CS248991B1 - Method of monophosphate-type liquid nitrogen-phosphoric fertilizers' continuous production - Google Patents

Description

248991 Pódia USA pat. 2 917 380 možno připravit'kvapalné hnojivo monofosforečnanového ty-pu s vopred určeným pomerom N-P2O5-K2Ospósobom, pódia ktorého sa do miešanéhoreaktora kotlového typu dávkuje kyselinafosforečná, amoniak a zmes pozostávajúcaz vody a schladeného reakčného produktu.Teplota reakčnej zmesi sa udržuje chlade-ním pod 71 °C, pričom příprava hnojivá8-24-0 je ukončená, keď pH reakčnej zmesidosiahne hodnotu 6,85. V našich podmien-kach sa počas viacerých rokov prevádzko-vania výroby kvapalného hnojivá typu 8-24-0osvědčil sposob výroby v zmysle Čs, AO č.202 154, pri ktorom sa H3PO4 a čpavkovávoda dávkujú do reakčného prostredia, kto-ré cirkuluje rýchlosťou 10- až 500-násobnevyššou, ako je rýchlosť dávkovania kyselinyfosforečnej. V súvislosti s prehíbovaním celosvetovejenergetickej krízy sa hlavně v druhej po-lovici sedemdesiatych rokov upriamila po-zornost technologického výskumu kvapal-ných hnojív na vývoj výroby produktov, kto-ré by sa koncentráciou rastlinných živin vy-rovnali klasickým kvapalným viaczložko-vým hnojívám na báze kondenzovaných fos-forečnanov, avšak ktorých technológia bykládla minimálně nároky na spotřebu ener-gie. Takto sa predmetom výskumu v uvede-nej problematike stali dusíkato-fosforečné{NP ] suspenzie monofosforečnanového ty-pu. Na začiatku výskumu v tejto oblasti ma-ximálně dosiahnuteinou koncentráciou sus-penzie, pri zachovaní jej přijatelných ma-nipulačných a skladovacích vlastností, před-stavoval typ 10-30-0 („New Developmentsin Fertilizer Technology“ — 8 th Demon-stration NFDC-TVA, October 6 — 7, 1970;Tennessee Valley Authority, Muscle Shoals,Alabama; Bulletin Y-12). Neskor sa ukáza-lo, že ak sa kyselina neutralizuje vo viace-rých stupňoch, je možné připravit aj kon-centrovanejšie NP-suspenzie.

Pri dvojstupňovej technologii kyselinu ne-utralizovali plynným amoniakom najprv dopH 4,5 (cca 75 % celkovej potřeby NFIs),pri bode varu reakčnej zmesi a době zotrva-nia reakčnej zmesi v miešanom neutralizá-tore kotlového typu asi 30 minút. Neutrali-zácia kyseliny sa ukončovala v druhom stup-ni, za chladenia reakčnej zmesi.

Na stabilizáciu produktu — NP suspenziesa používal práškový atapulgit, ktorý sa doreakčnej zmesi přidával za druhým neutra-lizačným stupňom, v množstve 1,5 hmot. %sušiny. Dvojstupňová neutralizácia umožni-la zvýšit koncentráciu NP-suspenzie na bá-ze monofosforečnanov z povodných 10-30-0na 11-33-0 a neskor až 11-39-0. Neskor saukázalo, že ani navrhnutý dvojstupňový pro-ces neutralizácie extrakčnej H3PO4 plynnýmamoniakom nezaručuje potřebná stabilituNP suspenzie typu 11-39-0. Po rozsiahlychskúškach s použitím roznych aditívov o-vplyvňujúcich vlastnosti hnojivá (napr. 0,3-až 0,5 %-ný prídavok H2S1F6) sa zloženie vyvíjanej suspenzie napokon ustálilo na ty-pe 13-38-0. Pre kontinuálny sposob přípra-vy kvapalného hnojivá — suspenzie 13-38-0bola navrhnutá trojstupňová neutralizácia(„New Developments in Fertilizer Techno-logy“ 12 th Demonstration NFDC-TVA, Octo-ber 18 — 19, 1978, Tennessee Valley Autho-rity Muscle Shoals, Alabama; Bulletin Y-136).

