CN116041112A - 一种高水溶磷酸二铵肥的制备方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高水溶磷酸二铵肥的制备方法及其系统,涉及磷酸二铵制备技术领域。硫酸、磷酸进入洗涤器内洗涤造粒产生的尾气,洗涤液再通入管式反应器内(或中和槽内)与磷酸、硫酸、液氨中和,反应生产N/P比适中的料浆后,喷洒至造粒机床层上,再二次通氨使其喷洒料浆反应,蒸发部分水分,并与适当的磷铵返料及助溶剂等在造粒机内包裹成粒,造粒机生产的磷铵半成品至干燥机内干燥,再经筛分后制得粒度均匀的磷酸二铵颗粒产品。助溶剂在磷酸二铵中形成易于湿润的毛细管通道,得到快速溶解的磷铵肥料,在包裹机用防结块剂喷涂其表面得到不易结块的磷酸二铵产品,且助溶剂和防结块剂用量少效果好,不影响肥料养分但能大大改善其性能。

Description

一种高水溶磷酸二铵肥的制备方法及其系统
技术领域
本发明涉及磷酸二铵制备技术领域,具体涉及一种高水溶磷酸二铵肥的制备方法及其系统。
背景技术
磷铵作为一种高浓度高效复合肥,逐渐成为化肥行业最主要的肥料类型。随着滴灌喷灌工艺的发展,现今越来越多地是将肥料溶解于水中,随喷淋系统对作物进行喷施或者滴灌。但现有磷酸二铵在生产过程中,使用磷酸和氨作为原料,通过预中和反应,再结合管式反应器,得到粒状产品,但存在溶解速度慢的问题,特别是在水中需要近30min才开始溶解。
CN11250505A中公开了一种速溶粒状磷铵用崩解剂,将羟丙基纤维素和膨润土混合后与磷铵料浆在造粒机中混合得到速溶粒状磷铵成品。需将羟丙基纤维素和膨润土混配后才能使用,工艺复杂,且所采用的羟丙基纤维素为药用级,成本高;另一方面因膨润土吸水率与羟丙基纤维素不一致,导致磷铵产品在储存30天左右就会因两者吸水率不同而产生结块。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高水溶磷酸二铵肥的制备方法及其系统,解决现有粒状磷铵产品易结块且原料成本高的问题。
为解决上述的技术问题,本发明采用以下技术方案:一种高水溶磷酸二铵肥的制备系统,其特征在于:包括均与造粒机连接的管式反应器、预中和槽、2#返料皮带,造粒机出料口依次设置有干燥机、半成品皮带、半成品斗提机、一级筛,一级筛一部分合格料去冷却包裹系统,一部分合格料与1#返料皮带连接,不合格料与破碎机连接,破碎后的合格料进入1#返料皮带,1#返料皮带通过返料斗提机与2#返料皮带连接,1#返料皮带与助溶剂原料仓连接;所述冷却包裹系统包括依次连接的整流皮带、1#成品斗提机、摇摆筛,摇摆筛中不合格料进入1#返料皮带,合格料经2#成品斗提机依次与无尘冷却器、3#成品斗提机、三级振网筛连接,合格料进入包裹机,经包裹后进入成品库,不合格料进入1#返料皮带,包裹机与防结块剂原料仓连接。
更进一步的技术方案是所述干燥机进风口与热风炉连接,干燥机出风口依次与干燥旋风除尘器、干燥洗涤器连接,半成品斗提机、一级筛、1#返料皮带、返料斗提机、2#返料皮带的粉尘进入收尘袋式除尘器,收尘袋式除尘器经收尘风机与混合尾气洗涤器连接,造粒机尾气与造粒洗涤器连接,干燥旋风除尘器、收尘袋式除尘器收集的粉尘进入1#返料皮带。
更进一步的技术方案是所述造粒洗涤器经造粒风机与尾气洗涤器连接,混合尾气洗涤器通过风机与湿式静电除尘器连接;湿式静电除尘器冲洗水送入混合尾气洗涤器,混合尾气洗涤器的一部分洗涤液进入干燥洗涤器,干燥洗涤器的一部分洗涤液进入尾气洗涤器,尾气洗涤器的一部分洗涤液进入造粒洗涤器,造粒洗涤器的洗涤液一部分进入预中和槽,一部分进入管式反应器。
更进一步的技术方案是所述系统制备高水溶磷酸二铵肥的步骤如下:
S1.湿式静电除尘器冲洗水与来自外管的98%的硫酸混合后送入混合尾气洗涤器,洗涤尾气后的洗涤液一部分返回混合尾气洗涤器循环洗涤,一部分送至干燥洗涤器;
