CN102336599B - 一种氨酸法生产高浓度复合肥工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氨酸法生产高浓度复合肥工艺方法，所述方法是一种以稀磷酸氨化、氯化铵替代部分磷酸一铵和部分尿素的高浓度复合肥生产工艺。所述生产工艺主要包括如下步骤：(1)向管式反应器按比例供入稀磷酸和氨，以生成磷酸一铵和磷酸二铵；(2)将管式反应器中生成的磷酸一铵和磷酸二铵及未反应的氨供入造粒机，与供入造粒机的尿素和氯化铵一起进行造粒，从而获得复合肥。所述工艺方法能够利用现有的硫基复合肥生产装置，生产氯基复合肥，这大大提高了现有生产线的利用率，拓宽了生产品种；用稀磷酸氨化、氯化铵替代部分磷酸一铵和部分尿素，可以生产20-15-10的高浓度复合肥，不仅降低了生产成本，还获得了高浓度的复合肥。

Description

一种氨酸法生产高浓度复合肥工艺方法

技术领域

本发明涉及一种氨酸法生产高浓度复合肥工艺，特别是一种以稀磷酸氨化、氯化铵替代部分磷酸一铵和部分尿素的高浓度复合肥生产工艺。

背景技术

氨化造粒复合肥是采用氨化、二次脱氯造粒生产工艺，原理是将氯化钾与硫酸加入反应槽加热并在一定条件下反应，选出的HCl气体经水吸收后可制得一定浓度的盐酸，生成的硫酸氢钾与稀磷酸混合后形成混酸。将该混酸与合成氨按比例在管式反应器反应，生成复肥料浆直接喷入转鼓造粒机中生成氮、磷、钾一定比例的硫基复合肥。

在硫基复合肥的生产工艺中，喷浆造粒工艺是比较典型的一种工艺，其主要包括氯化钾转化-磷酸混合-喷浆造粒干燥工序，具体包括：过量浓硫酸经过计量后送入转化槽，氯化钾经过计量后由螺旋输送机加入转化槽中。反应生成的氯化氢气体依次进入换热器、降膜吸收塔和尾气吸收塔，经过洗涤吸收后放空。脱盐水由2#尾气吸收塔加入，依次溢流到1#尾气吸收塔、稀盐酸槽和盐酸槽。反应生成的硫酸氢钾溶液进入混酸槽与洗涤后的稀硫酸混合，在十字管式反应器内与氨中和，借助压缩空气通过喷嘴使之雾化均匀涂布在返料上，然后干燥成粒。尾气用新鲜稀磷酸洗涤后放空。产品为氯根小于3％的硫基复合肥。该工艺的缺点是产品中的氨态氮含量偏低，一般为9％～10％，要实现15-15-15、20-10-10养分需要补充大量尿素。

现有的硫基复合肥生产工艺如图1所示，其装置的复肥工段主物料典型流程为：预中和+管式反应器、转鼓造粒、一段干燥、筛分、尿素涂膜、一段冷却、精筛、扑粉包裹工艺流程；造粒尾气处理采用两级文丘里洗涤+旋风塔洗涤、空塔除沫后排空；干燥尾气处理采用旋风干法除尘、一级文丘里洗涤、一级旋风洗涤塔洗涤、空塔除沫后排空；冷却尾气处理采用沉降除尘后直接排空；设备收尘含尘气体目前是并入造粒机与造粒尾气一并处理。各旋风除尘器物料及沉降室物料均为人工卸料、人工转运至返料斗提机，地面无除尘细粉返料平面输送设备。

现有硫基复合肥生产装置，生产品种固定，只能用来生产硫基复合肥。如需生产其他品种复合肥，比如氯基复合肥，则应大规模改造生产装置。现有技术中，从未有人尝试用硫基复合肥生产装置，在小规模改造下，既能生产硫基复合肥，又能生产氯基复合肥，实现复合肥生产装置的弹性生产，扩大生产品种。这种尝试在所属技术领域的技术人员看来是不可能实现的，但本发明证明其属于技术偏见。

现有技术的氨酸法生产高浓度复合肥工艺，必须要用到大量的磷酸一铵和尿素，由于磷酸一铵和尿素本身就是化学肥料之一，其生产工艺复杂且价格较高，因此如何在复合肥的生产工艺中，减少磷酸一铵和尿素的使用量，用其他原料来替代，是本领域所面临的迫切技术难题。

同时，如何利用现有的工艺装置，比如现有的硫基复合肥生产装置，在不大规模变动生产装置的前提下，仅通过小规模改造和物料、工艺的调整，生产氯基复合肥，从而有效利用现有装置，实现生产品种的多元化，也是本领域面临的技术难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种氨酸法生产高浓度复合肥工艺方法，特别是一种以稀磷酸氨化、氯化铵替代部分磷酸一铵和部分尿素的高浓度复合肥生产工艺。所述生产工艺主要包括如下步骤：