Doposial známe a priemyselne využívanétechnologické procesy výroby kvapalnýchNP-hnojív, i keď umožňujú přípravu čerpa-telných a skladovatelných kvapalných hno-jív, sú z hladiska strojno-technologickéhozariadenia poměrně náročné, či už je to spo-sobené viacstupňovou neutralizáciou, kom-plikovanou manipuláciou, skladováním adávkováním používanej dusíkatej suroviny,zložitým a často i málo účinným, prevádzko-ve nespolehlivým a energeticky náročnýmspósobom chladenia reakčnej zmesi, alebov niektorých prípadoch i přípravou a dáv-kováním používanej stabilizačnej přísady.

Teraz sa zistilo, že nedostatky niektorýchpopísaných sposobov možno do značnejmiery odstranit' sposobom kontinuálnej vý-roby kvapalných NP-hnojív podlá vynálezu.

Podlá tohto' spósobu, spočívajúceho nanepřetržíte vedenej reakcii trihydrogénfos-forečnej kyseliny vo vodnom prostředí spriamo kvapalným amoniakom, ktorý sa vjednom mieste, alebo na viacerých miestachkontinuálně dávkuje do kvapalného reakč-ného prostredia tvořeného zmesou produk-tu a východiskových surovin a to tak, žemiesto vstupu kvapalného amoniaku do re-akčného prostredia je od fázového rozhra-nia tvořeného hladinou vzdialené minimál-ně 320 milimetrov a kontakt reagujúcichzložiek prebieha za intenzívneho miešaniacharakterizovaného hodnotou Reynoldsov-ho kritéria Re ě 1,7.103, pričom pH reakč-nej zmesi sa počas reakcie trvale udržujedávkováním reagujúcich zložiek v rozmedzí5,7 až 7,4 a na odvod tepla z reakčného pro-stredia sa využívá entalpia do reakčnéhoprostredia dávkovaného kvapalného amo-niaku. Do reakčného prostredia sa připad-ne ešte kontinuálně přidává aj aditív zlep-šujúci fyzikálno-manipulačné vlastnosti pro-duktu.

Ukázalo sa, že je zvlášť výhodné, ak sanepřetržíte vedená reakcia medzi trihydro-génfosforečnou kyselinou a koncentrova-ným kvapalným amoniakom uskutečňujedávkováním reagujúcich zložiek do cirku-lujúceho reakčného prostredia, pričom pHreakčnej zmesi sa počas reakcie trvale u-držuje dávkováním reagujúcich zložiek vrelativné úzkom rozsahu (pH 5,7 až 7,4).

Za týchto podmienok sa ukázalo byť ďa-lej osobitne výhodným, ak sa do reakčné-ho prostredia dávkovaná kyselina privádza-la před cirkulačným čerpadlom a ak kva-palný amoniak vstupoval do kvapalného cir-kulujúceho reakčného prostredia na výtlač-nej časti cirkulačnej trasy, a to v jednom 248991 mieste, alebo na viacerých miestach, pri-čom miesto vstupu kvapalného amoniakubolo od fázového rozhrania tvořeného hla-dinou, vzdlalené minimálně 320 mm.

Využitím kontinuálneho spůsobu výrobydusíkato-fosforečných kvapalných hnojívmonofosforečnanového typu podlá vynále-zu sa dosiahnu v porovnaní s dnes prie-myselne využívanými technologickými pro-cesmi najma tieto přínosy: — zjednoduší sa samotný technologickýproces, ako aj přeprava, skladovanie, mani-pulácia a dávkovanie dusíkatej suroviny(kvapalný amoniak možno sposobom podlávynálezu spracovávať i bez nárokov na bu-dovanie nákladného skladového hospodár-stva priamo z přepravného zásobníka — na-příklad zo železničnej, resp. automobilovejcisterny a pod.); — významné sa znížia prevádzkové ná-klady na odvod reakčného tepla, keďže nachladenie reakčnej zmesi sa priamo v pro-cese výroby využije značné vysoká výpar-ná entalpia koncentrovaného kvapalnéhoamoniaku (cca 1 400 kj/l kg amoniaku); — dosiahne sa podstatné zníženie čpav-kových exhalácií, ako aj vyššia kultúrnosťa hygiena práce; — odstránia sa požiadavky na energiupre manipuláciu, skladovanie a dopravu du-síkatej suroviny do výroby; — aj pri spracovávaní značné znečistě-ných extrakčných H3PO4 sa vytvára len jem-ná, homodisperzná, gelovitá zrazenina, kto-rá po stabilizácli vhodným stabilizačnýmaditívom nezhoršuje reologické vlastnosti,manipulovatelní)sť a čerpatelnosť kvapal-ného NP-hnojiva. Ďalej uvedené příklady bližšie ilustrujú,ale nijako neobmedzujú predmet vynálezu. Příklad 1