S2.进入干燥洗涤器的洗涤液与来自外管的46~52%的磷酸混合后对尾气进行洗涤,洗涤尾气后的洗涤液一部分返回干燥洗涤器循环洗涤,一部分送至尾气洗涤器;
S3.进入尾气洗涤器的洗涤液洗涤尾气后,一部分返回尾气洗涤器进行循环洗涤,一部分进入造粒洗涤器;
S4.进入造粒洗涤器的洗涤液与来自外管的磷酸、硫酸组成造粒洗涤液,洗涤尾气后的造粒洗涤液一部分返回造粒洗涤器循环洗涤,一部分进入预中和槽,另一部分进入管式反应器;
S5.进入管式反应器的洗涤液与来自外管的液氨或气氨反应生成中和度1.4~1.6、比重为1.55~1.60的料浆;进入预中和槽的洗涤液与来自外管的硫酸与液氨生成中和度1.45~1.65、比重为1.55~1.65的料浆;
S6.管式反应器与预中和槽中的料浆喷洒在含助溶剂的返料床层上,在造粒机内与气氨进一步反应生成中和度1.75~1.95,水分3~5%的磷酸二铵半成品,反应温度为100~150℃,反应时间5~10分钟,造粒机内压力为-300Pa~-700Pa,负压过大会导致助溶剂被造粒风机抽走,过小会导致氨从造粒机内逸出;
S7.磷酸二铵半成品经一级筛筛分后的合格料进入摇摆筛进行二次筛分,合格料经无尘冷却器间接冷确认后,经三级振网筛筛分,合格料进入包裹机进行防结块剂喷涂,防结块剂添加量为成品质量的0.1~0.3%,喷涂后得到成品,包装好后送入成品库。
更进一步的技术方案是所述筛分时粒径2~4mm的为合格料。
更进一步的技术方案是所述助溶剂为低取代羟丙纤维素,用量为成品质量的0.2~0.5%。
更进一步的技术方案是所述防结块剂为FA3268。
反应机理:硫酸、磷酸进入洗涤器内洗涤造粒产生的尾气,洗涤液再通入管式反应器内(或中和槽内)与磷酸、硫酸、液氨中和,反应生产N/P比适中的料浆后,喷洒至造粒机床层上,再二次通氨使其喷洒料浆反应,蒸发部分水分,并与适当的磷铵返料及助溶剂等在造粒机内包裹成粒,造粒机生产的磷铵半成品至干燥机内干燥,再经筛分后制得粒度均匀的磷酸二铵颗粒产品。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:提供一种高水溶磷酸二铵肥的制备方法及其系统,助溶剂通过返料皮带与返料一起进入造粒机,与料浆混合造粒后得到粒状磷酸二铵产品中,在磷酸二铵中形成易于湿润的毛细管通道,得到快速溶解的磷铵肥料,同时在包裹机用防结块剂喷涂其表面得到稳定性更好、不易结块的磷酸二铵产品。采用的助溶剂是工业级或农用级低取代羟丙纤维素,成本低,不需混配可直接添加。助溶剂和防结块剂用量少,效果好,不影响肥料养分但能大大改善其性能。
高水溶磷酸二铵肥的制备系统通过三级筛分装置的设置确保产品的一致性,通过不同尾气洗涤器的设置,充分利用各级洗涤器中的洗涤液,并将其作为反应原料,对废液进行了最大限度的循环利用,降低原料成本。同时通过不同尾气洗涤器的设置对尾气分类进行处理,最后经湿式静电除尘器进一步冲洗降温,使尾气排放符合环保要求。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明的尾气洗涤工艺流程图。
图3为助溶剂不同添加量下粒状磷铵产品5分钟后的溶解情况。
图4为助溶剂不同添加量下各种粒状磷铵产品30分钟后的溶解情况。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1、2所示,根据生产需求,制备高水溶肥料级64%磷酸二铵产品,具体步骤如下:
(1)首先在原料仓内加入助溶剂低取代羟丙纤维素L-HPC,工业级低取代羟丙纤维素L-HPC具体指标为取代度(D.S)≥0.72,纯度≥85%,pH值为6~8,粒度(80目)≥80%,粘度为1030,干燥减量≤10,水不溶物≤0.1。按每吨粒状磷酸二铵质量的0.2%~0.5%加入,通过调速配料秤均匀添加到1#返料皮带上与返料混合,再通过返料斗提机经过2#返料皮带进入造粒机,形成含助溶剂的返料床。