(1)向管式反应器按比例供入稀磷酸和氨，以生成磷酸一铵(NH₄H₂PO₄)和磷酸二铵((NH₄)₂HPO₄)；

(2)将管式反应器中生成的磷酸一铵(NH₄H₂PO₄)和磷酸二铵((NH₄)₂HPO₄)及未反应的氨供入造粒机，与供入造粒机的尿素和氯化铵一起进行造粒，从而获得复合肥。

本发明的目的之一还在于克服本领域的技术偏见，提供一种利用硫基复合肥生产装置生产氯基复合肥的工艺方法，利用现有的硫基复合肥生产装置，不仅能够生产硫基复合肥，还可以生产氯基复合肥。所述方法如下：

(1)停止硫基复合肥生产装置中管式反应器之前的生产工序；

(2)向管式反应器按比例供入稀磷酸和氨，以生成磷酸一铵(NH₄H₂PO₄)和磷酸二铵((NH₄)₂HPO₄)；

(3)将管式反应器中生成的磷酸一铵(NH₄H₂PO₄)和磷酸二铵((NH₄)₂HPO₄)及未反应的氨供入造粒机，与供入造粒机的尿素和氯化铵一起进行造粒，从而获得复合肥。

本发明所述的管式反应器中，供入的氨应使得稀磷酸反应完全，即反应物中不应有磷酸存在。

本发明可选的向管式反应器中供入少量硫酸，所述少量是指硫酸的供入量低于稀磷酸供入量的50％(体积)，优选低于30％，更优选20％。当供入硫酸时，可增加配酸槽及一台混酸泵，实现稀磷酸和硫酸的混合并向管式反应器供应混酸。

本发明所述的造粒机中，可选择性的向造粒机供入额外的磷酸一铵，所述“额外的磷酸一铵”是相对于管式反应器中生成的磷酸一铵，即供入造粒机的磷酸一铵，不仅来自于管式反应器中生成的磷酸一铵，还来自于额外的供给。

本发明所述的方法，优选向造粒机供入氨。

本发明所述的造粒机，优选转鼓造粒机。

本发明所述工艺方法，在造粒工艺之后的工序，可与硫基复合肥生产工艺相同。

本发明所述的工艺方法，优选将尾气洗涤液与氨反应，进行预中和并将预中和产物供给管式反应器。

所述预中和反应的中和度优选0.8-1.2，更优选1.0；管式反应器内的中和度优选为1.1-1.6，更优选1.3-1.5；造粒机内的中和度优选为1.4-1.8，更优选1.5。

本发明所述的稀磷酸，其浓度为所属技术领域所定义的稀磷酸浓度，其是重量浓度小于50％的磷酸水溶液。本发明的稀磷酸对浓度没有特殊限定，其浓度可以在15-50％之间，但优选21％左右。

本发明的优异技术主要有：

(1)能够利用现有的硫基复合肥生产装置，生产氯基复合肥。这大大提高了现有生产线的利用率，拓宽了生产品种；

(2)用稀磷酸氨化、氯化铵替代部分磷酸一铵和部分尿素，可以生产20-15-10的高浓度复合肥，不仅降低了生产成本，还获得了高浓度的复合肥。

附图说明

图1是硫基复合肥装置的复合肥生产工艺图

图2是本发明复合肥装置的复合肥生产工艺图

具体实施方式

如附图2所示，本发明的氯基复合肥生产工艺与现有技术的硫基复合肥生产工艺相似，其不需要硫基复合肥生产工艺管式反应器之前的生产工序，直接向管式反应器中供入稀磷酸和氨。

申请人在宣城分公司硫基复合肥装置上进行改进型氨酸法复合肥工艺的验证试生产，试生产确定的产品规格：N：P₂O₅：K₂O＝20-15-10，试生产确定的生产能力：按硫基正常生产能力的80％进行试生产，即小时生产能力为：～11.85吨。

试生产的配方及小时物料消耗如下表所示：

(1)管式反应器内的反应

管式反应器内的反应包括稀磷酸与氨反应生成磷酸一铵和磷酸二铵的反应，以及硫酸与氨反应生成硫酸铵的反应。管式反应器内稀磷酸或稀磷酸与硫酸的混酸，与氨的反应，可视为酸碱的中和反应。

管式反应器中和度初步控制在1.3左右，此时的用氨量约占总氨量的35.26％，此部分主要是预中和的磷酸或硫酸混合后的混酸在管式反应器内中和所需要的气氨量。

硫酸反应：H₂SO₄——(NH₄)₂SO₄——2NH₃

           98       132         34

       355.5×98％  D           B

生成的硫铵量：D＝355.5×98％×132÷98＝469.26kg

硫铵所消耗的气氨量：B＝355.5×98％×34÷98＝120.87kg

磷铵料浆中和至1.3时的反应：NH₄H₂PO₄+NH₃——(NH₄)₂HPO₄

                            115      17      132

                           383.87    E

当所有的一铵全部生成二铵时的氨耗E＝383.87×17÷115＝56.75kg，当控制管反中和度为1.3时，即有30％的一铵氨化生成二铵，那么这部分的氨消耗量为56.75×30％＝17kg；管式反应器总氨消耗量为：120.87+17＝137.87kg。

