CN109796029B

CN109796029B - 一种硝硫酸铵的制备方法

Info

Publication number: CN109796029B
Application number: CN201910168718.4A
Authority: CN
Inventors: 谢晋; 肖林波; 陈爱明
Original assignee: Hubei Sanning Chemical Co Ltd
Current assignee: Hubei Sanning Chemical Co Ltd
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2021-01-15
Anticipated expiration: 2039-03-06
Also published as: CN109796029A

Abstract

本发明涉及一种硝硫酸铵的制备方法，在管式反应器中通入氨气、硝酸和硫酸溶液，反应生成含硝酸铵和硫酸铵的混合溶液，经过闪蒸分离器气液分离，液体进入搅拌混合槽，搅拌混合槽中加入磷酸氢二铵，均匀搅拌足够长时间，以形成1:1型、1:2型或1:3型硝硫酸铵复盐；将反应后的混合料浆进行蒸发，控制蒸发温度、真空度；蒸发后的料浆进行真空过滤，滤液返回混合槽中继续参与反应，滤饼进行烘干后得到成品硝硫酸铵。本发明中管式反应器中生成的硝酸铵与硫酸铵在水溶液中进行化学反应，能生成多种形态的硝硫酸铵复盐，其化学性质稳定，不易结块。

Description

一种硝硫酸铵的制备方法

技术领域

本发明涉及化肥生产技术领域，尤其是一种硝硫酸铵的制备方法。

背景技术

硝硫酸铵是一种广泛使用的氮肥，含有氮和硫两种元素，氮元素又有铵态氮和硝态氮两种形态，尤其适宜于喜硝态氮、硫的各种作物，如十字花科及葱蒜等，一般被当作追肥使用，可以土施，也可以灌溉施肥。与硫酸铵不同，硝硫酸铵在土壤中不形成明显的酸性，接近生理中性肥料，硝态氮吸收速率高，肥效比硫酸铵快一些。

硝硫酸铵一般为淡黄色颗粒、全水溶，和硝酸铵相比，硝硫酸铵具有吸湿性小，化学性质稳定，不易结块，不易燃易爆等特点，这是由于硝酸铵与硫酸铵形成稳定的复盐，已经被报道过的硝硫酸铵复盐有1:1型、1:2型和1:3型，其中以1:2型硝硫酸铵最为稳定，传统的生产方法上，将液态硝酸铵与固体硫酸铵按一定比例混合后熔融而成，液态硝酸铵的质量浓度在99%以上，所形成的硝硫酸铵大多数为1:1型产物，并含有大量的单质硫酸铵或硝酸铵，导致其理化性质依然不够稳定，容易结块。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种硝硫酸铵的制备方法，利用氨气、硝酸和硫酸溶液在管式反应器中的强放热反应，生成含硝酸铵和硫酸铵的混合溶液，在磷酸氢二铵的作用下，均匀搅拌反应足够长时间，生成1:1型、1:2型或1:3型硝硫酸铵。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种硝硫酸铵的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)在管式反应器中通入氨气、硝酸和硫酸溶液，反应生成含硝酸铵和硫酸铵的混合溶液，经过闪蒸分离器气液分离，液体进入搅拌混合槽，搅拌混合槽中加入磷酸氢二铵，均匀搅拌足够长时间，以形成1:1型、1:2型或1:3型或其组合的硝硫酸铵复盐；