Sposob přípravy kvapalných dusíkato-fos-forečných hnojív monofosforečnanového ty-pu podlá vynálezu bol dlhodobe ověřovanýna modelovej štvrťprevádzkovej aparatúre,pozostávajúcej z cirkulačného neutralizač-ného reaktora, tvořeného zásobníkom re-akčnej zmesi, opatřeného duplikátorom naodvod tepla chladiacou vodou a spatnýmchladičom vodných pár a s ním potrubnoutrasou spojeného odstředivého cirkulačné-ho čerpadla (ZV-40, typ FORMAN). Do po-trubnej trasy (Ms 40) na sacej straně 1 od-středivého vertikálneho bezupchávkovvéhočerpadla 2 ústil přívod spracovávanej kyse-liny fosforečnej, ktorá sa do reaktora dáv-kovala pomocou peristaltického-hadicovéhodávkovacieho čerpadla z kyselinového zá-sobníka, umiestneného na váhe.

Kvapalný amoniak sa do cirkulečného re-aktora prevádzal tvarovanou kovovou rúr-kou 4 z tlakového zásobníka kvapalného a-moniaku, umiestneného na váhe. Reguláciamnožstva kvapalného amoniaku dávkované-ho do procesu sa robila ihlovým ventilom 6 5 zabudovaným do kovověj prívodnej trasykvapalného amoniaku (priemer 10 x 1,5milimetra). V rámci tejto skupiny dlhodo-bých štvrťprevádzkových skúšok bol vstupkvapalného amoniaku do reaktora, realizo-vaný kovovou rúrkou (priemer 10 x 1,5milimetra) súosovo zabudovaného do verti-kálnej častí výtlačnej cirkulačnej potrub-ně j trasy reaktora (Ms 40) 3. V záujme vy-lúčenia možnosti vzniku problémov pri u-vádzaní zariadenia do prevádzky, ako aj prijeho odstavovaní, bol přívod kvapalného a-moniaku vybavený tiež prívodom nízkotla-kovej páry 6, ktorej pridávanie (len pristarte a odstavovaní zariadenia) sa regulo-valo ventilom 7. Tlakové poměry vo výtlač-nej časti cirkulačného reaktora počas dáv-kovania kvapalného amoniaku bolo možnosledovat manometrom 8, zabudovaným dotrasy NH3 v mieste medzi ústím přívoduvodnej páry S a vstupom prívodnej rúry kva-palného NH3 do potrubnej trasy cirkulač-ného reaktora 3. Detailný pohíad na částneutralizačného cirkulačného reaktora s rie-šením přívodu kvapalného amoniaku je ob-sahem obrázku č. 1. Dávkovanie potřebného množstva vody sarealizovalo peristaltlckým — hadicovým dáv-kovacím čerpadlom zo zásobníka umiestne-ného na váhe, cez výplňová absorpčnú ko-lonu koncového odplynu, zapojená medzizásobníkom cirkulujúcej reakčnej zmesi akoncový ventilátor.

Pracovalo sa s kvapalným amoniakom ob-sahujúcim minimálně 99 % NH3 a extrakč-nou H3PO4 obsahujúcou: 53,10 hmot. % celkového P2O5 (stanovenéfotometricky), 50,36 hmot. % P2O5 podl'a acidity kyseliny, 0,52 hmot. % Fe, 0,76 hmot. % AI, 0,22 hmot. % Mg,menej než 0,01 hmot. % Ca a 3,20 hmot. % síry vyjadrenej akoSCh2-.

