Le MAP et le DAP sont des engrais phosphatés produits à partir des mêmes matières premières, l'acide phosphorique et l'ammoniac, selon le même procédé de neutralisation. Au niveau du procédé, la différence réside dans le rapport molaire ammoniac/acide introduit dans la réaction. Au niveau agronomique, la différence porte sur la teneur en azote du produit et son effet à court terme sur le pH du sol autour du granulé d'engrais. Ces deux différences ont des conséquences importantes sur le choix du produit le plus adapté à un marché donné, ainsi que sur les capacités requises pour une installation capable de produire les deux.
Nous allons comparer Carte et DAP couvrant la chimie des réactions, les propriétés physiques, le comportement de granulation et l'application aux cultures, et abordant les principales considérations pour les projets évaluant une ligne flexible.
Chimie des réactions et composition des produits
Les réactions sont :
Pour le MAP : NH3 + H3PO4 → NH4H2PO4 (rapport molaire 1:1)
Pour le DAP : 2NH3 + H3PO4 → (NH4)2HPO4 (rapport molaire 2:1)
La différence stœchiométrique, soit une molécule d'ammoniac par phosphate pour le MAP contre deux pour le DAP, détermine la teneur en nutriments du produit final. Le MAP commercial présente généralement des teneurs en azote (N) comprises entre 11 et 121 µg/L et en phosphore (P₂O₅) comprises entre 52 et 541 µg/L, selon la qualité de l'acide phosphorique utilisé et le degré de neutralisation. Le DAP commercial présente généralement des teneurs en azote (N) comprises entre 181 µg/L et 461 µg/L. La teneur plus élevée en azote du DAP s'explique par la présence d'ammoniac supplémentaire dans sa structure ; la teneur plus élevée en phosphore (P₂O₅) du MAP indique que le phosphate transporte moins d'azote.
Ces teneurs en éléments nutritifs représentent des valeurs moyennes pour un produit bien fabriqué à partir d'acide de bonne qualité obtenu par voie humide. La teneur réelle en éléments nutritifs varie en fonction du profil d'impuretés de l'acide ; les impuretés de fer, d'aluminium et de magnésium provenant de la roche phosphatée déplacent une partie de l'ammonium dans le réseau cristallin du produit, réduisant généralement les teneurs en N et P₂O₅ par rapport aux valeurs maximales théoriques pour le MAP ou le DAP purs, respectivement.
Chaleur de réaction et propriétés de la suspension
Les deux réactions sont exothermiques, mais la réaction DAP dégage plus de chaleur par mole de produit car elle implique deux étapes de neutralisation au lieu d'une. En pratique, cela signifie qu'un préneutralisateur DAP produit, à l'état stationnaire, une suspension plus chaude et plus concentrée qu'un préneutralisateur MAP fonctionnant à des débits d'acide comparables, avec une quantité d'eau supplémentaire à évaporer dans le séchoir moindre. La production de MAP, avec sa chaleur de réaction plus faible, donne une suspension plus froide et souvent plus diluée, ce qui peut augmenter la charge de séchage par rapport à la production de DAP à débit égal.
Le pH de la suspension lors des phases de réaction et de granulation diffère également entre les deux produits. La production de DAP implique un ajout plus important d'ammoniac, et le milieu de la suspension, bien que toujours acide en présence d'un excès d'acide phosphorique, tend vers un pH plus élevé que celui de la suspension de MAP à concentrations d'acide équivalentes. Ce point est crucial pour le choix des matériaux dans les sections humides : la production de MAP crée un environnement plus acide de manière constante lors des phases de réaction et de granulation, ce qui exige une résistance à la corrosion plus importante de la part des équipements en contact avec la suspension.
Comportement de granulation
Le MAP et le DAP granulent selon le même mécanisme : une suspension est répartie sur des particules d’ensemencement recyclées dans un tambour rotatif, la croissance des granules se faisant par superposition de couches successives. Les différences de comportement à la granulation entre les deux produits reflètent les différences de propriétés de la suspension.
La suspension de DAP, produite à une température de réaction plus élevée et avec une teneur en ammoniac plus importante, est généralement plus facile à granuler : sa densité et sa viscosité se situent dans une plage permettant une croissance stratifiée stable et prévisible sur une plage de fonctionnement plus large. La suspension de MAP est plus sensible aux conditions de procédé, d'une part parce que la température de réaction plus basse réduit la marge de manœuvre du granulateur, et d'autre part parce que le milieu plus acide affecte la chimie de surface des granules pendant leur croissance. La granulation de MAP, pour obtenir des résultats conformes aux spécifications du produit, exige un contrôle plus rigoureux des conditions d'alimentation de la suspension et des paramètres de granulation que pour le DAP.
