CN105236374A

CN105236374A - 一种粒状磷酸二铵的制备方法

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Publication number: CN105236374A
Application number: CN201510589060.6A
Authority: CN
Inventors: 孙林; 林龙; 熊树明
Original assignee: Guizhou Kailin Group Co Ltd
Current assignee: Guizhou Kailin Group Co Ltd
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2035-09-16
Also published as: CN105236374B

Abstract

本发明属于化工应用技术领域，具体涉及一种粒状磷酸二铵的制备方法，先利用液氨转换气氨，与混合磷酸进行混合反应，得磷铵料浆，将磷铵料浆在造粒机料层进行喷浆涂布转鼓造粒，同时进行补气氨，获得中间产物，将其进行冷却、破碎、筛分，获得粒径为1-4mm的粒状磷酸二铵；本工艺免烘干直接生产磷酸二铵，节约烘干成本及能耗，制备效率高，各物料循环利用，降低污染，制备的产品质量好。

Description

一种粒状磷酸二铵的制备方法

技术领域

本发明属于化工应用技术领域，具体涉及一种粒状磷酸二铵的制备方法。

背景技术

目前国内农用粒状磷酸二铵的生产方法主要有两大类型：

一类是采用稀酸预中和料浆浓缩法。到目前为止，已有许多使用稀磷酸为原料生产磷酸二铵的技术，例如，铜陵化学工业集团公司磷铵厂、四川联合大学及化学工业部第三设计院共同申请的专利号为99101150.3的《一种用外环流氨化反应器生产磷酸二铵的方法及装置》、四川川大中德环保技术有限公司申请的专利号为200610021182的《采用酸性料浆浓缩生产磷酸二铵的方法及二次氨化反应器》、中化重庆涪陵化工有限公司申请的专利号为200910191621的《采用半酸性料浆浓缩生产磷酸二铵的方法及二次氨化浓缩一体化装置》、陕西比迪欧化工有限公司申请的专利号为201210402974《酸性料浆联产磷酸二铵的制备方法》等，这些专利技术都是围绕以稀磷酸为原料，先制备磷铵料浆，再经加热浓缩，获得固体物料，将液氨或气氨喷入造粒机料层与固体物料混合造粒，得到中和度为1.6-1.9、含水3-3.5％的磷酸二铵成球粒子，经烘干、冷却、破碎、筛分后，得到粒状磷酸二铵产品。

另一类利用浓磷酸与氨直接中和法。例如中国海洋石油总公司、中海石油化学股份有限公司和湖北大峪口化工有限责任公司申请专利号为200910244335的《一种磷酸二铵的制备方法》公开了以40％-60％的浓磷酸为原料，与反应所需总量的70％-90％的氨进入管式反应器中进行中和反应,生成的磷铵料浆喷入转鼓氨化造粒机,并在转鼓氨化造粒机的料床内通入氨,使磷铵料浆进一步氨化到中和度为1.7-1.9,并在氨化的同时进行造粒,生成固体湿物料，经干燥、筛分得到磷酸二铵产品；瓮福(集团)有限责任公司申请专利号为201210532444的《一种磷酸二铵的生产方法》公开了使用浓磷酸与尾气洗涤液配成密度为1.52～1.56g/cm3，中和度(即N/P摩尔比)为0.4磷酸铵酸混合物，送入管式反应器与压力为1.2MPa液氨剧烈反应，生成压力为3～6kgf/cm2、温度为130～150℃、中和度为1.55～1.65的磷铵料浆，通过两个喷浆口在造粒机内进行喷浆涂布转鼓造粒，并在造粒机料层进行补氨，控制中和度在1.88～1.98，得到含水≤3％的物料，经过干燥，冷却、破碎、筛分得到磷酸二铵产品。

以上这些专利无论是以“稀酸预中和料浆浓缩法”或是“浓磷酸与氨直接中和法”生产粒状磷酸二铵，造粒后物料都必须采用外加热源进行烘干处理，除去湿物料水份，才能得到含水≤2.5％的合格产品。

发明内容

本发明为实现无需烘干处理可直接以湿法磷酸为原料生产粒状磷酸二铵的工艺，同时也实现工业化应用，充分利用废热和反应物产生的反应热，实现能量转化和无外加热源烘干直接生产优质的产品，减少了使用外加热源产生的能耗和“三废”排放，降低了生产成本。