(2)造粒机内的反应

在造粒机内主要进行氨化粒化反应，其氨化粒化中和度初步控制在1.5左右，此时的用氨量约占总氨量的50.24％，即每小时耗氨208.72kg。此部分主要是通过转鼓造粒机内的氨分布器，在转鼓氨化粒化机内的氨化粒化时所需要的氨量及逸出的气氨量之和。

因在转鼓造粒机内有大量以原料形式投入的粉状磷酸一铵，磷酸一铵在有一定的液相量存在的条件下可与氨继续中和，可使部分磷酸一铵氨化生成磷酸二铵，故在造粒机内进行氨化粒化时所消耗的氨量较大，这也是以气氨(转化为铵态氮)提高产品氮含量的一个重要措施。

管式反应器磷铵料浆氨化到中和度1.5时的耗氨量：56.75×20％＝11.35kg

投料来的磷酸一铵氨化至中和度1.5时的耗氨量：

NH₄H₂PO₄+NH₃——(NH₄)₂HPO₄

115      17       132

383.87   F

F＝(3495.75×17÷115)×50％＝197.37kg(未考虑杂质含量)

中和度在1.5时，根据经验，氨的逸出量不是很大，如果在试生产时控制的比较理想时，可适当提高磷铵的中和度，以此可适当减少氯化铵或尿素的用量。

在造粒机内造粒完毕之后，可以继续进行现有技术的其他工艺步骤，比如一段干燥、筛分、尿素涂膜、一段冷却、精筛、扑粉包裹工艺流程，以及对各工艺步骤产生的尾气进行处理的步骤。由于所述后续步骤及尾气处理工艺均为现有技术，因此本发明不再就此赘述。

(3)预中和反应

各尾气的洗涤液中含有磷酸及部分磷酸的铵盐，因此对尾气洗涤液进行预中和并将中和液作为原料供给管式反应器，也是本发明的优选技术方案。尾气洗涤液磷酸预中和度控制在1.0左右，用氨量约占总氨量的14.5％，即每小时耗氨56.75kg；此部分氨主要是从转鼓氨化粒化时逸出的气氨量。其具体反应如下所示：

P₂O₅——2H₃PO₄——2NH₄H₂PO₄——2NH₃

142             230      34

237kg           C        A

预中和反应消耗的气氨量：A＝237×34÷142＝56.75kg

预中和反应生成的磷酸一铵的量：C＝230×237÷142＝383.87kg。

按照上述工艺方法，本发明利用现有的硫基复合肥的生产装置，在不对生产工艺做较大变动，能够继续生产硫基复合肥的前提下，成功生产出20-15-10的氯基复合肥。实现了一套装置可以生产不同复合肥，减少了设备改造费用，并拓宽了现有生产装置的生产品种。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (12)

1.一种氨酸法生产高浓度复合肥工艺方法，所述方法主要包括如下步骤：

(1)向管式反应器按比例供入稀磷酸和氨，以生成磷酸一铵和磷酸二铵；

(2)将管式反应器中生成的磷酸一铵和磷酸二铵供入造粒机，与供入造粒机的尿素和氯化铵一起进行造粒，从而获得复合肥；

其中，供入的氨的量为使稀磷酸反应完全。

2.一种利用硫基复合肥生产装置生产氯基复合肥的工艺方法，所述方法主要包括如下步骤：

(1)停止硫基复合肥生产装置中管式反应器之前的生产工序；

(2)向管式反应器按比例供入稀磷酸和氨，以生成磷酸一铵和磷酸二铵；

(3)将管式反应器中生成的磷酸一铵和磷酸二铵供入造粒机，与供入造粒机的尿素和氯化铵一起进行造粒，从而获得复合肥；

其中，供入的氨的量为使稀磷酸反应完全。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，可选的向管式反应器中供入少量硫酸。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，供入硫酸时，增加配酸槽及一台混酸泵，实现稀磷酸和硫酸的混合并向管式反应器供应混酸。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，可选择性的向造粒机供入额外的磷酸一铵。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，向造粒机供入氨。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的造粒机为转鼓造粒机。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将尾气洗涤液与氨反应，进行预中和并将预中和产物供给管式反应器。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预中和反应的中和度为0.8-1.2。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预中和反应的中和度为1.0。

11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，管式反应器内的中和度为1.1-1.6；造粒机内的中和度为1.4-1.8。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，管式反应器内的中和度为1.3-1.5；造粒机内的中和度为1.5。

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