close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3173

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3173
(13)
C1
6
(51) C 05C 9/00,
(12)
C 05C 13/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
ЖИДКОЕ АЗОТНОЕ УДОБРЕНИЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
(72) Авторы: Короткий И.П., Лакомкин А.А., Конон
А.А., Агеев В.В., Котович И.И. (BY)
(73) Патентообладатель: Гродненское
производственное объединение "Азот" им. С.О. Притыцкого (BY)
(21) Номер заявки: 950144
(22) 1995.03.20
(46) 1999.12.30
(71) Заявитель: Гродненское
производственное
объединение "АЗОТ" им. С.О. Притыцкого
(BY)
(57)
1. Жидкое азотное удобрение, включающее сульфат аммония, карбамид, нитрат аммония в качестве добавки, понижающей температуру кристаллизации удобрения, и воду, отличающееся тем, что оно имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:
карбамид
35-40
сульфат аммония
23-26
нитрат аммония
1-1,5
вода
остальное.
2. Способ получения жидкого азотного удобрения путем смешения водного раствора сульфата аммония,
карбамида и добавки, понижающей температуру кристаллизации удобрения, отличающийся тем, что в качестве добавки, понижающей температуру кристаллизации удобрения, используют нитрат аммония, карбамид берут в виде расплава, а смешение производят в воздушной среде.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при смешении сначала в водный раствор сульфата аммония
вводят нитрат аммония, полученную смесь нагревают теплом отходящего удобрения и затем смешивают с
расплавом карбамида.
Фиг. 1
1
BY 3173 C1
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что смешение осуществляют эжекцией компонентов в воздушную
среду с одновременной циркуляцией воздуха из смесителя в эжектор карбамида и продукционной смеси из
смесителя в эжектор сульфата аммония.
(56)
1. Патента США 4239522, МПК С 05С 1/00, 1980 (прототип).
2. А.с. СССР 1381114, МПК С 05С 9/00, 1988 (прототип).
Изобретение относится к веществам и процессам химической технологии и может быть использовано в
производстве минеральных удобрений, в частности жидких азотных удобрений на основе раствора сульфата
аммония и карбамида (КСА).
Известно жидкое азотное удобрение на основе водного раствора сульфата аммония, карбамида и нитрата
аммония [1].
Недостатком известного состава жидкого азотного удобрения является преобладание в нем нитратного
азота (4,6-42,1 %), который легко вымывается из почвы, что приводит к значительным потерям азота и загрязнению окружающей среды.
Задачей изобретения является улучшение экологии окружающей среды, создание удобрения пролонгированного действия, что улучшает его агрохимические свойства, благодаря предложенному количественному
составу изобретения, а также способу его получения.
Сущность изобретения заключается в том, что жидкое азотное удобрение включает сульфат аммония,
карбамид, нитрат аммония в качестве добавки, понижающей температуру кристаллизации удобрения, и воду.
Согласно изобретению, удобрение имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:
карбамид
35-40
сульфат аммония
23-26
нитрат аммония
1-1,5
вода
остальное.
Существенность отличий заявляемого вещества от прототипа заключается в том, что предложенное количественное содержание компонентов, а именно более высокое содержание в нем амидного азота (35-40 %)
по сравнению с прототипом (3,4-30,2 %) и незначительное содержание нитратного азота (1-1,5 % при 4,642,1 % в прототипе), обеспечивает пролонгированное действие удобрения, т.к. нитратный азот легко вымывается из почвы, а амидный - в почве сохраняется более продолжительное время, что в конечном итоге
улучшает агрохимические свойства удобрения, не принося потерь. Заявляемый диапазон содержания добавки нитрата аммония в удобрении обусловлен тем, что если ее содержание менее 1 %, то необходимое понижение температуры кристаллизации не наблюдается; если ее содержание более 1,5 %, то в этом случае нитрат аммония перестает играть роль добавки, т.к. образуется тройная система азотсодержащих веществ с
существенно измененными свойствами.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Смешивают 35 г плава карбамида с 65 г 39 % водного раствора сульфата аммония. В раствор
вводят 1 % нитрата аммония. Получают жидкое азотное удобрение с массовым соотношением карбамид :
сульфат аммония = 1,4 следующего состава: карбамид - 35 %, сульфат аммония - 25,4 %, нитрата аммония 1 % с температурой кристаллизации (-13) °С и концентрацией азота - 21 %.
