CN104528675A

CN104528675A - 利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法及搅拌装置

Info

Publication number: CN104528675A
Application number: CN201510051664.5A
Authority: CN
Inventors: 刘立锋; 伍泽绵; 陈刚
Original assignee: DAZHOU WENGFU LANJIAN CHEMICAL Co Ltd
Current assignee: WENGFU-DAZHOU CHEMICAL Co.,Ltd.
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: CN104528675B

Abstract

本发明涉及磷酸一铵的制备领域，具体而言，涉及一种利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法及搅拌装置，取消了热法磷酸中所需的预处理工艺，而且节省了投资、简化了操作。包括以下步骤：(1)在中和槽中加入预设量的母液后，再加入经计量纯度为85％的净化湿法磷酸混合，至混合液中磷酸的质量浓度为35-45％；(2)启动搅拌装置，通过多点加氨加入液氨中和，控制加入液氨的速度，持续加入80-100分钟至溶液的pH值达到4.2～4.6时停止中和；(3)经检测合格后，进入冷却结晶阶段；(4)结晶完成后，将料浆脱水、干燥得到晶体磷酸一铵，并将脱出的母液送到母液储槽循环使用。

Description

利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法及搅拌装置

技术领域

本发明涉及磷酸一铵的制备领域，具体而言，涉及一种利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法及搅拌装置。

背景技术

磷酸一铵Ammonium dihydrogenphosphate；Ammoniumphosphate,monobasic，分子式：NH₄H₂PO₄分子量：115.03磷酸一铵又称磷酸二氢铵。无色透明正方晶系晶体，密度1.803(19℃)。熔点190℃，易溶于水，微溶于醇、不溶于丙酮。水溶液呈酸性，宜作饲料添加剂，高效复合肥料。[

磷酸一铵(MAP)是一种水溶性速效复合肥，有效磷(AP₂O₅)与总氮(TN)含量的比例约5.44:1，是高浓度磷复肥的主要品种之一。该产品一般作追肥，也是生产三元复混肥、BB肥最主要的基础原料；该产品广泛适用于水稻、小麦、玉米、高粱、棉花、瓜果、蔬菜等各种粮食作物和经济作物；广泛适用于红壤、黄壤、棕壤、黄潮土、黑土、褐土、紫色土、白浆土等各种土质；尤其适合于我国西北、华北、东北等干旱少雨地区施用。

生产磷酸一铵的原料是磷酸和氨，用氨中和磷酸可以生产出磷铵。按不同的磷酸生产方法，可分为热法磷酸和湿法磷酸，以黄磷为原料，经氧化，水化等反应而制取的磷酸称为热法磷酸。根据不同的温度下的P₂O₅不同的水合反应，可得到正磷酸(简称为磷酸)、焦磷酸与偏磷酸等多种，但其中最重要的是正磷酸。用硫酸、硝酸或盐酸分解磷矿制得的磷酸统称为湿法磷酸，而用硫酸分解磷矿制得的磷酸的方法是湿法磷酸生产中最基本的方法。由于经济效益，用于加工肥料磷酸铵的磷酸，大多用湿法磷酸。

铵中和反应：磷酸有三个氢原子，它们可以依次和氨反应发生铵中和反应，依次生成磷酸一铵(MAP)——NH₄H₂PO₄、磷酸二铵(DAP)——(NH₄)₂HPO₄、磷酸三铵——(NH₄)₃PO₄。反应方程如下：

H₃PO₄(l)+NH₃(g)＝＝NH4H₂PO₄(s)△H298＝—126kJ

H₃PO₄(l)+2NH₃(g)＝＝(NH4)₂HPO₄(s)△H298＝—203kJ

H₃PO₄(l)+3NH₃(g)＝＝(NH4)₃PO₄(s)△H298＝—256kJ

纯的磷酸铵盐都是白色晶体，其中以磷酸一铵最为稳定，结晶形态为正方晶系，加热到130℃以上才会分解放出氨，变成焦磷酸甚至偏磷酸；磷酸二铵较稳定，结晶形态为单斜晶系，当温度达90℃时开始分解放出氨，变成磷酸一铵。磷酸一铵和磷酸二铵都是高浓度氮磷复合肥料。磷酸三铵则很不稳定，结晶形态为斜方晶系，在常温下就能放出氨，变成磷酸二铵，不宜作商品肥料使用。

