1495

рофосфата растворимость гидрофосфата практически не изменяется. С повышением же концентрации гидрофосфата растворимость дигидро­ фосфата растет, и она достигает максимума при молярном соотноше­ нии МНз:НзРС>4 « 1 ,5 .

Значения pH 0,1М раствора равны: для дигидрофосфага аммо­ ния— 4,4, для гидрофосфата аммония — 8,0 и для ортофосфата ам­ мония (триаммонийфосфата) — 9,4.

Моно- и дигидрофосфаты малогигроскопичны. Гигроскопическая

точка дигидрофосфата при 50° С равна 8 8 %, а при 15° С — 97%. Фосфаты аммония широко применяются в сельском хозяйстве в

качестве высококонцентрированных безбалластных удобрений, содер­ жащих азот и фосфор. Гидрофосфат аммония, полученный из терми­ ческой или очищенной экстракционной фосфорной кислоты, приме­ няют для подкормки скота.

Дигидрофосфат аммония является основным компонентом аммо­ фоса, а гидрофосфат — диаммофоса. Они являются составной, частью флюсов в процессе пайки олова, бронзы, меди, цинка. Кристалличе­ ский дигидрофосфат аммония — пьезо- и сегнетоэлектрик, а гидро­ фосфат является антипиреном для древесины, бумаги, тканей. При­ меняют его также для приготовления пищевых дрожжей и фосфатирования металлов.

Согласно действующему ГОСТ 18918— 85, промышленность выпу­ скает аммонийно-фосфорное удобрение — аммофос (дигидрофосфат аммония с 10%-ным содержанием гидрофосфата аммония). Стандартом предусмотрен выпуск продукта двух марок: А и Б. Продукт марки А высшей и первой категорий качества и марки Б высшей и первой кате­

жна быть не менее 95% для высших и 90% для первых категорий каче­ ства. Соотношение N:P2Os в аммофосе ~1:4.

Физико-химические основы получения фосфатов аммония и аммофоса. Процесс получения фосфатов аммония основывается на следующих реакциях:

Н3 Р 0 4 (ж) + NH3(r) = NH4 H2 P 0 4 (TB) + 147 кДж,

Н3 Р 0 4 (ж) + 2NH3(r) = (NH4 )2 HP0 4 (TB) + 215 кДж.

Наибольшее выделение в твердую фазу дигидрофосфата достигает­ ся при проведении процесса по лучу А В (см. рис. 11.41). В процессе нейтрализации 40%-ной фосфорной кислоты аммиаком выход кристал­ лов невелик даже при 25° С (точка С). В процессе же нейтрализации концентрированной фосфорной кислоты (75% Н3Р 0 4) состав системы, соответствующей точке Д и количество образующейся твердой фазы велико даже при температуре массы выше 75° С. Этому кроме концен-

634

Получение дигидрофосфата и гидрофосфата аммония. Гидро­

фосфат аммония (диаммонийфосфат) — концентрированное азот­ но-фосфорсодержащее удобрение. Получают его, применяя ортофосфорную кислоту, полученную как из апатита, так и на базе фосфоритов. При том получают продукт, содержащий соответствен­

НС1, и вредных примесей (в %, не более): 0,006 As, 0,02 тяжелых металлов (в пересчете на РЬ) и 0,1 F.

Диаммофос получают из концентрированной ортофосфорной кис­ лоты по схеме с применением аппарата АГ аналогично производству аммофоса и с применением вакуум-кристаллизаторов. По схеме с АГ исходную ортофосфорную кислоту с содержанием 37— 40% P2Os ис­ пользуют для поглощения аммиака из отходящих газов, а затем ее нейтрализуют аммиаком в две стадии. Первую стадию нейтрализации

виям растворимости в указанном отношении образуется достаточно текущая суспензия с минимальным содержанием твердой фазы. Тем­ пературу в сатураторе поддерживают в пределах 105— 117° С, а влажность — 20— 26%.

Вторую стадию нейтрализации ведут в аппарате АГ, в котором мо­ лярное отношение поднимается до NH3 :H3 P 04 = 1,9— 2,0. В процессе нейтрализации термической фосфорной кислоты добавляют небольшое количество серной кислоты для улучшения прочности гранул целевого продукта за счет пластифицирующих свойств образующегося сульфата аммония. Максимальной температурой процесса в аппарате АГ являет­ ся 80° С, что диктуется нестойкостью гидрофосфата аммония. Послед­ ний, выше указанной температуры, разлагается с выделением аммиака. Обычно температуру в аппарате АГ поддерживают около 75° С. Из ап­ парата гранулы диаммонийфосфата влажностью 2— 4% направляют в барабанную сушилку, где они сушатся топочными газами до остаточ­ ной влажности 0,8— 1,0%. Температура продукта в процессе сушки 62— 75° С. Целевой продукт после классификации на грохоте охлажда­ ют до 25— 27° С и направляют на упаковку.