Пример 2. Смешивают 40 г плава карбамида с 60 г 39 % водного раствора сульфата аммония. В раствор
вводят 1,5 % нитрата аммония. Получают жидкое азотное удобрение с массовым соотношением
карбамид : сульфат аммония = 1,6 следующего состава: карбамид 40 %, сульфат аммония 230, нитрата аммония - 1,5 % с температурой кристаллизации (-5) °С и концентрацией азота - 23 %.
Аналогично примерам 1 и 2 проведен ряд экспериментов, данные которых сведены в таблицу.
№№
Содержание компонентов, мас. %
Температура
эксперимента
карбамид
сульфат аммония
нитрат аммония
кристаллизации, °С
1
35
25,4
1,0
-13
2
31
27,0
19,9
-12
3
28
28,0
18,7
-10
4
44
22,0
25,0
+ 25
5
46
21,0
25,6
+25
6
40
23,0
1,5
-5
Анализируя приведенные данные заключаем, что увеличение содержания сульфата аммония в жидком
удобрении приводит к снижению содержания основного питательного элемента - азота и, соответственно,
снижению агрохимической эффективности удобрения. При снижении содержания сульфата аммония и уве-
2
BY 3173 C1
личения содержания карбамида повышается температура кристаллизации удобрения, что ограничивает условия его хранения и его применения.
Таким образом, состав удобрения (мас. %): карбамид - (35-40), сульфат аммония - (23-26), нитрат аммония - (1-1,5) и остальное - вода решает поставленную задачу - максимальное использование раствора сульфата аммония при сохранении содержания азота на уровне, обеспечивающем агрохимическую эффективность
удобрения и сохранение его свойств при транспортировке и хранении.
Известен способ производства жидкого азотного удобрения путем смешения водного раствора сульфата
аммония, водного раствора карбамида и органической добавки [2].
Недостатком способа является невысокое потребление сульфата аммония для производства удобрения.
Это происходит из-за того, что содержание азота в удобрении является регламентированным и зависит от
содержания в нем воды, а карбамид подается на смешение в виде водного раствора (70 %-го), т.е. вносит с
собой воду, что и снижает потребление раствора сульфата аммония. Учитывая, что раствор сульфата аммония является отходом производства
капролактама и для его переработки в кристаллический продукт требуются значительные энергозатраты,
делающие убыточным его производство, то на практике приходится избыток раствора сульфата аммония
химически обезвреживать на стадии переработки сточных вод, что экономически невыгодно и экологически
небезопасно. Поэтому повышение степени использования раствора сульфата аммония обеспечивает решение одновременно экономической и экологической задач.
Задача, решаемая изобретением, - утилизация отхода производства капролактама в виде сульфата аммония (СА) и повышение его потребления при производстве жидкого азотного удобрения (КСА).
Сущность изобретения заключается в следующем.
Способ получения жидкого азотного удобрения осуществляют путем смешения водного раствора сульфата аммония, карбамида и добавки, понижающей температуру кристаллизации удобрения. Согласно изобретению в качестве добавки, понижающей температуру кристаллизации удобрения, используют нитрат аммония, карбамид берут в виде расплава, а смешение производят а воздушной среде.
Смешение осуществляют следующим образом.
Сначала в водный раствор сульфата аммония вводят нитрат аммония, полученную смесь нагревают теплом отходящего удобрения и затем смешивают с расплавом карбамида. Смешение осуществляют эжекцией
компонентов в воздушную среду с одновременной циркуляцией воздуха из смесителя в эжектор карбамида и
продукционной смеси из смесителя в эжектор сульфата аммония.
Существенность отличий заявляемого способа и их влияние на решение задачи состоит в следующем.
1. Карбамид берут в виде расплава. Это является физической основой процесса увеличения потребления
СА, т.к. отсутствие поступления воды с карбамидом обусловливает повышенное потребление СА в виде
водного раствора для поддержания содержания воды в удобрении на регламентированном уровне. Так в
прототипе соотношение чистых компонентов - карбамид : СА составляет (2,5-3):1, а в заявляемом варианте
(1,4-1,6):1. Таким образом, на 1 т карбамида в прототипе используется (0,33-0,4) т СА, а в заявляемом решении - (0,623-0,714) т СА, т.е. в заявляемом решении утилизируется СА на (80-90) % больше, чем в прототипе.
