CN106335887B

CN106335887B - 一种湿法磷酸生产全水溶性磷酸二铵的方法

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Publication number: CN106335887B
Application number: CN201610705632.7A
Authority: CN
Inventors: 刘义明; 张勇; 杨守明; 杨邦成; 代应红
Original assignee: SICHUAN HONGDA CO Ltd
Current assignee: SICHUAN HONGDA CO Ltd
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2018-12-21
Anticipated expiration: 2036-08-22
Also published as: CN106335887A

Abstract

本发明公开了一种湿法磷酸生产全水溶性磷酸二铵的方法，包括如下步骤：（1）将湿法磷酸与氨气一次中和反应，得到一次浆液，控制体系的中和终点PH=6.5~8；（2）将一次浆液进行固液分离，除去固相渣，收集滤液；（3）将步骤（2）收集的滤液浓缩，然后用气氨进行二次中和反应，得到二次浆液；（4）将二次浆液干燥得到全水溶性磷酸二铵产品。采用本发明高浓度全水溶磷酸二铵装置，生产全水溶磷酸二铵，具有生产能力高，能耗低的优点。无需结晶、过滤工序，且尾气粉尘对环境的影响极小，具有很好的经济效益。

Description

一种湿法磷酸生产全水溶性磷酸二铵的方法

技术领域

本发明属于磷复肥生产领域，具体涉及磷酸二铵的生产制备方法，特别涉及一种湿法磷酸生产全水溶性磷酸二铵的方法。

背景技术

当前我国磷化工行业肥料传统产业产能严重过剩，结构不合理，提升产品技术含量和产品价值，是磷化工产业结构调整的方向。现有的磷化工产业生产制造的主要是一些低附加值的磷肥产品、简单的磷酸初级产品，不但能耗大而且经济附加值低，企业的利润空间小。

水肥一体化技术已被世界公认是提高水肥资源利用率的最佳技术。与传统施肥相比，水肥一体化技术省水、省肥、省工、高效、增产。作为水肥一体化技术的高养分的全水溶性磷酸二铵肥料迎来发展良机。全水溶性磷酸二铵主要作为滴灌肥的原料，市场需求十分广阔，是广大的磷化工生产企业的良好的转型契机。我公司基于专利CN 103466579 B生产的全水溶磷酸一铵产品，作为滴灌肥的原料，有效添补了水溶肥市场，高养分的全水溶性磷酸二铵将对水溶肥市场形成有益补充。而且，应用上述专利技术制造得到的全水溶性磷酸二铵现在已经推广面向市场，在滴灌应用领域取得了良好的成果。

目前，市场上其他的全水溶磷肥供应厂商，因为没有专门的全水溶性磷酸二铵产品用于水肥之中，都是用工业级磷酸二铵代替全水溶性磷酸二铵用于水肥市场，存在高价值产品低端化应用的问题，工业级磷酸二铵成本高，价格贵，增加了农业生产成本，限制了该产品的推广应用。

专利号为CN 102659454 B的专利公开了“一种高杂质磷矿制备磷酸二铵和缓释肥的方法”，该专利提出的过滤清液用于生产全水溶磷酸二铵肥料，但该技术有以下缺点：该专利提出一次中和过滤后的滤液需要进一步净化才能生产全水溶磷酸二铵，但目前如何净化滤液的技术没有公开报道。

虽然现有的技术中供应使用的工业级磷酸二铵可以代替全水溶磷酸二铵使用，但是产品的附加值没有得到充分的体现，属于对高价值产品的低端浪费应用。然后，我公司专利CN 103466579 B生产的全水溶磷酸一铵产品的技术方案，虽然满足全水溶磷肥市场需要，但是全水溶磷酸一铵的养分含量稍低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的缺少专用于农业的全水溶磷酸二铵的不足，提供一种湿法磷酸生产全水溶性磷酸二铵的方法，特别是利用湿法磷酸生产全水溶性磷酸二铵的方法。制备得到的全水溶磷酸二铵具有养分含量高的特点，适合滴灌施肥。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种湿法磷酸生产全水溶性磷酸二铵的方法，包括如下步骤：

