Технологии комплексных удобрений с аппаратами АГ-СБ

АО «НИУИФ» является ведущей организацией в России и странах СНГ в области технологии производства комплексных NP, NPS и NPK удобрений по схеме с аммонизатором-гранулятором. Основными преимуществами данной схемы являются:

1)      Высокая производительность одной технологической линии;

2)      Широкий ассортимент выпускаемых марок удобрений;

3)      Низкие энергозатраты;

4)      Возможность оперативного перехода между различными видами продукта;

5)      Высокое качество готового продукта.

Аммонизатор-гранулятор

Аммонизатор-гранулятор (АГ) – аппарат барабанного типа, совмещающий в себе процессы аммонизации и гранулирования. За счёт тепла, выделяющегося при взаимодействии аммиака с кислотами, в АГ происходит также и подсушка материала. Это позволяет сократить энергозатраты на единицу продукции, а также продолжительность технологического цикла и количество необходимого оборудования в технологической линии по сравнению с другими способами. Использование АГ наиболее эффективно в производстве гранулированных удобрений на основе упаренной экстракционной фосфорной кислоты.

АГ – вращающийся барабан с закрепленными на нем бандажами, которыми барабан опирается на роликовые опорные станции. Материал на аммонизацию и гранулирование поступает через загрузочный лоток, расположенный в головной части аппарата. АГ устанавливается под углом 1-3° к горизонту, в результате чего материал перемещается через гранулятор к выгрузочной камере, расположенной в хвостовой части аппарата. В торцах барабана установлены подпорные кольца, которые обеспечивают необходимый уровень заполнения барабана. Во внутренней части барабана крепятся скребковое устройство для очистки внутренней поверхности от налипшего материала, распределитель аммиака, трубы для подачи аммиака, плава и пульпы, подъёмное устройство. АГ различаются по размерам и внутреннему оформлению.

Аппараты АГ имеют достаточно высокую производительность. Технологическая линия, включающая в себя АГ является высокопроизводительной. Совмещение в одном аппарате процессов смешения, аммонизации и гранулирования позволяет снизить энергозатраты, а также улучшить качество минеральных удобрений.

Габариты (диаметр и длина) гранулятора определятся целевой мощностью технологической нитки, а также ретурностью системы. Наибольшее распространение получили аммонизаторы-грануляторы (DxL):

·         2,2х5 м для производительности по готовому продукту 20-30 т/ч;

·         4x8 м для производительности по готовому продукту 60-90 т/ч;

·         4,5х9 м для производительности 90-120 т/ч;

·         5х10 м для производительности по продукту 100-130 т/ч.

Необходимым условием технологии с аммонизатором-гранулятором является использование большей части экстракционной фосфорной кислоты в упаренном виде.

Для экстракционной фосфорной кислоты, имеющей повышенное содержание примесей, и потому трудно поддающейся упариванию, целесообразно технологический процесс организовать с использованием неупаренной ЭФК, но с промежуточной упаркой частично аммонизированной пульпы.

Принципиальная схема получения удобрения с аммонизатором-гранулятором

Схема производства комплексных удобрений с использованием АГ представлена на рисунке 1 и 2. Схема включает в себя аммонизацию смеси серной и фосфорной кислот в трубчатом реакторе, гранулирование и доаммонизацию в АГ, сушку гранул в сушильном барабане, классификацию гранул с возвращением крупной после дробления и мелкой фракции, а также части товарной фракции, в АГ в виде ретура через ретурный цикл. Готовый продукт охлаждают, обрабатывают кондиционирующей смесью для улучшения потребительских свойств и направляют на склад готовой продукции.

1.jpg2.jpg

Примеры установки трубчатых реакторов

3.jpg

Рисунок 1. Схема получения комплексных удобрений с использованием аммонизатора-гранулятора и трубчатых реакторов

Использование схемы с АГ позволяет осуществлять выпуск таких удобрений как моноаммонийфосфат (МАФ, MAP), диаммонийфосфат (ДАФ, DAP), различные виды NPK-удобрений (9:25:25, 10:26:26, 13:19:19, 15:15:15, 16:16:8 и ряд других), различные виды NPS-удобрений (14:34:0-12S, 20:20:0-14S и ряд других), а также удобрений с микроэлементами и другими видами добавок. Для повышения доли азота и расширения ассортимента выпускаемой продукции возможно использование в качестве одного из азотсодержащих компонентов карбамида или нитрата аммония. Это позволяет осуществлять выпуск таких удобрений как 16:16:16, 17:17:17, 22:11:11, 19:9:19 27:6:6, 20:10:10 и ряд других.

