книги из ГПНТБ / Вишнякова А.А. Фосфорные удобрения из каратауских, гулиобских и других фосфоритов

скую форму,

причем отношение высоты рабочей зоны реактора к

его диаметру

должно быть больше единицы

для обеспечения ней­

трализации и

стабилизации

состава удобрения. Место непосред­

ственной

аммонизации ПФК, аммиаком выбирается в точке,

гаран­

тирующей

полное .і быстрое

смешивание

реагентов — для

пред­

реагентов и всей массы продукта в целом. Число оборотов

мешал­

ки 200—250 в минуту. Реакция аммонизации происходит

непре­

женному на

боковых стенках

реактора

или на его «рубашке», в

зависимости

от более эффективного съема тепла.

Охлаждающим

агентом может

служить

вода

или сама

поликислота. В случае

использования

для этой

цели

ПФК предъявляются

специальные

требования к материалу

змеевика и к реактору.

дящих кислоту

и аммиак, от осевших

в них солей),

в схеме

для непрерывности

получения продукта

предусмотрено

два

реактора.

Заметим, что подача в реактор жидкого

аммиака предпочти­

тельнее, чем газообразного, так как при этом

уменьшается

расход

охлаждающего

агента

и увеличивается

производительность

уста­

кислоты,

тепла частичного

гидролиза

(3%)

полиформ

и тепла

аммонизации.

Тепло,

выделяющееся

при разбавлении,

выражается

равен­

ствами

=

+ *Kuv*

+

(VHI.22)

д

^ и в = 5,232 ( Л / / ; з 6 . H i P O i )

+ 2,738 (ДЯр °а з б . Н Л О т )

=

=

5,232 ( - 6,64) +

2,738 ( -

8,80) - - 58,83 шсал,

(VIII.23)

где 5,232

и 2,738 — количество молей

Н3 РО.І,

Н 4 Р 2 0 7

соответст­

венно в исходной ПФК.

Стандартные теплоты

разбавления

соответствующих

кислот

образования AH°2gs(p) соответствующей

кислоты

и энтальпией

этой

же кислоты АЯ2°,)3 ( ж ) . Можно найти теплоту

разбавления

и по

формуле

Д Л І з б

= «ель

ПФК-ДЯр °а з б . П ф К

= 7,3-(- 7,94) =

=

- 57,96 шсал;

(VIII.24)

здесь 7,3 — число молей

ПФК в

1 кг

кислоты

с учетом среднего

молекулярного

веса;

Д ^ р а з б П Ф К

— теплота

разбавления

ПФК

форм Р2О5 только в виде

пироформы

не вносит

существенных

ошибок в расчет.

Тепло, выделяющееся

при гидролизе,

находим

из

выражения

^ п , д Р о л

= (2-738 -

2,652) • Д/-/г °п д р о л . н

^

=

=

0,086 •( — 8,36) = -

0,72

шал

(VIII.25)

2,652 — моли

Н 4 Р 2 0 7

в

кислоте

после

3%

гидролиза

их,

- ^ г п д р о і .

Н , Р , О - ~~ теплота

гидролиза

чистой Н,,Р2 07 ,

рассчитанная

нами из реакции

Н , Р 2 0 7

( р )

+ Н 2 0 ( ж )

=

2Н 3 Р0 . 1 ( р )

для

бесконечно­

го разбавления;

ДЯ°„д р о л . нло , =

~

309,44-2 +

542,20 +

68,32 =

- '

— 8,36

ккал/моль,

где — 309,44; — 542,20 и — 68,32 — значения

стандартных

теплот

образования

(Д/^эв)

соответственно Н3 РО,, ,

Н 4 Р 2 0 7

и Н 2

0 [300].

Как показали ориентировочные расчеты, примерный солевой

состав удобрений

при

нейтральном

значении

рН

следующий:

NH.4 H2 P04 -

10%,

( Ы Н . Ь Н Р О , -

40%,

(NH4 )2 H2 P2 07 ) - 2,5%,

(NH 4 ) 3 HP 2 0 7

— 47,5%. Количественное

соотношение

реакций

образования

NH 4 H 2 P0 4 ,

(NH 4 ) 2 HP0 4 ,

(NH 4 ) 2 H 2 P s 0 7

и (NH 4 ) 3 HP 2 0 -

в процессе аммонизации

ПФК в растворе

составит

22,3; 77,7;

5,4

В целом ориентировочный тепловой баланс

установки

выра­

зится

формулой

Q H A O

технолог ~Ь Qn<lJl< "Ь Q N H J

+

QpeaK=

^ж. у ~ Г

QH^ о о х л +

+ 0 , 0 5 Q H O

,

(VIII.29)

где

0,05 QH 0

—потери

в

окружающую

среду

через

стенки

аппарата

с

испарившейся

водой,

аммиаком

или

и т. д.,

Т Н . , 0

' ^ Н . , 0

'^разб .

