Производство аммофоса

    Парогазовая смесь, отсасываемая от нейтрализаторов и аммонизатора гранулятора проходит очистку от аммиака и фтора в двух последовательно установленных абсорберах: для улавливания аммиака используют аммофосную пульпу, для улавливания фтористых соединений – известковое молоко или воду.

    Дымовые газы, выходящие из сушильного барабана при температуре 105÷115°С, очищают от пыли в циклоне и далее от аммиака, фтористых соединений и от остатков пыли – в двух абсорберах. Стоки от систем абсорбции возвращают в нейтрализаторы.

    Таким образом, в производстве аммофоса загрязненные стоки не образуются. Запыленный воздух после холодильника КС перед выбросом в атмосферу очищают от пыли в циклоне.

    Вместо емкостных нейтрализаторов в ряде схем используют аппараты САИ или струйные реакторы.

    Показатели технологического режима процессов получения аммофоса и диаммофоса приведены в табл. 4[1].

    При получении аммофоса двухступенчатую аммонизацию возможно проводить также путем получения пульпы пря мольном отношении NН₃:Н₃РО₄≈1,3÷1,4 (на I стадии аммонизации) с последующей нейтрализацией концентрированной кислотой в нейтрализаторе-грануляторе. Такой способ хотя и приводит к большим выделениям аммиака на стадии аммонизации, но позволяет резко снизить выделения аммиака на стадии гранулирования.

 

    Таблица 4

    Показатели  технологического режима производства аммофоса по схеме с аммонизатором-гранулятором

 

 

   Производство  аммофоса по схеме  с аппаратом БГС (на основе концентрированной  пульпы)

    Процесс осуществляется следующим образом (рис. 8). Возможна одноступенчатая нейтрализация, когда пульпа после аммонизации в САИ (скоростной аммонизатор-испаритель) поступает в БГС, и двухступенчатая, когда продукт после аммонизации в САИ до мольного отношения NН₃:Н₃РО₄=1,2÷1,3 нейтрализуют фосфорной кислотой.

    Исходную фосфорную кислоту разбавляют стоками из системы абсорбции и направляют на нейтрализацию аммиаком в аппарат САИ. Полученную в нем аммофосную пульпу насосом подают на форсунки аппарата БГС, где ее распиливают сжатым воздухом при давлении 0,2÷0,4 МПа на завесу из падающего гранулированного материала. При необходимости пульпу нейтрализуют кислотой. В аппарат БГС вводят теплоноситель при 500÷600°С. Продукт из БГС при 105÷110°С подают на классификацию и охлаждение, а отходящие газы при 110÷115°С, содержащие пыль аммофоса, аммиака и фтор, направляют в систему очистки.

    Основные показатели технологического режима приведены в табл. 5[1].

    Как видно из таблицы 5, процесс получения аммофоса в аппарате БГС может осуществляться как при одноступенчатой, так и при двухступенчатой аммонизации. При одноступенчатой аммонизации концентрация кислоты, подаваемой в аппарат БГС, не может быть более 42%, что необходимо для обеспечения текучести пульпы при NН₃:Н₃РО₄≈1,0. Для разбавления кислоты при одноступенчатой аммонизации в сборник кислоты помимо стоков абсорбции Обзор рынка аммофоса в СНГ подают свежую воду.

Таблица 5

    Показатели  технологического режима производства аммофоса (схема с аппаратом БГС)

 

    При двухступенчатой аммонизации текучесть пульпы на I ступени аммонизации (при NН₃:Н₃РО₄≈1,25) обеспечивается без разбавления исходной кислоты свежей водой, поэтому концентрация кислоты, поступающей в систему, повышается до 47% Р₂О₅. 

   Технико-экономические  показатели

    Технико-экономические  показатели производства аммофоса в  основном зависят от вида и качества фосфатного сырья. Следует отметить, что выбор технологической схемы  определяется главным образом качеством  фосфорной кислоты. Наилучшие технико-экономические  показатели имеет производство аммофоса на основе экстракционной фосфорной  кислоты из Кольского апатитового  концентрата. При использовании  менее качественного фосфатного сырья приведенные затраты на 1т Р₂О₅ в аммофосе возрастают на 30÷40%, а себестоимость аммофоса - на 18÷26%. Тем не менее низкокачественные Каратауские фосфориты целесообразно перерабатывать на аммофос через экстракционную фосфорную кислоту. Производство аммофоса даже на основе рядовой руды Каратау с пониженным содержанием Р₂О₅ (24,5%) остается рентабельным, а себестоимость такого аммофоса в 2 раза меньше себестоимости аммофоса, полученного из термической фосфорной кислоты.

    Расходные нормы при получении аммофоса приведены в таблице 6.

    Таблица 6

    Средние расходные нормы  при получении  аммофоса (на 1 т 100% Р₂О₅)

 

    Как следует из рассмотрения процессов  в аппаратах АГ и БГС, при переработке  концентрированных пульп целесообразнее использовать двухступенчатый метод  нейтрализации, что позволяет сохранить  текучесть концентрированной пульпы и избежать ее разбавления.

    Сопоставив  процессы получения фосфатов аммония  по двухступенчатому методу с использование  аппаратов БСГ и АГ:

• достоинство схем с аппаратом БГС в значительно меньшем количестве внешнего ретура;
• схема с аппаратом АГ является более универсальной и позволяет производить любые формы фосфатов аммония, в схеме же с аппаратом БГС получение фосфатов аммония при NН₃:Н₃РО₄ >1,0 связано с резким уменьшением производительности;
• в схемах с аппаратами БГС процесс остается устойчивым (его легко регулировать) при колебаниях концентрации исходной кислоты; уменьшение концентрации исходной кислоты в схемах с аппаратом АГ приводит к резкому увеличению ретурности и остановке системы;
• на основе схем с аппаратом АГ возможно создание значительно больших единичных мощностей, чем с аппаратом БГС.