Существует и другой вариант схемы, согласно которой исходную ортофосфорную кислоту, содержащую 47— 48% Р2 0 5, нейтрализуют аммиаком до отношения NH3 :H3 PO4«0,7. Образующуюся суспензию смешивают с маточным раствором и направляют в вакуум-кристалли­ затор, где аммонизируют до отношения NH3 :H3P0 4 = 1 ,7 . Охлаждае-

636

Раствор дигидрофосфата аммония упаривают иод

содержания 34— 36% Р2 0 5. Кристаллы дигидрофосфата аммония по­ лучают охлаждением упаренного раствора до 18— 20° С, которые от­ деляют на центрифуге от маточных растворов, промывают чистой во­ дой и направляют на сушку. Сушат дигидрофосфат при 100— 110° С. Маточный раствор возвращают на процесс упарки.

Для получения гидрофосфата аммония выпаренный раствор ди­ гидрофосфата аммония дополнительно насыщают аммиаком в реакто­ ре до рН~8 . Во избежание потери аммиака процесс насыщения ведут при температуре ниже 80° С. Затем раствор гидрофосфата аммония направляют на кристаллизацию, центрифугирование и сушку. Гидрофосфат аммония сушат при 60° С для предотвращения потерь им ам­ миака и перехода в дигидрофосфат аммония.

Получение аммофоса. Аммофос — высококонцентрированное

гранулированное азотно-фосфорное удобрение. Он состоит из дигид­ рофосфата аммония (не менее 80%), гидрофосфата аммония (около 5%) и примесей — (NH^SO-j, фосфатов магния, железа, алюминия и др. В зависимости от вида сырья, из которого производят ортофосфорную кислоту (апатит, фосфориты разных месторождений), содер­ жание питательных веществ в аммофосе составляет: 1 0 — 1 2 % азота, 42— 52% усвояемого Р2 О5, в том числе 34— 48% водорастворимого. Влажность готового продукта не более 1 %, количество в нем гранул размерами 1— 4 мм — не менее 90%. Аммофос обладает наилучши­ ми из всех выпускаемых фосфорсодержащих удобрений физико-хи­ мическими свойствами. Широко применяется в качестве компонента сухих тукосмесей, а также входит в состав многих сложных и сложно-смешанных удобрений.

В производстве аммофоса применяют следующие схемы полу­ чения:

1) нейтрализация неупаренной (20— 30% Р2 0з) экстракционной фосфорной кислоты с последующим обезвоживанием суспензии в су­ шилках (распылительных, барабанных или с кипящим слоем);

2) нейтрализация неупаренной (20— 30% Р2 О5 ) фосфорной кисло­ ты с последующей упаркой аммофосной суспензии, гранулированием

исушкой продукта в барабанных грануляторах-сушилках (БГС);

3)нейтрализация концентрированной (48— 54% Р2 0 5) упаренной экстракционной фосфорной кислоты. В этом варианте нейтрализа­

цию ведут в две стадии при атмосферном давлении — сначала в реакторах, затем в барабанных аммонизаторах-грануляторах (АГ) или в одну стадию при повышенном давлении с последующей

сушкой образующейся суспензии распылением в башнях или в ап­ паратах БГС.

638

Рис. 11.45. Схема получения аммофоса с использованием распылительной сушилки:

Схема получения аммофоса с использованием распылительных сушилок приведена на рис. 11.45. Исходную экстракционную фос­ форную кислоту (22— 28% Р2 0 5) нейтрализуют аммиаком непрерыв­

Часть образующейся при этом подвижной суспензии (70^80% ) с температурой 100— 105° С из третьего реактора (сборника 2 ) центро­ бежным насосом 3 через дозатор 4 перекачивают в распылительную сушилку J. Одновременно в верхнюю часть сушилки подают топоч­ ные газы, образующиеся в процессе сжигания газообразного или жидкого топлива (в схеме не приведен). Выходящие из сушилки газы с температурой 100— 115° С проходят для очистки от пыли циклон 6 и абсорбер 8, после чего выбрасываются в атмосферу.

Высушенный порошкообразный аммофос с влажностью до 1% после сушилки шнеком 9 передается в дробилку 10 и элеватором 11 загружается в бункер 12. Из бункера аммофос поступает в двухлопа­ стный смеситель 13, в который одновременно поступает мелкая фракция целевого продукта и остальная часть суспензии из реакто­ ров. Из двухлопастного смесителя влажные (10— 12% Н2 0 ) гранулы аммофоса направляют в окаточный барабан 14, а оттуда — в бара­ банную сушилку 15. Процесс сушки проводят дымовыми газами с температурой 350° С.