与湿法磷酸不同的是，热法磷酸可以得到纯度较高的磷酸，而湿法磷酸则只能得到含有一定杂质的磷酸。同时，热法磷酸中含有过量的砷和重金属，容易在产物中形成残留，最终会导致环境污染。而且热法磷酸生产晶体磷酸一铵的过程中需要经过预处理，以除掉热法磷酸中的过量的砷和重金属。预处理的工艺为在热法磷酸中加入硫化钠，以生产砷和重金属的沉淀物，再通过过滤将沉淀物去掉，以达到脱砷和脱重金属的目的。而流程复杂，成本高。同时，热法磷酸生产磷酸一铵的过程中，电耗高、混合效果差、结晶时间长、效果不理想。

而湿法磷酸生产晶体磷酸一铵的成本较低，但是其产品纯度不如热法磷酸生产的晶体磷酸一铵的纯度高，即使经过后续的净化工序后，其纯度依然不理想。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用全新的湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法，取消了热法磷酸中所需的预处理工艺，而且节省了投资、简化了操作。

本发明的第二目的在于提供一种所述的利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法中使用的搅拌装置。因为现有技术中使用的搅拌装置为双层搅拌，而且两层搅拌的桨叶结构相同，其搅拌效果不好、电耗高、混合效果差。本发明对原有的搅拌装置进行了更加合理化的改进，改变后的搅拌效果好，每一个生产循环完成后反应釜侧壁及底部无积料产生。能耗低，现有搅拌桨的使用功率低于原有搅拌桨。总体的搅拌强度降低，对结晶的破坏作用小，产品结晶好。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法，包括以下步骤：

(1)在中和槽中加入预设量的母液后，再加入经计量纯度为85％的净化湿法磷酸混合，至混合液中磷酸的质量浓度为35-45％；

(2)启动搅拌装置，通过多点加氨加入液氨中和，控制加入液氨的速度，持续加入80-100分钟至溶液的pH值达到4.2～4.6时停止中和；

(3)经检测合格后，进入冷却结晶阶段；

(4)结晶完成后，将料浆脱水、干燥得到晶体磷酸一铵，并将脱出的母液送到母液储槽循环使用。

现有技术中，是单点加氨，其传质效果较差，而本发明提供的一种利用全新的湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法，其中通过多点加氨加入液氨中和，具体是加入液氨时使用多个加入管进行加氨，这样的传质效果好，反应效率高。

取消了热法磷酸中所需的预处理工艺，而且节省了投资、简化了操作。而且母液被循环利用，有利于节约成本和资源。

进一步地，步骤(1)中，所述混合液中磷酸的质量浓度为38-40％。

进一步地，步骤(2)中，加入液氨的时间为90分钟至溶液的pH值达到4.3～4.5。

进一步地，步骤(3)中，开始冷却时，采用自然冷却；当浆温度降到68-72℃时，开启反应釜夹套冷却水进行强制冷却；直至温度降至常温时，冷却时间控制为80-100分钟。

本发明还提供一种利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法中使用的搅拌装置，包括搅拌仓和搅拌桨；所述搅拌桨包括在所述搅拌仓内从上之下贯穿设置的一根固定轴，和设在所述固定轴上的搅拌桨叶；

所述搅拌桨上设有第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶，均套设在所述固定轴上；所述第一搅拌桨叶的叶片表面水平并呈“L”形结构，其一端和中心轴固定连接，其另一端水平延伸；所述第二搅拌桨叶的叶片为弧形，其一端和中心轴固定连接，其另一端水平延伸。

因为现有技术中使用的搅拌装置为双层搅拌，而且两层搅拌的桨叶结构相同，所以这样浆液在流动旋转的过程中，其上下层的搅拌程度是完全相同的，设置在搅拌仓内形成一个大的向相同方向旋转的漩涡，不能从根本上将浆液充分地搅拌，其搅拌效果不好、而且因为短时间的如此搅拌不能达到预期的搅拌效果，所以搅拌时间长电耗高、而且混合效果差。