Dans les deux cas, le taux de recyclage nécessaire au maintien d'une granulation stable est important, généralement de l'ordre de 3:1 à 5:1 pour les engrais granulés, selon les conditions de procédé, la qualité de l'acide et la conception de l'installation. Les installations passant de la production de MAP à celle de DAP doivent tenir compte du fait que le taux de recyclage et le comportement du liant (adhérence et viscosité de la suspension) diffèrent entre les deux produits, et les paramètres de contrôle de la granulation peuvent nécessiter un ajustement à chaque changement de grade.
Effets du pH du sol et applications agronomiques
L'effet du pH du MAP et du DAP dans le sol autour d'un granule après application est la différence agronomique la plus souvent citée entre les deux produits, et elle a une incidence réelle sur le choix du produit sur chaque marché.
Lorsque le MAP se dissout dans l'humidité du sol autour d'un granule, le pH initial de cette zone est généralement modérément acide, de l'ordre de 3,5 à 4,5, car le cation monoammonium, en présence de l'anion dihydrogénophosphate, crée une solution acide. Cette microzone acide tend à accroître la solubilité à court terme du phosphate et de certains micronutriments dans les sols alcalins ou calcaires, ce qui rend le MAP particulièrement efficace sur les sols à pH élevé où la disponibilité du phosphate est autrement limitée.
Lors de la dissolution du DAP, le pH initial dans la zone autour du granule est légèrement alcalin, de l'ordre de 7,5 à 8,2, car le cation diammonique libère deux ions ammonium qui créent un tampon alcalin. Ceci peut réduire temporairement la disponibilité du phosphate dans les sols alcalins où le pH favorise la précipitation du phosphate. Le DAP est efficace sur les sols neutres à légèrement acides où la microzone alcaline est rapidement tamponnée par le sol et ne persiste pas suffisamment longtemps pour inhiber la disponibilité des nutriments.
Ces effets du pH sont transitoires : quelques jours ou semaines après l’application, le pouvoir tampon du sol normalise le pH autour du granule et les différences d’absorption des nutriments entre le MAP et le DAP deviennent moins significatives. Cependant, sur les marchés où prédominent les sols à pH élevé (comme dans une grande partie de l’Afrique aride et semi-aride et au Moyen-Orient), les agronomes et les agriculteurs sont souvent conscients de ces effets, et le MAP est généralement privilégié pour certaines cultures et certains types de sols.
Lignes MAP/DAP flexibles : leurs exigences
Une ligne de production conçue pour alterner entre la production de MAP et de DAP présente un intérêt commercial certain, car elle permet à l'opérateur de s'adapter à la demande du marché et aux fluctuations des prix, au lieu d'être limité à un seul produit. Cependant, une ligne flexible exige plus qu'un simple ajustement du rapport ammoniac/acide ; plusieurs autres aspects du procédé doivent être compatibles avec les deux modes de fonctionnement.
Capacité du système de réaction pour les deux rapports N/P : le préneutraliseur, le réacteur tubulaire ou la configuration combinée doivent pouvoir fonctionner de manière stable au rapport 1:1 pour le MAP et au rapport 2:1 pour le DAP (ou aux rapports intermédiaires du préneutraliseur utilisés dans chaque cas). Les systèmes de régulation de débit doivent avoir une plage de fonctionnement suffisante pour garantir des rapports précis sur toute cette plage.
Matériaux de construction pour le produit plus exigeant : la production de MAP crée un environnement humide plus acide que celle de DAP. Les matériaux utilisés dans les sections humides, le préneutralisateur, l’entrée du granulateur, la tuyauterie de suspension et les buses doivent être spécifiés pour les conditions de service du MAP, même si l’installation produit également du DAP. Utiliser des matériaux spécifiés pour le produit moins exigeant, puis les adapter à la production de MAP, tend à réduire considérablement la durée de vie des équipements.
L'ajustement des paramètres de granulation entre les produits (vitesse du tambour, débit d'alimentation en suspension, taux d'ajout d'ammoniac et taux de recyclage cible) peut s'avérer nécessaire lors du passage d'un produit à un autre. Un ensemble précis de paramètres de fonctionnement, enregistrés dans le système de contrôle sous forme de recettes et documentés, permet de réduire le temps de stabilisation après un changement de granulométrie.
Séparation et stockage des produits : Le MAP et le DAP ne doivent pas être mélangés lors du stockage, car leur mélange produit un matériau non conforme aux spécifications. Les protocoles de changement de qualité doivent garantir l’élimination complète du produit précédent du séchoir, du refroidisseur, des tamis et du stockage avant l’accumulation du nouveau produit.
Ceylan Machine & Process conçoit et fournit des systèmes MAP et DAP installations de production d'engrais, Nous proposons notamment des lignes flexibles configurées pour les deux produits sur une même chaîne de production. Pour toute question technique relative à la gamme de produits et à la configuration des lignes, veuillez contacter notre équipe d'ingénierie.