(2)向喷淋下水槽中加入工艺水,作为湿式静电除尘器冲洗水,冲洗水与净化后的尾气作用后,一部分经喷淋水输送泵送至混合尾气洗涤器,与来自外管的98%硫酸混合作为混合尾气洗涤器的洗涤液,半成品斗提机、一级筛、1#返料皮带、返料斗提机、2#返料皮带的粉尘进入收尘袋式除尘器,收尘袋式除尘器经收尘风机进入混合尾气洗涤器,洗涤液吸收尾气的粉尘、NH3、氟。洗涤尾气后的洗涤液经循环洗涤泵一部分送至干燥洗涤器、一部分返回混合尾气洗涤器进行循环洗涤。
进入干燥洗涤器的洗涤液与来自外管的48%磷酸混合洗涤来自干燥风机的干燥尾气中的粉尘、NH3,干燥洗涤液经干洗泵一部分进入尾气洗涤器、一部分返回干燥洗涤器进行循环洗涤,干燥洗涤器的尾气进入混合尾气洗涤器。
进入尾气洗涤器的洗涤液,经尾气洗涤泵一部分进入造粒洗涤器、一部分返回尾气洗涤器进行循环洗涤,尾气进入混合尾气洗涤器。
进入造粒洗涤器的洗涤液与来自外管的磷酸、硫酸组成造粒洗涤液,洗涤液经造粒洗涤泵一部分返回造粒洗涤器对尾气进行循环洗涤,一部分进入预中和槽,另一部分进入PR给料槽经PR给料泵送至管式反应器中。在管式反应器中洗涤液与来自外管的液氨或气氨反应生成1.4~1.6mol/mol中和度、比重1.55~1.60的料浆。进入预中和槽的洗涤液和来自外管的硫酸、液氨,发生中和反应生成1.45~1.66mol/mol中和度、比重1.55~1.65的料浆,经预中和泵送至造粒机中,在造粒机内和管式反应器来的料浆一起喷洒在返料(含助溶剂)床层上,反应温度为100~150℃。
物料在造粒机内边成粒边与来自氨化系统的液氨或气氨进一步反应生成中和度1.75~1.95,水分3~5%左右,反应时间5~10分钟,造粒机内压力为-300Pa~-700Pa达到工艺要求的磷酸二铵半成品进入干燥机。
(3)半成品进入干燥机经干燥(干燥热风来自热风炉)后,由半成品皮带、半成品斗提机送到一级筛进行筛分,筛分后的大颗粒(d>4mm)物料进入大粒破碎机破碎后会同细粒子(d<2mm)及一部分合格颗粒(d=2~4mm)作为返料经1#返料皮带机、返料斗提机、2#返料皮带机返回造粒机。
另一部分合格颗粒(d=2~4mm)作为成品经整流皮带、1#成品斗提机、摇摆筛进行二次筛分,筛分后不合格粒子(>4mm或<2mm的部分)进入1#返料皮带机返回系统,合格粒子(2-4mm)经2#成品斗提机进入无尘冷却器与来自脱盐水泵经板式换热器换热后的脱盐水进行间接冷却。
冷却后的产品由3#成品斗提机提至三级振网筛,筛分后合格粒子进入包裹机进行FA3268防结块剂喷涂,防结块剂添加量为产品质量比的0.1~0.3%;不合格粒子(>4mm或<2mm的部分)进入1#返料皮带机返回系统。
包裹机出来的产品经4#成品斗提机提至成品皮带机,输送到成品料仓内,经电子计量称计量后包装得到高水溶肥料级磷酸二铵成品。
产品质量达到GB10205磷酸一铵、磷酸二铵标准中传统法粒状磷酸二铵优等品18-46-0指标。
经试验对比,如图3、4所示,所得到的高水溶肥料级64%磷酸二铵产品在水中5min后开始溶解,30分钟后完全溶解,而普通64%磷酸二铵产品30分钟后才开始溶解。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述,但是,应该理解,本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式,这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说,在本申请公开、附图和权利要求的范围内,可以对主题组合布局的组成部件或布局进行多种变形和改进。除了对组成部件或布局进行的变形和改进外,对于本领域技术人员来说,其他的用途也将是明显的。

