间接冷冻法硝酸磷肥生产工艺

沫过多时则会使泡沫挟带酸解液从酸解槽中溢 出形成冒槽。消除泡沫的方法除了槽内安装的透
平搅拌浆不断地搅拌消泡外，还可以加入适量的
消泡剂，以降低泡沫的表面张力而达到消泡的目 的，装置采用的是添加消泡剂消泡的方法。磷矿 与硝酸反应后溢流到２。酸解槽中继续反应，反应 完全后靠位差溢流到酸不溶物分离工序。 ２．１．３酸不溶物的分离 酸不溶物分离采用自然沉降方式，酸解液从 ∥酸解槽溢流出来后，进入酸不溶物沉降槽中， 酸不溶物靠重力自然沉积在底部，被一长臂耙集 中到锥体中心，然后通过底部的电磁阀间歇排放 浓相至浓相收集槽中，清液通过沉降槽顶部溢流 堰，进入结晶器给料槽。浓相收集槽中的浓相靠 重力连续流入一个旋转的洗涤鼓中，洗涤液体进 入结晶器给料槽，固体则被洗涤鼓内的螺旋推动 移至固相出口，经排料管排至酸不溶物漂洗槽 中，由人工定时装车运出系统。 ２．１．４酸解液的冷冻结晶 酸解液的冷冻结晶过程包括三个步骤：（１） 冷却酸解液，使Ｃａ（ＮＯ，）：溶液进入过饱和区；（２） 形成晶核；（３）控制好溶液的冷却速度，使结晶长
氮肥技术增刊
２０１３年１１月
摘要详细介绍了天脊集团间接冷冻法硝酸磷肥的生产工艺及其特点，并简要叙述了硝酸磷肥生产中原材料的消耗情 况以及生产瓶颈，认为改造工艺路线是保证硝酸磷肥正常生产的行之有效的措施。 关键词间接冷冻法硝酸磷肥生料，
杂质。 ２硝酸磷肥生产工艺流程、特点及原材料消耗
量进入包裹筒对成品进行包裹，包裹后的成品由 皮带送往包装工序。
反应器内停留２０ ｍｉｎ后，溢流至转化调整槽内， 继续反应至完全。
２．１．９碳酸钙（ＣＣ）过滤 转化调整槽内的转化料浆，由ＣＣ过滤机给 料泵送往过滤机，在真空条件下进行过滤，将转 化料浆中的硝酸铵和ＣＣ分离，为减少ＣＣ滤饼中 挟带的硝酸铵量，回收有效成分，在过滤时加入 洗涤工艺水，对滤饼进行洗涤，洗涤后的滤饼通 过空气反吹从过滤机滤布上卸下，过滤出的硝酸 铵液流人碳酸钙过滤机液封槽内。
２．１．５硝酸钙（ＣＮ）的结晶分离
度的料浆则进入氮磷蒸发液封槽内，由此送至造 粒工序，气液分离器分离出的二次蒸汽进入氨回 收系统。其中，氮磷蒸发器的热源为２．０ ＭＰａ的饱 和蒸汽。
二次蒸汽中的氨和氟的回收通过洗涤塔来
实现。气液分离器分离出的蒸发尾气首先进入位 于下部的氟洗涤塔，来自氟洗涤塔液封槽的液体 经泵打至氟洗涤塔上部，循环洗涤尾气中的ＨＦ 气体，尾气从氟洗涤塔顶部进入氨洗塔，来自于 氨洗涤塔液封槽的液体，经泵打至氨洗涤塔上部 循环，在上塔循环时加入质量分数为５８％一６０％的 硝酸来回收气氨，洗涤后的尾气从氨洗涤塔上部 出来进入氮磷蒸发冷凝器进行降温，使可凝性的 水蒸汽变成工艺冷凝液，并与不凝性的气体和未 冷凝的ＮＨ，气在分离器中分离，液体进入冷凝液 液封槽，不凝性气体则进入氮磷喷射器，由１．５ ＭＰａ中压蒸汽做喷射动力，将不凝性尾气抽至排 气系统。 ２．１．７氮磷料浆的造粒和干燥 硝酸磷肥装置的干线部分，包括造粒、干燥、 筛分、破碎、冷却、包裹、除尘等工序。