本发明对原有的搅拌装置进行了更加合理化的改进，设置第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶的结构完全不同，第一搅拌桨叶完全是水平的三片较宽的搅拌桨叶，其在搅拌仓的中部将其内的浆液完全地进行彻底搅拌，而设在搅拌仓底部的第二搅拌桨叶设为弧形的叶片，这样，上层的浆液落到底部时，第二搅拌桨叶的带动，其转动轨迹完全改变，使得下层的浆液又能够重新被向全新的方向进行搅拌，这样能够充分地将搅拌仓内的浆液搅拌均匀，而且传质效果好，使得最终得到的结晶体的均匀度更好。而且每一个生产循环完成后反应釜侧壁及底部无积料产生。能耗低，搅拌桨的使用功率降低，总体的搅拌强度降低，对结晶的破坏作用小，产品结晶好。

进一步地，所述第一搅拌桨叶和所述第二搅拌桨叶均为涡轮式桨叶，所述第一搅拌桨叶设在所述第二搅拌桨叶的上方，所述第二搅拌桨叶设在所述搅拌仓的底部。

进一步地，所述第一搅拌桨叶其叶片的宽度所述在方向和所述固定轴的延伸方向垂直；弧形的所述第二搅拌桨叶的叶片的宽度所述方向和所述中心轴的延伸方向平行。

为了能够很好地将下层的浆液搅拌，可以设置第一拌桨叶的叶片的宽度所在方向和固定轴的延伸方向垂直，也就是所谓的径流式桨叶，是指桨叶的主要排液方向与搅拌轴垂直。可以设置第二搅拌桨叶的叶片宽度所在方向和固定轴的延伸方向平行，也就是所谓的轴流式桨叶，是指桨叶的主要排液方向与搅拌轴平行。

进一步地，所述第一搅拌桨叶的叶片宽度大于所述第二搅拌桨叶的叶片宽度。

为了减小对结晶的破坏作用小，可以设置第二搅拌桨叶的叶片宽度较小，这样能够很好地防止破坏已经形成的结晶体，避免使其再次生长为更大的结晶体，影响最终结晶体的均匀性。

进一步地，所述第二搅拌桨叶上的叶片的宽度为所述第一搅拌桨叶上的叶片的宽度的1/4-1/5。

进一步地，所述第一搅拌桨叶和所述第二搅拌桨叶上的叶片均均匀分布；所述第一搅拌桨叶上的叶片数量≤4，并多于所述上的叶片数量，所述第二搅拌桨叶上的叶片数量最小为2。

优选地，可以设置第一搅拌桨叶上的叶片数量为3片，第二搅拌桨叶上的叶片数量为2片。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)取消了磷酸预处理工艺，节省了投资，简化了操作；

(2)单点加氨变成了多点加氨，传质效果好。

(3)改变了冷却结晶的控制时间，且搅拌桨的破坏作用小，结晶效果好，外观质量好。

(4)设置第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶的结构完全不同，改变后的搅拌效果好，每一个生产循环完成后反应釜侧壁及底部无积料产生。能耗低，现有搅拌桨的使用功率低于原有搅拌桨。总体的搅拌强度降低，对结晶的破坏作用小，产品结晶好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明提供的一种利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法工艺流程图；

图2为本发明中提供的搅拌装置的结构示意图；

图3为本发明提供的搅拌装置中的第一搅拌桨叶的结构示意图；

图4为本发明提供的搅拌装置中的第二搅拌桨叶的结构示意图；

1.第一搅拌桨叶，2.第二搅拌桨叶，3.固定轴。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

如附图1所示，一种利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法，包括以下步骤：

优选地，所述混合液中磷酸的质量浓度为38-40％。

优选地，加入液氨的时间为90分钟至溶液的pH值达到4.3～4.5。

(3)经检测合格后，进入冷却结晶阶段；

优选地，开始冷却时，采用自然冷却；当浆温度降到68-72℃时，开启反应釜夹套冷却水进行强制冷却；直至温度降至常温时，冷却时间控制为80-100分钟。

(4)结晶完成后，将料浆脱水、干燥得到磷酸一铵晶体，并将脱出的母液送到母液储槽循环使用。

如附图2-4所示，本发明还提供一种利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法中使用的搅拌装置，包括搅拌仓和搅拌桨；所述搅拌桨包括在所述搅拌仓内从上之下贯穿设置的一根固定轴3，和设在所述固定轴3上的搅拌桨叶；

