донейтрализатор 4, где растворятся  в аммийачной воде и нейтралийзуется  аммиаком до рН=6-7. Температуру в  донейтрализаторе поддерживают в пределах 60-70⁰С, за счет подачи охлаждающей воды в рубашку аппарата и непрерывной циркуляции раствора через холодильник 5. Из  донейтрализатора выводят готовый раствор ЖКУ состава10-34-0. Его охлаждают в водном холодильнике до 25-30⁰С и направляют на склад. Пары воды и непрореагировавший аммиак из донейтрализатора направляют в адсорбер 13 с плавающей кольцевой насадкой, орошаемой водой. Очищенные газы выбрасывают в атмосферу, а образующийся в абсорбере аммийачную воду подают в необходимом количестве в донейтрализатор на растворение плава. Для увеличения срока службы и надежности в эксплуатации реакторы, нейтрализаторы и теплообменники изготавливают из корозийонностойких марок стали, трубчатые реакторы изготавливают из сплавов марок 06ХН28 МДТ, «халстеллой» или углеграфита. Обоудование для хранения и транспортирования из углеродистой стали. 

     

2. Технологическая схема производства аммофоса.

 

     Экстракционная  фосфорная кислота концентрацией 25-28% Р₂О₅  и газообразный аммиак поступают в аппарат САИ (скоростной аммнизатор-испаритель) 1 при мольном отношении NН₃:Н₂РО₃ =1:1. За счет теплоты нейтрализации темепература пульпы поднимается до 100⁰С и часть воды испаряется.

     Затем аммофосная пульпа через промежуточные  сборник 2, обогреваемй паром, подается в верхнюю часть аппарата РКСГ 3, где распыляется топочными газами, нагретыми до 700⁰С, поступающими из топки 4.

       Пульпа упаривается и ее частицы опускаются в нижнюю часть аппарата, в которой топочными газами, поступающими из топки 5, создается кипящий слой. Здесь порошкообразный продукт гранулируется и высушивается. Высушенные гранулы поступают в холодильник кипящего слоя 6, в который подается воздух из холодильной установки 7, охлаждаемой жидким аммиаком.

     Охлажденные гранулы аммофоса сортируются на грохоте 8. товарная продукция нужной дисперности поступает на склад, а крупная фракция измельчается в дробилке 9 и возвращается в холодильник 6. Фазы из аппарата РКСГ проходят через циклон 10, где отделяется пыль аммофоса, возвращаемая в аппарат, и поступает на абсорбцию аммиака и фтористого водорода в абсорбер 11, орошаемый водой.  
 
 
 
 
 
 
 

     2.3 Технологическая схема получения  сложно-смешанных удобрении. 

      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). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

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

1. Расчет 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.