它的任务就 是将湿线工序送来的氮磷料浆加工成一定粒度 和硬度的颗粒肥料，以便于肥料的包装、贮存、运 输和施用。 硝酸磷肥装置采用双轴卧式造粒工艺，来自 氮磷蒸发器液封槽的质量分数为９７．５％，温度为 １６５０Ｃ～１７５℃的氮磷料浆与返料输送机输送来的 返料进人造粒机内，在造粒机人口段，料浆喷洒 在返料幕上，进行造粒。 造粒是一个物理过程，双轴造粒机通过带螺 旋桨叶的双轴的转动把固体物料抛起形成一定 的流化态，这种造粒过程存在两种不同的机理， 一种是涂布作用，即在混合过程中，料浆连续涂 布于细粒的表面，使颗粒长大；另广种是粘结作 用，即由料浆将返料细粒粘结起来，使颗粒增大， 成粒后的氮磷颗粒靠重力流入干燥机中，在干燥 机中与来自加热器的热空气直接接触进行并流 干燥，将氮磷颗粒含水的质量分数降到０．６％以 下，干燥机尾部的热空气依次进入氮磷干燥机旋 风除尘器和袋式除尘器，分离出的小颗粒返回造 粒机，气体则通过引风机排至大气。
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干燥后的颗粒经氮磷干燥机出口螺旋输送 机和斗提机送到氮磷颗粒振动筛，氮磷颗粒在振 动筛中分成大颗粒、合格颗粒、小颗粒三部分。细 小颗粒直接进入返料输送机，大颗粒经破碎机破 碎后进入返料输送机，合格颗粒则通过翻板阀门 控制，将一部分合格颗粒作为返料送入返料输送 机中，以保证造粒所需的返料比，其余部分作为 成品送往氮磷冷却器。 氮磷颗粒冷却是在流化床冷却器内完成的。 氮磷颗粒通过流化床冷却到４５＇Ｅ以下，再经皮带 计量秤计量后送到包裹筒，包裹油和包裹剂经计
碳酸钙的过滤过程和洗涤过程均是在一０．０４
ＭＰａ真空下进行的，而碳酸钙滤饼的吹卸再生过
程是在０．０１ ＭＰａ风压下进行的。
从冷却器出来的冷却尾气，迸入旋风除尘器 中，分离出的细粉回到返料输送机内，气体则由
冷却风机排至大气。 ２．１．８吸收转化 吸收的任务是用质量分数为６０％的硝铵溶
来自碳酸钙过滤部分的硝酸铵溶液，经精滤 器精滤后，进入ｐＨ控制槽内，调整ｐＨ为６．５，溢 流至硝酸铵浓缩给料槽，硝酸铵溶液的质量分数
房。
硝酸磷肥生产工艺技术包括利用硝酸的化 学能来分解磷矿，除去多余的钙，进行母液的中 和，中和料浆的浓缩以及造粒等，而硝酸中Ｎ０３－ 离子的氮仍作为有价值的养分留在肥料中，磷矿
中除去的多余的钙，可转化成碳酸钙，用于制造
水泥。不同的硝酸磷肥生产工艺过程是因分离钙 的具体方法不同而形成的加工流程，如（１）冷冻
ＮＯ。及Ｈ２Ｓ气体，并在酸解槽内形成大量泡沫，泡
ｌ汽提工序
水硝酸钙结晶，并经双转鼓过滤机分离，以达到 ８０％的除钙率，保证硝酸磷肥产品能够获得较高 的水溶率。 冷却结晶是靠质量分数为２０％的氨水作冷 却剂，通过结晶器内的冷却盘管实现的。硝酸磷 肥装置共配置２０台结晶器，对任一台结晶器而 言，其工作过程是间歇式的，其整个工作程序为： （１）加料；（２）加料完毕，待冷却；（３）冷却；（４） 冷却完成待放料；（５）放料；（６）待加料的顺序进 行循环。