    Если  требуется обеспечить получение  фосфатов аммония при мольном  отношении NН₃:Н₃РО₄ >1,0 и (или) стремятся к созданию установки высокой единичной мощности, то необходимо использовать только схему с аппаратом АГ.

    Ранее была рассмотрена технология фосфатов аммония на основе концентрированных  пульп, получаемых с использованием упаренной кислоты. Упарка относительно простым способом, возможна только для кислоты из апатита. Для получения  концентрированной пульпы на основе кислоты из фосфоритов Каратау можно  использовать (в соответствии с установленными ранее реологическими характеристиками) метод упарки частично аммонизированной кислоты (для апатитового сырья  также можно использовать этот метод  помимо упарки кислоты).

    Процесс получения фосфатов аммония на основе переработки концентрированных  пульп разработан в НИУИФ и  освоен в опытно-промышленном масштабе.

    Неупаренную фосфорную кислоту аммонизируют до мольного отношения NН₃:Н₃РО₄»0,4÷0,6 с целью создания текучей пульпы при дальнейшем концентрировании. Упарку пульпы в барботажных или вакуум-выпарных аппаратах можно вести до остаточной влажности 8÷25% Н₂О. Последующая стадия – окончательная аммонизация до требуемого мольного отношения.

    Расчеты показывают, что при влажности  упаренной пульпы 8% тепла, выделяющегося  при донейтрализации остаточной свободной кислотности, достаточно для удаления влаги из пульпы с  получением продукта влажностью менее 1%. В этом случае надобность в стадии сушки дымовыми газами отпадает. В  качестве аппаратов возможно использование  как АГ, так и БГС. Аммонизация  в аппарате АГ совмещается со стадией  гранулирования с последующей (при  необходимости) сушкой продукта. При  использовании аппарата БГС аммонизацию  следует проводить в струйном реакторе; при необходимости сушки  в аппарат подают дымовые газы.

    Для получения диаммофоса также можно  использовать способ переработки упаренных  кислых пульп в аппарате АГ. Дополнительная сушка продукта не требуется.

    При решении вопроса о целесообразности упаривания кислых пульп или кислоты (из апатита) необходимо учитывать следующее:

• при упаривании кислоты возможна утилизация фтора;
• при упаривании кислой пульпы меньше агрессивность среды и можно использовать многокорпусную вакуум-выпарную установку.

    Первоначально процессы производства аммофоса с использованием разбавленных пульп основывались на получении порошковидного аммофоса в распылительной сушилке с последующим  его гранулированием. Однако ввиду  низкой надежности и громоздкости схемы  от такого процесса отказались и перешли  к процессам без промежуточного выделения порошковидного аммофоса.

    На  основании сравнительных оценок технологических и технико-экономических  показателей рассмотрены способы  производства и сделан выбор оптимального метода производства аммофоса по схеме с аппаратом АГ на основе концентрированной фосфорной кислоты. 

   Перспективы совершенствования  получения продукта

    Совершенствование технологии фосфатов аммония и сложных  удобрений на их основе предполагает как интенсификацию действующих  производств, так и разработку и  внедрение принципиально новых  процессов по следующим направлениям:

• интенсификация процессов тепломассообмена на всех основных стадиях производства. На стадии нейтрализации кислоты предполагается внедрение струйного реактора, что позволит более эффективно использовать теплоту нейтрализации. Процесс сушки продукта интенсифицируется за счет применения более совершенных топок и насадок аппарата БГС;
• разработка эффективных процессов получения фосфатов аммония на основе кислоты из новых видов сырья: бедных фосфоритов Каратау, чилисайских фосфаритов, ковдорского апатита. Различия  в составе указанных фосфатов обусловливают особенности технологии их переработки в фосфаты аммония. Например, для переработки вязких пульп, получающихся при использовании кислоты из фосфоритов Каратау (месторождение Чулактау), эффективно применять скоростные смесители, повышающие текучесть пульпы;
• увеличение производства диаммофоса при сокращении выпуска моноаммонийных форм. Необходимо изыскать способы получения диаммофоса в аппаратах БГС, что приведет к значительному увеличению выпуска этого более экономичного, чем аммофос, продукта;
• повышение концентрации питательных веществ путем очистки исходного сырья. Установлено, что вывод фтора из экстрационной фосфорной кислоты путем его осаждения или отдувки позволяет увеличить концентрацию Р₂О₅ (усв.) в аммофосе на 1,2÷1,5%. За счет снижения концентрации сульфат-иона в кислоте достигается повышение содержания Р₂О₅ (усв.) на 1,3%. Возможно также отделять из кислоты фосфаты переходных металлов (Fe, Al) путем ее аммонизации с последующим фильтрованием полученного осадка. Полученные из очищенной кислоты фосфаты аммония могут быть использованы в качестве кормового состава;
• внедрение процессов получения фосфатов аммония и сложных удобрений на их основе с добавкой микроэлементов;
• получение порошковидного моноаммоний фосфата и его последующее транспортирование в районы для приготовления на местах суспендированных удобрений;
• использование в процессе получения фосфатов аммония части фосфорной кислоты для разложения фосфата с целью получения продуктов типа аммофосфата;
• улучшение экологической обстановки в местах производства.