所述搅拌桨上设有第一搅拌桨叶1和第二搅拌桨叶2，均套设在所述固定轴3上；所述第一搅拌桨叶1的叶片表面水平并呈“L”形结构，其一端和中心轴固定连接，其另一端水平延伸；所述第二搅拌桨叶2的叶片为弧形，其一端和中心轴固定连接，其另一端水平延伸。

本发明对原有的搅拌装置进行了更加合理化的改进，设置第一搅拌桨叶1和第二搅拌桨叶2的结构完全不同，第一搅拌桨叶1完全是水平的三片较宽的搅拌桨叶，其在搅拌仓的中部将其内的浆液完全地进行彻底搅拌，而设在搅拌仓底部的第二搅拌桨叶2设为弧形的叶片，这样，上层的浆液落到底部时，第二搅拌桨叶2的带动，其转动轨迹完全改变，使得下层的浆液又能够重新被向全新的方向进行搅拌，这样能够充分地将搅拌仓内的浆液搅拌均匀，而且传质效果好，使得最终得到的结晶体的均匀度更好。而且每一个生产循环完成后反应釜侧壁及底部无积料产生。能耗低，搅拌桨的使用功率降低，总体的搅拌强度降低，对结晶的破坏作用小，产品结晶好。

优选地，所述第一搅拌桨叶1和所述第二搅拌桨叶2均为涡轮式桨叶，所述第一搅拌桨叶1设在所述第二搅拌桨叶2的上方，所述第二搅拌桨叶2设在所述搅拌仓的底部。

优选地，所述第一搅拌桨叶1其叶片的宽度所述在方向和所述固定轴3的延伸方向垂直；弧形的所述第二搅拌桨叶2的叶片的宽度所述方向和所述中心轴的延伸方向平行。

为了能够很好地将下层的浆液搅拌，可以设置第一拌桨叶的叶片的宽度所在方向和固定轴3的延伸方向垂直，也就是所谓的径流式桨叶，是指桨叶的主要排液方向与搅拌轴垂直。可以设置第二搅拌桨叶2的叶片宽度所在方向和固定轴3的延伸方向平行，也就是所谓的轴流式桨叶，是指桨叶的主要排液方向与搅拌轴平行。

优选地，所述第一搅拌桨叶1的叶片宽度大于所述第二搅拌桨叶2的叶片宽度。

为了减小对结晶的破坏作用小，可以设置第二搅拌桨叶2的叶片宽度较小，这样能够很好地防止破坏已经形成的结晶体，避免使其再次生长为更大的结晶体，影响最终结晶体的均匀性。

优选地，所述第二搅拌桨叶2上的叶片的宽度为所述第一搅拌桨叶1上的叶片的宽度的1/4-1/5。

优选地，所述第一搅拌桨叶1和所述第二搅拌桨叶2上的叶片均均匀分布；所述第一搅拌桨叶1上的叶片数量≤4，并多于所述上的叶片数量，所述第二搅拌桨叶2上的叶片数量最小为2。

优选地，可以设置第一搅拌桨叶1上的叶片数量为3片，第二搅拌桨叶2上的叶片数量为2片。

实施例1

(3)经检测合格后，进入冷却结晶阶段；

实施例2

(1)在中和槽中加入预设量的母液后，再加入经计量纯度为85％的净化湿法磷酸混合，至混合液中磷酸的质量浓度为40％；

(2)启动搅拌装置，通过多点加氨加入液氨中和，控制加入液氨的速度，持续加入90分钟至溶液的pH值达到4.3时停止中和；

(3)经检测合格后，进入冷却结晶阶段；开始冷却时，采用自然冷却；当浆温度降到70℃时，开启反应釜夹套冷却水进行强制冷却；直至温度降至常温时，冷却时间控制为90分钟。

实施例3

利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法中使用的搅拌装置，其特征在于，包括搅拌仓和搅拌桨；所述搅拌桨包括在所述搅拌仓内从上之下贯穿设置的一根固定轴3，和设在所述固定轴3上的搅拌桨叶；