每台结晶器的工作进程是通过各自的５ 个电磁遥控阀来完成，其中１・阀为加料阀，２・阀 为新鲜冷却剂人口阀，３。阀为冷却剂循环阀，矿 阀为冷却剂出口阀，５＊阀为放料阀。根据冷却剂 所属的掣、３＊、掣阀门所处位置不同，结晶器的冷 却可分为首冷、中冷和末冷。处于首冷的结晶器 的温度最接近于终点，达到一１０℃—一１５℃的新鲜 冷却剂首先通过首冷的结晶器，与酸解液换热， 经过中间冷却器，从末冷的结晶器出来，返回到 冷却剂贮槽。 为了保证热的冷却剂能返回结晶循环使用， 必须将其冷却再生。冷却剂的再生是通过三个氨 蒸发器来完成，即氮磷氨蒸发器、硝铵氨蒸发器 和冷冻剂蒸发器。从结晶器末冷出来的热冷却剂 首先进人冷却剂贮槽中，经泵提压，由三通调节 阀控制，一路进人硝铵氨蒸发器内，与硝铵氨蒸 发器内的液氨换热，使其温度降低后离开硝铵氨 蒸发器，另一路经硝铵氨蒸发器旁路与从硝铵氨 蒸发器出来的冷却剂混合，再经压力三通调节阀 ・控制分为两路，一路进人氮磷氨蒸发器与液氨换
大。
冷冻结晶是冷冻法硝酸磷肥生产工艺的核
心部分。在Ｎｏｒｓｋ Ｈｙｄｒｏ工艺中，采用冷冻法使四
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热，另一路经旁路通过与氮磷氨蒸发器出来的冷 却剂再次混合，混合后的冷却剂一路进入冷冻剂 蒸发器继续降温至一１０ｃＣ—．１５℃，然后返回到结 晶系统供结晶使用，多余的冷却剂作为另一路从 氮磷氨蒸发器出来后直接返回到冷却剂贮槽。
Ｎ仳Ｏ，，另一方面降低料浆的粘度，调整好ｐＨ值
的料浆从中和１。槽溢流至２。中和槽，继续通人 气氨反应，调整ｐＨ值至３．０后，溢流至３４中和 槽，料浆在３＊中和槽中继续中和反应，同时加入 硝酸铵，当ｐＨ值达到５．８时，料浆从３＊中和槽溢 流至氮磷蒸发器给料槽中，合格料浆经泵输送， 通过氮磷预热器、蒸发器进入气液分离器，高浓
较好的肥效。
２．１间接冷冻法硝酸磷肥工艺流程 间接冷冻法是指酸解液与冷却介质不直接 接触，而是通过传热面间接传递冷量，使酸解液 降温析出Ｃａ（ＮＯ，）：・４Ｈ：０结晶的方法。该工艺技 术是利用硝酸来分解磷矿，其生产工艺主要包括 磷矿干燥输送、磷矿酸解、酸不溶物分离、冷冻结 晶、硝钙结晶分离、母液氨中和、料浆浓缩、造粒、 干燥、破碎、筛分、冷却等工艺环节，最终得到硝 酸磷肥产品，其生产工艺流程简图如图１所示。 ２．１．１磷矿粉供应 进厂的各种磷矿卸车后，用胶带输送机转送 至磷矿仓库，经桥式起重机进行混配，经计量后送 人干燥机中，利用热风炉产生的热气直接与物料 接触进行干燥，再经螺旋输送机送往气动输送厂