Высушенные гранулы рассеивают. Фракцию с размером зерен бо­ лее 3 , 2 мм измельчают и передают на рассев или растворяют в фос­ форной кислоте и возвращают в процесс аммонизации. Мелкую фракцию с частицами менее 1 мм направляют на процесс грануля­ ции, а фракцию с частицами 1— 3,2 мм направляют на упаковку в качестве целевого продукта. Продукт, полученный из апатита, содер­ жит, в%: Р2О50бщ 52; Р20 5 усв 51; Р20 5 вод 50; N 1 2 ; Н20 1 ; F 3,5.

Более прогрессивным методом переработки аммофосной суспен­ зии считается, когда процесс ее сушки совмещается с гранулирова­ нием в аппаратах БГС или БСГХ — барабанных грануляторах — су­ шилках-холодильниках.

В настоящее время широко применяется схема получения аммо­ фоса с промежуточной упаркой аммофосной суспензии. Процесс ней­ трализации очищенной от фтора экстракционной фосфорной кислоты газообразным аммиаком ведут до pH 4,4— 4,7 в аппарате САИ — ско­ ростном аммонизаторе-испарителе (рис. 11.46), состоящем из сепара­ тора 1, циркуляционной трубы 2 и реакционной трубы 3 (диаметром 0 , 6 и высотой 6 м), снабженным патрубками для ввода кислоты и аммиака и внутренней насадкой типа Вентури. Реакционная труба тангенциально входит в сепаратор 1, в котором происходит отделе­ ние паров воды, отсасываемых через верхний штуцер. В процессе

640

теля. Исходная суспензия подается в корпус III установки, в котором частично упаривается за счет самоиспарения и обогрева вторичным паром корпуса II, а также конденсатом сокового пара корпуса I и доупаривателя, поступающего в греющую камеру корпуса III через гид­ розатвор. Из корпуса III суспензия перекачивается во II, обогревае­ мый вторичным паром первого корпуса и доупаривателя. Из корпуса II упаренная суспензия перекачивается в корпус I выпарной батареи. Упариваясь, суспензия проходит через все корпуса и поступает в доупариватель. При этом содержание влаги в суспензии последователь­ но снижается до 41— 43, 33— 37, 31— 25 и 26— 22%. Доупариватель и корпус / выпарной установки работают под избыточным давлением, II и I I I — под вакуумом. Греющий пар давлением 0,3— 0,6 МПа пода­ ют в греющие камеры доупаривателя и корпуса III, в греющих каме­ рах корпусов II и I используют соковый пар. Конденсат сокового пара собирают в сборнике и промывают им фосфогипс в цехе экстракцион­ ной фосфорной кислоты. Необходимое разрежение в выпарной батарее поддерживают за счет откачки неконденсирующихся в барометриче­ ском конденсаторе газов из аппарата вакуумным насосом.

Для снижения вязкости упаренной суспензии в доупаривателе поддерживают температуру 116— 119° С и давление 210— 240 кПа.

Упаренная суспензия из обогреваемого сборника 9 с метальным устройством подается в аппарат БГС 21 на грануляцию и сушку. Температура топочных газов на входе в БГС 600— 650° С, а на выхо-

641

1 — выпарные аппараты; 2 — барометрический конденсатор; 3 — скоростной аммонизатор-испари- тель; 4 — теплообменник; 5,7 — сборники; 8 — емкость для конденсата и воды; 9 — сборник упа­ ренной суспензии; 10 — элеваторы; 11 — грохот; 12 — циклоны; 13 — вентиляторы; 14 — абсорбер

дробилка; 21 — аппарат БГС; 22 — топка; 23 — вибротранспортер

де 90— 100° С. Температура гранулированного продукта 80— 85° С, а остаточная влажность не более 1%.

Гранулы классифицируют по размерам частиц на двухситном гро­ хоте 11. Крупная фракция с размером гранул более 4 мм направляет­ ся на молотковую дробилку 20, после которой совместно с мелкой фракцией в качестве ретура возвращается в БГС, а стандартную фракцию целевого (1—4 мм) охлаждают воздухом в аппарате КС 19

до 40— 45° С и направляют на склад готовой продукции. Отходящие газы из аппаратов САИ и БГС проходят двухступен­

чатую очистку от фтора и аммиака в абсорберах с плавающей насад­ кой (АПН) 14 и в полой башне 16. Аппарат АПН орошается фос­ форной кислотой, возвращаемой из системы абсорбции на нейтрализацию в САИ. Вторая степень предназначена для очистки от

642