一种粒状磷酸二铵的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)气氨制备

将温度为≥55℃水与来自氨储罐的浓度为99.6％以上的液氨在热交换器内进行热交换，获得温度为≥45℃的气氨；

(2)造粒

将气氨送入管式反应器，与混合磷酸进行混合反应2-5s，得到磷铵料浆，将其输送至料浆分布器，经喷浆嘴喷撒在造粒机料层上进行转鼓造粒，同时在造粒机料层补气氨，使出口物料的中和度为1.75-1.88，温度为90-98℃，获得中间产物和造粒尾气；

(3)冷却、破碎、筛分

将中间产物通过冷却设施冷却至温度为≤75℃，经破碎、筛分，得到粒状磷酸二铵和各工序尾气，将粒状磷酸二铵通过冷却流化床再冷却到包装温度后进入成品包装；

(4)尾气洗涤

①造粒尾气处理：用新鲜浓磷酸循环洗涤造粒气体至气体的含NH₃浓度为＜20mg/m³，获得洗涤酸；

②冷却尾气处理：将冷却尾气经旋风除尘器除尘、用水进行循环洗涤至气体的含尘浓度为＜30mg/m³，获得细粉和水洗液；

③破碎、筛分尾气处理：将破碎、筛分尾气经干法布袋除尘器除尘至气体的含尘浓度为＜30mg/m³，获得细粉。

所述水与液氨的体积比45-70:1

所述混合磷酸是将步骤(4)中的洗涤酸与水洗液混合进行搅拌≥2min后，再加入新鲜浓磷酸配成混合磷酸；

所述洗涤酸的中和度为≤0.5。

所述洗涤酸与水洗液的体积比为10-13.5:1。

所述混合磷酸中P₂O₅质量百分数为≥40％，温度为≥50℃、密度为1.48-1.55g/cm3，中和度(即N/P摩尔比)≤0.45；

所述混合磷酸与气氨的质量比为1-5:1；

所述磷铵料浆的中和度为1.45-1.55，温度为≥130℃，磷铵料浆的输送压力为≥0.45MPa；

所述中间产物的水分含量≤2.5％，总养分(即P₂O₅与N的总含量)≥64％；

所述新鲜浓磷酸为磷酸湿法萃取、浓缩处理所得，固含量≤2.5％，P₂O₅质量百分数为44％-50％。

所述粒状磷酸二铵指粒度指标达到GB10205-2009优等品要求，即粒子粒径1-4mm的粒子量≥90％；

所述造粒尾气与新鲜浓磷酸的流量比为200-250：1。

所述冷却尾气与水的流量比为150-200：1。

本发明的有益效果

首先，采用气氨进行反应，提高了反应物中氨的焓值及分散度，从而提高了反应能量，结合反应时间的把握，使氨与磷酸反应得更充分。

其次，再严格控制混合磷酸的温度、中和度及P₂O₅质量分数，使其达到与气氨反应的最佳状态，产生的效果有如下几方面：

①减少了氨的逸出，从而降低了环境污染；

②使洗涤酸中和度易控制，同时洗涤酸中和度、新鲜浓磷酸的固含量及P₂O₅质量分数影响混合磷酸的中和度及P₂O₅质量分数，在反应中，混合磷酸中P₂O₅质量分数和中和度的合理控制，可降低混合磷酸与氨发生放热反应的热损失，并使热量易聚集，进而利用放热反应的热能量使颗粒物料发生水分自蒸发，进而使得产物无须外加热源烘干，同时，避免了烘干对外观品质的影响，使产品表面无杂质，色泽好，进而提高了产品外观质量。

③易于控制磷酸二铵中间产物的温度及水分、养分达标情况，进而保证了粒状磷酸二铵的品质；再结合严格控制气氨的反应温度，有利于化学平衡向放热反应正向进行，进而提升了放热能量，并且提升了磷酸二铵的质量；通过传统检测方法的结果显示，本发明制备的磷酸二铵中含氮量≥18％，有效磷含量≥46％，水溶磷含量≥42％，属于优质磷酸二铵，说明本发明获得的磷酸二铵质量优。

综上，通过完善工艺流程及严格控制技术参数，使得本发明不用外加热源烘干直接生产磷酸二铵，节省了烘干成本，减少了污染物排出，从而降低了经济和能源成本。

附图说明

图1为无外加热源烘干直接生产粒状磷酸二铵工艺流程简图，图1所示气氨制备、造粒、冷却、破碎筛分及除尘、尾气洗涤代表了该工艺的5个工序。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例1