冷却至终点的硝酸钙结晶悬浮液，通过５’放 料阀进入硝钙过滤机给料槽中，经过滤机给料电 磁快开阀，分别给硝钙过滤机加料。结晶悬浮料 浆首先进入过滤机过滤段，靠负压作用，使 Ｃａ（ＮＯ，）：．４Ｈ：０结晶附着在滤网上形成滤饼，液 体则被虹吸至鼓内，经分离器气液分离后进人母 液槽，滤鼓上附着的硝钙滤饼在卸料侧被吹卸进 入过滤机洗涤段，并通过在洗酸高位槽循环的洗 涤酸作为再浆酸使滤饼再浆，同样通过负压作 用，使硝钙结晶也附着在洗涤鼓上形成滤饼，然 后再加入质量分数为５８％的硝酸和冷的洗水对 滤饼进行洗涤，洗涤后的滤饼则被反吹至硝钙溜 槽，并通过在硝钙高位槽循环的液体硝钙冲刷进 入硝钙熔融槽，再由加热盘管通人０．３ ＭＰａ蒸汽 对硝钙进行加热至６０℃，保证硝钙结晶全部熔 融。洗涤滤饼时所形成的液体则被虹吸，经洗鼓的 分离器分离，液体作为洗涤酸进入洗涤酸槽。当硝 钙熔融槽内硝钙增多时，可通过泵将硝钙送人硝 钙缓冲槽中存放，在洗涤酸槽内洗涤酸增多时可 将多余部分返回至酸解槽。 ２．１。６中和及料浆浓缩 分离掉总钙８０％的硝钙后形成的母液，首先 经换热器将去硝钙滤饼的洗酸降温，使母液升温 至２２．６＂１２，然后进入分配器。母液均匀进入四个 １＊中和槽中，从氮磷氨蒸发器来的气氨也加入１４ 中和槽进行中和，调整ｐＨ值，使母液的Ｈ３ＰＯ。和 ＨＮＯ，中和为铵盐，同时硝铵溶液也经过硝酸铵 分配器，进入四个中和１－槽，一方面调整料浆的
法硝酸磷肥工艺；（２）混酸法硝酸磷肥工艺；（３）
干燥机干燥产生的尾气经戈尔膜袋式除尘 器除尘后排人大气，除尘器所收集的磷矿集中到 主螺旋输送机中，干燥合格的磷矿进入气输工
序。
碳化法硝酸磷肥工艺等，其中冷冻法硝酸磷肥工 艺又有直接冷冻法和间接冷冻法。 天脊集团作为中国最大的硝酸磷肥生产企 业，生产装置采用挪威Ｎｏｒｓｋ Ｈｙｄｒｏ公司专利技 术——间接冷冻法工艺流程。该工艺主要以磷 矿、液氨、二氧化碳和硝酸为主要原料，所制得的 产品中主要含有磷酸一铵、磷酸二铵和硝酸铵， 它们均有良好的水溶性和较高的浓度，其它还有
正常生产时，磷矿通过气流输送被直接送到 硝酸磷肥主厂房的磷矿料斗中，当湿线装置不能 接受磷矿时，则通过输送管上的换向阀，将磷矿 送往圆筒仓暂存，必要时可由圆筒仓经叶轮给料 机放出，进人螺旋输送机再送往气流输送系统。 ２．１．２硝酸分解磷矿 磷矿贮斗内的磷矿，经星形给料器给料到皮 带计量秤上，经溜槽进入予混器，与硝酸以一定
有效养分的质量分数达４０％以上，对各种农作物 有显著的增产作用。据中国农科院土壤实验所研 究表明，硝酸磷肥有以下几个特点：（１）硝酸磷肥 粒度在０２～４ ｍｍ适合人工或机械施肥；（２）肥料 深施具有肥效稳定持久的特点；（３）硝酸磷肥的 硝态氮对小麦、玉米、棉花、茶叶、香蕉、烟草等都 是适用的；（４）硝酸磷肥中磷的水溶率的高低与 作物生长有密切的关系，磷的水溶率在５０％以上 的硝酸磷肥能满足作物对磷的需要，对作物具有
少量的ＣａＨＰＯ。、Ｍ矿、Ｆｅ“、Ａ１“以及酸不溶物等
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二氧化碳一Ｉ王壁Ｈ三室Ｈ过选苫壁Ｈ三壁广眶壁丘夏ｉ嘲Ｉ
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比例混合后进人酸解槽中。由于磷矿中含有碳酸 盐、有机质、硫化物以及其它可被氧化的物质，这 些杂质在磷矿的酸解过程中生成ＣＯ：气体以及