磷肥工艺过程风险分析

磷铵生产工艺过程风险分析
磷肥车间工艺过程风险分析
工艺原理
1.磷酸二铵
用氨将酸中和到PH=8制得磷酸二铵，它的稳定性较磷酸一铵差。

当温度90℃时就有明
显的氨分解出来。

随温度的升高分解剧烈增加。

磷酸二铵在不同温度下的氨压如下表4所示。

表4
从上表4中可看出磷酸二铵如果在高于80℃进行干燥作业,就会明显增加氨损失。

磷酸二铵也同样易溶于水,其大水中溶解度如下表5所示。

表5磷酸二铵在水中的溶解度表5
温度(℃) O 10 20 30 40 50 60 70 160 250 溶解度(%) 30 38.6 40.8 42.9 45.0 47.2 49.3 51.4 74.8 100.0 磷酸二铵在很大程度上水解,水解率取决于它在水中的浓度,尤其在稀溶液中,水解率超
过20%。

磷酸二铵水溶液中水解数据表6
磷酸二铵容易形成稳定的过饱和溶液。

空气中的水份含量（P H2O），对磷酸二铵分解速度有
影响,水蒸汽从空气中冷凝到固体颗粒表面,冷凝的水分量与P H2O成正比,与温度成反比。

在冷
凝到固体颗粒表面的水膜中发生了磷酸二铵的水解。

(NH4)2HP04+H2O NH4H2P04 +[NH4OH]
NH40H NNH3+H2O
2、湿法磷酸的氨化
磷酸有三个氢离子,它们可以依次被氨中和,生成磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)及磷酸三铵
H3P04 (液) +NH3 (气) === NH4H2P04(固)+热量
H3P04 (液) +2NH3 (气)===(NH4)2HP04(固)+热量
H3P04 (液)+3NH3 (气) === (NH4)3P04(固)+热量
纯的磷酸氨盐都是白色晶体,其中磷酸一铵最稳定、磷酸二铵次之,磷酸三铵最不稳定，不宜作肥料使用。

工业生产中,因磷酸中所含有的杂质不同,产品颜色并不都是白色,在磷酸中和过程中，并不都是生产单一的磷酸一铵和磷酸二铵产品,而是两种物质同时存在,具体化学反应方程式: 3H20+P205+2mNH3===2(m-1)(NH4)2HP04+2(2-m)NH4H2P04+Q
m：N/P摩尔比
纯磷酸和氨中和是瞬间即可完成的快速反应,过程的总速度只取决于气氮分子扩散进入磷酸的传质速度。

因此,凡是能够强化这一传质过程的手段,均可加快中和过程的速度,如提高原料温度、增大压力等。

工业生产磷铵肥料通常都用湿法磷酸,湿法磷酸中经常含有铁、铝、镁、钙、氟、硫和硅等杂质,在氨中和过程中这些杂质将生成各种复杂化合物,它们将严重影响料浆的物性及磷铵产品的组成和性质。

中和过程放出的热量很大, 生产中利用反应热蒸发除去溶液中的一部份水份。

2.1中和过程中还可能生成的沉淀物
由于湿法磷酸含有较多杂质,因此它的中和反应要比纯磷酸复杂得多,酸中的杂质将在中
和过程中生成一系列复杂化合物,而影响到料浆的物性和产品组成,这些复杂化合物是随氨化料浆PH 值的升高而分别析出的,如表10所示。

表10
从表10可以看出，PH=2时形成复合物(Fe ·Al)NH 4(P04)2·6H 2O ，它不溶于水,但属有效磷；氨化到PH=2.3时形成复合物(Fe ·Al)NH 4(HP04)2·0.5H 2O 、(Fe ·Al)NH 4(HP04)2·H 2O 及(Fe ·Al) NH 4HP04F 2，化合物中磷都属于有效磷;氨化到PH=4.3-5.6则生含镁化合物,它们溶于中性柠檬酸盐溶液, PH>6则生成枸不溶物,此外,溶于酸中的硅在中和过程中可能形成氧化硅凝胶。

湿法磷酸中杂质的存在不仅影响料浆的粘度和产品中P 2O 5的溶解性,同时对产品组成也有很大的影响。

S02-
4、SiF 2-
6等会使产品N ：P 2O 5比值增高; Ca 2+、Fe 3+、Al 3+、Mg 2+、SiF 2-
6等会使比值降低,镁含量高还会增加产品吸湿性及增白性。

2.3中和过程操作条件和选择 2.3.1中和度
中和度直铵影响到磷铵产品的组成, P 2O 5的水溶率,生产过程的氮损失,氟逸出率和料浆粘度等,它是中和过程重要的控制指标。

造粒机内中和度:生产DAP时控制在1.7-2.0;生成MAP控制O.95-1.15;生产NPK时控制为1.2-1.75。

2.3.2料浆温度
磷酸与氨中和的反应热,除了把料浆温度升高到沸点以外,同时还可以蒸发掉相当一部分水份,允许中和料浆有相当高的温度,既可防止固体磷铵析出,保持料浆有良好的流动性，又可使干燥过程节省燃料。

