Физико-химические особенности н а рисунке показаны изотермы растворимости в системе аммиак – фосфорная кислота – вода при 25 и 75 ºС. Взаимодействие эфк с nh3 происходит по реак-ям (1)-(3).

При этом концентрация фосфорной кислоты должна быть выше, чтобы в твердую фазу выделилось больше соли. Из рис. следует, что наибольшее выделение МАФ в твердую фазу достигается при осуществлении процессса по лучу АВ. При нейтрализаци фосфорной кислоты ( 40 % Н3РО4) выход кристаллов даже при 25 ºС невелик, система в т.С. При нейтрализации концентрированной ФК (75% Н3РО4) состав системы соответствует т.Д и количество, образовавшейся твердой фазы велико даже при температуре массы выше 75 ºС. Этому способствует и испарение части воды за счет теплоты экзотермической реакции. В производстве аммофоса применяют ЭФК, загрязненную примесями, поэтому в ходе нейтрализации кислоты аммиаком при рН >= 3 выделяются средние фосфаты железа и алюминия, дикальцийфосфат, магнийалюминийфосфат, гипс, фторидные и фторселикатные соли. При аммонизации ФК образуются кислые суспензии, содержащие кристаллы фосфатов аммония и соосаждающиеся примеси, а т/ж свободную ФК и воду. Количество и состав компонентов суспензии непрерывно меняется по мере поглощения аммиака и повышения температуры, меняются и свойства суспензии – рН, вязкость, текучесть, растворимость твердой фазы и др. Равновесное давление аммиака над насыщенным водным раствором зависит от молярного отношения NH3: Н3РО4. От этого отношения зависит и рН, по которому ведут регулирование процесса.

66 Вопрос. Основное оборудование стадий нейтрализации, гранулирования и сушки при получении фосфатов аммония: струйный реактор, саи, аг, сб, бгс.

Аппаратурное оформление процесса нейтрализации H₃PO₄

С ледует отметить, что в последние годы успешно внедряется новый тип для нейтрализации H₃PO₄ аммиаком- струйный трубчатый реактор, другое его название-смеситель. Ранее для этого использовался скоростной аммонизатор –испаритель САИ:

Рис.7.Скоростной аммонизатор-испаритель САИ. 1-корпус;2-сепаратор;3-брызгоуловитель;4-циркуляционная труба.

Рис.8.Трубчатыйт реактор.1-корпус;2-сопло;3-водяная рубашка.

Размеры: диаметр=0,15-0,25м; длина=0,7-2,0м.

Трубчатый реактор устойчиво работает на конц. к-тах (47-52% P₂O₅) при аммонизации до молярного отношения NH₃ : H₃PO₄ =1 и выше. Давление в реакторе 0,2-0,3 МПа , t=130-150ºС, а при использовании полифосфорных кислот до 360ºС. Энергия реакции расходуется на перемешивание в аппарате, а при выходе из него на диспергирование жидкости и испарение воды.Следовательно исключается насос для подачи и разбрызгивания пульпы в гранулятор. Время реакции с H₃PO₄ составляет не более 0,1 с.

Показатели работы аммонизаторов фосф.кислоты.

Реактор	Время пребывания,с	Металлоёмкость,т	Производительность по пульпе			Эффективность, кг/кДж
			кг/с	кг/м³*с
САИ	300	5	28-30	21,4	1,21
Трубчатый реактор	20	0,2	4,2-4,5	60	0,32

Гранулирование и сушка аммофоса.