(1)将湿法磷酸与氨气(也称为气氨)进行一次中和反应，得到一次浆液，控制体系的中和终点PH＝6.5～8。

(2)将一次浆液进行固液分离，除去固相渣，收集清液。当固液分离的方法为过滤分离的时候也可以分别称为：滤渣和滤液(对应上述的固相渣和清液)。

(3)将步骤(2)收集的清液浓缩，然后用气氨进行二次中和反应，得到二次浆液。

(4)将二次浆液干燥得到全水溶性磷酸二铵产品。

本发明的湿法磷酸生产全水溶性磷酸二铵的方法，通过将磷酸二铵和氨气中和反应的步骤分成两个阶段单独进行，选择适宜的时机进行固相渣的分离，既有效的完成了湿法磷酸中的大部分的杂质成分的去除。将固液分离以后的滤液(清液)浓缩到适宜的浓度，通入氨气进行二次中和反应，解决了湿法磷酸制备磷酸二铵过程中母液中的磷酸含量低的不足。经过两次中和反应，湿法磷酸全部被有效的转化为磷酸二铵，得到的含磷酸二铵的二次浆液中的磷酸二铵含量高，经过后续的干燥制备得到的磷酸二铵产物，纯净度高，产品的品质优良。作为全水溶性磷酸二铵复合肥使用，能够适用于滴灌施肥，显著的提高复合肥的养分含量比例以及产品的最终价值。优选的，所述的全水溶性磷酸二铵产品中N％≥16％，P₂O₅％≥48％，产品水不溶物≤0.3％。上述的全水溶磷酸二铵产品可以填补国内全水溶高氮磷复合肥市场，满足需求高养分比例的复合肥需求。

进一步，步骤(1)中，所述湿法磷酸是硫酸法湿法磷酸。将磷矿浆与硫酸萃取反应制备得到的湿法磷酸，为硫酸法湿法磷酸。矿石分解后的产物磷酸为液相，副产物硫酸钙是溶解度很小的固相，通入氨气一次中和的时候副产物固相析出完全。

进一步，所述湿法磷酸，满足以下技术指标：P₂O₅浓度15-30重量％，SO₃浓度0.5-2重量％，F浓度0.5-1.0重量％。

进一步，步骤(1)所述湿法磷酸与氨气进行一次中和反应，反应终点浆液pH＝7.0-7.5。即控制体系的中和终点pH＝7.0-7.5。溶液中磷酸与氨气一次中和反应完全转化为磷铵料浆(浆液)，磷酸中铁、镁、铝杂质进入到固相沉淀中，有利于磷铵料浆在固液分离中得到净化，最终磷酸一铵中水不溶物含量少，产品品质提升。优选的pH终点范围是最优一次中和反应参数终点，能够使得反应体系的平衡度处于最佳的范围，为后续的固液分离提供良好的先决条件。

优选的，一次中和反应过程中，反应溶液的温度为50～80℃。优选的，控制一次中和反应时间为20-60分钟，最好是30分钟。磷酸和氨气中和反应的过程为放热反应，控制反应温度在50-80℃的范围内，可以使得湿法磷酸和氨气的中和效率更高，既使得氨气充分溶解反应，又使得氨气和磷酸反应的过程中蒸发出部分的水蒸气。

进一步，在步骤(1)中，湿法磷酸和氨气进行一次中和反应后，反应物料陈化30min，优选在搅拌状态下进行陈化。

进一步，步骤(2)所述固液分离是过滤分离，固液分离采用过滤分离的方式具有简单易行，可靠度高，能耗较小的特点，能够显著的提高制备工艺的效率，降低成本提高产品的市场竞争力。优选是压滤分离。压滤分离使用板框压滤机或隔膜压滤机进行压滤。

更优选的，过滤分离过程采用的设备是隔膜式压滤机或者板框式压滤机。隔膜式压滤机能够通过通入高压流体/气体实现更高强度的压滤作用，使得压滤的效率极高，也被称为压榨过滤。同样的板框式压滤机，压滤作用力强而稳定，压滤效果较好。

进一步，步骤(3)清液(或滤液)浓缩到比重为1.36～1.46。比重也称相对密度，固体和液体的比重是该物质(完全密实状态)的密度与在标准大气压，3.98℃时纯H₂O下的密度(999.972kg/m³)的比值。在化工工艺中属于常见的密度表述方式。根据工程需要可以采用略有误差的测试条件，并不影响浓缩状况的控制。

进一步，步骤(3)中，二次中和反应，控制浆液点中和度为1.6～1.8。将浓缩后的料浆进行二次氨化(即二次中和反应)，二次氨化浆液终点中和度为1.6～1.8，经过二次中和反应的浆液中氨气过量，中和完全，使得湿法磷酸能够完全转化为磷酸二铵。

进一步，步骤(4)中，二次浆液干燥方式为喷雾干燥，优选压力式喷雾干燥。喷雾干燥过程中，二次浆液在干燥室内经雾化，与热空气的接触中，迅速汽化得到干燥产品。干燥速度快、效率高，得到的湿法磷酸的品质极佳。