2)将反应后的混合料浆进行蒸发，控制蒸发温度、真空度；

3)蒸发后的料浆进行真空过滤，滤液返回混合槽中继续参与反应，滤饼进行烘干后得到成品硝硫酸铵。

优选地，步骤1)中，硝酸溶液的质量浓度为60-65%，硫酸溶液的质量浓度为90-98%。

优选地，步骤1）中，氨气与硝酸及硫酸溶液中纯硝酸、纯硫酸的物质的量之比为3-4：1-2:1。

优选地，步骤1）中,搅拌混合槽中加入磷酸氢二铵,按重量份计,硝酸铵溶液50-65份，硫酸铵30-50份，磷酸氢二铵0.0001-5份。

优选地，步骤1)中，搅拌反应时间为30-120分钟。

优选地，步骤2)中，蒸发温度控制为160-200℃、真空度70-100Kpa。

优选地，步骤3)中，烘干后的成品硝硫酸铵水分不高于2%。

本发明提供了一种硝硫酸铵的制备方法，有益效果如下：

1、传统硝硫酸铵的生产上，质量浓度99%以上的液态硝酸铵与固体硫酸铵按比例混合，在水分含量极低的环境下，硝酸铵与硫酸铵只是简单的物理混合，发生化学反应生成稳定复盐很少，而本发明中生成的硝酸铵与硫酸铵在水溶液中进行化学反应，能生成多种形态的硝硫酸铵复盐，其化学性质稳定，不易结块；

2、与传统生产方法相比，利用氨与硝酸及硫酸溶液在管式反应器中反应，产生的热量有利于硝酸铵与硫酸铵生成硝硫酸铵复盐的反应，提高反应速率和产率，其复盐平均产率大于70%，而采用传统生产方法，复盐的产率小于10%，且基本上为1:1型复盐；

3、在混合槽中加入一定量的磷酸氢二铵，一方面使水溶液呈弱碱性，弱碱性环境下有利于硝硫酸铵复盐的生成；另一方面，由于磷酸氢二铵中铵根离子的存在，有效抑制了硝硫酸铵向硫酸铵和硝酸铵的逆向分解。

附图说明

图1本发明装置结构示意图；

其中：硝酸储槽1，管式反应器2，闪蒸分离器3，搅拌混合槽4，闪蒸槽5，一级蒸发器6，二级蒸发器7，高塔熔融造粒装置9，中和洗涤塔8，气氨通入管21，硝酸通入管22，硫酸通入管23，硫酸铵晶体卸料口41，磷酸氢二铵卸料口42，中压蒸汽通入管71。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。

实施例1

在管式反应器中通入氨气、硝酸和硫酸溶液，硝酸溶液质量浓度为65%，硫酸溶液质量浓度为98%，氨气与硝酸及硫酸溶液中纯硝酸、纯硫酸的物质的量之比为4：2:1，反应生成含硝酸铵和硫酸铵的混合溶液，经过闪蒸分离器气液分离，液体进入搅拌混合槽，搅拌混合槽中不加磷酸氢二铵，在混合槽内均匀搅拌60分钟后进入蒸发***，控制蒸发温度为180℃、真空度80Kpa，蒸发除去大部分水分的反应料浆进入真空式皮带过滤机进行冷却过滤，得到硝硫酸铵滤饼，最后进行干燥得到硝硫酸铵成品，滤液返回混合槽中继续参与反应。将成品硝硫酸铵进行X射线衍射(XRD)，单位为（wt.%），结果如下，复盐的产率为22.82%，其中1:2型复盐产率为1.78%：

硝酸铵 56.91

硫酸铵 19.07

1:1型复盐 20.5

1:2型复盐 1.78

1:3型复盐 0.54

水 1.2

实施例2

在管式反应器中通入氨气、硝酸和硫酸溶液，硝酸溶液质量浓度为65%，硫酸溶液质量浓度为98%，氨气与硝酸及硫酸溶液中纯硝酸、纯硫酸的物质的量之比为4：2:1，反应生成含硝酸铵和硫酸铵的混合溶液，经过闪蒸分离器气液分离，液体进入搅拌混合槽，磷酸氢二铵的质量百分比为3%，在混合槽内均匀搅拌60分钟后进入蒸发***，控制蒸发温度为180℃、真空度80Kpa，蒸发除去大部分水分的反应料浆进入真空式皮带过滤机进行冷却过滤，得到硝硫酸铵滤饼，最后进行干燥得到硝硫酸铵成品，滤液返回混合槽中继续参与反应。将成品硝硫酸铵进行X射线衍射(XRD)，单位为（wt.%），结果如下，复盐的产率为78.46%，其中1:2型复盐产率为55.06%：