Claims (7)

1.一种高水溶磷酸二铵肥的制备系统,其特征在于:包括均与造粒机连接的管式反应器、预中和槽、2#返料皮带,造粒机出料口依次设置有干燥机、半成品皮带、半成品斗提机、一级筛,一级筛一部分合格料去冷却包裹系统,一部分合格料与1#返料皮带连接,不合格料与破碎机连接,破碎后的合格料进入1#返料皮带,1#返料皮带通过返料斗提机与2#返料皮带连接,1#返料皮带与助溶剂原料仓连接;所述冷却包裹系统包括依次连接的整流皮带、1#成品斗提机、摇摆筛,摇摆筛中不合格料进入1#返料皮带,合格料经2#成品斗提机依次与无尘冷却器、3#成品斗提机、三级振网筛连接,合格料进入包裹机,经包裹后进入成品库,不合格料进入1#返料皮带,包裹机与防结块剂原料仓连接。
2.根据权利要求1所述的一种高水溶磷酸二铵肥的制备系统,其特征在于:所述干燥机进风口与热风炉连接,干燥机出风口依次与干燥旋风除尘器、干燥洗涤器连接,半成品斗提机、一级筛、1#返料皮带、返料斗提机、2#返料皮带的粉尘进入收尘袋式除尘器,收尘袋式除尘器经收尘风机与混合尾气洗涤器连接,造粒机尾气与造粒洗涤器连接,干燥旋风除尘器、收尘袋式除尘器收集的粉尘进入1#返料皮带。
3.根据权利要求2所述的一种高水溶磷酸二铵肥的制备系统,其特征在于:所述造粒洗涤器经造粒风机与尾气洗涤器连接,混合尾气洗涤器通过风机与湿式静电除尘器连接;湿式静电除尘器冲洗水送入混合尾气洗涤器,混合尾气洗涤器的一部分洗涤液进入干燥洗涤器,干燥洗涤器的一部分洗涤液进入尾气洗涤器,尾气洗涤器的一部分洗涤液进入造粒洗涤器,造粒洗涤器的洗涤液一部分进入预中和槽,一部分进入管式反应器。
4.根据权利要求1~3任一项所述的一种高水溶磷酸二铵肥的制备系统,其特征在于:所述系统制备高水溶磷酸二铵肥的步骤如下:
S1.湿式静电除尘器冲洗水与来自外管的98%的硫酸混合后送入混合尾气洗涤器,洗涤尾气后的洗涤液一部分返回混合尾气洗涤器循环洗涤,一部分送至干燥洗涤器;
S2.进入干燥洗涤器的洗涤液与来自外管的46~52%的磷酸混合后对尾气进行洗涤,洗涤尾气后的洗涤液一部分返回干燥洗涤器循环洗涤,一部分送至尾气洗涤器;
S3.进入尾气洗涤器的洗涤液洗涤尾气后,一部分返回尾气洗涤器进行循环洗涤,一部分进入造粒洗涤器;
S4.进入造粒洗涤器的洗涤液与来自外管的磷酸、硫酸组成造粒洗涤液,洗涤尾气后的造粒洗涤液一部分返回造粒洗涤器循环洗涤,一部分进入预中和槽,另一部分进入管式反应器;
S5.进入管式反应器的洗涤液与来自外管的液氨或气氨反应生成中和度1.4~1.6、比重为1.55~1.60的料浆;进入预中和槽的洗涤液与来自外管的硫酸与液氨生成中和度1.45~1.65、比重为1.55~1.65的料浆;
S6.管式反应器与预中和槽中的料浆喷洒在含助溶剂的返料床层上,在造粒机内与气氨进一步反应生成中和度1.75~1.95,水分3~5%的磷酸二铵半成品,反应温度为100~150℃,反应时间5~10分钟,造粒机内压力为-300Pa~-700Pa;
S7.磷酸二铵半成品经一级筛筛分后的合格料进入摇摆筛进行二次筛分,合格料经无尘冷却器间接冷确认后,经三级振网筛筛分,合格料进入包裹机进行防结块剂喷涂,防结块剂添加量为成品质量的0.1~0.3%,喷涂后得到成品,包装好后送入成品库。
5.根据权利要求4所述的一种高水溶磷酸二铵肥的制备系统,其特征在于:所述筛分时粒径2~4mm的为合格料。
6.根据权利要求4所述的一种高水溶磷酸二铵肥的制备系统,其特征在于:所述助溶剂为低取代羟丙纤维素,用量为成品质量的0.2~0.5%。
7.根据权利要求4所述的一种高水溶磷酸二铵肥的制备系统,其特征在于:所述防结块剂为FA3268。
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