Нейтрализованная пульпа из трубчатого реактора поступает в аппарат, в котором происходит гранулирование аммофоса и его сушка. Он называется барабанный гранулятор-сушилка (БГС). Аппарат разработан НИИхиммаш. Аппарат БГС имеет 3 зоны: сушки, гранулирования и досушки гранул. Пульпа фосфатов аммония пневматическими форсунками диспергируется в зоне сушки, там же при помощи специального устройства создается завеса из высушенных частиц готового продукта. Капли пульпы взаимодействуют с частицами продукта, увеличивая их размер. Проходя от факела форсунки до завесы, пульпа концентрируется за счет тепла нагретых газов и далее происходит окончательное высушивание продукта. Сушка является завершающей стадией при формировании структуры гранул. При сушке из жидкофазного связующего удаляется влага, что приводит к интенсивной кристаллизации твердых компонентов внутри гранулы. При этом образуются новые фазовые контакты и кристаллические спайки между отдельными частицами гранул. В результате с уменьшением влажности такие физ-мех.свойства удобрения как прочность, слеживаемость и гигроскопичность значительно улучшаются. При высушивании гранул минеральных удобрений применяется конвективная сушка. При этом тепло от теплоносителя (топочных газов) передается непосредственно высушиваемому материалу. Топочные газы получают при сжигании в топке природного газа или мазута. Требуемая темп-ра теплоносителя 180-600С достигается за счет разбавления топочных газов вторичным воздухом, поступающим за счет загрязнения в сушильной установке. Длительность процесса сушки определяется следующими основными факторами:

-величина начальной и конечной влажности материала, его темп-ра;структурой материала и видом связи влаги с ним; размеры частиц высушиваемого материала;параметры теплоносителя (темп-ра, скорость подачи, влагосодержание).

Среднее время пребывания гранулированных удобрений в сушильном барабане составляет 20-40 мин. Приведем показатели процесса в БГС при получении аммофоса из апатита.

Габариты аппарата БГС: D*L = 3,5х16;производительность, т/ч = 16,5;влажность пульпы на выходе, % = 15-20;влажность гранул на выход, % = 1,0-1,5;температура сушильного агента, С: на входе в БГС = 500-600; на выходе из БГС = 105-110;кратность ретура = 0,5-1;удельная производительность по продукту, кг/м³*ч = 108.

Аммонизация и гранулирование ДАФ и NPK удобрений.

Такие удобрения получают с использованием на второй ступени аммонизатора-гранулятора (АГ) вместо аппарата БГС при получении аммофоса. Этот аппарат совмещает функции нейтрализации пульпы и гранулирования продукта. АГ нашел широкое распространение в технологических схемах. Процесс гранулирования в АГ основан на использовании пульпы в качестве связующего. При этом в результате кристаллизации солей на поверхности гранул ретура происходит увеличение их размера и окатывание. Аппарат АГ отличается высокой производительностью, до 50 т/ч.Совмещение стадий аммонизации и гранулирования в одном аппарате позволяет ввести в удобрения значительное количество азота, использовать теплоту нейтраллизации для гранулирования и сушки продукта, а также уменьшить производственную площадь и число единиц оборудования. Аппараты АГ могут быть эффективно использованы только при применении неконцентрированной фосф.кислоты. В противном случает резко возрастает ретурность процесса.

Сушка ДАФ и NPK удобрений.

Из АГ гранулы удобрения с влажностью 1,7-2,5% поступают на высушивание до влажности не более 1,5%. Для сушки таких удобрений обычно применяется сушильный барабан СБ, иначе барабанная сушилка. СБ представляет собой цилиндр (длина 35м, Д = 4,5м). Установленный под углом 2-4  и вращающийся со скоростью 3-5 об/мин. Внутри барабана имеется насадка, с помощью которой, высушиваемый материал перемещается по пространству сушилки. Это способствует равномерному обтеканию высушиваемого материала теплоносителем и интенсифицирует процесс сушки. Теплоноситель движется прямотоком по отношению к материалу. Основное количество тепла от теплоносителя к поверхности материала передается конвекцией. Некоторое количество тепла передается за счет теплопроводности от нагретых внутренних устройств аппарата к материалу.

67. Технологическая схема производства аммофоса из упаренной ЭФК с применением струйного реактора и БГС.

В производстве аммофоса используется безретурная схема с применением трубчатого реактора для нейтрализации ЭФК аммиаком и комбинированный аппарат БГС для грануляции и сушки МУ.