2. Производят смешение расплава с остальными компонентами в среде инертного газа с получением готового удобрения. Такое решение предотвращает кристаллизацию карбамида на внутренних поверхностях
оборудования при смешении его с холодным раствором СА, что исключает наступление аварийных условий
работы и повышает эксплуатационную надежность способа.
3. Добавку вводят в водный раствор сульфата аммония. Такое решение обеспечивает предварительное
эффективное смешение добавки с раствором СА, что далее при окончательном смешении с карбамидом повышает равномерность ее распределения в жидком удобрении.
4. Смесь СА с добавкой перед подачей на смешение с карбамидом нагревают теплом отходящего удобрения. Нагрев раствора СА приводит к снижению поверхностного натяжения и вязкости, что способствует его
эффективному смешению с карбамидом в среде инертного газа за счет уменьшения теплового и гидродинамического ламинарных слоев на границе взаимодействия раствора СА с карбамидом (т.е., где сосредоточено
основное сопротивление процесса смешения компонентов).
5. Осуществляют циркуляцию инертного газа карбамидом и циркуляцию удобрения раствором СА с добавкой. Такое решение обеспечивает высокую гомогенность удобрения (т.е. равномерность распределения
компонентов в удобрении), что существенно повышает его качество. Это достигается за счет того, что содержащийся в карбамиде инертный газ начинает выходить из него при смешении с раствором СА, при этом
имеет место существенная деформация поверхности раздела фаз, что способствует более полному перемешиванию компонентов. При осуществлении циркуляции продукционной смеси раствором СА увеличивается
время пребывания смеси в зоне активного перемешивания, что также повышает гомогенность продукционной смеси.
Реализация способа поясняется чертежами. На фиг.1 показана схема производства удобрения КСА с подогревом раствора СА; на фиг. 2 - схема производства КСА с циркуляцией инертного газа.
3
BY 3173 C1
Схема для производства удобрения KCA содержит основное оборудование - смеситель 1, насос 2, емкость 3 для хранения продукта. Смеситель 1 выполнен в виде аппарата емкостного типа, в верхней зоне которого установлены под углом друг к другу сопла 4 и 5, соответственно для распыления карбамида и СА.
Смеситель 1 снабжен регулятором уровня 6 поверхности раздела фаз (инертный газ в верхней зоне и удобрение КСА - в нижней). На линии продукционной смеси после смесителя 1 целесообразна установка холодильника 7, работающего на оборотной воде, и подогревателя 8 для нагрева раствора СА. На линиях подачи
карбамида и СА могут быть установлены струйные смесители, соответственно 9 и 10, выполненные в виде
эжекторов. При этом смеситель 9 подключен к верхней зоне смесителя 1, а смеситель 10 - к нижней зоне
смесителя 1, либо к линии выхода удобрения КСА из смесителя 1.
Реализация способа с получением соотношения - карбамид : СА как 1,6:1 показана на следующих примерах.
Пример 1. Расплав карбамида в количестве 5 т/ч и с температурой около 140 °С поступает в сопло 4 и
распыляется внутри смесителя 1 в среде инертного газа-воздуха. В раствор СА (38-40) % в количестве 7,81
т/ч дозируется добавка в виде нитрата аммония в количестве 129 т/ч. Раствор СА с добавкой с температурой
около 40 °С проходит через подогреватель 8, где нагревается с 40 °С до 55 °С теплом выходящего из смесителя 1 удобрения КСА и далее поступает в сопло 5 и распыляется внутри смесителя 1. При распылении происходит взаимное пересечение в воздухе струй карбамида и раствора СА с добавкой, приводящее к их интенсивному смешению за счет гидродинамического взаимопроникновения струй с образованием удобрения
КСА. При этом струи ударяют в поверхность раздела фаз и непрерывно ее обновляют, что приводит к эффективному перемешиванию жидкости в нижней зоне смесителя 1 и повышению равномерности распределения компонентов в удобрении. Уровень жидкости в смесителе 1 поддерживается автоматически регулятором уровня 6. Удобрение КСА из нижней зоны смесителя 1 посредством насоса 2 подается в подогреватель
8, где охлаждается с 88 °С до 78 °С за счет нагрева раствора СА с добавкой и затем поступает в холодильник
7, где охлаждается до 40 °С оборотной водой. После этого охлаждения продукционная смесь поступает в емкость 3.