硝酸铵 11.63

硫酸铵 5.31

磷酸盐 3.5

1:1型复盐 12.2

1:2型复盐 55.06

1:3型复盐 11.2

水 1.1

实施例3

在管式反应器中通入氨气、硝酸和硫酸溶液，硝酸溶液质量浓度为65%，硫酸溶液质量浓度为98%，氨气与硝酸及硫酸溶液中纯硝酸、纯硫酸的物质的量之比为4：2:1，反应生成含硝酸铵和硫酸铵的混合溶液，经过闪蒸分离器气液分离，液体进入搅拌混合槽，磷酸氢二铵的质量百分比为5%，在混合槽内均匀搅拌60分钟后进入蒸发***，控制蒸发温度为180℃、真空度80Kpa，蒸发除去大部分水分的反应料浆进入真空式皮带过滤机进行冷却过滤，得到硝硫酸铵滤饼，最后进行干燥得到硝硫酸铵成品，滤液返回混合槽中继续参与反应。将成品硝硫酸铵进行X射线衍射(XRD) ，单位为（wt.%），结果如下，复盐的产率为94.11%，其中1:2型复盐产率为86.56%：

硝酸铵 0

硫酸铵 0

磷酸盐 4.89

1:1型复盐 3.77

1:2型复盐 86.56

1:3型复盐 3.78

水 1

实施例4

在管式反应器中通入氨气、硝酸和硫酸溶液，硝酸溶液质量浓度为65%，硫酸溶液质量浓度为98%，氨气与硝酸及硫酸溶液中纯硝酸、纯硫酸的物质的量之比为3：1:1，反应生成含硝酸铵和硫酸铵的混合溶液，经过闪蒸分离器气液分离，液体进入搅拌混合槽，磷酸氢二铵的质量百分比为3%，在混合槽内均匀搅拌120分钟后进入蒸发***，控制蒸发温度为170℃、真空度100Kpa，蒸发除去大部分水分的反应料浆进入真空式皮带过滤机进行冷却过滤，得到硝硫酸铵滤饼，最后进行干燥得到硝硫酸铵成品，滤液返回混合槽中继续参与反应。将成品硝硫酸铵进行X射线衍射(XRD) ，单位为（wt.%），结果如下，复盐的产率为80.78%，其中1:2型复盐产率为9.2%：

硝酸铵 10.29

硫酸铵 4.62

磷酸盐 3.21

1:1型复盐 60.06

1:2型复盐 9.2

1:3型复盐 11.52

水 1.1

实施例5

在管式反应器中通入氨气、硝酸和硫酸溶液，硝酸溶液质量浓度为65%，硫酸溶液质量浓度为98%，氨气与硝酸及硫酸溶液中纯硝酸、纯硫酸的物质的量之比为3：1:1，反应生成含硝酸铵和硫酸铵的混合溶液，经过闪蒸分离器气液分离，液体进入搅拌混合槽，磷酸氢二铵的质量百分比为5%，在混合槽内均匀搅拌120分钟后进入蒸发***，控制蒸发温度为170℃、真空度100Kpa，蒸发除去大部分水分的反应料浆进入真空式皮带过滤机进行冷却过滤，得到硝硫酸铵滤饼，最后进行干燥得到硝硫酸铵成品，滤液返回混合槽中继续参与反应。将成品硝硫酸铵进行X射线衍射(XRD) ，单位为（wt.%），结果如下，复盐的产率为94.04%，其中1:2型复盐产率为7.76%：