优选的，喷雾干燥过程中，二次浆液与干燥热风采用顺流流程。优选的，干燥热风出口温度60～80℃。可以更优选的，直接使用喷雾干燥塔进行干燥，同时优选喷雾干燥塔中的干燥流程为顺流操作。浆料与干燥热风作用时间久，换热充分，物料干燥的效率较高。

进一步，本发明方法制备得到的全水溶磷酸二铵产品主要指标为N％≥16％，P₂O₅％≥48％，产品水不溶物≤0.3％。本发明提高的全水溶磷酸二铵含有的磷肥和氮肥比例高，属于高养分含量的滴灌肥，农业应用价值高，在高养分的磷酸一铵滴灌肥中具有更大的市场竞争力。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明的湿法磷酸生产全水溶性磷酸二铵的方法，通过将磷酸二铵和氨气中和反应的步骤分成两个阶段单独进行，选择适宜的时机进行固相渣的分离，既有效的完成了湿法磷酸中的大部分的杂质成分的去除。将固液分离+浓缩+二次中和反应，解决了湿法磷酸制备磷酸二铵过程中母液中的磷酸含量低的不足，能够制备得到的磷酸二铵含量较高的的二次浆液，进而制备得到高品质的高养分含量的磷酸二铵产物。

2.本发明的全水溶性磷酸二铵方法制备得到的磷酸二铵能够适用于滴灌施肥，显著的提高复合肥的养分含量比例以及产品的最终价值。

3.本发明的全水溶性磷酸二铵方法，所述的全水溶性磷酸二铵产品中N％≥16％，P₂O₅％≥48％，产品水不溶物≤0.3％。

附图说明：

图1是本发明的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。本发明中未特别说明的百分比均为重量百分比。

实施例1：

如图1所示工艺流程，湿法磷酸指标为：P₂O₅浓度18.5％，SO₃浓度0.65％，F浓度1.0％。将所得到的磷酸与气氨进行一次中和反应，反应完成后中和料浆终点PH＝7.1，用隔膜压滤机对中和料浆进行液固分离，得到固相渣和滤液，固相渣液含量为28％，对压滤获得的滤液进行浓缩，浓缩终点为浆液比重1.42，把浓缩获得浆液进行二次氨化，氨化终点是浆液的中和度达到1.65，然后把二次氨化浆液进行喷雾干燥，干燥采用顺流操作，干燥出口热风温度65℃。所得全水溶磷酸二铵主要技术指标如下：氮(N)18.1％，五氧化二磷(P₂O₅)49％，水不溶物0.20％。

实施例2：

如图1所示工艺流程，湿法磷酸指标为：P₂O₅浓度18.5％，SO₃浓度0.65％，F浓度1.0％。将所得到的磷酸与气氨进行一次中和反应，反应完成后中和料浆终点PH＝7.5，用隔膜压滤机对中和料浆进行液固分离，得到固相渣和滤液，固相渣液含量为28％，对压滤获得的滤液进行浓缩，浓缩终点为浆液比重1.44，把浓缩获得浆液进行二次氨化，氨化终点是浆液的中和度达到1.75，然后把二次氨化浆液进行喷雾干燥，干燥采用顺流操作，干燥出口热风温度65℃。所得全水溶磷酸二铵主要技术指标如下：氮(N)19.2％，五氧化二磷(P₂O₅)50.2％，水不溶物0.10％。

实施例3：

如图1所示工艺流程，湿法磷酸指标为：P₂O₅浓度18.5％，SO₃浓度0.65％，F浓度1.0％。将所得到的磷酸与气氨进行一次中和反应，反应完成后中和料浆终点PH＝7.3，用隔膜压滤机对中和料浆进行液固分离，得到固相渣和滤液，固相渣液含量为28％，对压滤获得的滤液进行浓缩，浓缩终点为浆液比重1.44，把浓缩获得浆液进行二次氨化，氨化终点是浆液的中和度达到1.65，然后把二次氨化浆液进行喷雾干燥，干燥采用顺流操作，干燥出口热风温度65℃。所得全水溶磷酸二铵主要技术指标如下：氮(N)17.2％，五氧化二磷(P₂O₅)49.3％，水不溶物0.16％。

实施例4-8：

按照实施例3的技术方案制备全水溶磷酸二铵，只是其中部分的控制参数不同，具体如下表所示。同时，对各个实施例制备得到的磷酸二铵的成分进行分析研究，包括分析磷酸二铵的水溶性、磷酸二铵含量、水不溶物含量等。

表1实施例4-8的磷酸二铵制备工艺过程中的关键控制参数

如上表所示制备得到的全水溶磷酸二铵具有氮含量高，磷元素含量高，水不溶物含量极低的特点。相比之下本发明的实施例方案制备的磷酸二铵中的水不溶物的含量也极低，和常见的工业级溶磷酸二铵中含有的水不溶物含量相当，达到水溶肥的指标要求，具有很大的优势，能够应用于滴灌肥，对于节水农业的发展具有良好的影响或促进作用。