一种粒状磷酸二铵的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)气氨制备

将温度为60℃的水与来自氨储罐的浓度为99.8％的液氨在热交换器内进行热交换，获得温度为50℃的气氨；

(2)造粒

将气氨送入管式反应器，与混合磷酸进行混合反应2-5s，得到磷铵料浆，将其输送至料浆分布器，经喷浆嘴喷撒在造粒机料层上进行转鼓造粒，同时在造粒机料层补气氨，使出口物料的中和度为1.82，温度为93℃，获得中间产物和造粒尾气；

(3)冷却、破碎、筛分

将中间产物通过冷却设施冷却至温度为70℃，经破碎、筛分，得到粒状磷酸二铵和各工序尾气，将粒状磷酸二铵通过冷却流化床再冷却到包装温度后进入成品包装；

(4)尾气洗涤

①造粒尾气处理：用新鲜浓磷酸循环洗涤造粒气体至气体的含NH₃浓度为15mg/m³，获得洗涤酸；

②冷却尾气处理：将冷却尾气经旋风除尘器除尘、用水进行循环洗涤至气体的含尘浓度为25mg/m³，获得细粉和水洗液；

③破碎、筛分尾气处理：将破碎、筛分尾气经干法布袋除尘器除尘至气体的含尘浓度为25mg/m³，获得细粉。

所述水与液氨的体积比45-70:1

所述混合磷酸是将步骤(4)中的洗涤酸与水洗液混合进行搅拌2min后，再加入新鲜浓磷酸配成混合磷酸。

所述洗涤酸的中和度为0.3。

所述洗涤酸与水洗液的体积比为12:1。

所述混合磷酸中P₂O₅质量百分数为40％，温度为56℃、密度为1.5g/cm3，中和度(即N/P摩尔比)为0.45。

所述混合磷酸与气氨的质量比为3:1。

所述磷铵料浆的中和度为1.5，温度为132℃，磷铵料浆的输送压力为0.45MPa；所述中间产物的水分含量为2％，总养分(即P₂O₅与N的总含量)为65％。

所述新鲜浓磷酸为磷酸湿法萃取、浓缩处理所得，其固含量为2.3％，P₂O₅质量百分数为48％。

所述粒状磷酸二铵指粒度指标达到GB10205-2009优等品要求，即粒子粒径1-4mm的粒子量为≥90％；

所述造粒尾气与新鲜浓磷酸的流量比为235：1。

所述冷却尾气与水的流量比为180：1。

Claims

1.一种粒状磷酸二铵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将温度为≥55℃水与来自氨储罐的浓度为99.6％以上的液氨在热交换器内进行热交换，获得温度为≥45℃的气氨；

(2)造粒

(3)冷却、破碎、筛分

(4)尾气处理

2.如权利要求1所述的粒状磷酸二铵的制备方法，其特征在于，所述水与液氨的体积比为45-70:1。

3.如权利要求1所述的粒状磷酸二铵的制备方法，其特征在于，所述混合磷酸是将步骤(4)中的洗涤酸与水洗液进行搅拌均匀后，再加入新鲜浓磷酸配成混合磷酸。

4.如权利要求3所述的粒状磷酸二铵的制备方法，其特征在于，所述洗涤酸的中和度为≤0.5。

5.如权利要求3所述的粒状磷酸二铵的制备方法，其特征在于，所述新鲜浓磷酸的固含量为≤2.5％，P₂O₅质量百分数为44％-50％。

6.如权利要求1或3所述的粒状磷酸二铵的制备方法，其特征在于，所述混合磷酸的中和度为≤0.45、密度为1.48-1.55g/cm³、温度≥50℃、P₂O₅质量百分数≥40％。

7.如权利要求1所述的粒状磷酸二铵的制备方法，其特征在于，所述混合磷酸与气氨的质量比为1-5:1。

8.如权利要求1所述的粒状磷酸二铵的制备方法，其特征在于，所述磷铵料浆的中和度为1.45-1.55、温度为≥130℃；磷铵料浆的输送压力为≥0.45MPa。

9.如权利要求1所述的粒状磷酸二铵的制备方法，其特征在于，所述中间产物的水分含量≤2.5％，总养分(即P₂O₅与N的总含量)≥64％。

10.如权利要求1所述的粒状磷酸二铵的制备方法，其特征在于，所述粒状磷酸二铵是指粒度指标达到GB10205-2009优等品要求，其中，GB10205-2009优等品指粒径为1-4mm的粒子量≥90％。