Н . Ю ~ Ь

ОТПФК'^ПФК'^ПФК

"Ь тХН,

" ^ N H , '

Z ' N H „

~ Ь

+ Ч • « П Ф К = т-л,

у. • С,, у • ' ж .

у + 1

н2

о0 „•

( V I I I - 3 ° )

По формуле (VIII.30) находим количество отведенного

тепла:

452,06 - 1,2 0 +

4 3 7 , 0 8 - 0 , 3 8 4 - 8 0 +

1 4 6 , 8 9 - 0 , 5 1 1 - 40 +

423,16 - 437,0 8 =

=

1000 - 0,692 - 8 0 +

1,05 - Q H П ,

1 , 0 5 - Q H

о

=

п 2 иохл

155065,50,

п 2 иохл

QH

о

=

147681,40.

Н 2 °ОХЛ

Расход

охлаждающего агента выразится

формулой

Ч о о х л - ^ о ^ С ^ - Д * , ,

(VIII.31)

где

М — перепад

температур

между входящей

и

выходящей

водой,

равный

40°С;

тн

=

147681,40

о

с п о

кг

о £>п

ч'

л

Q

— 4 0 i ~ =

3692

= 3,69

м3/т

удобрения.

В случае использования жидкого аммиака

для

аммонизации

ПФК расход охлаждающего

агента

можно значительно

уменьшить.

являются:

концентрация

экстракционной ПФК

на основе

фосфоритов

Каратау — 7 5 , 0 4 - 76,5 %

Р 2 0 5 ;

в реакторе — 8 0 ± 5 ° С ;

температура

аммонизации ПФК

скорость перемещения

реакционной

массы в реакторе — 200-г-

-г-250 об/мин.;

степень нейтрализации

готового

продукта (рН) — 6-г-7;

проведение реакции аммонизации

в слое «подушки»,

роль кото­

рой выполняет само удобрение марки

11-33-0, а

в

начальный

момент — 0,1 М раствор

однозамещенного фосфата

аммония;

одновременность подачи

ПФК. и аммиака

в одну точку

реак­

тора для

предотвращения

гидролиза

полиформ

Р2О5 до орто-

формы;

подача воды на разбавление системы и восполнение

потерь —

одновременная

с подачей

ПФК и аммиака в точку,

противополож­

ную месту ввода основных реагентов;

весовое

сотношенпе

скоростей

потоков

ПФК

и аммиака —

3,3 -т-3,5 : 1;

весовое

соотношение скоростей

потокоп МФК

и

воды

1,03—

~ 1,12: 1;

непрерывность отвода

готового

продукта

из

верхней

части

реактора с постоянным замером

рН его;

суммарный тепловой эффект

реакции

аммонизации ПФК в рас­

творе с учетом тепла разбавления

ПФК. — 423,16 ккал/кг

ПФК;

расход

воды

на охлаждение

реактора — 3,69; м3/т удобрения;

сумма

питательных

компонентов

жидких

NP-удобрений —

4 4 ^ 4 6 % ;

соотношение N : Р2О5 — 1:3;

содержание

Р2О5 полиформы — 45^-55% Р2О5 общ.;

плотность готового продукта

при 20°С—1,32-г-1,4

г/см2;

динамическая вязкость при 20"С—32-f-58 спз;

температура

кристаллизации

(выпадение

твердой

фазы) —

от — 16 до — 19°С;

гигроскопическая точка

при 25°С — 81-^82,5%;

упругость паров при30°С—14,79—16,22 мм рт. ст.;

удельная электропроводность

при 20°С—6,70 • 10~3 ом-1

• см~К

На основании предложенной

схемы

получения

удобрения и

оптимальных технологических

параметров и требований

мы изго­

товили модельную установку

для получения

укрупненной

партии

жидких удобрений, имитирующую непрерывный процесс

(рис. 65).

Производительность ее по готовому

продукту 2,0-4-2,5 кг/ч. Состав­

ской формы емкостью 3 л,

закрываемый

сверху

герметической

крышкой

с отверстиями

для

мешалки

и вводных

трубок для

аммиака,

ПФК и воды

на разбавление.

Удобрение

перемешива­

кую муфту с электродвигателем. Аммиак

подавался

через реометр,

а ПФК и вода — через калиброванные

сосуды.