Ввод добавки в водный раствор СА обеспечивает предварительное эффективное смешение добавки с раствором СА, что далее при окончательном смешении с карбамидом повышает равномерность ее распределения в жидком удобрении КСА.
Так как раствор СА с добавкой перед подачей на смешение с карбамидом нагревают теплом отходящей
продукционной смеси, то происходит снижение поверхностного натяжения и вязкости раствора СА, что способствует его эффективному смешению с карбамидом в среде инертного газа за счет уменьшения теплового
и гидродинамического ламинарных слоев на границе взаимодействия раствора СА с карбамидом (т.е., где
сосредоточено основное сопротивление процесса смешения компонентов), это обусловливает более высокое
качество производимого удобрения.
Так как карбамид берут в виде расплава, то это исключает поступление воды с карбамидом и обусловливает повышенное потребление водного раствора СА (повышение составляет в данном случае 80 % по сравнению с прототипом) для обеспечения содержания воды в удобрении на регламентированном уровне. Так
как раствор СА является отходом в производстве капролактама, то это повышает его утилизацию и снижает
энергозатраты на переработку и биохимическое обезвреживание растворов СА, поступающих из производства капролактама.
Так как смешение расплава с остальными компонентами производят в среде инертного газа, то это предотвращает кристаллизацию карбамида на внутренних поверхностях оборудования, что исключает наступление аварийных условий работы и повышает эксплуатационную надежность способа.
Охлаждение удобрения КСА позволяет существенно понизить его коррозионную активность удобрения
КСА и применять более дешевые конструкционные материалы для его производства и хранения.
Пример 2. Расплав карбамида в количестве 5 т/ч, с температурой около 140 °С и давлением около 1,1
МПа поступает в эжектор 8 в качестве рабочего агента и засасывает воздух из смесителя 1 в количестве 46
м/ч. При этом образуется двухфазная карбамидо-воздушная смесь, которая затем поступает в сопло 4 и распыляется внутри смесителя 1 в среде инертного газа - воздуха с давлением до 0,05 МПа. При этом пузырьки
воздуха в струе карбамида непрерывно осциллируют и часть из них выходит наружу струи (сепарируются),
турбулизируя и развивая ее межфазную поверхность, что создает условия для последующего высокоэффективного смешения с раствором СА. В раствор СА в количестве 7,81 т/ч дозируется добавка в виде нитрата
аммония в количестве 129 кг/ч. Раствор СА с добавкой с давлением не менее 0,4 МПа и температурой около
40 °С проходит через подогреватель 7 и нагревается с 40 °С до 55 °С теплом выходящего из смесителя 1
удобрения КСА. Нагретый раствор СА с добавкой поступает в эжектор 9 в качестве рабочего агента, засасывает удобрение КСА из нижней зоны смесителя 1 в количестве около 0,8 т/ч и после этого поток поступает в
сопло 5, распыляется внутри смесителя 1 и смешивается с турбулизированным плавом карбамида, образуя
удобрение КСА, часть которого непрерывно засасывается из смесителя 1 эжектором 9, образуя контур циркуляции. Воздух, содержащийся в струе карбамида, частично выделяется из нее при ее распылении в верх4
BY 3173 C1
ней зоне смесителя 1 и окончательно - при всплытии пузырьков в нижней зоне смесителя 1. После этого
часть воздуха засасывается струей карбамида в эжектор 8, образуя контур циркуляции газовой фазы. Полученное в смесителе 1 удобрение КСА посредством насоса 2 подается последовательно через подогреватель 8
и холодильник 7, в результате чего охлаждается с 88 °С до 40 °С, а затем поступает в емкость 3 для хранения
и отгрузки потребителю.
Так как в данном случае осуществляют циркуляцию инертного газа карбамидом, то это обеспечивает высокоэффективный процесс смешения за счет высокотурбулизированной поверхности струи карбамида, что
обеспечивает высокую гомогенность удобрения и существенно повышает его качество. При осуществлении
циркуляции удобрения КСА раствором СА увеличивается время пребывания смеси в зоне активного перемешивания, что также повышает гомогенность и качество удобрения.
Фиг. 2
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
145 Кб
Теги
by3173, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа