CN107434245A - 一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法和系统，属于磷化工技术领域。该方法包括：a、将湿法磷酸与磷矿浆反应，反应完成后沉降分离得到脱硫磷酸；b、采用脱硫磷酸生产工业磷铵，收集工铵母液；c、在工铵母液中加入脱硫磷酸进行中和反应，反应温度为60‑70℃，调整pH值至3.8‑4.0，经陈化、沉降和过滤后得清液，清液经浓缩、结晶和离心后得磷酸一铵；d、将磷酸一铵溶解后与氢氧化钾溶液进行复分解反应，反应温度为110‑115℃，经结晶、离心后得磷酸二氢钾和一次母液；e、将一次母液进行加热反应，反应温度为110‑115℃，经结晶、离心后得磷酸二氢钾和二次母液。

Description

一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法和系统

技术领域

本发明属于磷化工技术领域，特别涉及一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法和系统。

背景技术

可用氨水和磷酸反应制成，主要用作肥料和木材、纸张、织物的防火剂，也用于制药和反刍动物饲料添加剂。

工业级磷酸一铵的生产方法通常采用湿法磷酸与氨气通过中和反应得到，后通过除杂和结晶即得到粉状工业磷铵。

申请号为CN201010191959.X的专利公开了一种用湿法磷酸生产工业级磷酸一铵的方法，是以湿法磷酸为原料，与氨中和反应制得，包括中和、过滤、浓缩、酸洗、结晶、离心和干燥工序，具体操作步骤如下：

a. 向反应釜中投入反应釜容积5-20％循环回来的结晶母液，开动搅拌器，然后缓慢向母液中加入重量浓度为38-42 P₂O₅的湿法磷酸，并缓慢通入氨气，控制pH4.4-4.6在温度30-100℃下进行中和反应，同时经酸洗工序将挥发的氨气吸收后回流至反应釜中，控制pH＝4.4-4.6为中和反应终点，停止投料后，继续搅拌10-90分钟，得到业级磷酸一铵料浆；

b. 将a步骤得到的工业级磷酸一铵料浆进行固液分离，除去杂质，滤饼送去复合肥加工厂；

c. 将b步骤得到的工业级磷酸一铵溶液送至浓缩装置中加热浓缩，直到有微结晶出现为止，挥发的氨气经酸洗工序吸收后返回反应釜中；

d. 将c步骤的浓缩溶液移入结晶槽中，在温度40℃以下冷却结晶，形成工业级磷酸一铵结晶体；

e. 将d步骤的工业级磷酸一铵结晶体，进行第二次固液分离，母液返回a或c步骤，结晶体经过干燥后制得工业级磷酸一铵。

申请号为CN200810196872.4的专利公开了一种湿法磷酸连续生产工业级磷酸一铵的工艺，有以下步骤：1)将磷酸与磷矿浆进行脱硫，得到脱硫磷酸；2)第一次中和反应，将脱硫磷酸与气氨进行第一次中和反应，经沉降得到中和料浆澄清液和料浆沉渣；3)第二次中和反应，将中和料浆澄清液与气氨进行二次中和反应，反应所得二次中和料浆与步骤1)所得脱硫磷酸进行反应，将pH至调整至4.4-4.6，得到调整pH值后的二次中和料浆；4)将调整pH值后的二次中和料浆进行一次压滤得到一次滤液和一次滤饼；5)一次滤液进行二次浓缩，将一次滤液用二效闪蒸室和一效闪蒸室进行浓缩，经双效浓缩后的料浆再进行二次压滤，得到二次滤液和二次滤饼；6)所得二次滤液经过结晶溶解，真空冷却，结晶，离心分离、干燥得工业磷酸一铵成品。

在工铵生产过程中，会产生大量母液，其主要成分为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵和其他杂质，其处理方法通常有如下两种，其一：返回工铵生产过程，其二：用于生产肥料级磷铵。当然，工铵母液也存在其他应用方式，如申请号为CN201510288671.7的专利公开了一种用工业磷酸一铵母液制备磷酸二氢钾的方法，具体步骤为：

1)检测工业磷酸一铵母液中P₂O₅和SO₄ ^2-含量，并根据以下反应式计算出所需的工业磷酸一铵母液和KOH的量，按配比取各原料，加入反应釜进行反应，控制温度85-100℃，反应结束时，调节终点PH 值为4.0-5.0，比重控制在1.30-1.38g/mL；

NH₄H₂PO₄+KOH ＝ KH₂PO₄+NH3↑ +H₂O

2)步骤1)所得的物料过滤，过滤所得滤液进行浓缩、结晶、再过滤得到K₂SO₄固体和滤液；

3)向步骤2)所得滤液中加入磷酸二氢钡溶液，充分搅拌、离心分离，将所得清液进行浓缩；

4)步骤3)所得浓缩液冷却，然后向其中加入甲醇，待晶体完全析出后进行抽滤，将所得固体干燥得磷酸二氢钾产品。

工铵母液中由于含有SO₄ ^2-和金属离子较多，如钙、镁、砷等，直接使用其制备磷酸二氢钾基本不可能实现，则在上述方法中，首先采用结晶除K₂SO₄，再采用磷酸二氢钡除去剩余的SO₄ ^2-，最后通过甲醇分离磷酸二氢钾，产品磷酸二氢钾纯度高达97.4%。上述方法虽然得到了比较高浓度的磷酸二氢钾，但是其使用了高价格的磷酸二氢钡，成本很难控制，另外其通过甲醇提取最终产品，有机溶剂的引入，不但增加了成本，还加大了废水处理的难度，同时对设备和操作的要求提高。而如果不采用有机溶剂提纯，采用与氢氧化钾反应和多次结晶分离，最后得到的磷酸二氢钾的纯度小于95%。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法和系统。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法，该方法包括以下步骤：

a、将湿法磷酸与磷矿浆反应，反应完成后沉降分离得到脱硫磷酸。

b、采用步骤a得到的脱硫磷酸生产工业磷铵，收集工铵母液。

c、在步骤b得到的工铵母液中加入步骤a得到的脱硫磷酸进行中和反应，反应温度为60-70℃，调整pH值至3.8-4.0，经陈化、沉降和过滤后得清液，清液经浓缩、结晶和离心后得磷酸一铵。

d、将步骤c得到的磷酸一铵溶解后与氢氧化钾溶液进行复分解反应，反应温度为110-115℃，经结晶、离心后得磷酸二氢钾和一次母液。

e、将一次母液进行加热反应，反应温度为110-115℃，经结晶、离心后得磷酸二氢钾和二次母液。

f、将步骤d和步骤e得到的磷酸二氢钾干燥得到产品。

其中，步骤a具体包括：将湿法磷酸与磷矿浆按体积比16.5-18：1进行反应，当反应液中SO₃浓度＜0.8%时，送入沉降槽进行沉降，溢流得到脱硫磷酸。

其中，步骤c具体包括：将工铵母液预热至62-68℃，再与脱硫磷酸进行中和反应，调整pH值至3.8-4.0，中和料浆送陈化槽进行陈化，陈化完成后送沉降槽进行沉降，沉降槽上清液经压滤得到清液；清液经二效闪蒸室和一效闪蒸室进行浓缩得浓缩料浆，二效闪蒸的沸点为75-85℃，一效闪蒸的沸点为108-120℃，二效闪蒸的压力为-0.045-0.070MPa，浓缩料浆的密度为1.30-1.45g/ml（优选1.36-1.40g/ml），浓缩料浆经结晶、稠厚和离心后得磷酸一铵。

其中，所述浓缩过程包括：所述清液送二效闪蒸室，经二效加热器进行循环加热，一次浓缩后的料浆送到一效闪蒸室，经一效加热器进行二次循环加热实现二次浓缩，料桨送结晶器；所述一效加热器采用蒸汽对料浆进行加热，蒸汽冷凝水送到冷凝水储槽存储，一效闪蒸室内料浆沸腾汽化后产生的二次蒸汽送二效加热器作为加热蒸汽对料桨进行加热，二效闪蒸室内料浆沸腾汽化后产生的二次蒸汽送往大气冷凝器。

其中，步骤d具体包括：采用一效加热器产生的冷凝水溶解步骤c得到的磷酸一铵配成52-58wt%磷酸一铵溶液，与45-50wt%氢氧化钾溶液在混合槽中进行混合，磷酸一铵溶液与氢氧化钾溶液的体积比为1.8-2.0：1，混合完成后经过滤器过滤，滤液送反应器中进行复分解反应，反应温度为110-115℃，控制反应料浆的密度为1.5-1.6g/ml，经结晶、稠厚和离心后得磷酸二氢钾和一次母液。

其中，本发明实施例提供的方法还包括：步骤c中的中和反应和步骤d中的复分解反应产生的氨气和水蒸气均送至吸收塔与来自洗涤塔的洗液进行吸收，吸收塔尾气和混合槽排出的氨气和水蒸气一同进入洗涤塔与步骤a得到的脱硫磷酸在洗涤塔进行循环洗涤，吸收塔生成的磷铵料浆送步骤b。

另一方面，本发明实施例还提供了一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的系统，包括工铵生产工段、脱硫磷酸生产工段、磷酸一铵生产工段和磷酸二氢钾生产工段；所述工铵生产工段与脱硫磷酸生产工段和磷酸一铵生产工段连接，所述磷酸一铵生产工段与磷酸二氢钾生产工段和脱硫磷酸生产工段连接。

其中，脱硫磷酸生产工段包括依次连接的磷矿浆储槽、湿法磷酸生产装置、未脱硫磷酸储槽、脱硫反应槽、脱硫沉降槽与脱硫磷酸储槽，所述磷矿浆储槽与脱硫反应槽连接，所述脱硫磷酸储槽与工铵生产工段和磷酸一铵生产工段连接。

其中，磷酸一铵生产工段包括依次连接的母液收集槽、预热器、中和反应槽、陈化槽、沉降槽、压滤器、清液槽、二效闪蒸室、一效闪蒸室、结晶器、稠厚器和离心机，所述母液收集槽进口与工铵生产工段的母液槽连接，所述中和反应槽与脱硫磷酸储槽连接，所述离心机与磷酸二氢钾生产工段连接。

其中，磷酸二氢钾生产工段包括干燥装置和依次连接的结晶溶解槽、复分解反应装置、一次结晶器、一次稠厚器、一次离心机、一次母液收集槽、母液反应釜、二次结晶器、二次稠厚器、二次离心机、二次母液收集槽，所述结晶溶解槽与离心机通过传送带连接，所述干燥装置与一次离心机和二次离心机通过传送带连接。

其中，本系统还包括尾气处理工段，所述尾气处理工段包括吸收塔和洗涤塔，所述吸收塔的进气口与复分解反应装置和母液反应釜连接，其吸收液进口与洗涤塔的洗液出口连接，其尾气出口与洗涤塔的进气口连接，其料桨出口与工铵生产工段连接；所述洗涤塔的洗液进口与脱硫磷酸储槽连接。

进一步地，磷酸一铵生产工段还包括冷凝水储槽，所述冷凝水储槽与一效闪蒸室和结晶溶解槽连接。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明整个生产过程中都使用脱硫磷酸，避免了硫元素的引入，降低了纯化难度；同时，该方法通过工铵母液与脱硫磷酸反应，不但除去了杂质，还对工铵母液进行了转化，后续通过复分解反应和母液反应将工铵母液中的物质最大化、高纯度地转化为磷酸二氢钾。另外，该方法在复分解反应中优化反应配比，使反应更加彻底，且减轻了后续工序的负担，结晶和分离效果更好。另外，该方法废物排放少。

附图说明

图1是本发明实施例提供的工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一次离心的结构框图；

图3是本发明实施例提供的复分解反应装置的结构框图；

图4是本发明实施例提供的工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的系统的详细结构框图；

图5是本发明实施例提供的工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1

参见图1，实施例1提供了一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的系统，该系统包括工铵生产工段、脱硫磷酸生产工段、磷酸一铵生产工段和磷酸二氢钾生产工段等。其中，工铵生产工段与脱硫磷酸生产工段和磷酸一铵生产工段通过管路连接，磷酸一铵生产工段和磷酸二氢钾生产工段通过传送带连接，磷酸一铵生产工段与磷酸二氢钾生产工段和脱硫磷酸生产工段连接。进一步地，磷酸二氢钾生产工段的尾气处理部分与工铵生产工段通过管路连接用于再利用尾气处理后的料桨；当然，磷酸二氢钾生产工段的尾气处理部分也可与磷酸一铵生产工段通过管路连接。

具体地，参见图4，本发明实施例中的脱硫磷酸生产工段包括沉渣槽（图未示）和通过管路依次连接的磷矿浆储槽、湿法磷酸生产装置、未脱硫磷酸储槽、脱硫反应槽、脱硫沉降槽与脱硫磷酸储槽等。其中，脱硫沉降槽的排渣口与沉渣槽的进口连接用于储存沉渣，脱硫沉渣槽的出口与湿法磷酸生产系统中的磷酸萃取槽连接用于再利用沉渣，磷矿浆储槽与脱硫反应槽连接，脱硫磷酸储槽与磷酸一铵生产工段的中和反应槽和工铵生产工段连接。

具体地，参见图4，本发明实施例中的磷酸一铵生产工段包括再浆槽、冷凝水储槽、大气冷凝器、水塔和通过管路依次连接的母液收集槽、预热器、中和反应槽、陈化槽、沉降槽、压滤器、清液槽、二效闪蒸室、一效闪蒸室、结晶器、稠厚器、离心机等。其中，母液收集槽进口与工铵生产工段的母液槽连接用于收集工铵母液，中和反应槽与脱硫磷酸储槽连接用于将工铵母液与脱硫磷酸反应，再桨槽与压滤器和工铵生产工段连接用于将滤渣的冲洗水送入工铵生产工段再利用，一效闪蒸室的蒸汽进口与硫酸工段的热回收装置或其他热回收装置或蒸汽管网连接，冷凝水储槽分别与一效闪蒸室的冷凝水出口和磷酸二氢钾生产工段的结晶溶解槽连接，一效闪蒸室的二次蒸汽出口与二效闪蒸室的蒸汽进口连接，二效闪蒸室的二次蒸汽出口与大气冷凝器连接用于冷凝蒸汽，大气冷凝器与水塔组成循环冷却结构用于为大气冷凝器提供冷源。

具体地，参见图4，本发明实施例中的磷酸二氢钾生产工段包括干燥装置和通过管路依次连接的结晶溶解槽、复分解反应装置、一次结晶器、一次稠厚器、一次离心机、一次母液收集槽、母液反应釜、二次结晶器、二次稠厚器、二次离心机、二次母液收集槽等。其中，调整溶解槽与离心机通过传送带连接，干燥装置与一次离心机和二次离心机通过传送带连接用于对最终产品进行干燥。

更具体地，参见图2，本实施例中的一次稠厚器与母液反应釜之间依次设有一次离心机、一次母液收集槽、母液过滤器和一次母液储槽，以达到更好的分离效果。

更具体地，参见图3，本实施例中的复分解反应装置包括氢氧化钾溶液调配槽和通过管路依次连接的磷酸一铵溶液储槽、混合槽、过滤器、混合液储槽、反应器等，其中，磷酸一铵溶液储槽与结晶溶解槽通过管路连接，反应器与一次结晶器通过管路连接，混合槽和混合液储槽与尾气处理工段的洗涤塔通过管路连接，反应器与尾气处理工段的吸收塔通过管路连接，氢氧化钾溶液调配槽通过管路与混合槽连接。

进一步地，参见图4，本发明实施例提供的系统还包括尾气处理工段，其中，尾气处理工段吸收塔和洗涤塔，吸收塔的进气口与复分解反应装置（反应器）和母液反应釜连接，其吸收液进口与洗涤塔的洗液出口连接，其尾气出口与洗涤塔的进气口连接，其料桨出口与工铵工段连接（当然也可以返回到复分解反应装置的反应器用于对尾洗料桨进行再利用）；洗涤塔的进气口与吸收塔的尾气出口、混合槽和混合液储槽通过管路连接，其洗液进口与脱硫磷酸储槽连接用于采用脱硫磷酸对尾气进行洗涤，洗涤塔的尾气出口放空。

上述各结构根据需要采用管路（液体和料桨）或传动带（固体）连接，管路上根据需要设置动力泵、阀门、流量计等。上述结构中各结构均为常见结构，为本领域的技术人员所熟知。上述结构中，“第一”和“第二”仅做区分作用，无其他特别意义。

本实施例提供了一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的系统，该系统利用工铵母液得到高纯度的工业磷酸二氢钾，且工艺简单，适合工业化生产。

实施例2

参见图1-5，实施例2提供了一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法，可采用实施1提供的系统实现，该方法包括以下步骤：

a、将湿法磷酸与磷矿浆反应，反应完成后沉降分离得到脱硫磷酸，该步骤中主要用于除去磷酸中的硫元素，具体可以将磷酸中的SO₃浓度降至0.8%（质量）以下。

b、采用步骤a得到的脱硫磷酸生产工业磷铵，收集工铵母液，该过程除了采用脱硫磷酸生产工业磷铵，其他过程与现有的湿法磷酸与氨气合成工铵的过程相同，具体可以参见申请号为CN200810196872.4的专利，工铵母液包括洗液、结晶液和离心液等废水，其主要成分为磷酸一氢铵和磷酸二氢铵等。

c、在步骤b得到的工铵母液中加入步骤a得到的脱硫磷酸进行中和反应，反应温度为60-70℃（可先预热），调整pH值至3.8-4.0，中和度为1.02-1.05，经陈化、沉降和过滤后得清液，清液经浓缩、结晶和离心后得磷酸一铵。在该步骤中，通过脱硫磷酸与工铵母液反应不但去除了其中的杂质，还对其进行了转化，以便得到高纯度的磷酸一铵。

d、将步骤c得到的磷酸一铵溶解后与氢氧化钾溶液进行复分解反应，反应温度为110-115℃，磷酸一铵可以稍过量使氢氧化钾达到最大转化（过量物质和未反应的物质后续母液反应可以进行处理），经结晶、离心后得磷酸二氢钾和一次母液。

e、将步骤d得到的一次母液进行加热反应，反应温度为110-115℃，经结晶、离心后得磷酸二氢钾和二次母液，二次母液送硫基复合肥生产工段用于生产硫基复合肥；该工序将复分解反应中未反应的物质、复分解反应生成的杂质和复分解反应过滤的物质进行反应，以提高最终产品的收率和便于前述复分解反应完全。

f、将步骤d和步骤e得到的磷酸二氢钾干燥得到产品。

其中，步骤a具体包括：将湿法磷酸（质量浓度20%左右，SO₃浓度2%左右）与磷矿浆（矿浆密度1.65-1.75g/cm³）按体积比16.5-18：1进行反应，当反应液中SO₃浓度＜0.8%（质量）时，送入沉降槽进行沉降，溢流得到脱硫磷酸（质量浓度19-19.5%，SO₃浓度＜0.8%）。

其中，步骤c具体包括：将将步骤b产生的工铵母液预热至62-68℃，再与脱硫磷酸进行中和反应，调整pH值至3.8-4.0，中和度为1.02-1.05，中和料浆送陈化槽进行陈化，陈化完成后送沉降槽进行沉降，沉降槽上清液经压滤得到清液；清液经二效闪蒸室和一效闪蒸室进行浓缩得浓缩料浆，二效闪蒸的沸点为75-85℃，一效闪蒸的沸点为108-120℃，二效闪蒸的压力为-0.045-0.070MPa，浓缩料浆的密度为1.30-1.45g/ml，浓缩料浆经结晶、稠厚和离心后得磷酸一铵，结晶温度为40-50℃，离心后水分含量小于5%。

其中，浓缩过程包括：经沉降得到的清液送二效闪蒸室（内设二效加热器），经二效加热器进行循环加热实现一次浓缩，一次浓缩后的料浆送到一效闪蒸室（内设一效加热器），经一效加热器进行二次循环加热实现二次浓缩，料桨送结晶器。一效加热器采用蒸汽（来自硫酸生产工段热回收结构或合成氨热回收结构等）对料浆进行加热，蒸汽冷凝水送到冷凝水储槽存储用于溶解步骤c生成的磷酸一铵，一效闪蒸室内料浆沸腾汽化后产生的二次蒸汽送二效加热器作为加热蒸汽对料桨进行加热，二效闪蒸室内料浆沸腾汽化后产生的二次蒸汽送往大气冷凝器进行冷凝，水塔循环水提供冷源。

其中，步骤d具体包括：采用步骤c中一效加热器产生的冷凝水溶解步骤c得到的磷酸一铵配成52-58wt%磷酸一铵溶液，与45-50wt%氢氧化钾溶液在混合槽中进行混合，磷酸一铵溶液与氢氧化钾溶液的体积比为1.8-2.0：1，该浓度和配比为最佳平衡反应点，钾转化率最高且后续结晶效果好。混合完成后经过滤器过滤，滤液送反应器中进行复分解反应，反应温度为110-115℃，反应时间6-10小时，控制反应料浆的密度为1.5-1.6g/ml，经结晶、稠厚和离心后得磷酸二氢钾和一次母液，结晶温度为40-50℃，离心后水分含量小于5%。

其中，步骤e具体包括：将步骤d得到的一次母液进行加热反应，反应温度为110-115℃，反应时间4-8小时，控制反应料浆的密度≥1.7g/ml，出料温度为40-50℃，经结晶、离心（水分含量小于5%）后得磷酸二氢钾和二次母液，二次母液送硫基复合肥生产工段用于生产硫基复合肥。

其中，步骤f具体包括：将步骤d和步骤e得到的磷酸二氢钾送振动流化床进行干燥，热风温度小于110℃，控制最终产品的水分含量小于0.5%，经检测磷酸二氢钾的纯度大于99%。

其中，本发明提供的方法还包括：步骤c中的中和反应和步骤d中的复分解反应产生的氨气和水蒸气均送至吸收塔与来自洗涤塔的洗液进行吸收，吸收塔尾气和用于混合磷酸一铵溶液和氢氧化甲溶液的混合槽排出的氨气和水蒸气一同进入洗涤塔与步骤a得到的脱硫磷酸在洗涤塔进行循环洗涤，吸收塔生成的磷铵料浆送步骤b或c进行再利用。

本发明实施例提供了一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法，该方法利用工铵母液得到高纯度（99%以上）的工业磷酸二氢钾，且工艺简单，适合工业化生产。

实施例3

参见图1-5，实施例3提供了一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法，包括如下工序：

一、磷酸生产工序

1.1工艺原理

湿法磷酸，采用磷矿浆与酸进行反应得到低浓度的湿法磷酸。来自磷酸过滤工序的磷酸（磷酸浓度20%左右）与来自磷矿浆储槽的磷矿(密度1.65-1.75 g/ml)浆输送到脱硫反应槽，在搅拌的情况下进行脱硫反应，物料在脱硫反应槽停留一段时间后，经反应料浆泵输送到脱硫沉降槽沉降，清液即为脱硫磷酸，经脱硫磷酸输送泵送至脱硫磷酸储槽，沉渣排往沉渣槽，经沉渣输送泵送至磷酸萃取槽。

1.2工艺过程

将磷矿浆储存在磷矿浆储槽内备用。先将湿法磷酸送至脱硫反应槽，到达指定液位，开启搅拌装置，根据湿法磷酸流量开启磷矿浆泵，将备用的磷矿浆按酸矿体积比16.5-18：1，加入到脱硫反应槽，反应2.5－3小时后，取样分析，当磷酸中SO₃浓度降到＜0.8%后，再开启脱硫料浆泵，将脱硫料浆送往脱硫沉降槽。脱硫沉降槽达到规定液位后，开启槽耙搅拌装置，进行排渣。脱硫沉降槽液位到达顶部溢流口后，开启顶部溢流阀，开启磷酸泵进出口阀，开启磷酸输送泵，将上部溢流脱硫磷酸送至脱硫磷酸储槽备用。沉渣槽到达指定液位后，开启沉渣输送泵，将沉渣送至磷酸萃取槽反应利用。

1.3工艺指标

湿法磷酸SO₃浓度：2.0%

脱硫磷酸SO₃浓度：清液SO₃浓度含量：＜0.8%，磷酸浓度18-21%

酸矿体积比：16.5-18：1

温度：常温。

二、工铵工序

采用常见的工铵生产方法，收集工铵母液。

三、酸调整工序

3.1工艺原理

脱硫磷酸与工铵母液中的部分磷酸二铵进行中和反应，使磷酸二铵转化为磷酸一铵，同时，除去杂质。反应的速率主要取决于反应温度和混合程度。主要化学反应方程式如下：

H₃PO₄+（NH₄）₂HPO₄=2NH₄H₂PO₄

3.2工艺过程

来自工业磷铵装置的工铵母液经预热器加热后送往母液储槽，再经母液输送泵送往中和反应槽，与来自脱硫磷酸储槽的磷酸在中和反应槽里进行中和反应。反应料浆经中和料浆泵送往陈化槽，陈化料浆经料浆输送泵送往沉降槽沉降进行液固分离除杂后，沉降槽上部分清液经压滤给料泵送往压滤工序。沉降槽底部的沉渣排到到沉渣地下槽，再经沉渣泵送往磷铵渣压滤干燥工序。

3.3工艺指标

预热器：温度在65±3℃

中和反应器：3.8≤pH≤4.0，中和度在1.02-1.05之间，正常开车每30分钟分析中和料浆pH一次，每小时分析中和度一次，刚开车每15分钟分析pH和中和度一次。

四、过滤工序

4.1工艺原理

通过沉降槽除渣后的中和料浆还有少量的杂质。通过压滤进行第二次除杂。得到合格的清液做浓缩的原料。

4.2工艺过程

用来自沉降槽的清液送往压滤机进行压滤，压滤出的滤液进入滤液收集槽，经滤液输送泵送往滤液储槽，再经浓缩给料泵送往浓缩工序。压滤出的滤饼冲洗进再浆槽进行再浆，经再浆泵送到磷铵车间进行再利用。

五、浓缩工序

5.1工艺原理

将滤液进行浓缩，蒸发水分，控制合适的终点料浆密度，制取结晶岗位所需的浓缩液。通过蒸汽在加热器内与清液进行间接热交换加热清液，使清液的温度到达沸点温度，清液在闪蒸室里沸腾汽化而蒸发水分，从而达到浓缩的目的。

5.2工艺过程

a、料浆流程走向

清液通过浓缩给料泵送到二效闪蒸室，经二效循环泵送往二效加热器进行循环加热，一次浓缩后的料浆经过过料泵送到一效闪蒸室，经一效循环泵送往一效加热器进行二次循环加热蒸发水分，浓缩完成液经结晶给料泵送到结晶器。

b、蒸汽流程走向

硫酸送过来的新鲜蒸汽到一效加热器对加热管内的料浆进行加热，蒸汽冷凝水送到冷凝水储槽。一效闪蒸室内料浆沸腾汽化后，产生的二次蒸汽送往二效加热器作为加热蒸汽。二效闪蒸室内料浆沸腾汽化后闪蒸成的二效二次蒸汽送往大气冷凝器。凉水塔的冷水通过冷凝给水泵送到大气冷凝器，对大气冷凝器的二效二次蒸汽进行冷却。二效二次蒸汽被冷却成水，体积缩小，从而形成真空，不断的把二效二次蒸汽从二效闪蒸室抽出。冷凝给水泵送到大气冷凝器的冷水和冷凝成水的二效二次蒸汽又回到凉水塔不断循环。

5.3工艺指标

温度：一效沸点：108-120℃，二效沸点：75-85℃

压力： -0.045-0.070Mpa

终点料浆密度：1.36-1.40g/ml。

六、结晶工序

6.1工艺原理

浓缩液进入结晶器，通过调节结晶冷却水及搅拌桨来控制结晶速度，获得粗大、均匀、便于离心、干燥的晶体。浓缩液在结晶器内与夹套中的冷却水进行热交换，在搅拌桨的搅拌下进行热传递，结晶器内的料浆温度下降，温降过程中料浆由饱和溶液变成过饱和溶液，溶质（晶体）析出。随着料浆温度降低，晶体析出的量越来越多（过饱和度是结晶的推动力），最终溶液达到饱和，结晶终止。结晶稠厚器就是对结晶好的合格料浆进行初级的固液分离。母液通过溢流管排出，晶体和部分母液进入离心机进行终级的固液分离。

6.2工艺过程

接到进料指令后，关闭待进料结晶器的放料阀。来自浓缩地下槽的料浆通过结晶给料管，依靠相应的阀门进入指定的结晶器，待料浆淹没搅拌桨后启动搅拌桨。打开冷却水出水阀，同时打开冷却水进水阀（进水阀开度30左右，出水阀开度20左右）。待料浆距结晶器槽面1000㎜左右，打开另外的阀门，往其他空的结晶器进料。待前面的结晶器内料浆距槽面600㎜左右关闭进料阀门（其它结晶器进料步骤一样）。待结晶器内物料可以离心时，关闭冷却水进水阀，打开放料阀，往稠厚器内放料。稠厚器内有一定的物料后，通知离心岗位开车。结晶器料浆放完后，关闭结晶器放料阀，清洗结晶器。清洗完毕，通知操作工将结晶器放料管插入洗水排放管中，打开放料阀，将洗水排放。排完后关闭放料阀，将放料管插入稠厚器，等待下一次放料。

6.3工艺指标

结晶放料温度：40℃-50℃ （晶体不好时放料温度要控制50℃以上）。

七、离心

7.1工艺原理

将经过结晶的料浆，通过离心机进行再次固液分离，使晶体含水量达到3%～5%左右。

7.2工艺过程

物料通过离心机进料管道进入离心机，通过布料器均匀地涂布在滤网上，在高速运转中进行固液分离。物料源源不断地进入离心机，离心机通过推盘往返运动，逐步将离好的物料推出。来自稠厚器的物料通过放料阀门进入离心机，离心好的物料通过皮带运到储斗，送入磷铵溶解槽。

7.3工艺指标

水分含量：5%以下。

八、预处理

8.1工艺原理

利用蒸汽冷凝水溶解磷铵结晶，配置所需浓度的磷铵溶液。

8.2工艺过程

工序7得到的磷酸一铵结晶经计量皮带输送机送往结晶溶解槽，与来自冷凝水槽的蒸汽冷凝水混合溶解，经溶解泵送往磷酸一铵溶液储槽，再经一铵溶液输送泵送往混合槽。氢氧化钾溶液经氢氧化钾输送泵送往混合槽。

8.3工艺指标

氢氧化钾浓度： 45-50wt%；氢氧化钾密度：1.48g/ml左右

磷铵一铵溶液浓度 ：52-58wt%。

九、复分解

9.1工艺原理

氢氧化钾溶液与磷铵溶液反应生成磷酸二氢钾，少量磷酸二氢钾与氢氧化钾反应生成磷酸氢二钾。主要化学反应方程式如下：

KOH + NH₄H₂PO₄ = KH₂PO₄ + H₂O +NH₃↑

KH₂PO₄ + KOH= K₂HPO₄+ H₂O

9.2工艺过程

来自预处理岗位的氢氧化钾溶液与磷铵溶液输送到混合槽，经过滤给料泵送往过滤器分离不溶物，滤液送往混合液储槽，滤饼排入地下收集槽。

混合液储槽的滤液经反应给料泵送往反应器，在搅拌、加热条件下经反应加热器、反应循环泵强制循环反应，反应生成晶浆经反应晶浆泵送往结晶工序。

混合槽、混合液储槽、反应器产生的蒸汽（含氨）送往吸收工序。

9.3工艺指标

反应温度：110℃-115℃

反应时间：6-10h

反应晶浆密度：1.5-1.6g/ml

磷铵溶液与氢氧化钾溶液体积比：1.8-2.0：1。

十、结晶

10.1工艺过程

反应完的晶浆进入一次结晶器，通过调节结晶冷却水及搅拌桨来控制结晶速度，获得粗大、均匀、便于离心、干燥的晶体。通过一次稠厚器将料浆经过初级固液分离，用离心机进行再次固液分离，使晶体含水量达到3%-5%左右。离心后的母液，通过过滤器使少量固体杂质去除。

10.2工艺过程

来自反应岗位的晶浆输送到一次结晶器，在一次结晶器内与夹套内冷却水进行间接冷却结晶，结晶晶浆从一次结晶器底部排入一次稠厚器沉降，一次稠厚器上清液溢流到一次稠厚液收集槽，下部的晶浆进入一次离心机进行离心分离，离心母液排入一次母液收集槽。分离出的结晶经皮带机送往干燥装置。一次母液收集槽中的母液经一次母液收集泵送往母液过滤器进行过滤，滤液送往一次母液储槽，再经一次母液输送泵送往母液反应釜。滤渣送往地下槽。

10.3工艺指标

结晶放料温度：40℃-50℃

水分含量：≤5%。

十一、母液处理

11.1工艺原理

来自一次母液储槽的溶液继续进行反应，生成磷酸二氢钾。反应的基本原理为氢氧化钾溶液与磷铵溶液反应生成磷酸二氢钾，磷酸氢二钾与磷铵反应生成磷酸二氢钾。主要化学反应方程式如下：

KOH + NH₄H₂PO₄ = KH₂PO₄ + H₂O + NH₃↑

K₂HPO₄+ NH₄H₂PO₄=2 KH₂PO₄ + NH₃↑

11.2工艺过程

来自一次母液储槽的一次母液送到母液反应器，进行搅拌、加热的条件下，经母液反应加热器、母液反应循环泵进行强制循环反应结晶。反应晶浆经母液反应晶浆泵输送到二次结晶器，与夹套的冷却水进行间接换热冷却结晶，结晶后的晶浆排入二次稠厚器进行初步分离，下层晶浆经底部排入二次离心机离心分离，滤液去二次母液收集槽，经二次母液输送泵到二次母液收集槽。二次离心机分离出的结晶经皮带机送至干燥装置。反应产生的蒸汽送往氨回收工序。

11.3工艺指标

反应温度：110℃-115℃

反应时间：4-8h

反应晶浆密度：≥1.7g/ml

结晶放料温度：40℃-50℃

离心后结晶水分：≤5%。

十二、尾气处理

12.1工艺原理

来自反应岗位的氨气、水蒸气进入吸收塔，与塔内的磷酸反应进行吸收，使放空的气体指标达到排放标准范围以内。反应岗位产生的氨气与脱硫磷酸反应生成磷酸一铵。

NH₃ + H₃PO₄ = NH₄H₂PO₄

12.2工艺过程

复分解反应器和母液反应器产生的大量氨气、水蒸气经管道送至吸收塔与来自洗涤塔的洗液进行吸收，吸收塔尾气和来自混合槽的氨气、水蒸气一同进入洗涤塔与来自脱硫磷酸储槽的磷酸在洗涤塔经洗液循环泵进行循环洗涤吸收，吸收后的尾气放空。

来自脱硫磷酸储槽的湿法磷酸经磷酸泵送往洗涤塔的洗液吸收氨气，吸收了氨气的洗涤液经洗液泵送至吸收塔吸收氨气形成磷铵料浆，磷铵料浆经吸收液泵送往料浆储槽，再经料浆泵送到磷铵工段或者酸调整工段。

12.3工艺指标

吸收塔吸收率：98-99%

洗涤塔吸收率：98-99%

中和度：0.9-1.0。

十三、干燥工序

13.1工艺原理

将离心后含水量在3%-5%左右的物料进入干燥机，通过换热器向振动流化床鼓热风，将物料的水份降到0.2%以下。

13.2工艺过程

出离心机（一次离心机和二次离心机）的物料进入结晶贮斗，通过圆盘给料机进入振动流化床干燥机。经过蒸汽换热器产生的热风进入干燥机气室，热风通过流化床上的风帽眼对流化床上的物料进行干燥。物料在振动电机和热风及尾气风机的作用下在流化床内向前移动，出干燥机进入成品皮带。干燥机内粉尘及废气经过尾气风机抽出，大量粉尘在旋风除尘器内被截留下来，少部分进入尾气洗涤塔，被洗涤循环泵送出的洗涤循环水循环洗涤后的尾气排空，洗涤水进入系统回收。

13.3工艺指标

热风温度：≤110℃

尾气温度：＜45℃。

十四、产品检测

产品纯度大于99%，水分含量小于0.5%，结晶均匀，颗粒大小适中，无杂色。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将湿法磷酸与磷矿浆反应，反应完成后沉降分离得到脱硫磷酸；

b、采用步骤a得到的脱硫磷酸生产工业磷铵，收集工铵母液；

c、在步骤b得到的工铵母液中加入步骤a得到的脱硫磷酸进行中和反应，反应温度为60-70℃，调整pH值至3.8-4.0，经陈化、沉降和过滤后得清液，清液经浓缩、结晶和离心后得磷酸一铵；

d、将步骤c得到的磷酸一铵溶解后与氢氧化钾溶液进行复分解反应，反应温度为110-115℃，经结晶、离心后得磷酸二氢钾和一次母液；

e、将一次母液进行加热反应，反应温度为110-115℃，经结晶、离心后得磷酸二氢钾和二次母液；

f、将步骤d和步骤e得到的磷酸二氢钾干燥得到产品。

2.根据权利要求1所述的工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法，其特征在于，步骤a具体包括：

将湿法磷酸与磷矿浆按体积比16.5-18：1进行反应，当反应液中SO₃浓度＜0.8%时，送入沉降槽进行沉降，溢流得到脱硫磷酸。

3.根据权利要求1所述的工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法，其特征在于，步骤c具体包括：

将工铵母液预热至62-68℃，再与脱硫磷酸进行中和反应，调整pH值至3.8-4.0，中和料浆送陈化槽进行陈化，陈化完成后送沉降槽进行沉降，沉降槽上清液经压滤得到清液；

清液经二效闪蒸室和一效闪蒸室进行浓缩得浓缩料浆，二效闪蒸的沸点为75-85℃，一效闪蒸的沸点为108-120℃，二效闪蒸的压力为-0.045-0.070MPa，浓缩料浆的密度为1.30-1.45g/ml，浓缩料浆经结晶、稠厚和离心后得磷酸一铵。

4.根据权利要求3所述的工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法，其特征在于，所述浓缩过程包括：

所述清液送二效闪蒸室，经二效加热器进行循环加热，一次浓缩后的料浆送到一效闪蒸室，经一效加热器进行二次循环加热，料桨送结晶器；

所述一效加热器采用蒸汽对料浆进行加热，蒸汽冷凝水送到冷凝水储槽存储，一效闪蒸室内料浆沸腾汽化后产生的二次蒸汽送二效加热器作为加热蒸汽对料桨进行加热，二效闪蒸室内料浆沸腾汽化后产生的二次蒸汽送往大气冷凝器。

5.根据权利要求4所述的工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法，其特征在于，步骤d具体包括：

采用一效加热器产生的冷凝水溶解步骤c得到的磷酸一铵配成52-58wt%磷酸一铵溶液，与45-50wt%氢氧化钾溶液在混合槽中进行混合，磷酸一铵溶液与氢氧化钾溶液的体积比为1.8-2.0：1，混合完成后经过滤器过滤，滤液送反应器中进行复分解反应，反应温度为110-115℃，控制反应料浆的密度为1.5-1.6g/ml，经结晶、稠厚和离心后得磷酸二氢钾和一次母液。

6.根据权利要求5所述的工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法，其特征在于，特征在于，所述方法还包括：

步骤c中的中和反应和步骤d中的复分解反应产生的氨气和水蒸气均送至吸收塔与来自洗涤塔的洗液进行吸收，吸收塔尾气和混合槽排出的氨气和水蒸气一同进入洗涤塔与步骤a得到的脱硫磷酸在洗涤塔进行循环洗涤，吸收塔生成的磷铵料浆送步骤b。

7.一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的系统，包括工铵生产工段，其特征在于，还包括脱硫磷酸生产工段、磷酸一铵生产工段和磷酸二氢钾生产工段；所述工铵生产工段与脱硫磷酸生产工段和磷酸一铵生产工段连接，所述磷酸一铵生产工段与磷酸二氢钾生产工段和脱硫磷酸生产工段连接。

8.根据权利要求7所述的工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的系统，其特征在于，

所述脱硫磷酸生产工段包括依次连接的磷矿浆储槽、湿法磷酸生产装置、未脱硫磷酸储槽、脱硫反应槽、脱硫沉降槽与脱硫磷酸储槽，所述磷矿浆储槽与脱硫反应槽连接，所述脱硫磷酸储槽与工铵生产工段和磷酸一铵生产工段连接；

所述磷酸一铵生产工段包括依次连接的母液收集槽、预热器、中和反应槽、陈化槽、沉降槽、压滤器、清液槽、二效闪蒸室、一效闪蒸室、结晶器、稠厚器和离心机，所述母液收集槽进口与工铵生产工段的母液槽连接，所述中和反应槽与脱硫磷酸储槽连接，所述离心机与磷酸二氢钾生产工段连接；

所述磷酸二氢钾生产工段包括干燥装置和依次连接的结晶溶解槽、复分解反应装置、一次结晶器、一次稠厚器、一次离心机、一次母液收集槽、母液反应釜、二次结晶器、二次稠厚器、二次离心机、二次母液收集槽，所述结晶溶解槽与离心机通过传送带连接，所述干燥装置与一次离心机和二次离心机通过传送带连接。

9.根据权利要求8所述的工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的系统，其特征在于，所述系统还包括尾气处理工段，所述尾气处理工段包括吸收塔和洗涤塔，所述吸收塔的进气口与复分解反应装置和母液反应釜连接，其吸收液进口与洗涤塔的洗液出口连接，其尾气出口与洗涤塔的进气口连接，其料桨出口与工铵生产工段连接；所述洗涤塔的洗液进口与脱硫磷酸储槽连接。

10.根据权利要求8所述的工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的系统，其特征在于，所述磷酸一铵生产工段还包括冷凝水储槽，所述冷凝水储槽与一效闪蒸室和结晶溶解槽连接。