Температура в

шую эффективность

нейтральных форм. Внесение фосфора и азота

в виде нейтральных

форм, как свидетельствуют данные по дина-

/ - р е а к т о р - н е й т р а л и з а т ор

с

водяной

рубашкой: 2—напорный

бачок

для

ПФК; 3—устройство

для

замера

расхода

NH 3 ; -/—баллон с

жид­

ким

N H 3 ; о—сборник

готового продукта; 6"—напорный бачок для во­

ды;

/ — электродвигатель.

мике роста

и развития

хлопчатника,

приводит

к ускорению

ЛИТЕРАТУРА

1.

В о л ь ф к о в и ч С. И. Тезисы

пленарных

докладов

на

III

Всссоюз.

сове­

щании но

фосфатам,

Рига, Изд-во «Змиатие»,

1971,

стр.

16.

2.

В о л ь ф к о в и ч С. И. Тезисы

докладов

на Всесоюзной

конференции по

конденсированным фосфатам, Алма-Ата,

1968.

3.

Б у ш п н с к и й

Г. И. Апатит,

фосфорит, вивианит,

М.,

Изд-во

АН СССР,

1952.

4.

К о с т о в И. Минералогия,

София,

Изд-во

«Наука

п

искусство»,

1957.

5.

Ф п в е г М. П.,

Ш у б и н

А. И.

Апатиты. Л.,

ОНТИ,

1937.

6.

К а з а к о в

А.

В. Труды НИУИФ, вып. 139, 1937;

вып.

145,

1939.

7.

К а з а к о в

А.

В. «Проблемы советской геологии».

1937,

№

7.

8.

Б у ш и н е к и й

Г. И.

«Изв.

АН

СССР»,

серия

геол.,

1954,

№

6;

1955,

9.

О з е р о в

Л. П.. Г р и и ш и а н Л. Б.,

Б у ш п и с к н и

Г. И.

Зап.

Всесоюз.

минерал, о-ва, 1956, № о, стр. 303.

10.

М а с л е н н и к о в

Б. М.,

К а в и ц к а я

Ф. А. ДАН СССР, 1959,

т. 109,

№

5.

11.

Г и м м е л ь ф а р б

Б. М.

Агрономические

руды,

Изд-во

АН

СССР,

1938.

12.

У л ь я н о в

Н. С.

«Хим.

пром.»,

1957,

№

7,

стр.

430.

13.

Г и м м е л ь ф а р б

Б. М.

Промышленность

минеральных

удобрении,

М.,

Госхнмиздат,

1958.

14.

Ш у г н н

А. А. Труды НИУ, М., вып. 125,

1934.

15.

М а ш к а р а

И. И. «Народное

хозяйство

Казахстана»,

1937,

№

3—4.

16.

Вольфкович С. И. Фосфориты Каратау, М., Изд-во АН СССР,

1946.

17.

Д у б о в и ц к и и А. М. ЖПХ,

1944,

№

2—3.

18.

Б е з р у к о в

П. Л.,

Г и м м е л ь ф а р б

Б. М. ЖПХ,

1039,

№

6.

19.

Б е з р у к о в

П. Л. ДАН

СССР, 1938,

т. 18. № 7, стр. 453.

20.

Г и м м е л ь ф а р б ,

Б. М., У н а н я и ц

Т. П.

Сырьевая

база

туковой

про­

мышленности

СССР, Л., ОНТИ,

1937.

21.

Д у б о в и ц к и й

А. М„

Ш е р е ш е в с к и й

А. И. Технология

минеральных

удобрений,

М., Госхнмиздат,

1947.

22.

В о с к р е с е н с к и й

С. К- «Химическая

наука

и промышленность»,

1956,

№ 2, стр.

129.

23.

И л ь я ш е н к о

В. Я., М е р г о л ь д

Л. Б. «Промышленность

горпохпмпче-

ского сырья и природных солей», Информ. бгалл., 1964,

№

2.

24.

Минеральные

и

органомннеральные

удобрения,

структурообразователп

почв и гербициды,

Ташкент, Изд-во

«Фан»

УзССР,

1967.

25.

Б е р д и м у р а т о в

О. Исследование

получения

жидких

сложных

удобре­

ний иа

основе

азотнокислотной

переработки

фосфоритов

Каракалпак­

ского месторождения, Автореф. канд днес,

Ташкент,

1966.

26.

С а з о н о в а

Н. А.,

М е р г о л ь д

Л.

Б.,

О р е л

М.

А.

ЖХП,

1964,

№

4,

стр. 249.

27.

Ш а х п а р о н о в М. И.

Введение

в

молекулярную

теорию

растворов,

М.,

Изд-во

АН

СССР,

1956.