对比例1：

采用不同的湿法磷酸原料

使用硝酸法湿法磷酸，所述的湿法磷酸指标为：P₂O₅浓度18.5％，F浓度1.0％。将所得到的磷酸与气氨进行一次中和反应，反应完成后中和料浆终点PH＝6，用隔膜压滤机对中和料浆进行液固分离，得到固相渣和滤液，固相渣含液量为20％，对压滤获得的滤液进行浓缩，浓缩终点为浆液比重1.78，把浓缩获得浆液进行二次氨化，氨化终点是浆液的中和度达到1.5-1.7，然后把二次氨化浆液进行喷雾干燥，干燥采用顺流操作，干燥出口热风温度65℃。所得全水溶磷酸二铵主要技术指标如下：氮(N)18.1％，五氧化二磷(P₂O₅)49％，水不溶物0.2％。

对比例2：

采用单次中和的方法制备磷酸二铵

使用硫酸法湿法磷酸，所述的湿法磷酸指标为：P₂O₅浓度18.5％，SO₃浓度0.65％，F浓度1.0％。将所得到的磷酸与气氨进行中和反应，反应完成后中和料浆终点PH＝8.5，中和度达到1.7-1.8，用隔膜压滤机对中和料浆进行液固分离，得到固相渣和滤液，固相渣含液量为23％，对压滤获得的滤液进行浓缩，然后采用顺流喷雾干燥，干燥出口热风温度65℃。所得全水溶磷酸二铵主要技术指标如下：氮(N)17.9％，五氧化二磷(P₂O₅)50.3％，水不溶物0.23％。

对比例3：

分析中合度对于制备磷酸二铵的影响

采用与实施例1相同的技术方案制备全水溶磷酸二铵，对于其中一次中和的pH值以及二次中和过程中的中和度进行控制，中和度分别控制为1.4、1.5、1.8、1.9，具体如表2所示。然后，在实验完成后对各个对比例制备得到的磷酸二铵的成分进行分析研究，包括分析磷酸二铵的水溶性、磷酸二铵含量、水不溶物含量等，结果如表2所示。

表2对比例3的磷酸二铵制备工艺过程中的关键控制参数

	对比例3-1	对比例3-2	对比例3-3	对比例3-4
					一次中和pH	7.1	7.3	6.9	7.0
二次中和的中和度	1.6	1.7	1.8	1.9
					N含量(％)	17.8	18.0	18.2	18.5
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>含量(％)	50.2	50.0	49.8	49.5
					水不溶物(％)	0.17	0.15	0.25	0.18

由表2可以看出，当控制磷酸二铵生产过程的中和反应的时候，其中应用的磷酸和气氨的中和度控制不同，对于全水溶磷酸二铵的品质有着较大的影响，包括一次中和度较低的时候，出现水不溶物的升高状况，显然一次中和度过低是不利于制备高品质的磷酸二铵的。当磷酸二铵的中和度较高的时候，我们发现N损失增加。

Claims

1.一种湿法磷酸生产全水溶性磷酸二铵的方法，包括如下步骤：

（1）将湿法磷酸与氨气进行一次中和反应，反应温度50~80℃，得到一次浆液，控制体系的中和终点PH=6.5~8；

所述湿法磷酸是硫酸法湿法磷酸，湿法磷酸满足以下技术指标：P₂O₅浓度15-30 重量%，SO₃浓度0.5-2 重量%，F浓度0.5-1.0 重量%；

（2）将一次浆液进行固液分离，除去固相渣，收集清液；

（3）将步骤（2）收集的清液浓缩，浓缩至比重为1.36~1.46，然后用气氨进行二次中和反应，控制浆液中和度为1.6~1.8，得到二次浆液；

（4）将二次浆液干燥得到全水溶性磷酸二铵产品；制备得到的全水溶磷酸二铵产品主要指标为N%≥16%，P₂O₅%≥48%，产品水不溶物≤0.3%。

2.根据权利要求1 所述的湿法磷酸生产全水溶性磷酸二铵的方法，其特征在于，步骤（1）湿法磷酸与氨气进行一次中和反应，反应终点浆液pH=7.0-7.5。

3.根据权利要求1 所述的湿法磷酸生产全水溶性磷酸二铵的方法，其特征在于，控制一次中和反应时间为20-60分钟。

4.根据权利要求1 所述的湿法磷酸生产全水溶性磷酸二铵的方法，其特征在于，步骤（2）所述固液分离是过滤分离。