硝酸铵 0

硫酸铵 0

磷酸盐 4.96

1:1型复盐 78.53

1:2型复盐 7.76

1:3型复盐 7.75

水 1

实施例6

实施例1-5采用的装置, 包括硝酸储槽1，所述硝酸储槽1通过管道与管式反应器2、闪蒸分离器3、搅拌混合槽4、闪蒸槽5、一级蒸发器6、二级蒸发器7和高塔熔融造粒装置9依次连通，所述硝酸储槽1还通过管道与中和洗涤塔8、和搅拌混合槽4依次连通。

优选地，所述管式反应器2设有气氨通入管21、硝酸通入管22及硫酸通入管23，所述搅拌混合槽4设有硫酸铵晶体卸料口41和磷酸氢二铵卸料口42。

优选地，所述闪蒸分离器3通过管道与中和洗涤塔8连通。

优选地，所述二级蒸发器7设有中压蒸汽通入管71，所述搅拌混合槽4通过管道与闪蒸槽5、一级蒸发器6和二级蒸发器7通过管道依次连通。

优选地，所述中和洗涤塔8通过管道与一级蒸发器6形成回路。中和洗涤塔8的洗涤工艺蒸汽进入一级蒸发器6利用，所述一级蒸发器6的工艺蒸汽冷凝液进入中和洗涤塔8再利用。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种硝硫酸铵的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下过程：

1)在管式反应器中通入氨气、硝酸和硫酸溶液，反应生成含硝酸铵和硫酸铵的混合溶液，经过闪蒸分离器气液分离，液体进入搅拌混合槽，搅拌混合槽中加入磷酸氢二铵，均匀搅拌足够长时间，形成1:1型、1:2型或1:3型或其组合的硝硫酸铵复盐的混合料浆；

2)将反应后的混合料浆进行蒸发，蒸发条件为：温度160-200℃、真空度70-100Kpa；

3)蒸发后的料浆进行真空过滤，滤液返回搅拌混合槽中继续参与反应，滤饼进行烘干后得到成品硝硫酸铵所述步骤1）中，硝酸溶液的质量浓度为60%-65%，硫酸溶液的质量浓度为90%-98%。

2.根据权利要求书1所述的一种硝硫酸铵的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，氨气与硝酸、硫酸的物质的量之比为3-4：1-2:1；

所述步骤1）中,搅拌混合槽中加入磷酸氢二铵, 搅拌混合槽中物质按重量份计,硝酸铵溶液50-65份，硫酸铵30-50份，磷酸氢二铵0.0001-5份。

3.根据权利要求书1所述的一种硝硫酸铵的制备方法，其特征在于：所述步骤1）搅拌时间为30-120分钟。

4.根据权利要求书1所述的一种硝硫酸铵的制备方法，其特征在于：所述步骤3）烘干后的成品硝硫酸铵水分≤2%。

5.权利要求书1-4任意一项所述的一种硝硫酸铵的制备方法，其特征在于：所述制备方法采用的装置包括硝酸储槽（1），所述硝酸储槽（1）通过管道与管式反应器（2）、闪蒸分离器（3）、搅拌混合槽（4）、闪蒸槽（5）、一级蒸发器（6）、二级蒸发器（7）和高塔熔融造粒装置（9）依次连通，所述硝酸储槽（1）还通过管道与中和洗涤塔（8）、和搅拌混合槽（4）依次连通。

6.根据权利要求5所述的一种硝硫酸铵的制备方法，其特征在于：所述管式反应器（2）设有气氨通入管（21）、硝酸通入管（22）及硫酸通入管（23），所述搅拌混合槽（4）设有硫酸铵晶体卸料口（41）和磷酸氢二铵卸料口（42）。

7.根据权利要求5所述的一种硝硫酸铵的制备方法，其特征在于：所述闪蒸分离器（3）通过管道与中和洗涤塔（8）连通,所述二级蒸发器（7）设有中压蒸汽通入管（71），所述搅拌混合槽（4）通过管道与闪蒸槽（5）、一级蒸发器（6）和二级蒸发器（7）通过管道依次连通,所述中和洗涤塔（8）通过管道与一级蒸发器（6）形成回路。