В ряде случаев целесообразно узел нейтрализации фосфорной и серной (азотной) кислот организовать по двухстадийной схеме: первая стадия в нейтрализаторе-испарителе (емкостном аппарате с мешалкой или скоростном аммонизаторе-испарителе), вторая стадия – в трубчатых реакторах.

  Реализация двухстадийной аммонизации позволяет:

- увеличить нагрузку по аммонизируемой пульпе и тем самым увеличить соотношение Ж:Т на стадии грануляции, что необходимо для марок с низким содержанием фосфора: 15-15-15; 16-16-8; 20-20-0+14S;

- дает возможность увеличить расход серной кислоты на аммонизацию и тем самым заменить часть кристаллического сульфата аммония,

- использовать часть ЭФК в неупаренном виде.

4.jpg

Рисунок 2. Схема получения комплексных удобрений с использованием аммонизатора-гранулятора и двухстадийной нейтрализацией кислот

5.jpg6.jpg

Примеры установки нейтрализаторов-испарителей САИ и емкостного нейтрализатора

Предлагаемая проверенная и надежная технология АГ-СБ обеспечивает высокую единичную мощность, универсальность и гибкость производства за счет следующих улучшений:

·       двухстадийной последовательной схемы аммонизации в преднейтрализаторе и 2-3 трубчатых реакторах;

·       оптимального пространственного расположения в АГ и конструкции форсунок на выходе пульпопроводов;

·       улучшенной конструкции внутренней насадки сушильного барабана; 

·       оптимального с минимальным числом оборудования и простого в управлении, но высокопроизводительного и надежного, ретурного контура;

·       эффективной системы охлаждения: аппарат «кипящего слоя» и кондуктивный аппарат;

·       оригинальной технологии улучшения качественных показателей готовой продукции за счет использования модифицирующих добавок;

·       эффективной системы мокрой очистки абсорбер – Вентури-полый абсорбер-аппарат пенного слоя, обеспечивающей низкие показатели выброса загрязнителей и низкое потребление электроэнергии. 

Получение нитратсодержащих комплексных удобрений

Использование нитрата аммония при выпуске комплексных удобрений повышает пожаро- и взрывобезопасность производства. Для снижения риска пожара и взрыва при выпуске данных видов удобрений АО «НИУИФ» предложен и запатентован (патент РФ 2 541 641 С1) способ совместной нейтрализации азотной и фосфорной кислот (рисунок 3). Предлагается также осуществлять предварительное смешение части аммонизированной пульпы и хлористого калия для более глубокого протекания конверсионных химических процессов и снижения слёживаемости готового продукта.

7.jpg

Рисунок 3. Схема получения нитратсодержащих комплексных удобрений (патент РФ 2 541 641 С1)

Для повышения качества готового продукта полученные гранулы обрабатывают кондиционирующей смесью в барабане-кондиционере перед поступлением на склад. Кондиционирование продукта позволяет снизить его гигроскопичность, слёживаемость и пылимость. АО «НИУИФ» предложен и запатентован способ кондиционирования гранул удобрений (патент РФ 2 307 115 С1).

Использование магнийсодержащих добавок

Для дополнительного снижения слёживаемости и пылимости комплексных удобрений АО «НИУИФ» предложен и запатентован (патент РФ 2 417 756 С1) способ использования магнийсодержащих добавок (магнезит, брусит). Данный способ, представленный на рисунке 3, включает в себя смешение магнийсодержащей добавки с фосфорной кислотой и последующую подачу на аммонизацию. Данным способом может также осуществляться подача микроэлементов и других микродобавок.

8.jpg

Рисунок 3. Способ введения магнийсодержащих добавок (патент РФ 2 417 756 С1)

Трубчатые реактора

Для повышения производительности АГ аммонизацию фосфорной кислоты необходимо предварительно проводить в трубчатом реакторе. На рисунках 4 и 5 представлены чертежи трубчатых реакторов, предложенных и запатентованных АО «НИУИФ» (соответственно патенты РФ 2 360 729 С1 и 2 533 713 С1).  Предложенные конструкции реакторов позволяют минимизировать возможности налипания образующейся пульпы на внутренней насадке и корпусе, уменьшить металлоемкость и улучшить условия эксплуатации реактора.

9.jpg

Рисунок 4.  Трубчатый реактор (патент РФ 2 360 729 С1):

1 – корпус, 2 – сопло, 3 – патрубок, 4 – крышки, 5 – патрубок подвода аммиака, 6 – распределитель аммиака

10.jpg

Рисунок 5. Трубчатый реактор (патент РФ 2 533 713 С1):

1 – патрубок ввода кислоты, 2 – фланцы с прокладками, 3 – корпус, 4 – патрубок ввода аммиака, 5 – патрубок выхода продукта, 6 – тонкостенная реакционная труба, 7 – сопла аммиака