6.3. Производство аммофоса

Фосфатами аммония называют соли ортофосфорной кислоты – моноаммонийфосфат NH₄H₂PO₄ (12,2 % N; 61,7 % P₂O₅), диаммонийфосфат (NH₄)₂HPO₄ (21,2 % N; 53,7 % P₂O₅) и триаммонийфосфат (NH₄)₃PO₄ (28,2 % N; 47,6 % P₂O₅). Наиболееустойчивым соединением является моноаммонийфосфат. Диаммонийфосфат уже при 70 ⁰С теряет часть аммиака и переходит в моноаммонийфосфат, а триаммонийфосфат разлагается на воздухе при 30 – 40 ⁰С. Все фосфаты аммония хорошо растворимы в воде. Наиболее широкое применение они (за исключением (NH₄)₃PO₄ ) нашли в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Они являются высококонцентрированными безбалластными удобрениями, содержащими в водорастворимой форме два основных питательных элемента – азот и фосфор. Вследствие недостаточной термической устойчивости диаммонийфосфата в качестве массового продукта производят смесь моно- и диаммонийфосфатов, именуемую аммофосом.

Выпускаемый в России и странах СНГ аммофос содержит около 90 % NH₄H₂PO₄ и около 10 % (NH₄)₂HPO₄. Сырьем для производства фосфатов аммония является аммиак и ортофосфорная кислота. Нейтрализация кислоты сопровождается выделением значительного количества теплоты. Происходящий вследствие этого сильный разогрев реакционной массы уменьшает абсорбцию аммиака и тормозит весь процесс нейтрализации. Другим осложняющим фактором является загустевание пульпы по мере ее насыщения аммиаком. Оно особенно велико при использовании ЭФК, загрязненной примесями железа, алюминия, магния, которые выделяются в ходе нейтрализации в виде нерастворимых фосфатов. Существующие технологические схемы производства аммофоса разработаны с учетом указанных осложнений. Можно выделить три вида технологических схем:

1. Схемы, основанные на нейтрализации слабой ЭФК с последующим обезвоживанием суспензии в сушилках (растительных, барабанных или кипящего слоя).

2. Схемы, основанные на нейтрализации слабой ЭФК с последующей упаркой аммофосной суспензии, грануляцией и сушкой продукта в барабанных грануляторах-сушилках (БГС).

3. Схемы, основанные на нейтрализации в две ступени концентрированной (48 – 54 % P₂O₅) упаренной ЭФК: вначале в реакторе – нейтрализаторе (в системе "газ – жидкость"), затем в барабанном аммонизаторе – грануляторе (в системе "газ – твердое").

Рассмотрим в качестве примера технологическую схему с сушкой суспензии в аппарате РКСГ (распылительно-кипящая сушилка-гранулятор) (рис. 8).

48

Рис. 7. Поточная схема производства гранулированного двойного суперфосфата:

1 – бункер фосфатного сырья; 2 – ленточный дозатор; 3 – расходный бак фосфорной кислоты; 4 – шнековый накопитель; 5 – каскад реакторов смешения; 6 – насос; 7 – барабанный гранулятор – сушилка; 8 – топка; 9 – циклон; 10 – элеватор; 11– двухситный грохот; 12 – дробилка; 13 – барабан-нейтрализатор

Газообразный аммиак и ЭФК подаются в аппарат 1 САИ (скоростной аммонизатор – испаритель), в котором процесс нейтрализации ЭФК аммиаком осуществляется в скоростном циркуляционном потоке реакционной смеси. Кратность циркуляции составляет 20 – 30. Полученную пульпу распыляют в потоке топочного газа (600 – 700 ⁰С) в верхней части аппарата РКСГ, работающей как распылительная сушилка. Важные частицы (около 15 % H₂O) опускаются в нижнюю часть аппарата на кипящий слой гранул, где сушка завершается в отдельном потоке греющего газа (170 – 200 ⁰С). Температура гранул в кипящем слое поддерживается не выше 100 ⁰С. Затем гранулированный материал с остаточной влажностью не более 1 % проходит холодильник кипящего слоя и направляется на рассев по фракциям в грохот. Крупная фракция измельчается на дробилке и вновь рассеивается. Уходящий из сушилки газовый поток очищается от аммофосной пыли в циклонах и промывается раствором фосфорной кислоты для извлечения аммиака, перешедшего в газовую фазу вследствие частичной диссоциации фосфатов аммония при повышенной температуре. Эта кислота далее направляется на аммонизацию.

Степень использования ЭФК и аммиака в подобной схеме составляет до 96 % и 97 % соответственно. Далее газ поступает на вторую стадию очистки в абсорбер 1, где происходит улавливание фтора водой, после чего очищенный газ проходит через брызгоуловитель 15 и выбрасывается в атмосферу. Поскольку аммофос характеризуется неблагоприятным соотношением питательных компонентов (N : P₂O₅ < 1 : 4), разработаны технологические схемы производства сбалансированных сложных удобрений, для чего в аммонизированную пульпу добавляют азотную кислоту, аммонийную селитру, карбамид, хлорид калия и др. Такие удобрения получили специальные наименования: нитроаммофос (аммофос + аммиачная селитра), карбоаммофос (аммофос + карбамид), нитроаммофоска (аммофос + аммиачная селитра + хлорид калия).