磷酸二铵生产工艺简单叙述

磷酸二铵生产工艺简述

磷酸二铵的化学质量

执行中华人民共和国国家标准：GB10205-10212-88

磷酸铵盐是一种含有磷和氮两种营养元素的高浓度复合肥料，它由氨中和磷酸而制成。磷酸有三个氢离子，可以依次地为氨所中和生产磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸三铵。工业上制得的磷酸铵盐肥料实际上是一铵和二铵的混合物。以一铵为主的肥料称为磷酸一铵肥料，以磷酸二铵为主的肥料称为磷酸二铵肥料。通常，前者含磷52％，含氮12％；后者含磷约46％，含氮约18％；

磷酸三铵不稳定，在常温下就能放出氨而变成磷酸二铵，磷酸二铵较磷酸三铵稳定，但当温度达90℃时，开始分解放出氨并转变为磷酸一铵。磷酸一铵是最稳定的，加热到130℃以上才会分解放出氨而变为焦磷酸，甚至变成偏磷酸。因此磷酸一铵和磷酸二铵都能作为肥料使用，并且能够按任何比例混合。

4.1 原料技术要求

4.1.1 磷酸

P2O5 29~46%

4.1.2 硫酸

H2SO4含量 : 93~98 % w/w

4.1.3 氨

状态 : 液体

NH3 含量 : 99.5 % w/w

含水率 : 0.3 % w/w 最大.

在操作温度下的压力 : 高于平衡压力0.3 - 0.4 MPa

(在界区，表压最小 1.0 MPa) 4.1.4 包裹油

类型 : 胺化油

4.2 公用工程消耗

4.2.1 蒸汽（来源）

低压蒸汽:

压力 : 0.2 ~ 0.3 MPa（表压），在界区

温度 : 饱和的(133-143℃)

中压蒸汽:

压力 : 1.0 MPa（表压），在界区

温度 : 饱和的 (183℃)

4.2.2 工艺和生活用水

压力 : 0.3 MPa（表压），在界区

温度 : 环境

分析 :

- 总硬度 : 200 ppm 最大. 以CaCO3形式

- pH : 6.9 ~ 7.2

备注：该水不含氰化物、硒、镉、铬、铅、汞。

4.2.3 仪表空气

压力 : 0.7 Mpa（表压）

温度 : 环境

露点 : ~10 °C

质量 : 干燥/无油无尘

4.2.4 消泡剂

类型 : 油酸或类似物

压力 : 在储槽内

温度 : 环境

4.2.5 电力

频率 : 50 Hz

电机的电压:

- 大电机 (> 250 kW) : 6000 V , 3 相

- 小电机 (< 250 kW) : 380 V , 3 相4.3 废水和废气

在正常操作情况下，该工艺不排放废水。为安全起见，设有污水坑，以收集清洗废水或偶尔的溢出物，并在以后重新掺入系统予以回收。

尾气洗涤器之后，通过烟囱排放的气体如下：

氨 : 小于100 ppm

粉尘 : 小于 120 ppm

F : 小于9 ppm (最大 3 kg/h)

4.4 生产原理

料浆的生产工艺：

a. 仅采用预中和器。

先期建成的近10套大中型磷铵装置中多数采用预中和工艺.磷酸和少量硫酸与氨在管式反应器或预中和器中反应，生产磷酸二铵料浆。料浆中不足的氨通过插入造粒机固体床层的氨分布器加入。要求在离开造粒机的物料中，以磷酸铵形式存在的N/P2O5接近2.0。

以预中和工艺生产DAP,中和槽的反应料浆中和度为n(N)n(P)=1.4~1.5,此处放出的反应热用于提高料浆温度到110~120℃,并蒸发料浆中的部分水分。含水20%左右的料9浆用泵送至造粒机,继续氨化至n(N)n(P)=1.85,在造粒机中放出的反应热用于提高造粒机内物料的温度及用于蒸发水有利于保持造粒机在最佳温度(80~90℃)范围内运行。否则,造粒机中有过剩热量及液相量,造粒机运行会变得困难,其生产能力就会受到极大限制。以预中和工艺生产DAP,一般有易操作,系统运行稳定,装置开车率高的优点。预中和工艺作为生产DAP的一种很经典的工艺,应用历史长,建的装置数也最多。但预中和工艺也有其明显不足,比如有效热利用率偏低,返料比大,干燥能耗高等。

b．仅采用管式反应器.

1）以单管工艺生产DAP, 以单管工艺生产DAP,系统的稳定运行难度更大一些。为了改善造粒机中的热平衡,就需要降低投料量,以减少造粒机中的反应热,同时增加返料比,以增加造粒机中反应热的移出量,导致装置生产能力下降。优点是是浓磷酸和氨在管式反应器内,在较高的压力和温度下进行反应,生成熔融体高浓度料浆,直接卸入造粒机料床上,粒化时,返料比相应减少,消除了用泵输送高粘度、低水分料浆的困难，管式反应器工艺与传统预中和工艺相比,

具有设备简单、能耗低的特点。

2）以双管工艺生产DAP。就是在造粒机和干燥机内各安装一个管式反应器。第二个管式反应器产生的反应热可以使进干燥机粒状物料的水分进一步降低。第二管式反应器生成的磷酸一铵细粉，少部分扑在磷酸二铵表面上并反应使最终产品的中和度降到 1.87,双管反应工艺优点：解决了单管反应器生产DAP的热负荷过重的问题；操作费用低（节省氨和燃料），按的回收率高（DAP车间为95%，NPK 生产达到99%），装置开机率高。

C．采用管式反应器加预中和器组成的混合工艺（PR＋PN）。

新建大中型磷铵装置中则较多地选用了混合工艺，混合工艺仍保留了传统的预中和槽,在造粒机增设1根管式反应器,生产DAP 时通过预中和槽可移走20%以上的反应热。混合工艺既保留了槽式工艺的优点,又发挥了管式工艺的长处,可以预见对不同类磷铵产品的生产有良好的适应性,但投料点多,流程显得复杂,生产工艺控制要求会比较高。

氨和磷酸之间将以下列反应方程式进行主要的反应：

b-1) NH3 (气) + H3PO4------> NH4H2PO4(一铵)+Q2A

b-2) NH3 (液) + H3PO4 ------------> NH4H2PO4 + Q2B

b-3) NH3 (气) + NH4H2PO4 --> (NH4)2HPO4 (二铵)+ Q3A

b-4) NH3 (液) + NH4H2PO4---------> (NH4)2HPO4+ Q3B 其值大约如下：

Q1A = 1800 kcal/kg NH3 (气)， Q1B = 1500 kcal/kg NH3 (液) Q2A = 1500 kcal/kg NH3 (气) ，Q2B = 1200 kcal/kg NH3 (液) Q3A = 1300 kcal/kg NH3 (气) ，Q3B = 1000 kcal/kg NH3 (液)

一些氨将与粗磷酸中含有的来自磷矿的杂质如铁、铝、镁、钙、氟等发生反应，形成络合物，这些盐在柠檬酸和柠檬盐中的溶解度是不同的，这也就是造成产品中有枸溶性P2O5的原因，从而降低了