В расходный бак фосфорной к-ты 1 подается упаренная фосфорная кислота 52-54% Р2О5 и серная кислота 93%, при этом на 340 м³ ЭФК дозир 3-5 м³ серной кислоты. Сюда же подается частич нейтрализовання ЭФК из системы малой и большой абсорбции. Мольное отношение NH3:ФК=1,05-1,25 В результате смешения к-т в (1) конц-я Р2О5 составляет 38-48%. Раст-р из (1)

при тем-ре 50-70 град. С насосом подаётся в трубчатый реактор (3). Суда же подаётся жидкий NH3. Дав-ние в трубчатом реакторе поддерживается на уровне 0,3 МПа. В результате реакции нейтрализации образуется пульпа с такой текучестью чтобы её можно было транспортировать самотёком из трубчатого реактора в аппарат БГС. В результате экзотермических реакций нейтрализации, проходящих в адиабатическом режиме пульпа имеет влажность 13 – 20 %. Кроме того, она содержит непрореагировавший аммиак, пары воды, фторсоединения и с тем-рой 120-160 самотеком поступае в БГС (6). На входе в БГС пульпа распыляется за счёт собственного давления падающего на завесу из мелкодисперсного ретура. При распылении вследствие резкого увеличения пространства происходит отделение от пульпы аммиака, паров воды, фторсоединений. В аппарате БГС совмещается процесс гранулирования методом окатывания и процесс сушки. БГС – гориз цилиндр длиной 22м, диаметром 4м, частотой вращения 3-5 об/мин. При этом аппарат имеет угол наклона в сторону выгрузки 3град. Ап-т раб-т под давлением 10-50 Па на входе. Это позволяет достичь устойчивой работы топок, что важно с т. з. безопасности технологического процесса. Для сушки из топки (5) подаются топочные газы с Т= 350-400 гр в объеме 20000-25000 м3/ч.в результате сушки влажность гранул на выходе из БГС 1,5%, Т гранул=90-95 град С. Гранулы Из БГС элеватором 7 подаются в грохот 8, откуда товарная фракция 1-6 мм пост в аппарат ''КС (9). В холодильнике гранулы охлаждаются атмосферным воздухом, подав-м вентилятором 11 до тем-ры 65град С. Охлаждённые гранулы под-ся на конвеер 13, где обрабатываются маслом (расход 3л на 1т аммофоса). Мелкие гранулы менее 2мм из (8) возвращаются в БГС (6) в качестве ретура, а крупная фракция более 6 мм из (8) подаётся на дробилку (10) и далее через элеватор (7) возвращается в грохот (8). Отходящие газы из БГС, воздух из (9), аспирационные газы из (1) перед выбросом в атмосферу очищают от пыли аммофоса, аммиака, фторсоединений очищают в системах большой и малой абсорбции. ПГВС выход из БГС и отвод-ся на очистку в пенный аброрбер 16. Он орош-ся фосфорной кислотой из сборн абсорбц рас-ров 15. Очищ-й от NH3 газ напр в брызгоул-ль 17, кот орош-ся водой из сборника 19. В сист мал аб-и пост возд-х из хол-ка 9, сод пыль ам-са и аспирационные отсосы бак аппар-ры, здесь очистка происх подобно сист бол аб-и. Объедин газ потоки бол имал аб-и выбр-ся венлил-м в атмос-ру ч/з выхл трубу 205м.

Согласно ТУ 2186 – 22 – 00203648 – 97 к аммофосу экстра предъявляются следующие требования:

Показатель	Значение
1. Внешний вид	Серые гранулы
2. Массовая доля общего азота, %	13±1
3. Массовая доля усвояемых фосфатов, %, не менее	52
4. Массовая доля водорастворимых фосфатов, %, не менее	48
5. Массовая доля воды, %, не более	1,5
6. Гранулометрический состав. Массовая доля гранул размером: Менее 2 мм, %, не более От 2 до 5 мм, % не менее Менее 6 мм,%	3 95 100
7. Статическая прочность гранул, МПа, не менее	6
8. Рассыпчатость, %	100
9. Массовая доля примесей, токсичных элементов, в том числе свинца, мышьяка, кадмия, мг/кг	Должна выдерживать требования п.2.7