Do neutralizačného reaktora, v zmysle užuvedenej špecifikácie, sa minutové priemer-ne dávkovalo 1132 g extrakčnej kyselinyfosforečnej, tzv. čierneho typu a už uvede-nej akosti a 246 g koncentrovaného kvapal-ného· amoniaku. Pri chladení reakčnej zme-si výlučné prietokom chladiacej vody cezduplikátor zásobníka reakčnej zmesi ustá-lila sa teplota cirkulujúcej reakčnej zme-si na 63 °C, pričom jej pH len priemernekolísalo okolo hodnoty 6,5. Nad vrstvu ne-organizovanej keramickej výplně v absorpč-nej kolóne sa priemerne dávkovalo 1125gramov. min1 vody, pričom táto po prie-toku kolonou kontinuálně natékala do zá-sobníka reakčnej zmesi.

Uvedeným sposobom připravované kva- palné dusíkato-fosforečné hnojivo konti- nuálně odtékalo cez bočný přepad v zásob- níku reakčnej zmesi, pričom sa kontinuálně

Claims (2)

1. 248991 sledovala hodnota acidity a priebežne sakontrolovala tiež jeho měrná hmotnost. Po-čas 6-hodinového pokusu sa popísaným spo-sobom připravilo viac než 900 kg kvapal-ného NP-hnojiva typu 8-24-0. Příklad
2. 2 Za podmienok specifikovaných v příkladu1, sa počas viachodinového pokusu ověřo-vala příprava stabilizovaného kvapalnéhoNP-hnojiva^ Na stabilizáciu kalu tvoriace-ho sa pri kontinuálnej neutralizácii extrakč-nej H3PO4 už uvedenej akosti koncentrova-ných kvapalným amoniakom sa používalavodná suspenzia gelotvorného sodného mont- morillonitu, připravená konverziou vápena-tého bentonitu vo vodnom prostředí, pri tep-lote 85 °C uhličitanom sodným, v přítom-nosti ochranného koloidu. Uvedeným spóso-bom připravený stabilizačný aditív sa kon-tinuálně dávkoval vo formě vodnej cca 10percentnej suspenzie (vzhladom na sušinubentonitu), v priemernom množstve 500 g.. min"1 do zásobníka reakčnej zmesi. Po-čas tohto pokusu sa množstvo dávkovanejvody znížilo na 625 g . min"1. Takto sa při-pravovalo stabilně kvapalné hnojivo typu8-24-0, vyznačujúce sa velmi dobrými mani-pulačno-reologickými vlastnosťami (fluidi-ta: 2,2 hmot. % zostatku; dynamická visko-zita pri teplote miestnosti: 0,2 Pa.s). PREDMET Sposob kontinuálnej výroby kvapalnýchdusíkato-fosforečných hnojív monofosforeč-nanového typu nepřetržíte vedenou reakcioutrihydrogénfosforečnej kyseliny s amonia-kom, pri teplote 35 až 105 °C vyznačujúcisa tým, že kyselina fosforečná sa vo vod-nom prostředí neutralizuje priamo koncen-trovaným kvapalným amoniakom, ktorý sav jednom mieste alebo na viacerých mies-tach kontinuálně dávkuje do kvapalného re-akčného prostredia, tvořeného zmesou pro-duktu a východiskových surovin, a to tak,že miesto vstupu kvapalného amoniaku doreakčného prostredia je od fázového rozhre- VYNÁLEZU nia tvořeného hladinou, vzdialené minimál-ně 320 milimetrov a kontakt reagujúcichzložiek prebieha za intenzívneho miešaniareakčnej zmesi, charakterizovaného hodno-tou Reynoldsovho kritéria Re ž 1,7.103, pri-čom pH reakčnej zmesi sa počas reakcieudržuje dávkováním reagujúcich zložiektrvale v rozmedzí 5,7 až 7,4 a na odvod tep-la z reakčného prostredia sa využívá ental-pia do· reakčného prostredia dávkovanéhokvapalného amoniaku, pričom do reakčné-ho prostredia sa připadne ešte kontinuálněpřidává aj aditív, zlepšujúci fyzikálno-ma-nipulačné vlastnosti produktu. 1 list výkresov