十字管反应器料浆温度: 110-150℃
2.3.3 磷酸浓度
在条件允许的情况下,一般来说,磷酸浓度愈高,所得中和料浆的含水率愈低,系统生产能力愈大能耗愈低,但这受到磷酸浓缩系统的制约,有一个系统工程的最佳状态,一直生产DAP 时磷酸浓度在43%P205以上为益。

（PCR）十字管反应器只要1-2秒钟,必须严格控制操作条件。

2.4 氨化粒化及干燥过程
达到一定指标要求的磷铵料浆,被喷射到造粒机物料床上,在这里与循环返料充分混合，借涂布、粘结及自成粒作用,在物料床上滚动成一定粒度的颗粒物料,同时继续通过氨中和到产品所需要的品位,并借助反应热进一步蒸发掉一部分水份,然后通过溜槽落入干燥机中。

当生产NPK时，钾盐、硝铵(或尿素)及填料直接加入返料系统然后再进入造粒机与料浆混合造粒。

在干燥机内,固体物料与热气流并流干燥,达到水份含量要求的物料自干燥机排出，一部分经筛分、冷却(包裹)、包装出厂,另一部分(大部分)经破碎,返回造粒机作为返料循环使用。

3、磷酸会对操作人员造成危害,详见下表：
品名：磷酸
物质的理化性质
4、氨的危害：
4.1氨的性质：
氨在常温常压下为具有特殊性恶臭的无色有毒气体，比空气轻。

氨在常温下稳定，但是在高温下可分解成氢和氮。

一般在一个大气压下450-500℃时分解，如果有铁、镍等催化剂存在，可在300℃时分解。

在空气中可燃，但一般难以着火，如果连续接触火源就燃烧，有时也能引起爆炸。

如果有油脂或其它可燃物质，则更容易着火。

在氧中燃烧时发出黄色火焰，并生成氮和水。

氨在一氧化二氮中也能发生爆炸，爆炸浓度极限为2.2%-72%。

4.2危险性
4.3毒性
4.3.1最高允许浓度：25ppm(18mg/m³)
4.3.2氨主要是通过呼吸道吸入，此外，也可以通过皮肤吸收。

吸入高浓度氨气引起喷嚏、流延、咳嗽、恶心、头痛、出汗、脸面充血、胸疼、呼吸急促、尿频、眩晕、窒息感、不安感、胃疼、闭尿等症状。

刺激眼睛引起流泪、眼疼、视觉障碍。

皮肤接触后引起皮肤刺激、皮肤发红、可导致灼伤和糜烂。

慢性中毒时患者出现头痛、噩梦、食欲不振、易于激动、慢性结膜炎、慢性支气管炎、血痰、耳鸣等。

吸入氨气的患者应立即转移到安全区安置休息并保暖。

咳嗽时可服可待因。

呼吸微弱或停止时立即进行输氧或人工呼吸。

并速叫医生来诊治。

皮肤接触时，立刻用水冲洗后再用肥皂水洗净，然后盖上用5%醋酸、柠檬酸、酒石酸或盐酸浸湿的敷料，也可用2%以上的硼酸水湿敷。

被液氨冻伤时，首先要适当解冻后脱下冻结的衣服。

脱衣时要注意不要扯破皮肤，特别要注意腋窝及会阴等潮湿部位。

眼睛受伤时，先用水清洗，或用0.5%-1%明矾溶液洗涤，然后滴入凡士林油或橄榄油。

剧烈疼痛时，可滴入大约1-2滴1%的奴佛卡因或滴入1滴0.5%的地卡因肾上腺素(1:1000)溶液。

4.4安全防护
4.4.1接触低浓度氨时，要戴氨用防毒口罩，接触高浓度氨时要用供气面罩。

处理水溶液时，要穿高腰胶鞋、防护眼镜、戴胶手套等。

瓶装氨要存放在室外阴凉干燥通风良好处，避免阳光直射，避免一切可能的撞击。

如在室外存放，一定要与其它化学药品，特别是氧化性气体、卤素及酸类隔离，设备管道要严格密封，可用肥皂水、浸过盐酸的布(遇氯生成氯化铵白烟)或靠其臭味探漏。

4.4.2氨在室温或高温，水解或不水解，都腐蚀一些金属材料，所以有必要选择适当的材料，。

在干燥的氨气中，可以使用奥氏体不锈钢，铁硅合金、铜和锌合金、镁合金、镍、梦乃尔、耐蚀镍基合金、银和银合金、钽。

但是在潮湿的氨气中不能使用铜和铜锌合金、镍、蒙乃尔、银和银合金，可以使用碳钢。

可以使用聚四佛乙烯、聚三佛氯化乙烯聚合体，聚乙。