实施例4

所述搅拌桨上设有第一搅拌桨叶1和第二搅拌桨叶2，均套设在所述固定轴3上；所述第一搅拌桨叶1的叶片表面水平并呈“L”形结构，其一端和中心轴固定连接，其另一端水平延伸；所述第二搅拌桨叶2的叶片为弧形，其一端和中心轴固定连接，其另一端水平延伸；

所述第一搅拌桨叶1设在所述第二搅拌桨叶2的上方，所述第二搅拌桨叶2设在所述搅拌仓的底部；

所述第一搅拌桨叶1其叶片的宽度所述在方向和所述固定轴3的延伸方向垂直；弧形的所述第二搅拌桨叶2的叶片的宽度所述方向和所述中心轴的延伸方向平行；

所述第一搅拌桨叶1的叶片宽度大于所述第二搅拌桨叶2的叶片宽度，所述第一搅拌桨叶1包括3片桨叶，所述第二搅拌桨叶2包括2片桨叶。

实验例1

工业级磷酸一铵对产品的外观要求是无色或白色晶体或粉末，没有对结晶粒度作出详细规定。

但在销售过程中用户经常希望结晶颗粒不要太细，而用要均匀。同时，在生产过程中，结晶颗粒过细，在干燥时，容易产生扬尘，干燥尾气排放时造成的产品损失也更大，产品的收率降低，消耗增加。

现有技术和本发明实施例1和3结合生产的结晶颗粒对比如下表：

产品粒径分布	120目以上	60目到120目	60目以下
				现有技术	3％到5％	60％到75％	20％到40％
本专得技术	1％到3％	90％到95％	小于10％

根据上表可以清楚地看到，通过本发明提供的方法及装置生产的磷酸一铵晶体其粒度分布更加均匀，90％以上均分布在60-120目之间，120目以上或者60目以下的过大或者过小的晶体颗粒较少。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims

1.一种利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(3)经检测合格后，进入冷却结晶阶段；

2.根据权利要求1所述的利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法，其特征在于，

步骤(1)中，所述混合液中磷酸的质量浓度为38-40％。

3.根据权利要求1所述的利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法，其特征在于，

步骤(2)中，加入液氨的时间为90分钟至溶液的pH值达到4.3-4.5。

4.根据权利要求1所述的利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法，其特征在于，

步骤(3)中，开始冷却时，采用自然冷却；当浆温度降到68-72℃时，开启反应釜夹套冷却水进行强制冷却；直至温度降至常温时，冷却时间控制为80-100分钟。

5.权利要求1-4中任一项所述的利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法中使用的搅拌装置，其特征在于，包括搅拌仓和搅拌桨；所述搅拌桨包括在所述搅拌仓内从上之下贯穿设置的一根固定轴，和设在所述固定轴上的搅拌桨叶；

6.根据权利要求5所述的利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法中使用的搅拌装置，其特征在于，所述第一搅拌桨叶设在所述第二搅拌桨叶的上方，所述第二搅拌桨叶设在所述搅拌仓的底部。

7.根据权利要求5所述的利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法中使用的搅拌装置，其特征在于，所述第一搅拌桨叶其叶片的宽度所述在方向和所述固定轴的延伸方向垂直；弧形的所述第二搅拌桨叶的叶片的宽度所述方向和所述中心轴的延伸方向平行。

8.根据权利要求5所述的利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法中使用的搅拌装置，其特征在于，所述第一搅拌桨叶的叶片宽度大于所述第二搅拌桨叶的叶片宽度。

9.根据权利要求8所述的利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法中使用的搅拌装置，其特征在于，

所述第二搅拌桨叶上的叶片的宽度为所述第一搅拌桨叶上的叶片的宽度的1/4-1/5。

10.根据权利要求5所述的利用湿法净化磷酸生产晶体磷酸一铵的方法中使用的搅拌装置，其特征在于，所述第一搅拌桨叶和所述第二搅拌桨叶上的叶片均均匀分布；所述第一搅拌桨叶上的叶片数量≤4，并多于所述上的叶片数量，所述第二搅拌桨叶上的叶片数量最小为2。